5g網絡架構解析

　　1、5G網絡概要級框架

　　1）5G需求與網絡功能映射

　　5G愿景定義了更豐富的業務場景和全新的業務指標，5G系統不能囿于單純的空口技術換代和峰值速率提升，需要將需求與能力指標要求向網絡側推演，明確現網挑戰和發展方向，通過網絡側的創新提供支撐，見表1。

　　表1 5G愿景、現網挑戰與架構演進方向映射

　　（1）指標方面

　　首先，業務速率隨用戶移動和覆蓋變化而改變是移動通信系統的基礎常識，無法提供穩定的體驗速率支持，需要改變傳統的“終端一基站”一對一傳輸機制，引入聯合多站點協同來平滑和保證速率；

　　其次，毫秒級時延是另一個挑戰，當前網關和業務服務器一般部署在網絡中心，受限于光傳輸速率，網內傳輸時延大多是百毫秒量級，遠超5G時延要求，需要盡可能將網關和業務服務器下沉到網絡邊緣，此外，4G定義的實時業務切換中斷時間（300 ms）也無法滿足5G高實時性業務要求，這意味需要引人更高效的切換機制；

　　最后，現網限于中心轉發和單一控制的功能機制，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險，這要求5G網絡控制功能更靈活，流量分布更均衡。

　　（2）運營能效方面

　　4G網絡主要定位在互聯網接入管道，長期形成了重建設、輕運維的定式，簡單化的運營手段難以適應5G物聯網和垂直行業高度差異化的要求。

　　與此同時，基于專用硬件的剛性網絡設備平臺資源利用率低，不具備動態擴縮容能力。這要求網絡側需要引入互聯網靈活快速的服務理念和更彈性的基礎設施平臺。

　　2）5G網絡邏輯功能框架

　　5G網絡采用基于功能平面的框架設計，將傳統與網元綁定的網絡功能進行抽離和重組，重新劃分為3個功能平面：接入平面、控制平面和數據平面（如圖1所示）。

　　圖1 5G網絡概要級系統框架

　　網絡功能在平面內聚合程度更高，平面間解藕更充分。其中，控制平面主要負責生成信令控制、網管指令和業務編排邏輯，接入平面和數據平面主要負責執行控制命令，實現對業務流在接入網的接入與核心網內的轉發。各平面的功能概述如下。

　　（1）接入平面

　　涵蓋各種類型的基站和無線接入設備，通過增強的異構基站間交互機制構建綜合的站間拓撲，通過站間實時的信息交互與資源共享實現更高效的協同控制，滿足不同業務場景的需求。

　　（2）控制平面

　　為5G新空口和傳統空口提供統一的網絡接口。控制面功能分解成細粒度的網絡功能組件，按照業務場景特性定制專用的網絡服務，并在此基礎上實現精細化網絡資源管控和能力開放。

　　（3）數據平面

　　核心網網關下沉到城域網匯聚層，采取分布式部署，整合分組轉發、內容緩存和業務流加速能力，在控制平面的統一調度下，完成業務數據流轉發和邊緣處理。

　　3）5G基礎設施平臺

　　5G網絡將改變傳統基于專用硬件的剛性基礎設施平臺，引入互聯網中云計算、虛擬化和軟件定義網絡等技術理念，構建跨功能平面統一資源管理架構和多業務承載資源平面，全面解決傳輸服務質量、資源可擴展性、組網靈活性等基礎性問題。

　　網絡虛擬化實現對底層資源的統一“池化管理”，向上提供相互隔離的有資源保證的多租戶網絡環境，是網絡資源管理的核心技術。

　　引入這一技術理念，底層基礎設施能為上層租戶提供一個充分自控的虛擬專用網絡環境，允許用戶自定義編址、自定義拓撲、自定義轉發以及自定義協議，徹底打開基礎網絡能力。

　　引入軟件定義網絡的技術理念：

　　在控制平面，通過對網絡、計算和存儲資源的統一軟件編排和動態調配，在電信網中實現網絡資源與編程能力的銜接；

　　在數據平面，通過對網絡的轉發行為進行抽象，實現利用高級語言對多種轉發平臺進行靈活的轉發協議和轉發流程定制，實現面向上層應用和性能要求的資源優化配置。