| 《5G網(wǎng)絡架構設計》白皮書_IMT-2020 (5G) |
| 日期：2016/6/16 15:11:11 作者： |
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隨著5G研究的全面展開并逐步深入，業(yè)界就5G場景形成基本共識：面向增強的移動互聯(lián)網(wǎng)應用場景，5G提供更高體驗速率和更大帶寬的接入能力，支持解析度更高、體驗更鮮活的多媒體內容；面向物聯(lián)網(wǎng)設備互聯(lián)場景，5G提供更高連接密度時優(yōu)化的信令控制能力，支持大規(guī)模、低成本、低能耗IoT設備的高效接入和管理；面向車聯(lián)網(wǎng)、應急通信、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等垂直行業(yè)應用場景，5G提供低時延和高可靠的信息交互能力，支持互聯(lián)實體間高度實時、高度精密和高度安全的業(yè)務協(xié)作。
面對5G極致的體驗、效率和性能要求，以及“萬物互聯(lián)”的愿景，網(wǎng)絡面臨全新的挑戰(zhàn)與機遇。5G網(wǎng)絡將遵循網(wǎng)絡業(yè)務融合和按需服務提供的核心理念，引入更豐富的無線接入網(wǎng)拓撲，提供更靈活的無線控制、業(yè)務感知和協(xié)議棧定制能力；重構網(wǎng)絡控制和轉發(fā)機制，改變單一管道和固化的服務模式；利用友好開放的信息基礎設施。
引言
環(huán)境，為不同用戶和垂直行業(yè)提供高度可定制化的網(wǎng)絡服務，構建資源全共享、功能易編排、業(yè)務緊耦合的綜合信息化服務使能平臺。
5G國際標準化工作現(xiàn)已全面展開，需要盡快細化5G網(wǎng)絡架構設計方案并聚焦關鍵技術方向，以指導后續(xù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。本白皮書從邏輯功能和平臺部署的角度，以四維功能視圖的方式呈現(xiàn)了新型5G網(wǎng)絡架構設計，并提煉了網(wǎng)絡切片、移動邊緣計算、按需重構的移動網(wǎng)絡、以用戶為中心的無線接入網(wǎng)和能力開放等5G網(wǎng)絡代表性服務能力。白皮書最后提出了5G網(wǎng)絡架構和技術標準化工作的推進建議。
1. 極致性能指標帶來全面挑戰(zhàn)
首先，為了滿足移動互聯(lián)網(wǎng)用戶極致的視頻及增強現(xiàn)實等業(yè)務體驗需要，5G系統(tǒng)提出了隨時隨地提供100Mbps—1Gbps的體驗速率的指標要求，甚至在500km/h的高速運動過程中，也要求具備基本服務能力和必要的業(yè)務連續(xù)性。
第二，為了支持移動互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)場景設備高效接入的要求，5G系統(tǒng)需同時滿足Tbps/km2的流量密度和百萬/km2連接密度要求，而現(xiàn)有網(wǎng)絡流量中心匯聚和單一控制機制在高吞吐量和大連接場景下容易導致流量過載和信令擁塞。
第三，為了支持自動駕駛和工業(yè)控制等高度實時性要求的業(yè)務，5G系統(tǒng)需要在高可靠性前提下，滿足端到端毫秒級的極低時延要求�，F(xiàn)網(wǎng)中，端到端時延和業(yè)務中斷時間都在百毫秒量級，與5G時延要求存在兩個數(shù)量級的差距，也難以滿足特定業(yè)務的可靠性和安全性要求。
2. 網(wǎng)絡與業(yè)務融合觸發(fā)全新機遇
豐富的5G應用場景對網(wǎng)絡功能要求各異：從突發(fā)事件到周期事件的資源分配；從自動駕駛到低移動性終端的移動性管理；從工業(yè)控制到抄表業(yè)務的時延要求等。面對如此多樣化的業(yè)務場景，5G提出的網(wǎng)絡與業(yè)務深度融合，按需提供服務的新理念能為信息產(chǎn)業(yè)的各個環(huán)節(jié)帶來全新的發(fā)展機遇。
基于5G網(wǎng)絡“最后一公里”的位置優(yōu)勢，互聯(lián)網(wǎng)應用服務提供商能夠提供更具差異性的用戶體驗。例如，基于網(wǎng)絡開放的位置區(qū)域、移動軌跡和無線環(huán)境等上下文信息，APP能夠篩選出更恰當?shù)姆⻊諈?shù)，提升客戶黏性；同時，利用網(wǎng)絡邊緣的內容緩存和計算能力，服務提供商可以為指定用戶提供更優(yōu)質的時延和帶寬服務質量保障，在競爭中占得先機。
基于5G網(wǎng)絡“端到端全覆蓋”的基礎設施優(yōu)勢，以垂直行業(yè)為代表的物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務需求方可以獲得更強大且更靈活的業(yè)務部署環(huán)境。依托強大的網(wǎng)管系統(tǒng)，垂直行業(yè)能夠獲得對網(wǎng)內終端和設備更豐富的監(jiān)控和管理手段，全面掌控業(yè)務運行狀況；利用功能高度可定制化和資源動態(tài)可調度的5G基礎設施能力，第三方業(yè)務需求方可以快捷的構建數(shù)據(jù)安全隔離和資源彈性伸縮的專用信息服務平臺，從而降低開發(fā)門檻。
對于移動網(wǎng)絡運營商而言，5G網(wǎng)絡有助于進一步開源節(jié)流。開源方面，5G網(wǎng)絡突破當前封閉固化的網(wǎng)絡服務框架，全面開放基礎設施、組網(wǎng)轉發(fā)和控制邏輯等網(wǎng)絡能力，構建綜合化信息服務使能平臺，為運營商引入新的服務增長點。節(jié)流方面，按需提供的網(wǎng)絡功能和基礎設施資源有助于更好的節(jié)能增效，降低單位流量的建設與運營成本。
需要指出的是，隨著移動網(wǎng)絡和互聯(lián)網(wǎng)在業(yè)務方面融合的不斷深入，兩者在技術方面也在相互滲透和影響。云計算、虛擬化、軟件化等互聯(lián)網(wǎng)技術是5G網(wǎng)絡架構設計和平臺構建的重要使能技術。
5G網(wǎng)絡架構設計包括系統(tǒng)設計和組網(wǎng)設計兩個方面。系統(tǒng)設計重點考慮邏輯功能實現(xiàn)以及不同功能之間的信息交互過程，構建功能平面劃分更合理的統(tǒng)一的端到端網(wǎng)絡邏輯架構。組網(wǎng)設計聚焦設備平臺和網(wǎng)絡部署的實現(xiàn)方案，以充分發(fā)揮基于SDN/NFV技術的新型基礎設施環(huán)境在組網(wǎng)靈活性和安全性方面的潛力。
5G網(wǎng)絡架構設計
1. 5G系統(tǒng)設計：邏輯視圖與功能視圖
5G網(wǎng)絡邏輯視圖由3個功能平面構成：接入平面，控制平面和轉發(fā)平面。接入平面引入多站點協(xié)作、多連接機制和多制式融合技術，構建更靈活的接入網(wǎng)拓撲；控制平面基于可重構的集中的網(wǎng)絡控制功能，提供按需的接入、移動性和會話管理，支持精細化資源管控和全面能力開放；轉發(fā)平面具備分布式的數(shù)據(jù)轉發(fā)和處理功能，提供更動態(tài)的錨點設置，以及更豐富的業(yè)務鏈處理能力。
在整體邏輯架構基礎上，5G網(wǎng)絡采用模塊化功能設計模式，并通過“功能組件”的組合，構建滿足不同應用場景需求的專用邏輯網(wǎng)絡。5G網(wǎng)絡以控制功能為核心，以網(wǎng)絡接入和轉發(fā)功能為基礎資源，向上提供管理編排和網(wǎng)絡開放的服務，形成三層網(wǎng)絡功能視圖，其中：
- 管理編排層：由用戶數(shù)據(jù)、管理編排和能力開放三部分功能組成。用戶數(shù)據(jù)功能存儲用戶簽約、業(yè)務策略和網(wǎng)絡狀態(tài)等信息。管理編排功能基于網(wǎng)絡功能虛擬化技術，實現(xiàn)網(wǎng)絡功能的按需編排和網(wǎng)絡切片的按需創(chuàng)建。能力開放功能提供對網(wǎng)絡信息的統(tǒng)一收集和封裝，并通過API開放給第三方。
- 網(wǎng)絡控制層：實現(xiàn)網(wǎng)絡控制功能重構及模塊化。主要的功能模塊包括：無線資源集中分配、多接入統(tǒng)一管控、移動性管理、會話管理、安全管理和流量疏導等。上述功能組件按管理編排層的指示，在網(wǎng)絡控制層中進行組合，實現(xiàn)對資源層的靈活調度。
- 網(wǎng)絡資源層：包括接入側功能和網(wǎng)絡側功能。接入側包括中心單元（CU）和分布單元（DU）兩級功能單元，CU主要提供接入側的業(yè)務匯聚功能；DU主要為終端提供數(shù)據(jù)接入點，包含射頻和部分信號處理功能。網(wǎng)絡側重點實現(xiàn)數(shù)據(jù)轉發(fā)、流量優(yōu)化和內容服務等功能�；诜植际藉^點和靈活的轉發(fā)路徑設置，數(shù)據(jù)包被引導至相應的處理節(jié)點，實現(xiàn)高效轉發(fā)和豐富的數(shù)據(jù)處理，如深度包檢測，內容計費和流量壓縮等。
2. 5G組網(wǎng)設計：平臺視圖與組網(wǎng)視圖
5G基礎設施平臺將更多的選擇由基于通用硬件架構的數(shù)據(jù)中心構成支持5G網(wǎng)絡的高性能轉發(fā)要求和電信級的管理要求，并以網(wǎng)絡切片為實例，實現(xiàn)移動網(wǎng)絡的定制化部署。
引入SDN/NFV技術，5G硬件平臺支持虛擬化資源的動態(tài)配置和高效調度，在廣域網(wǎng)層面，NFV編排器可實現(xiàn)跨數(shù)據(jù)中心的功能部署和資源調度，SDN控制器負責不同層級數(shù)據(jù)中心之間的廣域互連。城域網(wǎng)以下可部署單個數(shù)據(jù)中心，中心內部使用統(tǒng)一的NFVI基礎設施層，實現(xiàn)軟硬件解耦，利用SDN控制器實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心內部的資源調度。
NFV/SDN技術在接入網(wǎng)平臺的應用是業(yè)界聚焦探索的重要方向。利用平臺虛擬化技術，可以在同一基站平臺上同時承載多個不同類型的無線接入方案，并能完成接入網(wǎng)邏輯實體的實時動態(tài)的功能遷移和資源伸縮。利用網(wǎng)絡虛擬化技術，可以實現(xiàn)RAN內部各功能實體動態(tài)無縫連接，便于配置客戶所需的接入網(wǎng)邊緣業(yè)務模式。另外，針對RAN側加速器資源配置和虛擬化平臺間高速大帶寬信息交互能力的特殊要求，虛擬化管理與編排技術需要進行相應的擴展。
SDN/NFV技術融合將提升5G進一步組大網(wǎng)的能力：NFV技術實現(xiàn)底層物理資源到虛擬化資源的映射，構造虛擬機（VM），加載網(wǎng)絡邏輯功能（VNF）；虛擬化系統(tǒng)實現(xiàn)對虛擬化基礎設施平臺的統(tǒng)一管理和資源的動態(tài)重配置；SDN技術則實現(xiàn)虛擬機間的邏輯連接，構建承載信令和數(shù)據(jù)流的通路。最終實現(xiàn)接入網(wǎng)和核心網(wǎng)功能單元動態(tài)連接，配置端到端的業(yè)務鏈，實現(xiàn)靈活組網(wǎng)。
一般來說，5G組網(wǎng)功能元素可分為四個層次：
- 中心級：以控制、管理和調度職能為核心，例如虛擬化功能編排、廣域數(shù)據(jù)中心互連和BOSS系統(tǒng)等，可按需部署于全國節(jié)點，實現(xiàn)網(wǎng)絡總體的監(jiān)控和維護。
- 匯聚級：主要包括控制面網(wǎng)絡功能，例如移動性管理、會話管理、用戶數(shù)據(jù)和策略等�？砂葱璨渴鹩谑》忠患壘W(wǎng)絡。
- 區(qū)域級：主要功能包括數(shù)據(jù)面網(wǎng)關功能，重點承載業(yè)務數(shù)據(jù)流，可部署于地市一級。移動邊緣計算功能、業(yè)務鏈功能和部分控制面網(wǎng)絡功能也可以下沉到這一級。
- 接入級：包含無線接入網(wǎng)的CU和DU功能，CU可部署在回傳網(wǎng)絡的接入層或者匯聚層；DU部署在用戶近端。CU和DU間通過增強的低時延傳輸網(wǎng)絡實現(xiàn)多點協(xié)作化功能，支持分離或一體化站點的靈活組網(wǎng)。
借助于模塊化的功能設計和高效的NFV/SDN平臺。在5G組網(wǎng)實現(xiàn)中，上述組網(wǎng)功能元素部署位置無需與實際地理位置嚴格綁定，而是可以根據(jù)每個運營商的網(wǎng)絡規(guī)劃、業(yè)務需求、流量優(yōu)化、用戶體驗和傳輸成本等因素綜合考慮，對不同層級的功能加以靈活整合，實現(xiàn)多數(shù)據(jù)中心和跨地理區(qū)域的功能部署。
與4G時期相比，5G網(wǎng)絡服務具備更貼近用戶需求、定制化能力進一步提升、網(wǎng)絡與業(yè)務深度融合以及服務更友好等特征，其中代表性的網(wǎng)絡服務能力包括：網(wǎng)絡切片、移動邊緣計算、按需重構的移動網(wǎng)絡、以用戶為中心的無線接入網(wǎng)和網(wǎng)絡能力開放。
網(wǎng)絡切片
網(wǎng)絡切片是網(wǎng)絡功能虛擬化（NFV）應用于5G階段的關鍵特征。一個網(wǎng)絡切片將構成一個端到端的邏輯網(wǎng)絡，按切片需求方的需求靈活地提供一種或多種網(wǎng)絡服務。圖7所示的網(wǎng)絡切片架構主要包括切片管理和切片選擇兩項功能。切片管理功能有機串聯(lián)商務運營、虛擬化資源平臺和網(wǎng)管系統(tǒng)，為不同切片需求方（如垂直行業(yè)用戶、虛擬運營商和企業(yè)用戶等）提供安全隔離、高度自控的專用邏輯網(wǎng)絡。切片管理功能包含三個階段：
1）商務設計階段：在這一階段，切片需求方利用切片管理功能提供的模板和編輯工具，設定切片的相關參數(shù)，包括網(wǎng)絡拓撲、功能組件、交互協(xié)議、性能指標和硬件要求等。
2）實例編排階段：切片管理功能將切片描述文件發(fā)送到NFV MANO功能實現(xiàn)切片的實例化，并通過與切片之間的接口下發(fā)網(wǎng)元功能配置，發(fā)起連通性測試，最終完成切片向運行態(tài)的遷移。
3）運行管理階段：在運行態(tài)下，切片所有者可通過切片管理功能對己方切片進行實時監(jiān)控和動態(tài)
5G網(wǎng)絡代表性服務能力
維護維護，主要包括資源的動態(tài)伸縮，切片功能的增加、刪除和更新，以及告警故障處理等。切片選擇功能實現(xiàn)用戶終端與網(wǎng)絡切片間的接入映射。切片選擇功能綜合業(yè)務簽約和功能特性等多種因素，為用戶終端提供合適的切片接入選擇。用戶終端可以分別接入不同切片，也可以同時接入多個切片。用戶同時接入多切片的場景形成兩種切片架構變體：
- 獨立架構：不同切片在邏輯資源和邏輯功能上完全隔離，只在物理資源上共享，每個切片包含完整的控制面和用戶面功能；
- 共享架構：在多個切片間共享部分的網(wǎng)絡功能。一般而言，考慮到終端實現(xiàn)復雜度，可對移動性管理等終端粒度的控制面功能進行共享，而業(yè)務粒度的控制和轉發(fā)功能則為各切片的獨立功能，實現(xiàn)特定的服務。
移動邊緣計算
移動邊緣計算（MEC，Mobile Edge Computing）改變4G系統(tǒng)中網(wǎng)絡與業(yè)務分離的狀態(tài)，將業(yè)務平臺下沉到網(wǎng)絡邊緣，為移動用戶就近提供業(yè)務計算和數(shù)據(jù)緩存能力，實現(xiàn)網(wǎng)絡從接入管道向信息化服務使能平臺的關鍵跨越，是5G的代表性能力。MEC核心功能主要包括：
1）應用和內容進管道：MEC可與網(wǎng)關功能聯(lián)合部署，構建靈活分布的服務體系。特別針對本地化、低時延和高帶寬要求的業(yè)務，如移動辦公、車聯(lián)網(wǎng)、4K-8K視頻等，提供優(yōu)化的服務運行環(huán)境。
2）動態(tài)業(yè)務鏈功能：MEC功能并不限于簡單的就近緩存和業(yè)務服務器下沉，而且隨著計算節(jié)點與轉發(fā)節(jié)點的融合，在控制面功能的集中調度下，實現(xiàn)動態(tài)業(yè)務鏈（Service Chain）技術，靈活控制業(yè)務數(shù)據(jù)流在應用間路由，提供創(chuàng)新的應用網(wǎng)內聚合模式。
3）控制平面輔助功能：MEC可以和移動性管理、會話管理等控制功能結合，進一步優(yōu)化服務能力。例如，隨用戶移動過程實現(xiàn)應用服務器的遷移和業(yè)務鏈路徑重選；獲取網(wǎng)絡負荷、應用SLA和用戶等級等參數(shù)對本地服務進行靈活的優(yōu)化控制等。
移動邊緣計算功能部署方式非常靈活，即可以選擇集中部署，與用戶面設備耦合，提供增強型網(wǎng)關功能，也可以分布式的部署在不同位置，通過集中調度實現(xiàn)服務能力。
按需定制的移動網(wǎng)絡
與4G移動互聯(lián)網(wǎng)相對單一的應用模式不同，5G網(wǎng)絡的服務對象是海量豐富類型的終端和應用，其報文結構、會話類型、移動規(guī)律和安全性需求都不盡相同，網(wǎng)絡必須針對不同應用場景的服務需求引入不同的功能設計。因此，可以說網(wǎng)絡控制功能按需重構，是5G網(wǎng)絡標志性服務能力之一。
● 按需的會話管理
按需的會話管理是指5G網(wǎng)絡會話管理功能可以根據(jù)不同終端屬性、用戶類別和業(yè)務特征，靈活的配置連接類型、錨點位置和業(yè)務連續(xù)性能力等參數(shù)。例如，4G中針對互聯(lián)網(wǎng)應用的“永久在線”連接將成為5G會話的一個選項。用戶可以根據(jù)業(yè)務特征選擇連接類型，例如，選擇支持互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務的IP連接；利用信令面通道實現(xiàn)無連接的物聯(lián)網(wǎng)小數(shù)據(jù)傳輸；或為特定業(yè)務定制Non-IP的專用會話類型。
用戶可以根據(jù)傳輸要求選擇會話錨點的位置和設置轉發(fā)路徑。對移動性和業(yè)務連續(xù)性要求高的業(yè)務，網(wǎng)絡可以選擇網(wǎng)絡中心位置的錨點和隧道機制，對于實時性要求高的交互類業(yè)務則可以選擇錨點下沉，就近轉發(fā)；對轉發(fā)路徑動態(tài)性較強的業(yè)務則可以引入SDN機制實現(xiàn)連接的靈活編程。
● 按需的移動性管理
網(wǎng)絡側移動性管理包括在激活態(tài)維護會話的連續(xù)性和空閑態(tài)保證用戶的可達性。通過對激活和空閑兩種狀態(tài)下移動性功能的分級和組合，根據(jù)終端的移動模型和其所用業(yè)務特征，有針對性的為終端提供相應的移動性管理機制。
例如，針對海量的物聯(lián)網(wǎng)傳感終端無移動性、成本敏感和高節(jié)能的要求，網(wǎng)絡可選擇不檢測空閑態(tài)傳感器終端是否可達，只在終端主動結束休眠和網(wǎng)絡聯(lián)系的時候，才能發(fā)送上下行數(shù)據(jù)，從而有效的節(jié)約電量。在激活態(tài)，網(wǎng)絡可以簡化狀態(tài)維護和會話管理機制，大大降低終端的成本。
此外，網(wǎng)絡還可以按照條件變化動態(tài)調整終端的移動性管理等級。例如對一些垂直行業(yè)應用，在特定工作區(qū)域內可以為終端提供高移動性等級，來保證業(yè)務連續(xù)性和快速尋呼響應，在離開該區(qū)域后，網(wǎng)絡動態(tài)將終端移動性要求調到低水平，提高節(jié)能效率。
● 按需的安全功能
5G為不同行業(yè)提供差異化業(yè)務，需要提供滿足各項差異化安全要求的完整性安全性方案。例如，5G安全需要為移動互聯(lián)網(wǎng)場景提供高效、統(tǒng)一兼容的移動性安全管理機制，5G安全需要為IoT場景提供更加靈活開放的認證架構和認證方式，支持新的終端身份管理能力；5G安全要為網(wǎng)絡基礎設施提供安全保障，為虛擬化組網(wǎng)、多租戶多切片共享等新型網(wǎng)絡環(huán)境提供安全隔離和防護功能。
● 控制面按需重構
控制面重構重新定義控制面網(wǎng)絡功能，實現(xiàn)網(wǎng)絡功能模塊化，降低網(wǎng)絡功能之間交互復雜性，實現(xiàn)自動化的發(fā)現(xiàn)和連接，通過網(wǎng)絡功能的按需配置和定制，滿足業(yè)務的多樣化需求。
● 靈活的無線控制
按照“網(wǎng)隨人動”的接入網(wǎng)設計理念，通過重新定義信令功能和控制流程實現(xiàn)高效靈活的空口控制和簡潔健壯的鏈路管理機制。
通過將UE的上下文和無線通信鏈路與為該UE提供無線傳輸資源的小區(qū)解耦，5G新型接入網(wǎng)協(xié)議棧直接以UE為單位管理無線通信鏈路和上下文，并將為該UE的服務小區(qū)作為一種空口無線資源——小區(qū)域，靈活地與時域、頻域/碼域和空域等進行四維無線資源的系統(tǒng)調度。系統(tǒng)每次進行該和網(wǎng)絡功能的部署位置無關。
融合網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫：用戶簽約數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡配置數(shù)據(jù)和運營商策略等需要集中存儲，便于網(wǎng)絡功能組件之間實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時共享。網(wǎng)絡功能采用統(tǒng)一接口訪問融合網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫，減少信令交互。
控制面交互功能：負責實現(xiàn)與外部網(wǎng)元或者功能間的信息交互。收到外部信令后，該功能模塊查找對應的網(wǎng)絡功能，并將信令導向這組網(wǎng)絡功能的入口，處理完成后結果將通過交互功能單元回送到外部網(wǎng)元和功能。
網(wǎng)絡組件集中管理：負責網(wǎng)絡功能部署后的網(wǎng)絡功能注冊，網(wǎng)絡功能的發(fā)現(xiàn)和網(wǎng)絡功能的狀態(tài)檢測等。
資源授權時，在確定UE可用的空口傳輸時間（時域）之后，首先確定UE可用的小區(qū)（小區(qū)域），在確定可用的小區(qū)后，再確定UE在這些可用的小區(qū)內的頻率域/碼域/功率域，以及天線選擇的空間域無線資源。協(xié)議棧功能可根據(jù)UE對空口信道質量的要求，對服務于UE的多種不同的物理層空口傳輸技術進行靈活控制。
● 無線智能感知和業(yè)務優(yōu)化
為了更充分的利用無線信道資源，可以通過引入接入網(wǎng)和應用服務器的雙向交互，實現(xiàn)無線信道與業(yè)務的動態(tài)匹配。雙向交互體現(xiàn)在，一方面接入網(wǎng)可以向應用服務器提供接入網(wǎng)絡狀態(tài)信息，比如當前服務用戶可用的吞吐量信息，從而對應服務器進行速率估計和應用速率適配；另一方面，應用服務器可以向接入網(wǎng)絡傳遞相關應用信息，比如視頻加速請求信息，接入網(wǎng)可以提供服務適配，進行服務等級動態(tài)升級。通過無線智能感知功能增強，能夠提高業(yè)務感知和路由決策的效率，能夠實現(xiàn)業(yè)務的靈活分發(fā)和跨網(wǎng)關平滑的業(yè)務遷移。
用戶體驗優(yōu)化和新型商業(yè)模式探索，是移動網(wǎng)絡發(fā)展永恒的課題。5G網(wǎng)絡能力開放框架旨在實現(xiàn)面向第三方的網(wǎng)絡友好化和網(wǎng)絡管道智能化，將使應用能充分利用網(wǎng)絡能力，實現(xiàn)更好的用戶體驗和應用創(chuàng)新；同時實現(xiàn)應用與網(wǎng)絡的良好互動，優(yōu)化網(wǎng)絡資源配置和流量管理。其主要特性包括：
- 基于控制轉發(fā)功能分離的架構原則，5G網(wǎng)絡能力開放平臺實現(xiàn)了對集中部署的控制面功能的統(tǒng)一調用。
- 4G網(wǎng)絡采用“不同功能、各自開放”能力開放架構，網(wǎng)元控制功能分布在全網(wǎng)不同網(wǎng)元上，能力開放平臺南向需維護多種協(xié)議接口，導致支持能力開放的網(wǎng)絡結構異常復雜，部署難度大，用戶體驗不友好。5G網(wǎng)絡控制功能邏輯集中并中心部署，與能力開放平臺間實現(xiàn)簡單化的統(tǒng)一接口，實現(xiàn)第三方對網(wǎng)絡功能如移動性、會話、QoS和計費等功能的統(tǒng)一調用。
- 基于虛擬化的基礎設施平臺，5G網(wǎng)絡能力開放平臺優(yōu)化了基礎設施資源的管控和調度能力現(xiàn)有網(wǎng)絡剛性硬件環(huán)境和規(guī)劃部署方式。
- 無法滿足不同垂直行業(yè)對網(wǎng)絡功能、資源和組網(wǎng)方式差異化的需求。通過能力開放平臺與虛擬化MANO功能對接，5G網(wǎng)絡可將虛擬化管理及編排能力等新型網(wǎng)絡能力對外開放。調用NFVO功能，開放運營商網(wǎng)絡規(guī)劃、網(wǎng)絡部署、更新及擴縮容等網(wǎng)絡編排能力，允許第三方可動態(tài)定制的網(wǎng)絡；通過VNFM提供對虛擬網(wǎng)元生命周期管理功能，實現(xiàn)網(wǎng)元功能的定制化管理；通過VIM開放對基礎設施平臺虛擬化CPU/內存/網(wǎng)絡資源的管理，能實現(xiàn)網(wǎng)絡虛擬化資源與硬件資源的統(tǒng)一調度。
- 基于網(wǎng)絡邊緣計算平臺，5G網(wǎng)絡能力開放平臺提供第三方業(yè)務運營的管控能力。
● 接入網(wǎng)協(xié)議定制化部署
進一步地，在無線智能感知的基礎上，接入網(wǎng)協(xié)議�？梢葬槍I(yè)務需求類型提供差異化的配置，即軟件定義協(xié)議技術。
軟件定義協(xié)議技術通過動態(tài)定義的適配不同業(yè)務需求的協(xié)議棧功能集合，為多樣化的業(yè)務場景提供差異化服務，使得單個接入網(wǎng)物理節(jié)點能充分滿足多種業(yè)務的接入需求。當業(yè)務流到達時，接入網(wǎng)首先對業(yè)務流進行識別，并將其導向到相應的協(xié)議棧功能集合進行處理。例如，RAN根據(jù)業(yè)務的不同場景需求和差異化特性采用不同的協(xié)議棧功能集合，針對自動駕駛高實時性/移動性要求場景，其協(xié)議棧功能集合需要支持專用的移動性管理功能和承載管理功能，同時可以通過簡化部分協(xié)議棧功能（例如，健壯性包頭壓縮ROHC）以減少時延；而針對百萬/km2連接密度的固定物聯(lián)網(wǎng)設備接入場景，移動性管理功能可以裁剪。
5G網(wǎng)絡通過開放業(yè)務運營能力，引導第三方將業(yè)務邏輯和數(shù)據(jù)存儲部署在運營商網(wǎng)絡內更靠近用戶的位置，使得第三方在獲得高性能（時延保證與連接服務）和高可靠的業(yè)務部署環(huán)境，降低業(yè)務開發(fā)門檻的同時，可以更便捷的獲取并利用網(wǎng)絡運行信息，例如用戶移動軌跡、小區(qū)負載等，提升終端用戶的服務體驗。
最后，也是不容忽視的一點，5G網(wǎng)絡實時產(chǎn)生海量的用戶、業(yè)務、網(wǎng)絡相關的統(tǒng)計信息和數(shù)據(jù),是大數(shù)據(jù)分析的重要數(shù)據(jù)來源，能力開放平臺與大數(shù)據(jù)分析中心進行對接與聯(lián)動，對5G網(wǎng)絡數(shù)據(jù)進行更詳細的分析，充分發(fā)掘其蘊藏的價值。
5G網(wǎng)絡相關標準化工作主要涉及3GPPSA2、RAN2、RAN3等多個工作組。核心網(wǎng)方面，3GPP SA2已經(jīng)成立NextGen研究項目（3GPP TR 23.799），負責Rel-14階段的5G網(wǎng)絡架構標準化研究，整體5G網(wǎng)絡架構
標準化工作預計將通過Rel-14/15/16等多個版本完成。IMT-2020建議3GPP在5G核心網(wǎng)標準化方面未來重點推進以下工作：
- 在Rel-14研究階段聚焦5G新型網(wǎng)絡架構的功能特性，優(yōu)先推進網(wǎng)絡切片、功能重構、MEC、能力開放、新型接口和協(xié)議、以及控制和轉發(fā)分離等技術的標準化研究。
- Rel-15將啟動網(wǎng)絡架構標準化工作，重點完成基礎架構和關鍵技術特性方面內容。研究課題方面將繼續(xù)開展面向增強場景的關鍵特性研究，例如增強的策略控制、關鍵通信場景和UE relay等。
- Rel-16完成5G架構面向增強場景的標準化工作。
- 接入網(wǎng)方面，建議3GPP在5G接入網(wǎng)標準化方面未來重點推進以下工作：
R14開展關鍵技術的標準化研究。第一階段標準化：重點推進LTE-New RAT5G網(wǎng)絡標準化建議緊耦合、RAN架構、功能和協(xié)議棧設計、RAN-CN接口與交互、無線智能感知和業(yè)務優(yōu)化等關鍵技術的標準化工作。第二階段標準化：重點推進定制化部署和服務、接入網(wǎng)功能虛擬化和網(wǎng)絡切片、網(wǎng)絡的自組織自優(yōu)化等關鍵技術，進一步增強對eMBB、mMTC和URLLC場景的支撐能力。
另外，5G網(wǎng)絡架構所涉及的安全管理、計費管理、網(wǎng)絡功能虛擬化、MEC等課題也需在相關的標準組織中同步推進。特別地，為了保證5G網(wǎng)絡能部署在成熟的NFV技術之上，ETSI NFVISG需要考慮對齊5G網(wǎng)絡研究標準化進程，提供可商用的虛擬化電信網(wǎng)平臺版本。
總結和展望
為了支撐5G極致體驗、效率和性能所帶來的挑戰(zhàn)，把握未來十年信息產(chǎn)業(yè)新的發(fā)展機遇，實現(xiàn)向綜合化信息服務使能平臺的戰(zhàn)略轉型，5G網(wǎng)絡服務需要與業(yè)務更緊密集合，進一步增強服務定制化能力。
5G網(wǎng)絡架構設計可以被分解為上層針對功能的系統(tǒng)設計和下層面向部署的組網(wǎng)設計，并最終呈現(xiàn)功能按需重構、平面合理劃分、資源彈性供給和組網(wǎng)靈活部署的全新架構特征。5G網(wǎng)絡典型服務能力主要包括：網(wǎng)絡切片、MEC、按需重構的移動網(wǎng)絡、以用戶為中心的無線接入網(wǎng)和網(wǎng)絡能力開放。
隨著5G網(wǎng)絡標準化工作全面展開和研究的不斷深入，IMT-2020（5G）推進組愿意與全球5G相關組織、企業(yè)、科研機構和高校加強合作，共同推動5G網(wǎng)絡架構和關鍵技術的研究，促進5G網(wǎng)絡標準以及產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展。查詢進一步信息，請訪問官方網(wǎng)站 http://www.catr.cn。
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