《5G网络架构设计》白皮书

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《G网络架构设计》白皮书

IMT-2020(5G)推进组

5G网络架构设计白皮书

引言P1

5G网络：挑战与机遇P2

5G网络架构设计P4

5G网络代表性服务能力P8

5G网络标准化建议P15

总结和展望P17

主要贡献单位P18

IMT-2020(5G)推进组于2013年2月由中国工业和信息化部、国家发展和改革委员会、科学技术部联合推动成立，组织架

构基于原IMT-Advanced推进组，成员包括中国主要的运营商、制造商、高校和研究机构。推进组是聚合中国产学研用力量、推动中国第五代移动通信技术研究和开展国际交流与合作的主要平台。

IMT-2020(5G)推进组

5G网络架构设计白皮书2

IMT-2020(5G)推进组

5G网络架构设计白皮书

随着5G研究的全面展开并逐步深入，业界就环境，为不同用户和垂直行业提供高度可定制化5G场景形成基本共识：面向增强的移动互联网应的网络服务，构建资源全共享、功能易编排、业用场景，5G提供更高体验速率和更大带宽的接入务紧耦合的综合信息化服务使能平台。

能力，支持解析度更高、体验更鲜活的多媒体内5G国际标准化工作现已全面展开，需要尽容；面向物联网设备互联场景，5G提供更高连接快细化5G网络架构设计方案并聚焦关键技术方密度时优化的信令控制能力，支持大规模、低成向，以指导后续产业发展。本白皮书从逻辑功能本、低能耗IoT设备的高效接入和管理；面向车和平台部署的角度，以四维功能视图的方式呈现联网、应急通信、工业互联网等垂直行业应用场了新型5G网络架构设计，并提炼了网络切片、移景，5G提供低时延和高可靠的信息交互能力，支动边缘计算、按需重构的移动网络、以用户为中持互联实体间高度实时、高度精密和高度安全的心的无线接入网和能力开放等5G网络代表性服务业务协作。能力。白皮书最后提出了5G网络架构和技术标准面对5G极致的体验、效率和性能要求，以及化工作的推进建议。

5G网络技术白皮书

摘要

本白皮书旨在介绍5G网络技术的基本原理、应用场景和未来发展趋势。首先，我们将介绍5G网络技术的背景和目标，然后深入探讨其关键技术和特点。接下来，我们将讨论5G网络在物联网、智能交通、工业自动化等领域的应用，并展望未来

5G网络的发展前景。最后，我们将总结5G网络技术的优势和挑战，并提出一些

建议，以促进5G网络技术的进一步发展。

1. 引言

随着移动通信技术的不断发展，人们对更高速、更可靠的无线通信需求也越来

越迫切。5G网络技术作为下一代移动通信技术的重要代表，被广泛认为将引领移

动通信技术的发展方向。本节将介绍5G网络技术的背景和目标。

2. 5G网络技术的背景和目标

2.1 背景

目前，移动通信技术已经进入了第四代（4G）时代，但随着移动互联网的快速发展，4G网络已经无法满足人们对更高速、更可靠的无线通信的需求。因此，推

动第五代（5G）移动通信技术的研发和应用成为了全球范围内的共识。

2.2 目标

5G网络技术的目标是实现更高的数据传输速率、更低的延迟、更大的网络容量、更好的网络可靠性和安全性，以及更广泛的应用场景。通过提供更高质量的无线通信服务，5G网络技术将为人们的生活和工作带来巨大的改变。

3. 5G网络技术的关键技术和特点

3.1 关键技术

3.1.1 大规模天线阵列（Massive MIMO）

大规模天线阵列是5G网络技术的关键技术之一。它通过增加基站的天线数量和天线阵列的规模，实现了更高的信号传输速率和更好的频谱效率。

3.1.2 毫米波通信（Millimeter Wave Communication）

5G无线网络规划解决方案白皮书(华为)

与此同时，3GPP TSG SA（Technical Specification Group，Service and System Aspects）也研究了未来5G 的潜在服务、市场、应用场景和可能的使能技术。在ITU
定义的三大应用场景基础上，进一步归纳了5G主要应用范围，包括：增强型移动宽带、工业控制与通信、大规模物联网、增强型车联网等。
01 | 华为5G无线网络规划解决方案白皮书
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
图1-1 5G的三大应用领域
1.2 5G无线网络规划面临的挑战
5G网络在频谱、空口和网络架构上制订了跨代的全新标准，以满足未来的应用场景。而这些新标准、新技术，给5G无线网络规划领域带来了很多挑战。
1.2.1 新频谱对网络规划的挑战
为满足海量连接、超高速率需求，5G网络可用频谱除了Sub6G，还包括业界高度关注的28/39G等高频段。与低频无线传播特性相比，高频对无线传播路径上的建筑物材质、植被、雨衰/氧衰等更敏感，比如经研究： » LOS和NLOS场景下，高频相比低频，链路损耗将分别
2 华为5G无线网络规划解决方案......................06
2.1 5G无线网络规划解决方案.............................................06 2.2 关键能力 ....................................................................07

国家工业信息安全发展研究中心发布《工业互联网边缘计算安全白皮书》(2020)

ECC发布《边缘计算与云计算协同白皮书2.0》、《5G时代工业互联网边缘计算网络白皮书》、《工业互联网边缘计算节点白皮书1.0》三大白皮书

2020年12月10日，边缘计算产业联盟（ECC)联合产业组织、生态伙伴重磅发布《边缘计算与云计算协同白皮书 2.0》、《5G时代工业互联网边缘计算网络白皮书》、《工业互联网边缘计算节点白皮书1.0》三大白皮书。

《边缘计算与云计算协同白皮书2.0》是2018年ECC 与A l l联合发布的《边缘计算与云计算协同白皮书（2018年）》的延续，进一步深化边缘计算与云计算之间的关系，以及在边云协同价值场景、价值内涵、关键技术等维度的研究，希望能有效推进产业界关于边云协同的技术发展与产业实践。

《5G时代工业互联网边缘计算网络白皮书》详细介绍了工业互联网发展面临的挑战及边缘计算的优势，分析了工业互联网场景对5G+边缘计算的需求，并给出工业互联网的5G+边缘计算网络架构及解决方案实践案例。为行业客户、设备商、集成商和运营商在部署和应用时提供参考。

《工业互联网边缘计算节点白皮书1.0》描述了工业边缘节点的作用、价值，以及顺应工业互联网、边云协同的发展而带来的工业边缘节点的新需求，从软件和硬件两个方面分别阐述了对应的工业边缘节点参考架构，最后详细描述了工业边缘节点在各个工业细分行业的落地以及成熟化的过程。

国家工业信息安全发展研究中心发布《工业互联网边缘计算安全白皮书》（2020)

为了进一步明确边缘计算应用到工业互联网场景下存在的安全保护对象及风险、安全防护措施和相关安全角色，国家工业信息安全发展研究中心在《边缘计算安全白皮书》、《工业信息安全标准化白皮书》等已有成果的基础上，组织十余家单位编写《工业互联网边缘计算安全白皮书》，提出了工业互联网场景下的边缘计算架构及安全框架，旨在为工业企业、工业互联网平台企业、安全企业等相关单位安全部署边缘计算提供参考。

5G网络架构设计白皮书

引言

5G网络：挑战与机遇5G网络架构设计

5G网络代表性服务能力5G网络标准化建议

总结和展望

主要贡献单位

P1 P2 P4 P8 P15 P17 P18

随着5G研究的全面展开并逐步深入，业界就5G场景形成基本共识：面向增强的移动互联网应用场景，5G提供更高体验速率和更大带宽的接入能力，支持解析度更高、体验更鲜活的多媒体内容；面向物联网设备互联场景，5G提供更高连接密度时优化的信令控制能力，支持大规模、低成本、低能耗IoT设备的高效接入和管理；面向车联网、应急通信、工业互联网等垂直行业应用场景，5G提供低时延和高可靠的信息交互能力，支持互联实体间高度实时、高度精密和高度安全的业务协作。

面对5G极致的体验、效率和性能要求，以及“万物互联”的愿景，网络面临全新的挑战与机遇。5G网络将遵循网络业务融合和按需服务提供的核心理念，引入更丰富的无线接入网拓扑，提供更灵活的无线控制、业务感知和协议栈定制能力；重构网络控制和转发机制，改变单一管道和固化的服务模式；利用友好开放的信息基础设施

引言

环境，为不同用户和垂直行业提供高度可定制化的网络服务，构建资源全共享、功能易编排、业务紧耦合的综合信息化服务使能平台。

5G国际标准化工作现已全面展开，需要尽快细化5G网络架构设计方案并聚焦关键技术方向，以指导后续产业发展。本白皮书从逻辑功能和平台部署的角度，以四维功能视图的方式呈现了新型5G网络架构设计，并提炼了网络切片、移动边缘计算、按需重构的移动网络、以用户为中心的无线接入网和能力开放等5G网络代表性服务能力。白皮书最后提出了5G网络架构和技术标准化工作的推进建议。

5G承载网络架构和技术方案白皮书

IMT-2020(5G)推进组于2013年2月由中国工业和信息化部、国家发展和改革委员会、科学技术部联合推动成立，组织架构基于原IMT-Advanced推进组，成员包括中国主要的运营商、制造商、高校和研究机构。推进组是聚合中国产学研用力量、推动中国第五代移动通信技术研究和开展国际交流与合作的主要平台。

引言5G承载网络总体架构5G承载转发面架构与技术方案5G承载协同管控架构和关键技术5G同步网架构和关键技术我国5G承载产业发展趋势分析总结和展望主要贡献单位

P21

P25

P29

P34P35I M T -2020(5G )推进组5G承载网络架构和技术方案白皮书

I M T-2020(5G)推进组

5G承载网络架构和技术方案白皮书2

I M T-2020(5G)推进组

5G承载网络架构和技术方案白皮书引言

随着3GPP 5G非独立（NSA）和独立（SA）组网标准的正式冻结，我国运营商同步启动规划和设计5G试点和预商用方案，5G迈向商用的步伐逐步加快。相对4G网络，5G在业务特性、接入网、核心网等多个方面将发生显著变化，其中在业务特性方面，增强型移动宽带（eMBB）、超可靠低时延通信（uRLLC）、大规模机器类通信（mMTC）等典型业务场景将分阶段逐步引入；在无线接入网方面，将重塑网元功能、互联接口及组网结构；在核心网方面将趋向采用云化分布式部署架构，核心网信令网元将主要在省干和大区中心机房部署，数据面网元根据不同业务性能差异拟采用分层部署方案，随着物联网（IOT）等垂直行业的业务发展，5G控制平面也将呈现大区部署趋势。

《5G无线网络规划与优化》第3章 5G网络架构

5G 承载网敏捷协同
5G承载网的敏捷协同主要体现在敏捷、简化、协同三个方面。敏捷是因其有一个“大脑”SDN控制器。可基于SDN进行快速业务发放及流量工程，提升业务部署效率，构建敏捷网络；简化是指5G的承载协议大大简化，路由、隧道信令归一化；协同是指在SDN控制器的辅助下实现IP和光传输网的跨域跨层网络协同。
5G时代，S1业务占比大大下降，且业务流实行分层终结。根据实际规划数据可以预测，接入环、汇聚环带宽压力都将大大增加，迫使5G承载网波分设备下沉至汇聚环，接入环带宽从50G 起配置并支持平滑演进到100G。
5G承载低时延
对于uRLLC业务而言，ITU提出的5G网络最理想端到端（E2E）时延为1ms，这个时延可以分解为空口时延+基站处理时延+承载网转发传输时延。所以需要降低E2E的时延，承载网时延也是必须考虑的一环。此时提出了一个有效措施，就是针对业务进行网关的下沉，如图所示： uRLLC业务，将其相应网元及功能实体设置在本地DC处，使得设备离用户最近，最大程度降低传输时延； eMBB业务，其对时延有要求，但不是特别敏感，将其相应网元及功能实体设置在区域DC中，实现体验和成本均衡考虑； mMTC类业务，其对时延无要求，可将其相应网元及功能实体放置在中心DC处，实现成本最优。
端到端网络切片（Slicing）
核心网切片是5G端到端网络切片重要的一环。5G服务是多样化的，包括车联网、物联网、远程医疗、VR/AR 等，网络能力面临众口难调的局面，因此需要把网络切成多个虚拟且相互隔离的子网络，分别服务于不同的业务。

中国联通5G网络切片白皮书

中国联合网络通信有限公司网络技术研究院

2018年6月

1引言 (1)

25G网络切片需求及挑战 (1)

2.1 市场发展需求 (1)

2.2 网络挑战分析 (2)

35G网络切片关键技术要求及解决方案 (3)

3.1 5G网络切片整体架构 (3)

3.2 E2E网络切片技术要求 (4)

3.2.1 核心网子切片技术要求 (4)

3.2.2 无线网子切片技术要求 (6)

3.2.3 传输网子切片技术要求 (8)

3.2.4 切片编排管理系统技术要求 (9)

45G网络切片商业形态重构分析 (11)

4.1 5G网络切片对业务及商业形态的影响 (11)

4.2 5G网络切片典型业务场景及需求 (12)

4.2.1 自动驾驶 (12)

4.2.2 增强现实 (13)

4.3 面向5G网络切片的网络演进及业务需求对接规划 (14)

5总结和展望 (16)

中国联通5G网络切片白皮书

1 引言

5G时代，移动通信技术将成为社会数字化发展的强力催化剂，未来的移动通信将进一步发展并触及各种垂直行业，如自动驾驶、制造业、能源行业等，并持续在金融业、健康护理等目前移动通信已有涉及的行业进一步深入发挥作用。移动通信网络潜力的进一步挖掘就取决于这些垂直行业提出的多样化的业务需求。

但业务需求的多样性同样为运营商带来了巨大的挑战，如果运营商遵循传统网络的建设思路，仅通过一张网络来满足这些彼此之间差异巨大的业务需求，那么对于运营商来说将是一笔成本巨大同时效率低下的投资。基于这样的需求，网络切片技术应运而生，通过网络切片，使得运营商能够在一个通用的物理平台之上构建多个专用的、虚拟化的、互相隔离的逻辑网络，来满足不同客户对网络能力的不同要求。

IMT-2020(5G)推进组-5G愿景与需求白皮书_V1.0

名称
定义
频谱效率（bps/Hz/cell或bps/Hz/Km2）每小区或单位面积内，单位频谱资源提供的吞吐量
能源效率（bit/J）
每焦耳能量所能传输的比特数
成本效率（bit/Y）
每单位成本所能传输的比特数
11
IMT-2020 (5G)推进组 5G愿景与需求
5G关键能力
5G需要具备比4G更高的性能，支持0.1～1Gbps的用户体验速率，每平方公里一百万的连接数密度，毫秒级的端到端时延，每平方公里数十Tbps的流量密度，每小时500Km以上的移动性和数十Gbps的峰值速率。其中，用户体验速率、连接数密度和时延为5G最基本的三个性能指标。同时，5G还需要大幅提高网络部
3
IMT-2020 (5G)推进组 5G愿景与需求
市场趋势
面向2020年及未来，移动数据流量将出现爆炸式增长。预计2010年到2020年全球移动数据流量增长将超过200倍，2010年到2030年将增长近2万倍；中国的移动数据流量增速高于全球平均水平，预计2010年到2020年将增长300倍以上，2010年到2030 年将增长超4万倍。发达城市及热点地区的移动数据流量增速更快，2010年到2020年上海的增长率可达600倍，北京热点区域的增长率可达1000倍。
7
IMT-2020 (5G)推进组 5G愿景与需求
指标主要包括用户体验速率、连接数密度、端到端时延、流量密度、移动性和用户峰值速率。

5G网络架构白皮书

5G 网络架构顶层设计理念

C ontents

5G 原生云化架构 - 满足多样化商业需求的关键

5G将强化电信生态系统

1.1 网络架构演进的需求

1.2 商业需求驱动5G架构变革

端到端网络切片 - 统一物理设施支撑多种垂直行业

利用云重构无线接入网络

3.1 多连接技术是使能高速传输与高可靠性的关键

3.2 移动云引擎

原生云化新核心网架构

4.1 用户面/控制面分离简化核心网络

4.2 灵活的组件化网络使能多业务需求

4.3 统一数据库管理

自服务敏捷运维

结论：

原生云化架构是5G创新的基础

5G 原生云化架构-满足多样化商业需求的关键

为了更好的面向数字化的世界，服务数字化的社会，全球范围内的运营商都在进行数字化转型。运营商数字化转型的目标在于为其企业客户、消费者提供ROADS (Real-time, On-Demand, All online, DIY, Social) 体验，这需要通过端到端协同整体架构才能够实现，需要在各个环节都实现敏捷，自动化和智能化。运营商的网络、运营系统、业务的全面云化是必要条件和实现手段。

ᵒ在同一套物理基础设上基于不同的业务需求生成逻辑隔离的独立运行的网络切片，通过基于数据中心的云化架构支撑多种应用场景。

ᵒ利用CloudRAN对无线接入网络进行重构，满足5G 时代多技术连接以及

RAN功能按需部署的需求。

ᵒ通过控制面和用户面（CP/UP）分离，功能模块化以及统一的数据库管理技术简化核心网络架构，实现网络功能的按需配置。

ᵒ基于应用驱动来自动的生成，维护，终止网络切片服务，利用敏捷的网络运维降低运营商的运营成本。

5G网络架构白皮书

5G 网络架构顶层设计理念

C ontents

5G 原生云化架构 - 满足多样化商业需求的关键

5G将强化电信生态系统

1.1 网络架构演进的需求

1.2 商业需求驱动5G架构变革

端到端网络切片 - 统一物理设施支撑多种垂直行业

利用云重构无线接入网络

3.1 多连接技术是使能高速传输与高可靠性的关键

3.2 移动云引擎

原生云化新核心网架构

4.1 用户面/控制面分离简化核心网络

4.2 灵活的组件化网络使能多业务需求

4.3 统一数据库管理

自服务敏捷运维

结论：

原生云化架构是5G创新的基础

5G 原生云化架构-满足多样化商业需求的关键

ᵒ在同一套物理基础设上基于不同的业务需求生成逻辑隔离的独立运行的网络切片，通过基于数据中心的云化架构支撑多种应用场景。

ᵒ利用CloudRAN对无线接入网络进行重构，满足5G 时代多技术连接以及

RAN功能按需部署的需求。

ᵒ通过控制面和用户面（CP/UP）分离，功能模块化以及统一的数据库管理技术简化核心网络架构，实现网络功能的按需配置。

ᵒ基于应用驱动来自动的生成，维护，终止网络切片服务，利用敏捷的网络运维降低运营商的运营成本。

《迈向5G-C-RAN：需求、架构与挑战》白皮书

迈向5G C-RAN：需求、架构与挑战

Toward 5G C-RAN: Requirements, Architecture and Challenges

前言 (1)

1需求 (2)

1.1灵活的无线资源管理需求 (2)

1.2空口协调和站点协作需求 (2)

1.3功能灵活部署及边缘计算的需求 (2)

1.4增强网络自动化管理的需求 (3)

25G C-RAN的概念 (4)

2.1C-RAN的基本概念 (4)

2.2C-RAN产业推进目标 (7)

3关键技术的考虑 (9)

3.1无线可编排技术 (9)

3.2无线协议栈功能 (10)

3.3虚拟层能力提升 (11)

3.4设备形态的思考 (12)

4总结 (14)

缩略语 (15)

参考文献 (17)

致谢 (18)

前言

自从2009年，中国移动首次提出C-RAN概念，已有7年。期间中国移动一直保持着每隔几年发布一个版本的C-RAN白皮书，向业界通报C-RAN进展并呼吁业界共同参与C-RAN的研发。这期间，中国移动始终坚定不移地在推进C-RAN集中化部署和协作化技术在现网中的应用，并研究无线云网络，为最终实现无线通信网的“Open & Soft”的目标而奋斗。

自从中国移动的网络进入4G时代，前传网络对传输资源消耗过高而相对应传输资源有限的网络现实，使得C-RAN在中国移动网络的应用受到了一定限制，其发展也相对迟缓。而从2014年起，通过引入无源波分设备WDM（Wavelength-division Multiplexing）和CPRI（Common Public Radio Interface，通用公共无线电接口）压缩技术，一定程度上解决了前传网络的光纤资源消耗过多的问题。继而，在2015年至2016年年中，中国移动在一年的时间内发起了多省的C-RAN规模部署的验证工作。通过福建、江苏、安徽三省的规模部署和长期运维验证，不仅证明了C-RAN组网方式在综合成本、无线协作化抗干扰、降低能耗等方面优势明显，也证明了C-RAN采用无源WDM（彩光）传输方案的10站以下的小规模集中，降低了对机房的配电、空间、可靠性等要求，通过长期运维，在运维难度、故障率等都未明显上升。2015年的4期TD-LTE建设指导意见中，将C-RAN作为优选建设方式在全网进行推广。目前C-RAN在沿海多省已经开始了全网的应用。

5G概念白皮书

IMT-2020(5G)推进组 5G概念白皮书
引言
移动通信自20世纪80年代诞生以来，经过三十多年的爆发式增长，已成为连接人类社会的基础信息网络。移动通信的发展不仅深刻改变了人们的生活方式，而且已成为推动国民经济发展、提升社会信息化水平的重要引擎。随着4G进入规模商用阶段，面向2020年及未来的第五代移动通信（5G）已成为全球研发热点。
面对多样化场景的极端差异化性能需求，5G很难像以往一样以某种单一技术为基础形成针对所有场景的解决方案。此外，当前无线技术创新也呈现多元化发展趋势，除了新型多址技术之外，大规模天线阵列、超密集组网、全频谱接入、新型网络架构等也被认为是5G主要技术方向，均能够在5G主要技术场景中发挥关键作用。
5G无线关键技术
大规模天线阵列在现有多天线基础上通过增加天线数可支持数十个独立的空间数据流，将数倍提升多用户系统的频谱效率，对满足5G系统容量与速率需求起到重要的支撑作用。大规模天线阵列应用于5G需解决信道测量与反馈、参考信号设计、天线阵列设计、低成本实现等关键问题。
超密集组网通过增加基站部署密度，可实现频率复用效率的巨大提升，但考虑到频率干扰、站址资源和部署成本，超密集组网可在局部热点区域实现百倍量级的容量提升。干扰管理与抑制、小区虚拟化技术、接入与回传联合设计等是超密集组网的重要研究方向。
8
IMT-2020(5G)推进组 5G概念白皮书综合5G关键能力与核心技术，5G概念可由“标志性能力指标”和“一组关键技术”来共同定义。其中，标志性能力指标为 “Gbps用户体验速率”，一组关键技术包括大规模天线阵列、超密集组网、新型多址、全频谱接入和新型网络架构。

5G技术白皮书

1 引言

国家“十三五”规划纲要中全明确提出“积极推进第五代移动通信（5G）和超宽带关键技术，启动5G商用”的要求。为贯彻国家十三五规划，工信部于2017年1月公布的《信息通信行业发展规划（2016-2020年）》中提出，“十三五”时期支持5G标准研究和技术试验，推进5G频谱规划，启动5G商用服务，突破5G关键技术和产品，成为5G标准和技术的全球引领者之一。

5G将是引领科技创新、实现产业升级、发展新经济的基础性平台，作为国家信息基础设施的建设者和运营者，需要坚定不移落实网络强国和5G国家战略。同时，也要坚持市场导向和技术创新双驱动的原则，以技术创新、业务创新、运营管理创新接应转型3.0战略，脚踏实地推动CTNet2025网络架构重构的实施，实现企业的创新发展。

为真正实现5G和通信行业的健康发展，认为5G应以业务需求为驱动，以未来5G网络架构为目标，针对5G发展中的主要挑战，提出5G网络演进策略和阶段目标，探索新的5G网络建设方案与运营模式，同时积极推动5G与垂直行业相结合的业务创新，构筑健壮的5G生态圈。在5G的创新驱动下，将进一步推动“网络智能化、业务生态化、运营智慧化”的内涵向“泛网络智能、广业务生态、精智慧运营”方向发展。

2.15G业务发展需求

5G的愿景与需求，是为了应对未来爆炸性的移动数据流量增长、海量的设备连接、不断涌现的各类新业务和应用场景，同时与行业深度融合，满足垂直行业终端互联的多样化需求，实现真正的“万物互联”，构建社会经济数字化转型的基石。

ITU为5G定义了eMBB（增强移动宽带）、mMTC（海量大连接）、URLLC（低时延高可靠）三大应用场景。实际上不同行业往往在多个关键指标上存在差异化要求，因而5G系统还需支持可靠性、时延、吞吐量、定位、计费、安全和可用性的定制组合。万物互联也带来更高的安全风险，5G应能够为多样化的应用场景提供差异化安全服务，保护用户隐私，并支持提供开放的安全能力。

5G无线技术架构白皮书

引言

场景与技术需求5G无线技术路线5G空口技术框架5G无线关键技术总结

主要贡献单位

P1 P2 P3 P5 P11 P34 P35

在过去的三十年里，移动通信经历了从语音

业务到移动宽带数据业务的飞跃式发展，不仅深

刻地改变了人们的生活方式，也极大地促进了社

会和经济的飞速发展。移动互联网和物联网作为

未来移动通信发展的两大主要驱动力，为第五代

移动通信（5G）提供了广阔的应用前景。面向

2020年及未来，数据流量的千倍增长，千亿设备

连接和多样化的业务需求都将对5G系统设计提出

严峻挑战。与4G相比，5G将支持更加多样化的

场景，融合多种无线接入方式，并充分利用低频

和高频等频谱资源。同时，5G还将满足网络灵

活部署和高效运营维护的需求，大幅提升频谱效

率、能源效率和成本效率，实现移动通信网络的

可持续发展。

传统的移动通信升级换代都是以多址接入技

术为主线，5G的无线技术创新来源将更加丰富。

除了稀疏码分多址（SCMA）、图样分割多址

（PDMA）、多用户共享接入（MUSA）等新型引言多址技术之外，大规模天线、超密集组网和全频谱接入都被认为是5G的关键使能技术。此外，新型多载波、灵活双工、新型调制编码、终端直通（D2D）、全双工（又称同时同频全双工）等也是潜在的5G无线关键技术。5G系统将会构建在以新型多址、大规模天线、超密集组网、全频谱接入为核心的技术体系之上，全面满足面向2020年及未来的5G技术需求。当前，5G愿景与需求已基本明确，概念与技术路线逐步清晰，国际标准制定工作即将启动。为此，迫切需要尽快细化5G技术路线，整合各种无线关键技术，形成5G无线技术框架并推动达成产业共识，以指导5G国际标准及后续产业发展。

5G承载网络架构和技术方案白皮书

P21

P25

P29

P34P35I M T -2020(5G )推进组5G承载网络架构和技术方案白皮书

I M T-2020(5G)推进组

5G承载网络架构和技术方案白皮书2

I M T-2020(5G)推进组

5G承载网络架构和技术方案白皮书引言

相关主题

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面对5G极致的体验、效率和性能要求，以及 “万物互联”的愿景，网络面临全新的挑战与机遇。5G网络将遵循网络业务融合和按需服务提供的核心理念，引入更丰富的无线接入网拓扑，提供更灵活的无线控制、业务感知和协议栈定制能力；重构网络控制和转发机制，改变单一管道和固化的服务模式；利用友好开放的信息基础设施
环境，为不同用户和垂直行业提供高度可定制化的网络服务，构建资源全共享、功能易编排、业务紧耦合的综合信息化服务使能平台。
5G国际标准化工作现已全面展开，需要尽快细化5G网络架构设计方案并聚焦关键技术方向，以指导后续产业发展。本白皮书从逻辑功能和平台部署的角度，以四维功能视图的方式呈现了新型5G网络架构设计，并提炼了网络切片、移动边缘计算、按需重构的移动网络、以用户为中心的无线接入网和能力开放等5G网络代表性服务能力。白皮书最后提出了5G网络架构和技术标准化工作的推进建议。
体验速率
极致体验
流量密度
重要性：高重要性：中重要性：低
移动性
时延
极致效率
连接密度
全面网络挑战图1 5G全面的网络挑战
可靠性
极致性能
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2. 网络与业务融合触发全新机遇
丰富的5G应用场景对网络功能要求各异：从突发事件到周期事件的资源分配；从自动驾驶到低移动性终端的移动性管理；从工业控制到抄表业务的时延要求等。面对如此多样化的业务场景，5G提出的网络与业务深度融合，按需提供服务的新理念能为信息产业的各个环节带来全新的发展机遇。
1. 5G系统设计：逻辑视图与功能视图
如图3所示, 5 G网络逻辑视图由3个功能平面构成：接入平面，控制平面和转发平面。
接入平面引入多站点协作、多连接机制和多制式融合技术，构建更灵活的接入网拓扑；控制平面基于可重构的集中的网络控制功能，
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5G网络: 挑战与机遇
1. 极致性能指标带来全面挑战
首先，为了满足移动互联网用户极致的视频及增强现实等业务体验需要，5G系统提出了随时随地提供100Mbps—1Gbps的体验速率的指标要求，甚至在500km/h的高速运动过程中，也要求具备基本服务能力和必要的业务连续性。
基于5G网络“最后一公里”的位置优势，互联网应用服务提供商能够提供更具差异性的用户体验。例如，基于网络开放的位置区域、移动轨迹和无线环境等上下文信息，APP能够筛选出更恰当的服务参数，提升客户黏性；同时，利用网络边缘的内容缓存和计算能力，服务提供商可以为指定用户提供更优质的时延和带宽服务质量保障，在竞争中占得先机。
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引言
Biblioteka Baidu
随着5G研究的全面展开并逐步深入，业界就 5G场景形成基本共识：面向增强的移动互联网应用场景，5G提供更高体验速率和更大带宽的接入能力，支持解析度更高、体验更鲜活的多媒体内容；面向物联网设备互联场景，5G提供更高连接密度时优化的信令控制能力，支持大规模、低成本、低能耗IoT设备的高效接入和管理；面向车联网、应急通信、工业互联网等垂直行业应用场景，5G提供低时延和高可靠的信息交互能力，支持互联实体间高度实时、高度精密和高度安全的业务协作。
第二，为了支持移动互联网和物联网场景设备高效接入的要求，5G系统需同时满足 Tbps/ k m2的流量密度和百万/ k m2连接密度要求，而现有网络流量中心汇聚和单一控制机制
在高吞吐量和大连接场景下容易导致流量过载和信令拥塞。
第三，为了支持自动驾驶和工业控制等高度实时性要求的业务，5G系统需要在高可靠性前提下，满足端到端毫秒级的极低时延要求。现网中，端到端时延和业务中断时间都在百毫秒量级，与5G时延要求存在两个数量级的差距，也难以满足特定业务的可靠性和安全性要求。
对于移动网络运营商而言，5G网络有助于进一步开源节流。开源方面，5G网络突破当前封闭固化的网络服务框架，全面开放基础设施、组网转发和控制逻辑等网络能力，构建综合化信息服务使能平台，为运营商引入新的服务增长点。节流方面，按需提供的网络功能和基础设施资源有助于更好的节能增效，降低单位流量的建设与运营成本。
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目录
引言
P1
5G网络：挑战与机遇
P2
5G网络架构设计
P4
5G网络代表性服务能力
P8
5G网络标准化建议
P15
总结和展望
P17
主要贡献单位
P18
IMT-2020(5G)推进组于2013年2月由中国工业和信息化部、国家发展和改革委员会、科学技术部联合推动成立，组织架构基于原IMT-Advanced推进组，成员包括中国主要的运营商、制造商、高校和研究机构。推进组是聚合中国产学研用力量、推动中国第五代移动通信技术研究和开展国际交流与合作的主要平台。
基于5G网络“端到端全覆盖”的基础设施优势，以垂直行业为代表的物联网业务需求方可以获得更强大且更灵活的业务部署环境。依托强大的网
管系统，垂直行业能够获得对网内终端和设备更丰富的监控和管理手段，全面掌控业务运行状况；利用功能高度可定制化和资源动态可调度的5G基础设施能力，第三方业务需求方可以快捷的构建数据安全隔离和资源弹性伸缩的专用信息服务平台，从而降低开发门槛。
需要指出的是，随着移动网络和互联网在业务方面融合的不断深入，两者在技术方面也在相互渗透和影响。云计算、虚拟化、软件化等互联网技术是5G网络架构设计和平台构建的重要使能技术。
图2 综合化信息服务使能平台
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5G网络架构设计
5G网络架构设计包括系统设计和组网设计两个方面。系统设计重点考虑逻辑功能实现以及不同功能之间的信息交互过程，构建功能平面划分更合理的统一的端到端网络逻辑架构。组网设计聚焦设备平台和网络部署的实现方案，以充分发挥基于SDN / NFV技术的新型基础设施环境在组网灵活性和安全性方面的潜力。