5G组网方案研究.docx

? ? 5G组网方案研究 ? ? 摘要：主要描述了5G网络架构、网络特征及5G典型业务的网络部署要求等。同时，研究提出了5G核心网、5G承载网、5G接入网端到端组网建议方案，并提出了多个场景下5G信令网组织及路由方式等，以期为加快电信运营商5G网络商用部署提供借鉴与参考。 关键词：5G核心网，控制面，用户面，网络云，网络运营，信令网 1 引言 ITU-T确定了IMT-2020（5G）网络的几大关键技术指标，主要包括：10Gbit/s、20Gbit/s峰值速率：100Mbit/s、1Gbit/s用户体验速率；10Mbit/（s·m）2流量密度；1ms空口时延，端到端时延＜10ms以及百万连接/m2等。5G网络高速率、低时延、大连接等特点，必将催生大量新的应用场景，推动产业数字化转型。5G网络实现商用化部署，组网方案研究尤为重要。 本文而向客户、聚焦5G特色业务与网络特征，针对5G网络集约化运营需求，提出了5G网络端到端组网方案，研究了5G核心网、承载网、接入网的部署策略以及5G信令网组织与路由方式，以期为构建高品质5G网络提供借鉴。 2 5G网络架构及部署要求 5G网络架构采用基于SDN（software defined network，软件定义网络）/NFV（network function virtualization，网络功能虚拟化）的“三朵云”网络架构，依据场景灵活部署，具体如图1所示。 其中，控制云是5G核心网的集中控制核心、资源编排中心，5G核心网功能采用模块化、虚拟化技术，在控制面集中基础上支持能力开放，并控制接入云和转发云。 转发云实现用户面功能及业务使能，聚焦数据流的高速转发与处理，由控制云控制，实现控制与承载分离，可按需部署在省核心数据中心、边缘数据中心和接入局所。 接入云实现多种类型的无线网接入，支持机器到机器（machine-to-machine，M2M）、车辆到车辆（vehicle-to-vehicle，V2V）、设备到设备（device-to-device，D2D）、多跳（multi-hop）、Wi-Fi、宏蜂窝（macro）、微蜂窝（pico）等无线网接入技术，支持无线网络虚拟化、边缘计算、与控制云和转发云配合移动网功能，支持无线网能力开放。 5G NR（5G new radio，5G新空口）采用新型波形和多址、新帧结构、新信道编码等技术，能够实现更高速率、更低时延和更高效率。新建独立的5G NR采用3GPP option2部署模式（业界公认的5G目标架构），有利于充分发挥5G网络能力优势，支持5G核心网的网络切片、边缘计算等5G新功能和特性，实现所有5G新特性。 2.1 5G核心网服务化架构 3GPP TS23.501标准定义了5G核心网系统架构，包括基于服务的系统架构（service-based architecture，SBA）和基于参考点（reference point）系统架构。其中，基于服务的系统架构是指5G核心网组件以“网络功能”为单位进行模块化拆分后，成为若干个可被灵活调用的“服务”单元，“服务”单元之间使用轻量化接口进行服务调用。例如，移动性管理集中在AMF（access and mobility management function，接入与移动性管理功能），会话管理集中在SMF（session management function，会话管理功能）。各组件模块间API以HTTP/2.0的RESTful API为主。另外，为了便于描述各“服务”单元两两功能模块间的拓扑关系，3GPP引入了基于参考点的5G核心网系统架构，作为SBA的补充。基于参考点的系统架构，明确标识了5G核心网解耦后任意两个网络功能模块间的逻辑连接方式及接口名称。 5G核心网在部署模式上，采用基于云原生（cloud native）的服务化架构（云原生，即支持微服务/容器技术架构、支持敏捷部署、支持迭代开发等），网络架构具有以下特征。 （1）网络功能（network function，NF）提供原子化服务。即采用松耦合、总线型软件架构设计，基于互联网化开放API，以轻量级“网络功能”为最小服务单元，改变传统网络，基于封闭信令网，重量级“网元设备”为最小服务单元的模式。 （2）基于SBA的设计思路，使得NF可被进一步拆分为“服务”，支持无状态（即软件控制逻辑与运行状态数据相互分离，便于实现动态容灾、弹性扩缩容等），可独立管理各“服务”，以“服务”为粒度进行网络能力的灵活编排与组合。 （3）基于互联网化的HTTP协议，采用RESTful API灵活调用。 （4）采用服务注册与发现机制、动态服务、简化配置。 （5）采用分布式的用户面功能（user plane function，UPF）。 （6）基于虚拟化部署、自