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1、1NSA网络架构及各网元功能2017年亮点及不足5G网络架构5G概述概述1100kbps速率互联网应用互联网应用开始出现2G2G3G3G5G5G以语音业务核心移动电话业务广泛应用 提供低速数据业务数据业务开始发展几十Mbps速率以语音业务为主移动电话业务仍然应用广泛eMBB 百兆的用户体验VoNR超高速移动500km/h移动数据业务进一步提速10Gbp+速率4G4G几百Mbps速率VoLTE基于IMS的全IP的语音业务基于VoIP的语音业务的持续发展数据业务占绝对主导高速移动垂直行业350Km/huRLLC超低时延、mMTC超大连接移动互联网Mbps级别的用户体验5G5G面向垂直行业和万物互联
2、，支持更高速率，更大连接，更低延时什么是5G5G解决了哪些问题？移动数据业务流量爆炸式增长现有4G4G网络容量难以满足Source: Cisco VNI Mobile, 2017 7EB11EB17EB24EB35EB49EB相比2016年，预计到2021年，全球移动数据业务总需求将增长7倍 AR/VR，超高清视频，裸眼3D等新型业务，用户体验速率需求将达到Gbps+ 用户体验速率要求越来越高现有4G4G网络承载能力终将不足Source: IMT-2020(5G推进组)5G愿景及白皮书至2020年，全球物联网连接数将达到上千亿 l 车联网领域：自动驾驶： 端到端时延低于3ms，可靠性至少99.
3、999%l 工业互联网领域：网络能力差异较大，某些工业控制类业务要求超低时延（1ms），高可靠性（99.999%）l 其他新领域：高端智能机器人，智能电网，远程医疗等，要求上百Mbps，1ms几十ms 端到端时延，接近100%可靠性车联网，工业控制等新领域要求1ms低时延，近100%高可靠物联网蓬勃发展，现有4G4G网络海量连接能力待提升车联网，工业控制等新领域，现有4G4G网络难以满足超低时延超高可靠场景需求MbpsEB5G面临哪些问题5G远景容量增强容量增强接入海量终端接入海量终端超高可靠超低时延超高可靠超低时延1000倍网络容量提升10-100倍用户速率提升每平方公里1000K连接数10
4、倍+电池寿命延长1ms时延99.999%可靠性增强移动宽带eMBB海量机器通信mMTC超高可靠低时延通信URLLCGB/秒移动通信3D/超高清视频高清语音云游戏VR/AR智能家居智慧城市工业自动化自动驾驶高可靠应用M2M云办公移动医疗智能交通5G解决了什么问题第一步技术研发试验信通院牵头201520162017201820192020关键技术验证2015/62016/92020商用技术方案验证2016/62017/9多场景系统验证2017/62018/10第二步(20192020)产品研发试验国内运营商牵头5G第一阶段（WI Phase 1）5G第二阶段（WI Phase 2）5G研究阶段（S
5、I Phase）5G演进201703201806201912R14R155G技术研发试验分三步实施：n关键技术验证（2016.9）：单点关键技术样机功能和性能测试n技术方案验证（2016.62017.9）：针对不同厂商的技术方案，基于统一频率，统一规范，开展单基站性能测试和无线接入网和核心网增强技术的功能、性能和流程测试n系统验证（2017.62018.10）：开展5G系统的组网技术功能和性能测试；5G典型业务演示截止17年9月份有七家单位：中兴通讯、华为、大唐电信、爱立信、诺基亚上海贝尔、英特尔、三星完成国家第一阶段的关键技术验证测试；测试结果达到预期R16国家5G试验及商用规划标准征集国家
6、5G实验及商用计划5G频谱介绍4WRC15/19WRC1910504030206080709056100 GHz高频中低频24.2527.531.8 33.43740.542.543.545.54747.250.26650.452.6768186700M3.43.63.84.94.43210高频: 27.5-28.35G 37-38.6G38.6-40G64-71G中低频: 2.5G600M高频: 24.25-27.5G31.8-33.4G40.5-43.5G中低频:3.4-3.6G3.6-3.8G700M高频: 24.25-27.5G37-43.5G中频: 2.6G3.3-3.6G4.8-5
7、G高频: 26.5-29.5G中频: 3.4-3.7G高频: 27.5-29.5G中频: 3.4-3.7G4.4-5G28.351.4中国频谱分配方案25002655269025552575263560MHz20MHz20MHzCurrent allocation of 2.6GHzUndistributed5G频谱分配方案：2500269025152675160MHz(2.6GHz)100MHz(4.9GHz)中国移动中国联通中国电信100MHz(3.5GHz)100MHz(3.5GHz)中移获得2.6GHz频段新增100MHz频段，共计160MHz，4.9GHz上100MHz联通和电信共分
8、3.5G上的200MHz频段，两家各分100MHz3.5GHz频段上我司设备A9611S35满足IBW和OBW需求，不需要改造2.6G上中移方案存在多种可能，需要详细讨论，4.9GHz方案明确4800490035003600340035005G概述5G网络架构2子目录5G网络架构组网方式5G主要网元作用5G网络总体拓扑EPCNGCN LTE NROption 3: Non-Standalone, Option 3: Non-Standalone, LTE assistedLTE assistedOption 4: Standalone ,Option 4: Standalone , NR as
9、sisted NR assistedEPCNGCN eLTE NROption 7: Non-Standalone, Option 7: Non-Standalone, LTE assistedLTE assistedEPCNGCN eLTE NRNGCN NROption 2: Standalone NR, Option 2: Standalone NR, NGCN connectedNGCN connected eLTEOption 5: Standalone Option 5: Standalone LTE,Rel-15,NGCN connectedLTE,Rel-15,NGCN con
10、nectedNGCNEPC LTEOption 1Option 1：Standalone LTE, Standalone LTE, EPC connected-legacyEPC connected-legacyOption 6: Standalone Option 6: Standalone 5GNR, EPC connected5GNR, EPC connected NREPC标准已经删除协议定义的多种5G网络部署方式1314Option 2 架构：5G独立建网Option 2架构是将独立的新无线接口（NR）连接到5GC（下一代核心网）5GC NROption 2: Option 2: S
11、tandalone NRStandalone NR优势劣势对现有2G/3G/4G网络无影响01可快速部署，直接引入5G新网元，不需要对现网改造当NR未实现连续覆盖时，语音连续性依赖跨系统切换需要同时部署NR和5GC引入5GC，提供5G新功能新业务15Option 4/4a 架构：融合eLTE的5G独立建网锚点在NR上，融合到5GC中，是5G standalone的一个变化能够利用现网LTE eNB。优势劣势Option 4Option 4: Non-Standalone, NR Non-Standalone, NR assistedassistedEPC5GC eLTE NREPC5GC eL
12、TE NR1A-LIKEOption 4a:Option 4a: Non-Standalone, NR Non-Standalone, NR assistedassisted支持5G NR和LTE 双连接，带来流量增益引入5GC，支持5G新功能新业务需要对现网LTE改造需要同时部署NR和5GC16Option3/3a vs Option7/7a相对于Option7/7a，Option3对4G LTE现网改造更小，且不依赖于5GC的产业成熟度对NSANSA，前期5GC5GC产业链不成熟，推荐采用Option3Option3；如果届时产业链超出预期，可以考虑Option7Option7Option
13、 3Option 3系优势Option 3Option 3系劣势数据业务对NR覆盖无要求语音业务连续性有保障无法支持5GC引入的新业务改动小，投资少，建网速度快数据业务对NR覆盖无要求语音业务连续性有保障需要新建5GC，建网进度依赖于5GC产业成熟度LTE需升级改造为eLTE，改动较大支持5G 5GC引入的新业务Option 7Option 7系优势Option 7Option 7系劣势5G RAN架构面临重新变更基站控制器核心网3G3G网络架构基站基站核心网4G4G网络架构基站DUCU核心网5G5G网络架构DUCU+DU扁平化简化组网双/多连接灵活组网开放5G5G5G5G网络新架构是网络新架
14、构是“ “ “ “变更变更” ” ” ”不是不是“ “ “ “变革变革” ” ” ”，组网场景需求的多样性迫使网络，组网场景需求的多样性迫使网络“ “ “ “软软” ” ” ”化化RRU/AAURRU/AAUBBUBBU4GRRU/AAURRU/AAUBBUBBU10Gbps 20MHzRRU/AAURRU/AAU高层低层n传统CPRI接口采用静态配置，10G光模块可以解决大部分场景RRU/AAURRU/AAUDUDUCUCUCPRINew CPRINew CPRIMidHualn 5G时代带宽需求高达数百G到Tbps，需要引入New CPRI降低传输带宽n基带部分功能下沉，大幅降低光纤带宽需
15、求n控制面集中，为多业务提供灵活的扩展能力，为mMTC提供高效的处理能力n DU更靠近用户，满足uRLLC业务需求几十Gpbs 100MHz 几百Gbps1Tbps 100MHz5G5G5GCPRI两大重构驱动力：降低CPRICPRI接口的传输带宽，5G5G控制面集中5G 基站重构的驱动力RUCU+DU核心网D-RAN场景：CU+DU合一部署广域及室内覆盖RU集中DU核心网C-RAN场景：CU云化，DU集中CUDU+RU核心网仅CU云化场景：RU+DU集成部署站址困难的微覆盖CUCU+DU+RU核心网BS小基站场景：RU+DU+CU集成部署SmallCell覆盖应用场景多样，架构灵活是关键CU
16、/DUCU/DUCU/DUCU/DU灵活的架构，匹配各种组网场景的需求灵活的架构，匹配各种组网场景的需求CU5GCU/DUAAU/RRU核心网UEt15GDUAAU/RRU核心网UEt1t215G CUt22t21t221.无集中CU架构2.有集中CU架构1.无集中CU架构2.有集中CU架构集中CU部署有利有弊-NSA场景无集中CU架构集中CU架构双连接组网传输迂回传输优化处理时延相对低相对高（多出一个节点）组网复杂度简单复杂（多出一个层次）网络健壮性高（全分布式无单点）低（有集中点）虚拟化、云化管理能力较难较容易硬件成本简化额外多出CU硬件后期随着MEC、UPF下沉等功能的引入后，可考虑软件
17、升级支持CU集中架构CU/DU小结1.CU集中有利有弊，符合5G控制面集中和组网灵活性的需求，但是也面临诸多挑战；2.CU集中虽然能解决NSA组网时的传输迂回问题，但是时延大，成本高，组网复杂度高；3.目前电信设备虚拟化程度低，CU/DU分离标准也在发展中，目前单纯建设云化CU为时过早，成本高；4.建议运营商先进行虚拟化平台建设，再将CU/MEC/UPF等网元部署到虚拟化平台上；5.建议早期CU/DU合设，待虚拟化技术和虚拟化平台成熟后，再考虑CU集中化和云化；建议早期采用CU/DUCU/DU合一方案，同时进行CUCU云化集中的探索子目录5G网络架构组网方式5G主要网元作用5G网络部署NG-R
18、AN和5GC网络拓扑和接口AMF：AccessandMobilityManagementfunction。功能相当于MME的CM和MM子层。SMF：SessionManagementfunction。功能相当于PGW+PCRF的一部分，承担IP地址分配，会话承载管理、计费等。（没有网关功能）UPF：Userplanefunction。相当于SGW+PGW的网关。数据从UPF到外部网络。PCF:PolicyControlFunction:提供统一的接入策略。访问UDR中签约信息相关的数据用于策略决策。NEF：NetworkExposureFunction：提供安全方法，将3GPP的网络功能暴露给
19、第三方应用。比如边缘计算等NRF：NFRepositoryFunction：NF功能仓库。支持NF发现，为何NF实例、类型及支持的服务等。UDM：UnifiedDataManagement：统一数据管理。产生AKA过程需要的数据。签约数据管理，用户鉴权处理、短消息管理。相当于HSS的一部分功能。访问UDR来获取这些数据。AUSF：SupportsAuthenticationServerFunction。N3IWF：Non-3GPPInterWorkingFunction。非3GPP的互操作功能，包括IPSEC隧道建立和维护。UE和AMF间的NAS信令中继，以及用户面数据中继。（3GPP和非3G
20、PP间的中继层）AF：ApplicationFunction。与3GPP和核心网相互作用，提供一些应用影响路由、策略控制、接入NEF等功能。UDR：UnifiedDataRepository：统一的数据仓库。存储和获取签约数据、策略数据，以及用来暴露给外部的结构化的数据UDSF：UnstructuredDataStorageFunction。一般和UDR布在一起。SMSF：SMSFuncition。短消息校验、监控及截取，以及中转给短消息中心。NSSF：NetworkSliceSelectionFunction。网络切片选择功能。为UE选择网络切片实例，决定允许的NSSAI以及AMF集合5G-
21、EIR：5G设备标识注册中心。检查（永久设备标识）PEI状态。核心网主要网元说明26NG-RAN和5GC的功能划分 27gNB功能-无线资源管理功能：无线承载控制、无线接纳控制、移动性管理，上/下行链路资源动态分配（调度）-IP报文头压缩、数据的加密和完整性保护;-UE附着时当没有路由到一个AMF可以由UE提供的信息选择AMF;-用户平面数据UPF路由选择;-控制面的信息AMF路由选择;-连接建立/释放;-寻呼消息的调度和发送;-系统消息的调度和发送;-移动性测量及测量报告调度;-上行链路传输等级包标记;-会话管理;-网络切片支持;-QoS流管理和数据无线承载映射;-UERRC_INACTIV
22、E状态支持;-NAS消息分发功能;-无线接入网络共享;-双连接;-NR和E-UTRA之间的紧密互通.28AMF功能划分-NAS信令终结;-NAS信令安全性保障;-AS安全控制;-3GPP网络内跨CN信令传递;-空闲模式下UE的可达性（包括寻呼重发控制和执行）;-注册区管理;-系统内、系统间移动性支持;-接入认证;-接入中漫游权限检测;-移动性管理控制(计费和策略);-网络切片支持;-SMF选择.29SMF功能划分-会话管理;-IP地址的分配和管理;-UPF选择;-在UPF配置适当的路由投递数据;-对策略的执行和QoS控制的一部分;-下行数据通知.30UPF功能划分-系统内/间锚点移动（当适用时）;-数据网与外部PDU会话的互通;-数据包的路由和转发;-数据包校验和用户面的策略规则执行;-业务量使用报告;-上行数据分类路由转发;-分支点支持多宿主PDU会话;-QoS的用户面处理，如包过滤，门控，UL/DL速率执行;-上行流量验证（SDF的QoS映射）；-下行数据包缓存和下行数据通告投递.31THANKS
