5g網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)解析

　　1、5G網(wǎng)絡(luò)概要級框架

　　1）5G需求與網(wǎng)絡(luò)功能映射

　　5G愿景定義了更豐富的業(yè)務(wù)場景和全新的業(yè)務(wù)指標(biāo)，5G系統(tǒng)不能囿于單純的空口技術(shù)換代和峰值速率提升，需要將需求與能力指標(biāo)要求向網(wǎng)絡(luò)側(cè)推演，明確現(xiàn)網(wǎng)挑戰(zhàn)和發(fā)展方向，通過網(wǎng)絡(luò)側(cè)的創(chuàng)新提供支撐，見表1。

　　表1 5G愿景、現(xiàn)網(wǎng)挑戰(zhàn)與架構(gòu)演進(jìn)方向映射

　?。?）指標(biāo)方面

　　首先，業(yè)務(wù)速率隨用戶移動和覆蓋變化而改變是移動通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)常識，無法提供穩(wěn)定的體驗速率支持，需要改變傳統(tǒng)的“終端一基站”一對一傳輸機(jī)制，引入聯(lián)合多站點協(xié)同來平滑和保證速率；

　　其次，毫秒級時延是另一個挑戰(zhàn)，當(dāng)前網(wǎng)關(guān)和業(yè)務(wù)服務(wù)器一般部署在網(wǎng)絡(luò)中心，受限于光傳輸速率，網(wǎng)內(nèi)傳輸時延大多是百毫秒量級，遠(yuǎn)超5G時延要求，需要盡可能將網(wǎng)關(guān)和業(yè)務(wù)服務(wù)器下沉到網(wǎng)絡(luò)邊緣，此外，4G定義的實時業(yè)務(wù)切換中斷時間（300 ms）也無法滿足5G高實時性業(yè)務(wù)要求，這意味需要引人更高效的切換機(jī)制；

　　最后，現(xiàn)網(wǎng)限于中心轉(zhuǎn)發(fā)和單一控制的功能機(jī)制，在高吞吐量和大連接的背景下會造成更大的擁塞和過載風(fēng)險，這要求5G網(wǎng)絡(luò)控制功能更靈活，流量分布更均衡。

　?。?）運營能效方面

　　4G網(wǎng)絡(luò)主要定位在互聯(lián)網(wǎng)接入管道，長期形成了重建設(shè)、輕運維的定式，簡單化的運營手段難以適應(yīng)5G物聯(lián)網(wǎng)和垂直行業(yè)高度差異化的要求。

　　與此同時，基于專用硬件的剛性網(wǎng)絡(luò)設(shè)備平臺資源利用率低，不具備動態(tài)擴(kuò)縮容能力。這要求網(wǎng)絡(luò)側(cè)需要引入互聯(lián)網(wǎng)靈活快速的服務(wù)理念和更彈性的基礎(chǔ)設(shè)施平臺。

　　2）5G網(wǎng)絡(luò)邏輯功能框架

　　5G網(wǎng)絡(luò)采用基于功能平面的框架設(shè)計，將傳統(tǒng)與網(wǎng)元綁定的網(wǎng)絡(luò)功能進(jìn)行抽離和重組，重新劃分為3個功能平面：接入平面、控制平面和數(shù)據(jù)平面（如圖1所示）。

　　圖1 5G網(wǎng)絡(luò)概要級系統(tǒng)框架

　　網(wǎng)絡(luò)功能在平面內(nèi)聚合程度更高，平面間解藕更充分。其中，控制平面主要負(fù)責(zé)生成信令控制、網(wǎng)管指令和業(yè)務(wù)編排邏輯，接入平面和數(shù)據(jù)平面主要負(fù)責(zé)執(zhí)行控制命令，實現(xiàn)對業(yè)務(wù)流在接入網(wǎng)的接入與核心網(wǎng)內(nèi)的轉(zhuǎn)發(fā)。各平面的功能概述如下。

　?。?）接入平面

　　涵蓋各種類型的基站和無線接入設(shè)備，通過增強(qiáng)的異構(gòu)基站間交互機(jī)制構(gòu)建綜合的站間拓?fù)洌ㄟ^站間實時的信息交互與資源共享實現(xiàn)更高效的協(xié)同控制，滿足不同業(yè)務(wù)場景的需求。

　?。?）控制平面

　　為5G新空口和傳統(tǒng)空口提供統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)接口?？刂泼婀δ芊纸獬杉?xì)粒度的網(wǎng)絡(luò)功能組件，按照業(yè)務(wù)場景特性定制專用的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，并在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)精細(xì)化網(wǎng)絡(luò)資源管控和能力開放。

　?。?）數(shù)據(jù)平面

　　核心網(wǎng)網(wǎng)關(guān)下沉到城域網(wǎng)匯聚層，采取分布式部署，整合分組轉(zhuǎn)發(fā)、內(nèi)容緩存和業(yè)務(wù)流加速能力，在控制平面的統(tǒng)一調(diào)度下，完成業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)發(fā)和邊緣處理。

　　3）5G基礎(chǔ)設(shè)施平臺

　　5G網(wǎng)絡(luò)將改變傳統(tǒng)基于專用硬件的剛性基礎(chǔ)設(shè)施平臺，引入互聯(lián)網(wǎng)中云計算、虛擬化和軟件定義網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)理念，構(gòu)建跨功能平面統(tǒng)一資源管理架構(gòu)和多業(yè)務(wù)承載資源平面，全面解決傳輸服務(wù)質(zhì)量、資源可擴(kuò)展性、組網(wǎng)靈活性等基礎(chǔ)性問題。

　　網(wǎng)絡(luò)虛擬化實現(xiàn)對底層資源的統(tǒng)一“池化管理”，向上提供相互隔離的有資源保證的多租戶網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，是網(wǎng)絡(luò)資源管理的核心技術(shù)。

　　引入這一技術(shù)理念，底層基礎(chǔ)設(shè)施能為上層租戶提供一個充分自控的虛擬專用網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，允許用戶自定義編址、自定義拓?fù)?、自定義轉(zhuǎn)發(fā)以及自定義協(xié)議，徹底打開基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)能力。

　　引入軟件定義網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)理念：

　　在控制平面，通過對網(wǎng)絡(luò)、計算和存儲資源的統(tǒng)一軟件編排和動態(tài)調(diào)配，在電信網(wǎng)中實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源與編程能力的銜接；

　　在數(shù)據(jù)平面，通過對網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)發(fā)行為進(jìn)行抽象，實現(xiàn)利用高級語言對多種轉(zhuǎn)發(fā)平臺進(jìn)行靈活的轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議和轉(zhuǎn)發(fā)流程定制，實現(xiàn)面向上層應(yīng)用和性能要求的資源優(yōu)化配置。

　　2、5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)技術(shù)方向

　　1）5G接入平面—異構(gòu)站間協(xié)同組網(wǎng)

　　面向不同的應(yīng)用場景，無線接入網(wǎng)由孤立管道轉(zhuǎn)向支持異構(gòu)基站多樣（集中或分布式）的協(xié)作，靈活利用有線和無線連接實現(xiàn)回傳，提升小區(qū)邊緣協(xié)同處理效率，優(yōu)化邊緣用戶體驗速率。圖2描繪了涉及的組網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)。

　　圖2 異構(gòu)站間組網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)

　?。?） C-RAN

　　集中式C-RAN組網(wǎng)是未來無線接入網(wǎng)演進(jìn)的重要方向。在滿足一定的前傳和回傳網(wǎng)絡(luò)的條件下，可以有效提升移動性和干擾協(xié)調(diào)的能力，重點適用于熱點高容量場景布網(wǎng)。

　　面向5G的C-RAN部署架構(gòu)中，遠(yuǎn)端無線處理單元RRU匯聚小范圍內(nèi)RRU信號經(jīng)部分基帶處理后進(jìn)行前端數(shù)據(jù)傳輸，可支持小范圍內(nèi)物理層級別的協(xié)作化算法。

　　池化的基帶處理中心集中部署移動性管理，多RAT管理，慢速干擾管理，基帶用戶面處理等功能，實現(xiàn)跨多個RRU間的大范圍控制協(xié)調(diào)。利用BBURRU接口重構(gòu)技術(shù)，可以平衡高實時性和傳輸網(wǎng)絡(luò)性能要求。

　?。?）D-RAN

　　能適應(yīng)多種回傳條件的分布式D-RAN組網(wǎng)是5G接入網(wǎng)另一重要方向。在D-RAN組網(wǎng)架構(gòu)中，每個站點都有完整的協(xié)議處理功能。

　　站點間根據(jù)回傳條件，靈活選擇分布式多層次協(xié)作方式來適應(yīng)性能要求D-RAN能對時延及其抖動進(jìn)行自適應(yīng)，基站不必依賴對端站點的協(xié)作數(shù)據(jù)，也可正常工作。分布式組網(wǎng)適用于作為連續(xù)廣域覆蓋以及低時延等的場景組網(wǎng)。

　?。?）無線mesh網(wǎng)絡(luò)

　　作為有線組網(wǎng)的補(bǔ)充，無線mesh網(wǎng)絡(luò)利用無線信道組織站間回傳網(wǎng)絡(luò)，提供接人能力的延伸。無線mesh網(wǎng)絡(luò)能夠聚合末端節(jié)點（基站和終端），構(gòu)建高效、即插即用的基站間無線傳輸網(wǎng)絡(luò)，提高基站間的協(xié)調(diào)能力和效率，降低中心化架構(gòu)下數(shù)據(jù)傳輸與信令交互的時延，提供更加動態(tài)、靈活的回傳選擇，支撐高動態(tài)性要求場景，實現(xiàn)易部署、易維護(hù)的輕型網(wǎng)絡(luò)。

　　2）5G數(shù)據(jù)平面—網(wǎng)關(guān)與業(yè)務(wù)下沉

　　如圖3中（a）部分所示，通過現(xiàn)有網(wǎng)關(guān)設(shè)備內(nèi)的控制功能和轉(zhuǎn)發(fā)功能分離，實現(xiàn)網(wǎng)關(guān)設(shè)備的簡化和下沉部署，支持“業(yè)務(wù)進(jìn)管道”，提供更低的業(yè)務(wù)時延和更高的流量調(diào)度靈活性。

　　圖3 核心網(wǎng)功能重構(gòu)

　　通過網(wǎng)關(guān)控制承載分離，將會話和連接控制功能從網(wǎng)關(guān)中抽離，簡化后的網(wǎng)關(guān)下沉到匯聚層，專注于流量轉(zhuǎn)發(fā)與業(yè)務(wù)流加速處理，更充分地利用管道資源，提升用戶帶寬，并逐步推進(jìn)固定和移動網(wǎng)關(guān)功能和設(shè)備形態(tài)逐漸歸一，形成面向多業(yè)務(wù)的統(tǒng)一承載平臺。

　　IP錨點下沉使移動網(wǎng)絡(luò)具備層三組大網(wǎng)的能力，因此應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫可以隨著網(wǎng)關(guān)設(shè)備一同下沉到網(wǎng)絡(luò)邊緣，使互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用、云計算服務(wù)和媒體流緩存部署在高度分布的環(huán)境中，推動互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用與網(wǎng)絡(luò)能力融合，更好地支持5G低時延和高帶寬業(yè)務(wù)的要求。

　　3）5G控制平面—網(wǎng)絡(luò)控制功能重構(gòu)

　　網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)發(fā)功能下沉的同時，抽離的轉(zhuǎn)發(fā)控制功能（NF-U）整合到控制平面中，并對原本與信令面網(wǎng)元綁定的控制功能（NF-C）進(jìn)行組件化拆分，以基于服務(wù)調(diào)用的方式進(jìn)行重構(gòu)，實現(xiàn)可按業(yè)務(wù)場景構(gòu)造專用架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，滿足5G差異化服務(wù)需求，如圖3中（b）所示。控制功能重構(gòu)的關(guān)鍵技術(shù)主要包括以下方面。

　?。?）控制面功能模塊化梳理控制面信令流程，形成有限數(shù)量的高度內(nèi)聚的功能模塊作為重構(gòu)組件基礎(chǔ)，并按應(yīng)用場景標(biāo)記必選和可選的組件。

　?。?）狀態(tài)與邏輯處理分離對用戶移動性、會話和簽約等狀態(tài)信息的存儲和邏輯進(jìn)行解藕，定義統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫功能組件，實現(xiàn)統(tǒng)一調(diào)用，提高系統(tǒng)的頑健性和數(shù)據(jù)完整性。

　　（3）基于服務(wù)的組件調(diào)用按照接人終端類型和對應(yīng)的業(yè)務(wù)場景，采用服務(wù)聚合的設(shè)計思路，服務(wù)引擎選擇所需的功能組件和協(xié)議（如針對物聯(lián)網(wǎng)的低移動性功能），組合業(yè)務(wù)流程，構(gòu)建場景專用的網(wǎng)絡(luò)，服務(wù)引擎能支持局部架構(gòu)更新和組件共享，并向第三方開放組網(wǎng)能力。

　　3、5G網(wǎng)絡(luò)服務(wù)—端到端網(wǎng)絡(luò)切片

　　網(wǎng)絡(luò)切片利用虛擬化技術(shù)將通用的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施資源根據(jù)場景需求虛擬化為多個專用虛擬網(wǎng)絡(luò)每個切片都可獨立按照業(yè)務(wù)場景的需要和話務(wù)模型進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)功能的定制剪裁和相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)資源的編排管理，是5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的實例化。

　　網(wǎng)絡(luò)切片打通了業(yè)務(wù)場景、網(wǎng)絡(luò)功能和基礎(chǔ)設(shè)施平臺間的適配接口。通過網(wǎng)絡(luò)功能和協(xié)議定制，網(wǎng)絡(luò)切片為不同業(yè)務(wù)場景提供所匹配的網(wǎng)絡(luò)功能。

　　例如，熱點高容量場景下的C-RAN架構(gòu)，物聯(lián)網(wǎng)場景下的輕量化移動性管理和非IP承載功能等。

　　同時，網(wǎng)絡(luò)切片使網(wǎng)絡(luò)資源與部署位置解耦，支持切片資源動態(tài)擴(kuò)容縮容調(diào)整，提高網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的靈活性和資源利用率。切片的資源隔離特性增強(qiáng)整體網(wǎng)絡(luò)健壯性和可靠性。

　　一個切片的生命周期包括創(chuàng)建、管理和撤銷3個部分。

　　如圖4所示，運營商首先根據(jù)業(yè)務(wù)場景需求匹配網(wǎng)絡(luò)切片模板，切片模板包含對所需的網(wǎng)絡(luò)功能組件，組件交互接口以及所需網(wǎng)絡(luò)資源的描述;上線時由服務(wù)引擎導(dǎo)人并解析模板，向資源平面申請網(wǎng)絡(luò)資源，并在申請到的資源上實現(xiàn)虛擬網(wǎng)絡(luò)功能和接口的實例化與服務(wù)編排，將切片遷移到運行態(tài)。網(wǎng)絡(luò)切片可以實現(xiàn)運行態(tài)中快速功能升級和資源調(diào)整。在業(yè)務(wù)下線時及時撤銷和回收資源。

　　圖4 網(wǎng)絡(luò)切片的創(chuàng)建過程

　　針對網(wǎng)絡(luò)切片的研究主要在3GPP和ETSI NFV產(chǎn)業(yè)推進(jìn)組進(jìn)行，3GPP重點研究網(wǎng)絡(luò)切片對網(wǎng)絡(luò)功能（如接入選擇、移動性、連接和計費等）的影響，ETSI NFV產(chǎn)業(yè)推進(jìn)組則主要研究虛擬化網(wǎng)絡(luò)資源的生命周期管理。

　　當(dāng)前，通用硬件的性能和虛擬化平臺的穩(wěn)定性仍是網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)全面商用的瓶頸，運營商也正通過概念驗證和小范圍部署的方法穩(wěn)步推進(jìn)技術(shù)成熟。

　　4、5G網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展

　　1）ITU

　　ITU于2015年啟動5G國際標(biāo)準(zhǔn)制定的準(zhǔn)備工作，首先開展5G技術(shù)性能需求和評估方法研究，明確候選技術(shù)的具體性能需求和評估指標(biāo)，形成提交模板；

　　2017年ITU-R發(fā)出征集IMT-2020技術(shù)方案的正式通知及邀請函，并啟動5G候選技術(shù)征集；

　　2018年底啟動SG技術(shù)評估及標(biāo)準(zhǔn)化；

　　計劃在2020年底形成商用能力。

　　2）IEEE

　　作為IEEE 3G4G標(biāo)準(zhǔn)的制定機(jī)構(gòu)，IEEE 802標(biāo)準(zhǔn)委員會結(jié)合自身優(yōu)勢，積極推進(jìn)下一代無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)（IEEE 802.11ax）研制，并希望將其整合至5G技術(shù)體系。

　　IEEE通信學(xué)會也在積極探索5G標(biāo)準(zhǔn)化工作思路，目前計劃成立信道建模、下一代前傳接口、基于云的移動核心網(wǎng)和無線分析4個研究組，深入開展5G技術(shù)研究。

　　3）3GPP

　　全球業(yè)界普遍認(rèn)可將在3GPP制定統(tǒng)一的5G標(biāo)準(zhǔn)。從2015年初開始，3GPP已啟動5G相關(guān)議題討論，初步確定了5G工作時間表。

　　3GPP 5G研究預(yù)計將包含3個版本：R14、R15、R16。

　　具體而言：

　　R14主要開展5G系統(tǒng)框架和關(guān)鍵技術(shù)研究；

　　R15作為第一個版本的5G標(biāo)準(zhǔn)，滿足部分5G需求，例如5G增強(qiáng)移動寬帶業(yè)務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)；

　　R16完成全部標(biāo)準(zhǔn)化工作，于2020年初向ITU提交候選方案。3GPP無線接入網(wǎng)工作組計劃在2016年3月啟動5G技術(shù)研究工作。

　　3GPP業(yè)務(wù)需求工作組（SA1）最早于2015年啟動“Smarter”研究課題，該課題將于2016一季度前完成標(biāo)準(zhǔn)化，目前已形成4個業(yè)務(wù)場景繼續(xù)后續(xù)工作，見表2。

　　表2 3GPP R14 5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)關(guān)鍵功能和使能技術(shù)

　　3GPP系統(tǒng)架構(gòu)工作組（SA2）于2015年底正式啟動5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的研究課題“extGen”立項書，明確了sG架構(gòu)的基本功能愿景，包括

　?。?）有能力處理移動流量、設(shè)備數(shù)快速增長；

　　（2）允許核心網(wǎng)和接人網(wǎng)各自演進(jìn)；

　?。?）支持如NFV、SDN等技術(shù)，降低網(wǎng)絡(luò)成本，提高運維效率、能效，靈活支持新業(yè)務(wù)。

　　SA2計劃在2018年輸出第一版的5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)，并于2019年中完成面向商用的完備規(guī)范版本。

　　目前，SA2正在進(jìn)行5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)需求和關(guān)鍵特性的梳理，篩選出第一階段重點研究的關(guān)鍵功能和使能技術(shù)（見表2）。R14階段后續(xù)工作將聚焦這些關(guān)鍵特性，開展架構(gòu)設(shè)計、技術(shù)方案和標(biāo)準(zhǔn)化評估工作。

　　5g網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化更進(jìn)一步

　　8月底，在波蘭召開的3GPP CT3/4小組聯(lián)合會上，經(jīng)過產(chǎn)業(yè)界眾多公司的聯(lián)合討論，3GPP確定采納TCP、HTTP/2、JSON、Restful、OpenAPI 3.0的組合為基礎(chǔ)，對5G核心網(wǎng)協(xié)議進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。

　　這是繼今年5月中國移動牽頭在3GPP確定SBA（Service-based Architecture）作為5G網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)后，5G標(biāo)準(zhǔn)化的又一個非常關(guān)鍵的里程碑，標(biāo)志著5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)一步走向落地。這為3GPP按計劃于2018年6月完成5G核心網(wǎng)一階段標(biāo)準(zhǔn)打下了重要基礎(chǔ)。

　　移動通信系統(tǒng)每一代架構(gòu)的革新都有與之適應(yīng)和配套的協(xié)議演進(jìn)和革新。從2/3G到4G再到5G，一步步都在向著更加IT化、開放化的方向發(fā)展。5G協(xié)議的選擇使得“互聯(lián)網(wǎng)化”和“云化”的基因深深融入新一代移動通信系統(tǒng)中。正如3GPP規(guī)范中所說，新一代協(xié)議的設(shè)計將給5G網(wǎng)絡(luò)帶來諸多優(yōu)點“采用Cloud-native及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、面向未來、實現(xiàn)快速部署、連續(xù)的集成和發(fā)布新的網(wǎng)絡(luò)功能和服務(wù)、便于運營商自有或第三方業(yè)務(wù)開發(fā)。”

　　undefined核心網(wǎng)控制面協(xié)議逐代演進(jìn)

　　5G SBA接口的標(biāo)準(zhǔn)涉及多個層次和方面的協(xié)議選擇，即傳輸層、應(yīng)用層、序列化方法、接口描述語言（IDL）、API設(shè)計方式。每個協(xié)議都有眾多備選進(jìn)入大家的視野。經(jīng)過近兩個月的分析、討論、仿真、比較、篩選，3GPP最終確定采納TCP、HTTP/2、JSON、OpenAPI 3.0、Restful的組合為基礎(chǔ)，對5G核心網(wǎng)協(xié)議進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。

　　undefined5G核心網(wǎng)協(xié)議選擇

　　高性能、靈活是移動通信系統(tǒng)設(shè)計的不懈追求。在本次協(xié)議選擇塵埃落定的同時，3GPP也指出后續(xù)版本（Release 16）的協(xié)議將進(jìn)一步考慮HTTP/2 承載于QUIC/UDP和采用二進(jìn)制編碼方法（如CBOR）作為協(xié)議進(jìn)一步演進(jìn)優(yōu)化的可能性。

　　在本次協(xié)議選型中，中國移動作為報告人聯(lián)合國內(nèi)外產(chǎn)業(yè)界伙伴進(jìn)行了深入的分析和評估。引入新一代協(xié)議的共識反映了產(chǎn)業(yè)界對實現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)開放化、服務(wù)化的期望。中國移動研究院網(wǎng)絡(luò)所黃振寧也在本次會上當(dāng)選3GPP CT3副主席，將在后續(xù)5G協(xié)議進(jìn)一步標(biāo)準(zhǔn)化中力求實現(xiàn)技術(shù)的復(fù)雜度及靈活性的平衡，繼續(xù)為產(chǎn)業(yè)界積極貢獻(xiàn)力量。

　　看完嚇一跳，趕緊回憶一下LTE協(xié)議和接口…

　　LTE網(wǎng)絡(luò)參考模型

　　LTE接口和協(xié)議

　　LTE用戶面協(xié)議棧

　　LTE控制面協(xié)議棧

　　5g網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)將全面革新

　　在8月17日由TD產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟舉辦的“面向5G的LTE網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新研討會”上，來自工信部、三大運營商、設(shè)備廠商和產(chǎn)業(yè)鏈的伙伴共同探討了4G LTE網(wǎng)絡(luò)向5G網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的諸多話題。

　　1、工信部：支持5G和LTE薄弱環(huán)節(jié)的研發(fā)

　　工業(yè)和信息化部信息通信發(fā)展司副司長陳家春表示，國家高度重視信息對經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要作用，也為信息通信行業(yè)的發(fā)展提出了更新和更高的要求。近10年間，我國實現(xiàn)了4G的跨越，建成了全球規(guī)模最大的4G網(wǎng)絡(luò)，全球TD-LTE用戶超過11.43億。

　　5G作為新一代信息通信發(fā)展的主要方向，深刻地影響著各行各業(yè)。與4G相比，5G具有高速率等新特性，在用戶體驗方面需滿足消費者對虛擬現(xiàn)實及超高清網(wǎng)絡(luò)的需求，進(jìn)一步提升用戶的網(wǎng)絡(luò)體驗，能夠滿足各行業(yè)的應(yīng)用需求，支撐社會創(chuàng)新發(fā)展。

　　為抓住5G發(fā)展的機(jī)遇，我國已于2016年1月率先啟動了5G技術(shù)的研發(fā)實驗。2016年9月，第一階段測試已順利完成，在支持5G研發(fā)的同時，還要繼續(xù)大力支持LTE的發(fā)展，繼續(xù)支持LTE增強(qiáng)性芯片和儀表等薄弱環(huán)節(jié)的研發(fā)。

　　2、信通院魏克軍：二階段結(jié)果滿足ITU指標(biāo)

　　在5G測試方面，我國已取得階段性成果。中國信息通信研究院高級工程師魏克軍做了以下總結(jié)。我國按計劃有序組織5G技術(shù)研發(fā)試驗，5G關(guān)鍵技術(shù)和技術(shù)方案性能得到初步驗證，當(dāng)前的測試結(jié)果可全面滿足ITU確定的5G性能指標(biāo)需求。我國以5G技術(shù)研發(fā)試驗為平臺，支持5G技術(shù)研發(fā)、標(biāo)準(zhǔn)化和產(chǎn)業(yè)發(fā)展，推動5G完整產(chǎn)業(yè)鏈的形成，為2020年5G商用目標(biāo)順利實現(xiàn)奠定基礎(chǔ)。

　　同時，魏克軍總結(jié)了中國5G第二階段測試進(jìn)展情況。華為、中興基本完成了第二階段的測試任務(wù)，愛立信、諾基亞已啟動測試，大唐、三星后續(xù)將按計劃啟動測試工作。測試場景涵蓋連續(xù)廣域覆蓋、熱點高容量（低頻和高頻）、低時延高可靠和低功耗大連接場景，測試驗證了不同系統(tǒng)廠商技術(shù)方案的可行性。是德、羅德、大唐聯(lián)儀、展訊、MTK等芯片和儀表廠商也參與了測試，實現(xiàn)了儀表與系統(tǒng)設(shè)備的物理層互通，推動了5G產(chǎn)業(yè)鏈的構(gòu)建。

　　3、中國電信韋樂平：5G核心網(wǎng)要做“減法”

　　在網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新方面，中國電信集團(tuán)公司科技委主任韋樂平表示，5G的使能技術(shù)包括SDN、NFV、Clouds、MEC、網(wǎng)絡(luò)切片、大數(shù)據(jù)和機(jī)器學(xué)習(xí)六大核心。這其中，SDN/NFV是5G網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新的關(guān)鍵，因為其能滿足5G對網(wǎng)絡(luò)的期望，即5G網(wǎng)絡(luò)要提供差異化新業(yè)務(wù)、足夠的包容性/靈活性、水平集成的云化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

　　談及4G承載網(wǎng)絡(luò)如何向5G承載網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)，韋樂平表示可分3步。第一步，網(wǎng)絡(luò)功能軟件化、虛擬化乃至云化，硬件也需要標(biāo)準(zhǔn)化；控制面和用戶面分離（CU分離）。第二步，網(wǎng)絡(luò)功能模塊化，可靈活調(diào)用；網(wǎng)絡(luò)功能架構(gòu)重構(gòu)，適應(yīng)5G業(yè)務(wù)的需要。第三步，業(yè)務(wù)功能微業(yè)務(wù)化，凸顯其原子化、組件化、敏捷化和輕量化特征，進(jìn)入虛擬化的高級階段；應(yīng)用也應(yīng)該容器化，架構(gòu)簡單，性能接近裸機(jī)，同時擴(kuò)展性和遷移性好、部署快、效率高；網(wǎng)絡(luò)切片化和MEC化，以適應(yīng)不同的業(yè)務(wù)和應(yīng)用。

　　談及未來5G核心網(wǎng)架構(gòu)，韋樂平分享了自己的觀點。他表示，5G核心網(wǎng)架構(gòu)應(yīng)該簡化，因為從2G到4G的時候做的是“加法”，網(wǎng)元、接口和信令等不斷繁衍，這就造成新特性/功能/應(yīng)用等引入很慢。當(dāng)部署5G網(wǎng)絡(luò)的時候，應(yīng)該做“減法”，核心網(wǎng)可能僅考慮NR與4G間的互操作，運營商可以通過CU分離和控制面融合達(dá)架構(gòu)進(jìn)一步簡化。

　　對于當(dāng)前熱門的5G承載網(wǎng)話題，韋樂平表示，為滿足5G時代的低時延、高帶寬和靈活多樣業(yè)務(wù)的需求，5G承載網(wǎng)需要向分布式、虛擬化、云化、可編程的方向演進(jìn)。他認(rèn)為，構(gòu)筑單一的5G統(tǒng)傳網(wǎng)（xHaul）是關(guān)鍵，運營商可以將回傳和前傳結(jié)合在一起形成統(tǒng)一的承載傳送網(wǎng)。因為統(tǒng)傳網(wǎng)有利于簡化規(guī)劃、設(shè)計、運維，提供定時功能，也易于通過IPv6分段路由提升網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展性和靈活性，協(xié)助運營商實現(xiàn)分布式智能和集中編程間的最佳平衡。在韋樂平看來，WDM-PON和IP+Optics是兩種可滿足前傳帶寬和延時要求的候選方案，與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)狀況有關(guān)。

　　4、中國移動黃宇紅：三步走加快5G商用

　　中國移動一直是中國5G發(fā)展的領(lǐng)頭羊，中國移動對4G向5G演進(jìn)的規(guī)劃備受產(chǎn)業(yè)關(guān)注。中國移動通信集團(tuán)公司研究院副院長黃宇紅表示，4G標(biāo)準(zhǔn)成熟后幾年后才開始商用，而按照2020年規(guī)模商用的目標(biāo)，5G要在標(biāo)準(zhǔn)完成一兩年后就開始大規(guī)模商用，時間緊、任務(wù)重、挑戰(zhàn)大。因此，中國移動計劃以終為始，加快5G商用的試驗準(zhǔn)備。

　　在具體計劃方面，中國移動將在2017年中到2018年中開展5G技術(shù)試驗，包括無線基本性能驗證、標(biāo)準(zhǔn)方案驗證及參數(shù)選擇、面向規(guī)劃技術(shù)驗證以及面向組網(wǎng)技術(shù)驗證。

　　在2018年中到2019年中，中國移動將開展5G規(guī)模試驗，包括無線基本型技術(shù)驗證，端到端互通，面向建設(shè)、組網(wǎng)、新技術(shù)的試驗，以及發(fā)展終端樣機(jī)。

　　在2019年中到2020年中，中國移動將開展5G網(wǎng)絡(luò)預(yù)商用和商用，包括形成面向運營商的技術(shù)體系，面向友好用戶的業(yè)務(wù)體驗測試，開展規(guī)劃、組網(wǎng)和建設(shè)工作。

　　黃宇紅還表示，中國移動將通過部署3D-MIMO、TDD/FDD融合組網(wǎng)，進(jìn)一步提升4G網(wǎng)絡(luò)性能，滿足多場景需求。在物聯(lián)網(wǎng)方面，中國移動立足“云-管-端”，打造最強(qiáng)移動物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)。

　　5、中國電信孫震強(qiáng)：網(wǎng)絡(luò)切片是重要抓手

　　中國電信股份有限公司北京研究院副總工程師孫震強(qiáng)表示，5G是面向產(chǎn)業(yè)的網(wǎng)絡(luò)，垂直行業(yè)應(yīng)用將成為5G產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新方向，網(wǎng)絡(luò)切片是解決垂直行業(yè)個性化需求的重要抓手。

　　網(wǎng)絡(luò)切片可以實現(xiàn)在同一套硬件資源上利用虛擬化技術(shù)，根據(jù)用戶的需求定制劃分不同的網(wǎng)絡(luò)資源，形成多個虛擬專網(wǎng)，從而集約高效地使用基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)資源，還可以減少基礎(chǔ)設(shè)施的重復(fù)投資，切片間業(yè)務(wù)還可實現(xiàn)完全隔離，還可提升端到端的用戶體驗。

　　5G網(wǎng)絡(luò)切片可以按照關(guān)鍵場景進(jìn)行劃分。中國電信目前在做智能電網(wǎng)、智能城市的應(yīng)用，這些企業(yè)可以采用無線技術(shù)和統(tǒng)一的網(wǎng)管，使用中國電信的網(wǎng)絡(luò)來滿足不同行業(yè)的需求。

　　6、中國聯(lián)通唐雄燕：LTE向5G平滑演進(jìn)

　　在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的挑戰(zhàn)方面，中國聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究院首席專家唐雄燕表示，5G總體系統(tǒng)架構(gòu)和無線接入架構(gòu)都將發(fā)生革命性變化。OTT的主導(dǎo)作用更強(qiáng)，業(yè)務(wù)模式前所未有。另外5G網(wǎng)絡(luò)云化、虛擬化、切片化趨勢更加明顯，所以5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的創(chuàng)新面臨巨大挑戰(zhàn)。目前運營商希望以LTE為起點，實現(xiàn)5G平滑演進(jìn)。

　　中國聯(lián)通目前在多方面發(fā)力，全面向5G進(jìn)發(fā)。在語音業(yè)務(wù)方面，中國聯(lián)通已經(jīng)成功開通千兆級LTE網(wǎng)絡(luò)，運用了3CA、4MIMO、256QAM等技術(shù)，最高傳輸速率達(dá)1.2~1.6Gbit/s。

　　在5G日程表方面，聯(lián)通今年正在開展技術(shù)驗證，2018年將開展大規(guī)模測試，2019年預(yù)商用，爭取2020年正式商用。

　　7、華為徐學(xué)兵：4.5G持續(xù)演進(jìn)，三個不等待

　　華為很早就提出了4.5G概念，在4G向5G演進(jìn)方面助力全球諸多運營商積極開展實踐。華為技術(shù)有限公司LTE產(chǎn)品線副總裁徐學(xué)兵表示，業(yè)界應(yīng)以創(chuàng)新引領(lǐng)5G，加速4.5G演進(jìn)，做大移動物聯(lián)。

　　“5G不一定要等到2020年發(fā)號槍響才行動，在5G‘冰山’下有大量工作需要做?！睂τ?.5G演進(jìn)，徐學(xué)兵說，華為提出5G商用的“三個不等待”。

　　首先，網(wǎng)絡(luò)不等待。在頻譜方面，5G競爭力始于4G，Sub-3GHz頻段持續(xù)演進(jìn)，構(gòu)建5G體驗基礎(chǔ)網(wǎng)。在架構(gòu)方面，一方面5G NSA要以4G為錨點建設(shè)5G，4G和5G一張網(wǎng)，5G的建設(shè)始于4G。另一方面運營商建設(shè)5G SA，使用上下行解耦可提升高頻覆蓋，存量低頻覆蓋任然是關(guān)鍵。

　　在站點和技術(shù)方面，基于存量4G，運營商打造面向5G的網(wǎng)絡(luò)，如天面提前改造，可快人一步構(gòu)建5G競爭力。4T4R是全球公認(rèn)建網(wǎng)基準(zhǔn)，是5G起步配置。Massive MIMO商用啟航，滿足話務(wù)熱點的容量和體驗需求。此外，運營商進(jìn)行室內(nèi)數(shù)字化改造，可提升4G室內(nèi)體驗，預(yù)埋5G演進(jìn)能力。

　　其次，業(yè)務(wù)不等待。NB-IoT加速物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，助力垂直行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。通過在“端-管-云”發(fā)力，華為NB-IoT解決方案可成熟商用，助力中國物聯(lián)業(yè)務(wù)探索。

　　最后，產(chǎn)業(yè)不等待?；?G演進(jìn)培育移動物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，更多新物聯(lián)網(wǎng)正在成長，揭開萬物互聯(lián)新紀(jì)元。華為正通過X Labs引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)合作，探索新領(lǐng)域。