IMT-2020推进组-5G概念白皮书-网络部分-v4

IMT-2020 (5G) Promotion Group Release Ceremony

5G 网络架构研究

IMT-2020 (5G) Promotion Group February 2015

汇报内容5G网络架构设计的基础 5G网络架构设计的原则 5G网络架构设计的思路

5G网络演进需要新型网络架构未来网络对速率、连接密度、时延、移动性、成本及效率有更高的要求，触发对 新型网络架构的设计需求0.1~1Gbps的 用户体验速率 每平方公里一百 万的连接密度

5G需求对架构的潜在要求 更扁平的架构

平方公里数十 T的流量密度 数十Gbps 峰值速率

毫秒级的 端到端时延 每小时500Km 以上的移动性

更快捷的内容分发 更灵活的网络编排 更简洁的移动性管理 更高效的资源管理 更安全的网络体系

数据来源: IMT 2020 5G需求白皮书

各区域组织纷纷展开5G研究，需求及场景的讨论是前期工作重点，尚未提出明确 网络架构

新技术的引入使架构的重新设计成为可能NFV 实现软硬件的解耦，更重要的是实现网元的编排功能，提升管理和维护效率,增强灵活性

虚拟化

SDN采用软件集中控制、网络开放的三层架构，高效调度全网资源，提升网络虚拟化能力 SDN是一种网络架构，包括3层：转发、控制、应用 SDN与传统IP网络的区别： 传统IP网络采用分布式路由计算，扩展性和网络可靠性好，但 缺少全局网络资源的灵活调度能力 SDN采用全局集中式路由计算，可高效调度全网资源4

汇报内容5G网络架构设计的基础 5G网络架构设计的原则 5G网络架构设计的思路

5G网络架构设计中需考虑的问题 集中和分布架构之辩：分部式服 务的理念与集中式服务的实用性 之间一直存在分歧

1. 集中式的全局优化与分 布式多点协作哪种更优

Google:分布式数据+集中管 理和控制已成为规范架构

2. 接入网的多种形态如何组网

5. 5G架构是演进还是革命？

3. NFV和SDN将对架构产生何 种程度的影响

C-RAN、D-RAN、无线Mesh、 NFV彻底颠覆网元形态，实 D2D、Multi-RAT等多种接入架构存 现网络功能可编程 4. 接入网及核心网的界限 在，拓扑是何种形态 是否会被打破 宏站、小站、Relay、WLAN等多种 SDN完全改变传统网络设计 接入节点存在 模式，实现网络连接可编程 无线接入网+核心网——移动网的传统架构 LIPA、Relay、C-RAN等已显示融合的迹象

5G网络架构设计的原则 四个原则1. 灵活：不同业务要求(超高可靠、超低时延)、以用户为中心的组网(个人、企 业、M2M),更快的功能引入 2. 高效：更低的数据传输成本，易于扩展；简化状态、信令 3. 智能：资源自动分配和调整，网络自配置，自优化 4. 开放：网元突破软硬件耦合的限制；网络能力向第

三方开放打造新的生态环境， 创新盈利点

四维架构 (4D-Architecture)1. 转发分离化 (Seperated):基站的C/U分离、网关的控制转发分离 2. 网络虚拟化(Virtualized):小区逻辑虚拟化，网元功能虚拟化

3. 功能模块化(Modularized):网元功能原子/模块化，按需组合4. 部署分布化(Distributed):支持分布式的网元部署，内容分布更靠近用户

汇报内容5G网络架构设计的基础 5G网络架构设计的原则 5G网络架构设计的思路

5G网络架构初步设计——“三朵云”5G网络架构特征： 灵活的无线接入云、智能开放的控制云、高效低成本的转发云网络 能力 开放

mesh D-RAN

连接 管理

移动性 签约 QoS

网络 管理

资源 编排

网络控制器内容存储分发 M-CDN C-RAN 分布转发

业务 使能

Wi-Fi

数据中心

接入云：接入控制与承载分离、接入资源协同管理、支持多种部署场景(集中/分布/无 线mesh)、灵活的网络功能及拓扑 控制云：网络控制功能集中，网元功能虚拟化、软件化、可重构，支持网络能力开放； 转发云：剥离控制功能，转发功能靠近基站，业务能力与转发能力融合。

5G网络架构——平台视图平台和编排功能成为架构设计的重要组成部分End to End Management & Orchestration

SDXRLC1 RLC2 MAC1 MAC2Hybrid L1

User Plane VNF

Control Plane VNF

Service VNF

Function Library

100 Billion Things

…NFV Infrastructure vComputing vStorage Virtualization layer Physical Network and DC Access side Core side vNetwork VIM

体现网元类型及逻辑关系的“逻辑视图”还有待讨论

接入云关键技术(1)多RAT,多连接目标 通过引入本地集中控制器，实现核心网及用户透明的多 RAT 的统一 接入和管理 支持多制式/多样接入点，分布式和集中式、有线和无线等灵活的网 络拓扑和自适应的无线接入方式 支持低成本网络节点，及超密集部署 技术方向 网络接入 统一的核心网接口 业务分流 协同传输MME/ GW

定制化部署和服务目标 通过引动态调整网络拓扑满足用户动态变化的业务传输需求 技术方向 虚拟化实现 资源虚拟化 功能虚拟化 定制化决策与部署

SGSN BSC

SGSN BSC

AC

MRM/ DC

BTS

NB

eNB

AP

eNB

AP

5G AP

支撑技术之自适应接入技术 动态可协商的接口配置与协议数据处理功能 无线数据分流与汇聚: 动态业务分流，内容智能分发

支撑技术之软件定义协议栈 通过软件定义协议技术，协议栈可编程构建敏捷的业 务处理能力 简单、友好的接口，灵活性和易用性的统一RRC RRM 移动性管理 上下文管理

RRM/RRC

IP flow(s) PDCP PDCP RLC

控制面接口 控制面 用户面 用户面接口 数据流1 数据 包过 滤器

数据流2 TCP 加速 IP/UDP proxy PDCP RLC MAC PHY1 PHY2

PDCP RLC MAC PHY

MAC PHY RF

RLC MAC PHY RF

数据流n

接入云关键技术(2)无缝移动性目标 更好支持用户无缝移动，提高终端用户体验度，让终 端感觉不到切换 技术方向 微微间 宏基站间 宏微组网

无线回传能力目标 提高无线回传能力，支持站点间backhaul回传协调共享 技术方向 站间信令协调 回传共享 回传资源管理 网络编码

精准定位目标 提高室内外定位精度，实现多RAT间协同定位 技术方向 室内室外定位结合 多RAT联合定位

接入网频谱共享目标 提高频谱共享的灵活性和提升频谱效率 技术方向 多RAT间频谱共享 多运营商间频谱共享 非授权频段

控制云关键技术网元功能重构 全融合重构 基于应用的垂直重构 基于功能的水平重构

连接管理 简化的连接管理机制

接口重新定义 从网元间的连接关系变为网络功能间的服务 关系 网络功能通过对外暴露调用接口(API)来提供 服务,供其他模块调用

基于SDN的移动性管理 控制集中化以获取全局拓扑、无隧道、 与接入技术无关，无固定锚点，可优 化路由

资源调度及干扰协同 分布式 集中式eNBS1 Interface PDCP RLC

业务和用户感知分析 上下文感知 用户行为分析 业务特性分析业务需求分析 优化QCI粒度

eNB E11 Ideal /Non-Ideal backhaul

S1 Interface PDCP RLC

理论依据 用户体验度

Other Sectors

MAC L1 Bit proc. Modulation Layer Mapping & precoding IDFT, demodu. Channel esti., equalization FFT, demapping

E1 E2

MAC将不同协议业务划分成不同的QCI

评估

评估模型

L1 Bit proc. Modulation Layer Mapping & precoding IDFT, demodu. Channel esti., equalization FFT, demapping协议-QCI映射表

QCI

Other Sectors

E31

协议类型

修正依据流量特点感知上下文信息

Mapping, IFFT

Mapping, IFFT

按协议区分不同业务流量

E3

DL IF DL RF Ant.

UL IF UL RF

DL IF DL RF Ant.

UL IF UL RF资源按需分配

转发云关键技术业务链流量调度：网络策略+新路由机制，实现按业务、网络、用户的按需数据转发NCF业务链 编排

QoSSDN controller

流量 控制

用户 管理

…URL 过滤 视频 优化 压缩 适配

网络流量实时监控：实时 统计网络带宽利用情况， 可视化网络流量

…

业务带宽提前预定：为定 期同步流量提前预留带宽 网络流量智能调度：根据 负载情况和业务需求智能 动态选路

选择用户 的转发设备

下发流表信息， 灵活控制转发策略

Router 通用转发设备 WLAN 通用转发设备 Router 通用转发设备 Router

分层的内容分发：核心、接入

、终端分层部署CDN,基于策略的相互协作，提升服务质量

网络能力开放在网络架构中引入网络能力层，具备三个功能：资源编排、网络使能、开放互通4G时代存在OTT对语音分流、数据资费降低的挑战，5G时代需明确网络的增值模式和盈利点，实现第三方应 用与网络的良好互动，提升网络资源利用率和用户业务体验，达到产业链共赢应 用 层 能 力 层 第三方应用 第三方应用北向接口 网络资源 编排保障 按需调度

开放能力 编排能力 管道能力 数 据 流 控 制 移 动 性 管 理认 证 授 权 计 费

需求导入与能力提供

开放互通 资源编排 网络使能南向接口

使能能力 增值服务 内

能力封装与适配，实 现第三方应用需求与 网络能力的映射

基础设施基 础 设 施 管 理网 元 功 能 编 排 资 源 编 排 管 理

数据信息

网 络 层

QoS

基础 设施

管道 能力终端

增值 服务

数据 信息

协 议 控 优 制 化

内 容 容 引 插 入 入

其 他 服 务

业 务 数 据

用 户 数 据

网 络 数 据

5G网络能力开放架构图

5G网络能力开放功能图

网络能力开放已完成架构和技术分析，将逐渐有机的结合到新型网络架构及网元中

总结 NFV、SDN是新架构设计的重要技术基础

架构的设计将涉及5方面的关键问题– 集中vs.分布、接入网的形态、网络如何融合、NFV & SDN的影响、演进vs.革命

架构设计的四项原则：灵活、高效、智能、开放 新架构的特征– 转发分离化、网络虚拟化、功能模块化、部署分布化

“三朵云”的5G网络架构将呈现两个视图– NFV的引入使得平台成为网络设计的一部分 – 平台视图、逻辑视图(传统网络架构视图)

5G网络架构设计多个关键技术，如：多RAT多连接、定制化部署和服务、网 元重构、新型移动性管理、简化的连接管理、接口设计等 网络架构的设计将考虑运营商5G网络的运营模式以实现网络增值

THANK YOUIMT-2020 (5G) Promotion Association is willing to collaborate with global organizations to jointly promote the success of 5G.

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/6bw1.html