1、2018年 12月 江西省邮电规划设计院有限公司 无线研究院 周岩 5G网络架构及基于业务网络切片5G新变化 网络架构云化 设备形态变化 业务需求多样化 传输需求变化 基站云化 网络云化 天线：大规模 MIMO天线阵 RRU：与天线合一为 AAU BBU：分离为CU、DU 终端：手机、 CPE、可穿戴、模组 小站：宏微结合、立体组网 室分：数字化 站点更多 单站流量更大 时延要求更低 需要更多光纤 需要广域覆盖 a 需要更高速率 1 需要更低时延 2 需要更大连接 3 空 口 云化1 4 2 3 AI化 网络 智能 化 IPv6化 端 到 端 IPv6 融 合化 云网 协同 、 固移协同 云化
2、 和软 化 NFV/SDN 新网络、新 特征 新网络 “四 大 特征” 无线接入网络 宽带接入网络 移动核心网 IP城域网/骨干网 AI 传输网 8KCORD的驱动力 现 有架构 的不足 l 网络 刚性 ： 大量功能单一的专用设备 l 网 元封闭 ： 软硬件垂直一体化封闭 l 业务 烟囱 ：新业务、新功能需要开发 新设备、新协议形成大批设备烟囱群 l 运营复杂 ：存在大量厂家、大量类型 各异的专用设备/ 系统 价格昂贵 、 依赖厂家 网络 重 构 驱动力 适应互联 网 +的发展 需求 l 互联网+对信息基础设施提 出更高的能力要求 l 网络架构需要进行 重定义 、 重 设 计， 构 建 新型的
3、 泛 在、 敏捷 、 按 需的 智 能型网络 网络架构需要 转 变 l 互联网 被 动的 适应 网络 向 网 络 主 动、 快速 、 灵活适应 互 联网 应 用 转变 l 以 行 政区 域分 层 为 导向 的 组 网 转向以 DC为核心的 组 网 新 格局（ CORD） OTT和 云计 算挑战 基 础管道 业务 7.1%7.2% -3.1% 48.0% 50.0% 17.0% 中国 移动 中国电 信 中国 联 通 腾讯 阿里巴巴 百度 2016年 运营商和 BAT的营收增 速 对比 阿里 云 专 线 服 务 腾讯 云 专 线 服 务 l BA T平均营收增速是运营商 的 8.3 倍 l “云
4、+专线 ”逐步蚕食运营商 专 线 市场 l S DN使得运营商 进一 步管道 化目录 一 中国 电 信 5G目标 网络架构 二 业务 差异 化要求 三 网络切片 四 网络切片 使能 -电网 案例CORD CORD：C enter Office Re-architected as D atacenter 将运营商 传统 端局（ 网络 机房）重 构为 数 据中心 架构 未来 网络 （ 1） 基 础 设 施将标准 化 和归 一化 大量 标准 化的、 可 云 化 部署 的硬件设备 少 量专用硬件设备 （ 2）功能的虚拟 化 和软件 化 网络功能 采 用软件形 式与 硬件 解耦 网络 资源与服 务 将
5、具 备 可编程 能力 （ 3） IT能力的 业务化 和平 台 化 I T 成为能力 平 台 I T技术 应 用 于 网络功能 层 和 基础设施 层 SDN NFV 云 CORD 纯 软 架构网络 DC承载 的 网 元 全视图 （ 近期 ）网络 DC承载 的 网 元 全视图 （中 远期 ） 本地波 分 v I MS S DN( 专业网 ） 云管 理 平 台 MANO v BR AS MANO vMME /A MF v PC RF /PC F v BR AS- C v CD N vGW - C/ SMF vGW - C/ SMF S DN( 专业网 ） vH SS /UD M vS BC v BR
6、 AS v BR AS- C vOLT- C v CP E vFW / vL B S DN( 专业网 ） CD N CD N v BR AS- U v CP E vFW / vL B vGW -R /UP F MECC Clou dR A N- CU 固 网 移动 网 v I MS S DN( 专业网 ） 云管 理 平 台 MANO v BR AS MANO vMME /A MF v PC RF /PC F v BR AS- C v CD N vGW - C/ SMF vGW - C/ SMF S DN( 专业网 ） vH SS /UD M vS BC v BR AS v BR AS- C v
7、OLT- C v CP E vFW / vL B S DN( 专业网 ） v CD N v CD N v BR AS- U v CP E vFW / vL B vGW -R /UP F MECC Clou dR A N- CU 固 网 移动 网 DC 路由器 CN2 路由器 OTN 系统 163路由器 WDM路由器 骨干 波 分 CR R AN ER OTN 系统 EPC/ RS C C E WDM路由器 OTN 系统 WDM路由器 B设备 乡镇波 分 SW OLT A设备 BBU 城 区 ： 光纤 直 连 城 区 ： 光纤 直 连 虚拟 化 /云化设备 视图 中 期 （ 2020-2022）
8、 虚拟 化 /云化设备 视图 远期 （ 2023-2025） 专 用 设备 视图 中 远期 省 级区 域 地市核 心 地市边缘 接 入局所 集团 5G时 代 5G时 代 图 例 已 建 虚拟 网 元 专用设备 新 增 虚拟 网 元 中国 电 信 2016年 开始 网络 重 构研究 和 实践 中国 电 信 2018年 已开始 为 CTNet2025部署 DC规划 5G网络 采用 NFV/SDN思想 设计 ， 与 CTNet2025目标 架 构一 致 5G 中国 电 信 网络 重 构 的重 要 实践中国 电 信 5G目标 网络架构中国 电 信 已明确 5G组网 策略 基于 三 朵 云架构、 采用
9、5G独 立组网 （ SA） 技术方 案 核 心 网 核 心 网 无线网无线网 业务 平 台 业务 平 台 n新 建 5G独 立 核 心 网 n SDN/NFV n网络切片 n采用 3.5GHz频段 n BBU+AAU部署方式 n 64T64R天线 n边缘 计 算平 台 ： 支撑 本地 业务需求 n云端 应 用 平 台 ： VR /A R / 4K / 8K 高 清视频 、 无 人 机 、大 连 接业务 承载 网 承载 网 n前 传 ： 采 用 光纤 直 连 n回 传 ： 先期 IP R AN， 后续W DM/ OTN 接 入 10GE/50GE 汇聚 100GE/200GE 核 心 200GE
10、/400GE 5G AAU 4G 5G DR AN 5 G 网 络 5GC BBU AAU+BBU共 站 AAU+BBU分 布式 无线网 承载 网 核 心 网 云平台 MEC 接入 云 转 发 云 控制 云目录 一 中国 电 信 5G目标 网络架构 二 业务 差异 化要求 三 网络切片 网络切片 使能 -电网 案例 四5G应 用 ： 优先 商 用 eMBB，成 功 靠物 联 +智能应 用 全球 5G试 点 以 VR/AR和 超 高 清视频等 增 强 移动 宽带类 应 用 为 主，其次是 智 慧城市 和 车 联 网 全球 5G试 点 以 VR/AR和 超 高 清视频等 增 强 移动 宽带类 应
11、用 为 主，其次是 智 慧城市 和 车 联 网 高 清视频 、 AR/VR驱 动 5G早期 增 长 物 联 网 将 为 5G发展 带 来 持久 动力 智能应 用 将 与 5G共 同 成熟 2018 2019 2020 2021 2022 2030 KT： 平 昌 冬奥会超 高 清 、 VR 直 播 NTT DoCoMo ： 东京奥 运 会 360 度 视角 的 8K视频 流 、 智 慧 城 市 传 感器和全 互联 汽 车等 预 计 视频占 移动 端 总流 量 70 ； 全球 I oT连 接 达 160亿 基 于 5G 的 自 动 驾驶 商 用 T-Mobile ：基 于 600 M部署 首个全
12、 国 性 5G移动宽带 网 工 业 领 域 5G投 入 约 达 2k亿 元2020-2021 2022-2023 2024年 以后 高 清视频 VR /A R 游戏 场 馆 高 速通 信 VR /A R 直 播 VR /A R 旅游 智 能 抄表 智 能 物 流 森林 地 质监测 智 能 农 业 智 能家 居 智 能 配 电 电 网 调 度 可 穿戴 智 能 交 通 监 控 远 程 问诊 自 动 驾驶 远 程 手 术 机 器人 辅助 制 造 云 办公 智 能 制 造 机 器人 辅助手 术 智 能 电 网 控制 智 能 交 通 调 度 智 能 穿戴 V2V 智 慧 城 市 3 D视频 VR /A
13、 R 影 视 VR教育 eMBB mMTC uRLLC 中国 电 信 5G业务 发展 蓝图业务需求 的差异 化 业务 和收 入 分 布 车 联 网切片 15ms 时延 VR视频 切片 10 Gbp s 智能 水 务切片 百 万级 连 接 工 业 控制 切片 99 . 99999 %高 可 靠 性 增 强 移动 宽带 海 量 物 联 网 通 信 高可 靠 低时延 通 信 4K 视频 VR/AR 远程控制 自 动 驾驶 智能 城市 Voice 智能家 庭 工 业 控制目录 一 中国 电 信 5G目标 网络架构 二 业务 差异 化要求 三 网络切片 四 网络切片 使能 -电网 案例为 何 要切片 把
14、 网络 比喻 为 交 通 系统 ， 车 辆 是 用 户 ， 道 路 是 网络 。随着 车 辆 的 增 多 ， 城 市道 路 变得 拥堵不堪？ 为 了缓 解 交 通 拥堵 ， 设 置 BRT 快速 公 交 通道， 非 机 动 车 专用 通道 等 网络 亦 是 如此 ， 要 实现从 人与人 、 人与 物 、 物 与 物 的 连 接 ， 连 接 数 量成 倍 上升 ， 网络 必 将 越来越拥堵 ， 越来越复杂 ， 我们就 得 像 交 通管 理 一 样 ， 对网络 实 行分类、分 流 管 理 网络切片“ 大量切片 ” 场景 单一 运营商 5G网络 MVNO-1 5G网络 MVNO-2 单一行业用 户
15、5G网络 X 类行业用 户 -1 5G网络 - X 类 X 类行业用 户 -2 大 众 市 场 垂 直 行 业 不 需要 切片 专网 （ 高成 本 ） * 切片关键目 标 市场 （ 隔 离 ， 独立 运营， 极 端 差 异化 ，敏捷， 开 放 ） 切片 一 般 目 标 市场 （ 隔 离 ， 独立 运营） * 专网 也 是 一 种 可 能的网络 模 式 ， 利 用 现 有 技术可 以 实现 ，建 设 和 维护 成 本 较 高 l 当前 标准 定义 的 切片 ： eMBB ， uRLLC ， mIoT l 2020商 用 可 能的 切片 ： eMBB ， uRLLC ， mIoT ， WTTX ，
16、 V2X l 行业 激 活 后可 能的 切片 ： eMBBfor CMCC, eMBB for Ali, eMBBfor uRLLC for BMW, uRLLC for 一 附院 , uRLLCfor BOSCH 切片 解 决方案 目 标 是 大量 切片实 例 ， 而 非 少 量类型网络切片 管 理 BSS/OSS BSS/OSS NFVO NFVO E2E Net work Sl ice Mana gement Fu ncti on ( NS MF) Net work Sl ice Subnet Mana gement Fu ncti on( NSS MF) NSO NSO VNFM VN
17、FM VIM VIM COTS Cloud OS EMS VNF VNF VNF 无线 切片 MANO 核 心 网切片域 传输 切片 网络 切片 管 理 能力开 放 F CAP S 管 理 基 本 生命周 期 管 理 网络 切片 管 理 架构 与 NFV 的 相 关 互 操作 l 网络 切片 是端 到 端 的 服 务 提 供 ， 需要 打 通 从 无线 到 核心、 从 IP 承载 网 到 传输 网的 端 到 端 服 务 l 差 异化 SL A l 自 动化 端 到 端 的 资源 配置 和 业务功能 部署 l 实时 的动 态扩缩容 能力 ， 满足 动 态 变 化的业务需求 l 确保 网络 切片
18、满足 不 同 业 务 和 垂直行业的需求 l 网络 切片 是端 到 端 的 服 务 提 供 ， 需要 打 通 从 无线 到 核心、 从 IP 承载 网 到 传输 网的 端 到 端 服 务 l 差 异化 SL A l 自 动化 端 到 端 的 资源 配置 和 业务功能 部署 l 实时 的动 态扩缩容 能力 ， 满足 动 态 变 化的业务需求 l 确保 网络 切片 满足 不 同 业 务 和 垂直行业的需求无线网络切片 -协 议栈 功能 模 块 分 离 基于切片需求 ， 对协 议栈做订 制 裁剪空 口 灵活子 载 波 基于业务 支撑 切片 灵活子 载 波 Cache MCE Lo ca l DC C
19、O Re giona l DC MCE MCE/ V2X Ser ver Lo ca l DC CO Re giona l DC MCE/ V2X Ser ver CP UP I oT Ser ver Lo ca l DC CO Re giona l DC 自 适应 空 口 切片 灵活子 载 波 为 不同 业务 提供相匹配 的 波 形 资源 空 口 根 据不同 业务 特 针 自 适应 分 配 子 载 波资源 ， 支撑 网络切片核 心 网 灵活定 制 满 足差异 化业务需求 车 联 网切片 15ms 时延 VR视频 切片 10 Gbp s 智能 水 务切片 百 万级 连 接 Meter Ser
20、ver 工 业 控制 切片 99 . 99999 %高 可 靠 性 VR Ser ver 5G用 户面 5G控制 面 V2X ser ver 5G用 户面 5G用 户面 与 控制 面 5G控制 面 5G控制 面 APP ser ver 5G用 户面 转 码 DPI T CP 加 速 媒 体 优 化 Cache Web加 速 加 解 密 可 靠 性 注册 寻址 安 全控制 鉴权 路由 多 方 控制 连 接 管 理 融合 数 据 QoS管 理 能力开 放 移动 管 理 策略 控制 安 全控制 QoS管 理 移动 管 理 QoS管 理 媒 体 优 化 QoS管 理 连 接 管 理 可 靠 性 可 靠
21、 性 SOC-UP SOC-CP 核 心 网 功能 可 编 程 模 块 集 边缘 DC 核 心 DC 区 域 DC传输网切片 的 端 到 端 保证 端 到 端传输 质 量要求 l 数 据 平 面 ：IP转 发要求带宽、 时延 业 务 SL A要求 隔离 l数 据 平 面 管道 隔 离： 每 个 切 面 端 到 端 硬 管道 隔 离 ， 不 同 的 调 度 策略保证 了不 同 的 切 面 的 SL A l控制 平 面 隔 离 （ 协议/ 拓扑 信息/ 资源 ） ： 每 个 切 面都 需要一 个控制器 来 管 理 拓扑 、 资源 、协议 根据 业务传输网 切片 传输网网络架构 演 进NFV和 SD
22、N是 网络切片 的 前 提 和 基 础 n 基 础 设 施 层 向 标准 化 演 进： 包括 统一 云 化的 虚拟资源 池 、 可 抽象 的 物 理资源和 专用高 性 能硬件 资源 ，以通 用化 和标准 化为 主 要 目 标 n 统 一云化 的虚拟 资源池 将是通 信基础设施的 重 要 组 成 ， 未 来 基础设施 仅 少 量 采 用专用硬件设备 虚拟 资源池 one size per service（ 根 据服 务切 ） NFV和 SDN是 网络切片 的 前 提 和 基 础 one size fits all（ 一 刀 切 ）切 的 逻辑概念 SL A： Ser vice l evel A
23、gree ment，服 务 等 级 协议 切 是 根据 SL A为 特 定通 信 服 务类型 选择它所 需要的 虚拟和 物 理资源 ， 包括 用 户数 、 QoS 和 带宽 等 参 数 不 同 场 景 的用 户数 、 QoS和 带宽 等 参 数 的需 求 都 不 相同 SL A就不 相同 ，通 信 服 务类型 就不 同编排 （ Orchestration） 部署 MANO： Mana gement and Orchestrati on，管 理和编 排 CSMF：C ommunicati on Ser vice Mana gement Fu ncti on，通 信 服 务 管 理 功 NSMF：
24、 Net work Sl ice Mana gement Fu ncti on， 切片 管 理 功能 NSSMF： Net work Sl ice Subnet Mana gement Fu ncti on， 子 切片 管 理 功能 NFVI： Net work Fu ncti ons Virtual iz ati on I nfrastr ucture， 网络功能 虚拟 化基础设施 编排 部署 流 程 编排 部署 功能 模 块网络切片 的 整 体网络架构 （标准） 标准 定义 的 切片 管 理 架构： CSMF : C ommunicati on Ser vice Mana gement F
25、u ncti on。从 业务需求 转 为 网络需求 。 NS MF: Net work Sl ice Mana gement Fu ncti on。 网络 切片实 例 （NS I ） 的 管 理和编 排 。 聚焦跨 域 ， 分 解 子 网需求 。 NSS MF: Net work Sl ice Subnet Mana gement Fu ncti on。 网络 切片 子 网 实 例 （NS I ） 的 管 理和编 排 。 聚焦 单 个 子 网 。 CSMF NSMF NSSMF （ CN） Common NF Dedicated UP Dedicated CP NSSMF （ AN） MANO
26、 slice 1 slice 2 AN TN NSSMF （ TN） NSSF slice 3 NFV I BSS 层 OSS 层 NSS MF与M ANO交 互： l NSS MF向N FVO上 传 NS D l NSS MF向N FVO发 起 NS 生命周 期 管 理 l NSS MF向N FVO发 起 net work ser vice 创 建 切片 管 理和M ANO 的 关 系： NSS MF调 用 MANO完 成 虚拟资源 管 理 的 操作编排 与 自 动 化 l 具 备 快速 创 建 新 服 务的能力 l 具 备 应 用 模板驱 动 ( Te mpl ate D riven )
27、切 片 创 建 环 境 的能力 l 具 备 切片 参 数多样 化的能力 ，以 满足 不 同 的 商 业用 例 需求 l 具 备 自 动化 切片 部署 的能力 l 具 备 弹 性 伸 缩 能力 和 还原 能力 l 通 过 服 务 质 量 监 控 ， 具 备动 态优 化 切片 性 能的能力 编排 与 自 动 化 具 备 能力 l 业务/ 资源 隔 离 l 差 异化 SL A l 独立 生命周 期 管 理 l 自 动化 端 到 端 的 资源 配置 和 业务功能 部署 l 实时 的动 态扩缩容 能力 ， 满足 动 态 变 化的 业务需求 网络切片 能力目录 一 中国 电 信 5G目标 网络架构 二 业
28、务 差异 化要求 三 网络切片 四 网络切片 使能 -电网 案例电 力 主 要业务需求 更 多 新能 源 接入 ， 发 电 装 置 呈 分 布 式 趋势 输 电 线 路 逐步 实现 全 线 路 实时监 控 ， 需要 广 域网络联接 4.5 亿 电 表 的高 频 ， 高 精 度 抄表 ， 需要新的 接入 技术 配 网 控制 逐步 从 10 kV 走 向0.4 kV， 联接 节 点千 万 + 低 时 延 广 覆 盖 低 功 耗 海 量 联 接 发 电 输 电 配 电 用 电 高 安 全 无线 专 网 将发 挥 “ 安 全 .可 靠 .经济 .灵活 .泛在 ”的 优 势 ，是 接 入 网 的重 要
29、选择智能 电网 典型 业务 场景 四 大 智 能 电 网 应 用 场 景 ： 智能 分 布式 配 电 自 动 化、 毫秒 级 精 准 负荷 控制 、低 压 用 电 信 息 采集 、分 布式 电 源。场景 1： 智能 分 布式 配 电 自 动 化 智 能分 布 式 配 电 自 动化对 通 信网络的 关键 需求： 超 低时延： 毫秒 级 高 隔离 ： 配 电 自 动化 属 于 电 网I/II 生 产 大 区 业务 ， 要 求 和 其 它 III/I V管 理 大 区 业务 完 全 隔 离 高可 靠 性 ： 99.999% 通 信 系统 （现 状 ） ： 主 要传输 数 据 业务 ， 包括 终 端
30、上 传 主 站 ( 上 行 方 向 ) 的 遥 测 、 遥 信信息 采 集 业务 以 及 主 站下 发 终 端（ 下 行 方 向） 的 常规 总 召 、线 路 故障 定 位 （定 线、 定 段 ） 隔 离、 恢 复时 的 遥 控 命 令 ， 上 行 流 量大、 下 行 流 量 小 ，主 站 为 地 市 集 中 部署 。 缺 点： 不 能 满足 配 网 故障处 理 时 间 从 分 钟 级 提高 到 毫秒 级场景 2： 毫秒 级 精 准 负荷 控制 痛 点： 传统 配 网 由于 缺 少 通 信网络 支 持 ， 切 除负荷 手 段 相 对 简 单 粗 暴 ，通 常只 能 切 除整条 配 电 线 路
31、。从 业务 影 响 、用 户 体 验 等 角 度 出发 ， 希望尽 可 能 做 到 减 少 对 重 要用 户 的 影 响 ，通 过精 准控制 ， 优 先 切 除 可 中 断 非 重 要 负荷 ， 例 如 电 动 汽车 充 电 桩 、 工 厂 内 部 非 连续 生 产 的 电 源等 。 毫秒 级 精 准 负荷 控制 对 通 信网络的 关键 需求： 超 低时延： 毫秒 级 高 隔离 ： 精 准 负荷 控制 属 于 电 网I/II 生 产 大 区 业务 ， 要求 和 其 它 III/I V管 理 大 区 业务 完 全 隔 离 高可 靠 性 ： 99 . 999 %场景 3：低 压 用 电 信 息 采
32、集 业务 场景 低压 用 电 信息 采 集 业务 是 对 电 力用 户 的用 电 信息进行 采 集 、 处 理和 实时监 控 的系统 ， 实现 用 电 信息的 自 动 采 集 、 计 量异 常 监测 、 电 能 质 量 监测 、用 电 分 析 和 管 理 、 相 关 信息 发 布 、分 布 式 能 源 监 控 、 智 能用 电 设备的信息 交 互 等 功能 。 低压 用 电 信息 采 集 对 通 信网络的 关键 需求 ： 海 量接 入 ： 千 万级 终 端 接入 高 频 率高 并 发 ： 未 来 秒 级 准 实时数 据 上 报场景 4：分 布式 电 源 应 用 场景 风 力发 电、 太阳 能发
33、 电、电 动 汽 车 充换 电站、 储 能 设备及微网 等 新型分 布 式 电 源 是 一 种 建 在用 户 端 的能 源 供 应 方 式 ， 可 独立 运 行 ， 也 可 并 网 运 行 分 布式 电 源监 控 系统 ： 实现 分 布 式 电 源 运 行 监 视和控制 的 自 动化系统 ， 具 备 数 据 采 集 和 处 理 、 有 功功 率 调 节 、 电 压 无功 功 率 控制 、 孤岛检 测 、 调 度 与 协 调 控制 及 与 相 关 业务系统互联 等 功能 分 布 式 电 源 对 通 信网络的 关键 需求： 海 量接 入 ： 百 万级 千 万级 终 端 接入 低时延： 分 布 式
34、电 源 管 理 包括 上 行 数 据 采 集 和 下 行 控 制 ， 其 中 下 行 控制流 需要 秒 级时延 高可 靠 性 ： 99 . 999 %5G网络切片 匹配 智能 电网 不同 业务 场景 需求 超 高 可 靠 性 高 安 全性 高移动 性 超 低 延 迟 内 容 感 知 高带宽 广覆盖 超 低 成 本 超 低 能 耗 电网工业控制 企业内部通讯 艰苦地区的电力 监测 网络 能力 电 网 通 信要求 发 电端 控制 用 电端 监测 内 部 通 信 最 后 1km 新 挑战 最 后 1km 新 挑战 充 电 桩 、 电 动 汽 车 移动 性 变 化 强 u发 电 站 更 加 分 散 u发 电 量 波 动 性 强智能 电网 5G网络切片构架5G 已 来 新形 势 ， 新 担当 谢 谢！
