5G系統(tǒng)網(wǎng)絡架構(gòu)《5G移動通信系統(tǒng)》第3章張月霞3.25G核心網(wǎng)網(wǎng)絡架構(gòu)23.15G接入網(wǎng)網(wǎng)絡架構(gòu)5G網(wǎng)絡系統(tǒng)架構(gòu)

5G系統(tǒng)網(wǎng)絡架構(gòu)33.1.15G無線網(wǎng)架構(gòu)設(shè)計挑戰(zhàn)3.1.5基于SDN、NFV和云計算的5G無線網(wǎng)絡架構(gòu)

3.1.6無線網(wǎng)絡架構(gòu)--以軟件定義的用戶為中心3.1.4基于SDN的5G網(wǎng)絡架構(gòu)3.1.3基于NFV的5G無線網(wǎng)絡架構(gòu)3.1.25G無線網(wǎng)架構(gòu)---分離控制與承載為基礎(chǔ)3.1.7基于C-RAN的5G無線網(wǎng)絡架構(gòu)3.1.8基于H-CRAN的無線網(wǎng)絡架構(gòu)3.1.95G無線接入網(wǎng)組網(wǎng)方案3.1.15G無線網(wǎng)架構(gòu)設(shè)計挑戰(zhàn)5G無線網(wǎng)架構(gòu)設(shè)計的期望4提升頻譜效率提高業(yè)務數(shù)據(jù)傳輸速率提高網(wǎng)絡協(xié)議裁剪能力提升用戶業(yè)務體驗質(zhì)量充分利用高頻譜網(wǎng)絡資源EPC被分成支持WLAN接入、CDMA接入、WCDMA/GSM接入、和LTE接入的網(wǎng)絡等。3.1.15G無線網(wǎng)架構(gòu)設(shè)計挑戰(zhàn)如今的5G網(wǎng)絡架構(gòu)5典型的演進分組核心網(wǎng)（EPC）體系架構(gòu)3.1.15G無線網(wǎng)架構(gòu)設(shè)計挑戰(zhàn)如今的5G網(wǎng)絡架構(gòu)61信令面網(wǎng)元由MME、PCRF、HSS等部分組成；2EPC核心網(wǎng)可支撐LTE的接入，可分離信令平面與用戶平面；3S-GW和P-GW等組成用戶面網(wǎng)元，可用于建立用戶會話和承載管理。4P-GW作為EPC核心網(wǎng)的統(tǒng)一用戶面錨點，可支持多系統(tǒng)接入，給移動性管理提供統(tǒng)一標準。3.1.15G無線網(wǎng)架構(gòu)設(shè)計挑戰(zhàn)EPC架構(gòu)的缺點一：不合理的構(gòu)架劃分7復雜的控制功能仍被網(wǎng)關(guān)節(jié)點承擔，MME等信令面節(jié)點仍與網(wǎng)關(guān)節(jié)點頻繁進行數(shù)據(jù)信息交互。EPC核心網(wǎng)接入UTRAN/GERAN、CDMA和WLAN等系統(tǒng)時，E-UTRAN組網(wǎng)的復雜度增加，這是因為在此組網(wǎng)架構(gòu)中，用戶與信令平面被進行了統(tǒng)一。E-UTRAN架構(gòu)3.1.15G無線網(wǎng)架構(gòu)設(shè)計挑戰(zhàn)EPC架構(gòu)的缺點二：多接入系統(tǒng)之間的協(xié)作能力差8不同接入系統(tǒng)都是相互獨立的，所以不同系統(tǒng)間不相互影響，資源也不可相互使用。不同接入系統(tǒng)的底層協(xié)議不同。只能進行業(yè)務數(shù)據(jù)流切換，而不允許多接入，這將導致不同系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)信息交互和切換過程繁雜。3.1.15G無線網(wǎng)架構(gòu)設(shè)計挑戰(zhàn)EPC架構(gòu)的缺點三：網(wǎng)絡能力可擴展性較差9固化的硬件節(jié)點無法根據(jù)業(yè)務量的增減靈活放大和縮小網(wǎng)絡能力。硬件設(shè)備和物理連接的擴容方法實現(xiàn)起來存在困難。3.1.15G無線網(wǎng)架構(gòu)設(shè)計挑戰(zhàn)EPC架構(gòu)的缺點四：網(wǎng)元功能部署不靈活10根據(jù)5G不同場景的應用需求，在網(wǎng)絡中靈活部署相應的網(wǎng)絡功能。若網(wǎng)元采用LTE控制承載合一的基站eNodeB（也可寫為eNB）節(jié)點形式，那么相應網(wǎng)元功能就會相對單一。LTE承載的位置關(guān)系3.1.15G無線網(wǎng)架構(gòu)設(shè)計挑戰(zhàn)EPC架構(gòu)的缺點五：無法同時有效兼顧覆蓋與容量11網(wǎng)絡覆蓋與容量的需求是根據(jù)場景不同而隨時變化的，且差異較大。場景關(guān)鍵挑戰(zhàn)連續(xù)廣域覆蓋100Mbps用戶體驗速率熱點高容量用戶體驗速率：1Gbps峰值速率：數(shù)十Gbps流量密度：數(shù)十Tbps/km23.1.15G無線網(wǎng)架構(gòu)設(shè)計挑戰(zhàn)EPC架構(gòu)的缺點五：無法同時有效兼顧覆蓋與容量12

5G系統(tǒng)網(wǎng)絡架構(gòu)133.1.15G無線網(wǎng)架構(gòu)設(shè)計挑戰(zhàn)3.1.5基于SDN、NFV和云計算的5G無線網(wǎng)絡架構(gòu)

3.1.6無線網(wǎng)絡架構(gòu)--以軟件定義的用戶為中心3.1.4基于SDN的5G網(wǎng)絡架構(gòu)3.1.3基于NFV的5G無線網(wǎng)絡架構(gòu)3.1.25G無線網(wǎng)架構(gòu)---分離控制與承載為基礎(chǔ)3.1.7基于C-RAN的5G無線網(wǎng)絡架構(gòu)3.1.8基于H-CRAN的無線網(wǎng)絡架構(gòu)3.1.95G無線接入網(wǎng)組網(wǎng)方案3.1.25G無線網(wǎng)架構(gòu)---分離控制與承載為基礎(chǔ)設(shè)計思路14為滿足5G控制與承載面分離的要求，需將用戶平面與控制平面分離，構(gòu)建成兩個相應的獨立功能平面。由于用戶平面與控制平面特性不同，可針對性對其進行設(shè)計和擴展。5G網(wǎng)絡架構(gòu)信令基站和數(shù)據(jù)基站不是實體，均是從功能邏輯上的區(qū)分。3.1.25G無線網(wǎng)架構(gòu)---分離控制與承載為基礎(chǔ)設(shè)計思路155G基站根據(jù)網(wǎng)絡的功能和承載的對象的不同信令基站：負責接入網(wǎng)控制平面數(shù)據(jù)基站：負責用戶平面5G無線接入網(wǎng)5G無線網(wǎng)絡架構(gòu)可分為控制網(wǎng)絡層和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡層。信號基站與多個網(wǎng)絡元件集成控制平面，構(gòu)建控制網(wǎng)絡層以提供集中控制策略。數(shù)據(jù)基站構(gòu)成由網(wǎng)絡層統(tǒng)一管理的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡層3.1.25G無線網(wǎng)架構(gòu)---分離控制與承載為基礎(chǔ)設(shè)計思路165G無線接入網(wǎng)3.1.25G無線網(wǎng)架構(gòu)---分離控制與承載為基礎(chǔ)功能邏輯架構(gòu)17與無線相關(guān)的功能和實時網(wǎng)絡功能集中在低層功能域；非無線相關(guān)和非實時網(wǎng)絡功能集中在高層功能域。5G無線接入網(wǎng)絡根據(jù)網(wǎng)絡功能高層接入網(wǎng)絡功能域低層無線功能域5G無線接入網(wǎng)功能邏輯架構(gòu)3.1.25G無線網(wǎng)架構(gòu)---分離控制與承載為基礎(chǔ)功能邏輯架構(gòu)18支持多系統(tǒng)連接、QoS擴展、數(shù)據(jù)加密和匹配性保護，并且支持IP和以太網(wǎng)等各種層3協(xié)議；支持不同空口之間的協(xié)作和控制、移動性的優(yōu)化、負載均衡……根據(jù)模塊化設(shè)計方案，采用相對獨立的功能組件實現(xiàn)不同的網(wǎng)絡功能5G無線接入網(wǎng)功能邏輯架構(gòu)3.1.25G無線網(wǎng)架構(gòu)---分離控制與承載為基礎(chǔ)功能部署與組網(wǎng)的靈活性19根據(jù)承載與控制分離為基礎(chǔ)的無線網(wǎng)絡架構(gòu)：高層控制面和低層無線功能構(gòu)成信號基站邏輯功能；高層用戶平面功能和低層無線功能構(gòu)成數(shù)據(jù)基站邏輯功能。信號基站和數(shù)據(jù)基站的功能根據(jù)無線網(wǎng)絡控制平面和用戶平面配置分散在不同層級網(wǎng)絡中，實現(xiàn)不同網(wǎng)絡拓撲和功能。5G三大應用場景3.1.25G無線網(wǎng)架構(gòu)---分離控制與承載為基礎(chǔ)功能部署與組網(wǎng)的靈活性20部署模式1（CU+DU層網(wǎng)絡）：網(wǎng)絡拓撲由控制單元（CU）和數(shù)據(jù)單元（DU）構(gòu)成。CU集中部署：根據(jù)各種各樣的用戶錨定點，CU可分為兩類：由控制面功能+用戶面錨定點功能組成；只由控制面功能組成；DU分布部署：DU可以依托前傳能力的不同分為支持射頻處理、全部或僅部分支持物理層功能、全部或僅部分支持層二功能。（1）5G應用場景一：增強移動寬帶eMBBCU+DU分層組網(wǎng)架構(gòu)控制平面和用戶平面分離，高層控制平面和用戶平面的功能被集中，低層的無線功能被分散。在用戶密度高的區(qū)域，控制單元（DU）進行密集部署，并且集中部署中央單元（CU），以達到熱點大容量場景下高吞吐量的要求。控制單元（CU）作為集中控制的信號基站使用，數(shù)據(jù)單元（DU）作為數(shù)據(jù)基站使用。3.1.25G無線網(wǎng)架構(gòu)---分離控制與承載為基礎(chǔ)功能部署與組網(wǎng)的靈活性21（1）5G應用場景一：增強移動寬帶eMBB5G基站CU和DU分離在用戶密度高的區(qū)域，控制單元（DU）進行密集部署，并且集中部署中央單元（CU），以達到熱點大容量場景下高吞吐量的要求?？刂茊卧–U）作為集中控制的信號基站使用，數(shù)據(jù)單元（DU）作為數(shù)據(jù)基站使用。這樣可簡化網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)即插即用，提供網(wǎng)絡大規(guī)模超集中部署的可能性?？刂破矫婧陀脩羝矫娣蛛x，高層控制平面和用戶平面的功能被集中，低層的無線功能被分散。在用戶密度高的區(qū)域，控制單元（DU）進行密集部署，并且集中部署中央單元（CU），以達到熱點大容量場景下高吞吐量的要求。控制單元（CU）作為集中控制的信號基站使用，數(shù)據(jù)單元（DU）作為數(shù)據(jù)基站使用。3.1.25G無線網(wǎng)架構(gòu)---分離控制與承載為基礎(chǔ)功能部署與組網(wǎng)的靈活性22（1）5G應用場景一：增強移動寬帶eMBB虛擬宏小區(qū)方案部署模式2（超密集組網(wǎng)架構(gòu)網(wǎng)絡——以虛擬化控制平面為基礎(chǔ)）：本模式采用統(tǒng)一的虛擬信令來完成以控制面虛擬化為基礎(chǔ)的超高密度網(wǎng)絡架構(gòu)建設(shè)，并且用戶平面承載的完成需要多個基站的組合作為數(shù)據(jù)基站?？刂破矫婧陀脩羝矫娣蛛x，高層控制平面和用戶平面的功能被集中，低層的無線功能被分散。在用戶密度高的區(qū)域，控制單元（DU）進行密集部署，并且集中部署中央單元（CU），以達到熱點大容量場景下高吞吐量的要求?？刂茊卧–U）作為集中控制的信號基站使用，數(shù)據(jù)單元（DU）作為數(shù)據(jù)基站使用。3.1.25G無線網(wǎng)架構(gòu)---分離控制與承載為基礎(chǔ)功能部署與組網(wǎng)的靈活性23（1）5G應用場景一：增強移動寬帶eMBB基于控制面虛擬化的超密集組網(wǎng)虛擬小區(qū)通過其提供的虛擬信號和小區(qū)ID來幫助5G用戶獲得不同數(shù)據(jù)小區(qū)發(fā)送的一系列參數(shù)。虛擬小區(qū)在有效調(diào)度和管理用戶的同時可以有效的對虛擬信號基站和數(shù)據(jù)基站的無線資源進行管理。3.1.25G無線網(wǎng)架構(gòu)---分離控制與承載為基礎(chǔ)功能部署與組網(wǎng)的靈活性24（2）5G應用場景二：超可靠低時延通信uRLLC部署模式3（高可靠低延遲5G網(wǎng)絡）：該部署模式主要針對的場景是低時延高可靠，該部署模式具有以下特點。1將用戶面數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)與內(nèi)容緩存等功能以及控制面在接入網(wǎng)側(cè)進行部署2在無線接入網(wǎng)側(cè)加載核心網(wǎng)的一些控制功能3在全功能基站中引入數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)和內(nèi)容緩存功能，并且全功能基站采用CU+DU的分層部署形式，設(shè)置統(tǒng)一的控制面3.1.25G無線網(wǎng)架構(gòu)---分離控制與承載為基礎(chǔ)功能部署與組網(wǎng)的靈活性25（2）5G應用場景二：超可靠低時延通信uRLLC低時延本地化網(wǎng)絡部署3.1.25G無線網(wǎng)架構(gòu)---分離控制與承載為基礎(chǔ)功能部署與組網(wǎng)的靈活性26（3）5G應用場景三：大規(guī)模機器類通信mMTC分簇分層網(wǎng)絡部署部署模式4（分簇分層部署架構(gòu)）：低功耗大連接場景。設(shè)置集中的簇控制中心，為局部用戶提供接入控制和連接管理等服務，簇集中控制中心匯集用戶數(shù)據(jù)后上傳給數(shù)據(jù)基站。而所有的簇集中控制中心則由上層信令基站統(tǒng)一管控。

5G系統(tǒng)網(wǎng)絡架構(gòu)273.1.15G無線網(wǎng)架構(gòu)設(shè)計挑戰(zhàn)3.1.5基于SDN、NFV和云計算的5G無線網(wǎng)絡架構(gòu)

3.1.6無線網(wǎng)絡架構(gòu)--以軟件定義的用戶為中心3.1.4基于SDN的5G網(wǎng)絡架構(gòu)3.1.3基于NFV的5G無線網(wǎng)絡架構(gòu)3.1.25G無線網(wǎng)架構(gòu)---分離控制與承載為基礎(chǔ)3.1.7基于C-RAN的5G無線網(wǎng)絡架構(gòu)3.1.8基于H-CRAN的無線網(wǎng)絡架構(gòu)3.1.95G無線接入網(wǎng)組網(wǎng)方案3.1.3基于NFV的5G無線網(wǎng)絡架構(gòu)基于NFV的新型移動網(wǎng)絡架構(gòu)設(shè)想28以網(wǎng)元功能軟件化為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡功能虛擬化（NetworkFunctionsVirtualization，NFV）技術(shù)，本質(zhì)是將網(wǎng)元的軟硬件解耦。NFV技術(shù)可以被用于任何的網(wǎng)絡架構(gòu)，用來分離網(wǎng)元中軟件和硬件的部分。并且，利用NFV的技術(shù)優(yōu)勢，移動網(wǎng)絡架構(gòu)的演進和發(fā)展方向變得更加廣闊?；贜FV的5GC(核心網(wǎng))網(wǎng)絡架構(gòu)3.1.3基于NFV的5G無線網(wǎng)絡架構(gòu)基于NFV的新型移動網(wǎng)絡架構(gòu)設(shè)想29電源分配網(wǎng)絡網(wǎng)關(guān)（PowerDeliveryNetworkGateWay，P-GW）在以網(wǎng)絡功能虛擬化技術(shù)的基礎(chǔ)上，將轉(zhuǎn)發(fā)功能、IP會話和承載控制組件進行重構(gòu)，變成獨立的模塊。通過以上模塊化的操作，轉(zhuǎn)發(fā)功能的P-GW不再是業(yè)務流量的匯聚節(jié)點，而僅僅是普通的轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點，使網(wǎng)絡變?yōu)閷崿F(xiàn)接入、匯聚等功能的全局扁平化網(wǎng)絡

P-GW重構(gòu)通用轉(zhuǎn)發(fā)平面（1）5G應用場景一：增強移動寬帶eMBB3.1.3基于NFV的5G無線網(wǎng)絡架構(gòu)基于NFV的新型移動網(wǎng)絡架構(gòu)設(shè)想30（1）5G隱藏底層協(xié)議堆棧差異的統(tǒng)一控制平面問題不同系統(tǒng)使用的下層協(xié)議棧的協(xié)議不同硬件網(wǎng)元函數(shù)和協(xié)議棧的綁定會在不同系統(tǒng)之間產(chǎn)生復雜的信息解決方法：通過采用網(wǎng)絡功能虛擬化技術(shù)，可以統(tǒng)一消息格式和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，共同處理底層協(xié)議棧差異化問題，完成業(yè)務流程。通過這些處理，不僅消除了控制節(jié)點間協(xié)議適配的額外處理成本，并且實現(xiàn)了異構(gòu)接入系統(tǒng)間的全局資源共享和協(xié)同控制，大幅度提升了控制面的處理能力。3.1.3基于NFV的5G無線網(wǎng)絡架構(gòu)基于NFV的新型移動網(wǎng)絡架構(gòu)設(shè)想31（1）5G隱藏底層協(xié)議堆棧差異的統(tǒng)一控制平面新的基于NFV的網(wǎng)絡架構(gòu)更清晰和具有更扁平的轉(zhuǎn)發(fā)面，能夠更好的適應未來移動通信業(yè)務的需求。1為構(gòu)建扁平化的傳輸網(wǎng)絡，以轉(zhuǎn)發(fā)平面虛擬化網(wǎng)絡基礎(chǔ)設(shè)施平臺為基本架構(gòu)，部署標準的網(wǎng)絡設(shè)備，如交換機和具有高速率的轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備。2高性能的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)路徑可以根據(jù)用戶服務要求靈活定制。將會話和承載控制功能合并，構(gòu)建集中控制平面。3基于虛擬化平臺，軟件形式的功能組件可安裝在全網(wǎng)的任意位置，通過標準化的接口和數(shù)據(jù)格式進行信息傳遞，實現(xiàn)全網(wǎng)信息同步、協(xié)同接入和資源調(diào)度。3.1.3基于NFV的5G無線網(wǎng)絡架構(gòu)基于NFV的新型移動網(wǎng)絡架構(gòu)設(shè)想32（1）5G隱藏底層協(xié)議堆棧差異的統(tǒng)一控制平面基于NFV的新型網(wǎng)絡架構(gòu)設(shè)計方案全網(wǎng)架構(gòu)采用云平臺，該網(wǎng)絡架構(gòu)可快速實現(xiàn)控制功能重構(gòu)、轉(zhuǎn)發(fā)平面的定義，運營商可根據(jù)需求進行靈活編排，使新業(yè)務的開發(fā)和部署變得更為容易3.1.3基于NFV的5G無線網(wǎng)絡架構(gòu)基于NFV的新型移動網(wǎng)絡架構(gòu)設(shè)想33（2）基于網(wǎng)絡功能虛擬化的新型架構(gòu)的關(guān)鍵技術(shù)網(wǎng)元功能重建基于上述新型網(wǎng)絡架構(gòu)，可引出多種關(guān)鍵網(wǎng)絡技術(shù)。核心網(wǎng)網(wǎng)關(guān)功能與移動性管理等功能構(gòu)成全局控制面。轉(zhuǎn)發(fā)平面設(shè)備通過被分配到業(yè)務邏輯上的控制器控制功能實現(xiàn)統(tǒng)一控制?？梢栽跀?shù)據(jù)中心服務器上安裝并部署整個系統(tǒng)，而不必依靠繁多的物理上的連接或?qū)Ｓ迷O(shè)備。1）網(wǎng)元功能重構(gòu)3.1.3基于NFV的5G無線網(wǎng)絡架構(gòu)基于NFV的新型移動網(wǎng)絡架構(gòu)設(shè)想34（2）基于網(wǎng)絡功能虛擬化的新型架構(gòu)的關(guān)鍵技術(shù)網(wǎng)元功能重建相關(guān)的主要技術(shù)問題主要如下：聚合多種無線接入方式最優(yōu)無線接入方式選擇無線接入系統(tǒng)間無縫切換多個無線接入模式的資源管理2）網(wǎng)元異構(gòu)接入系統(tǒng)協(xié)同3.1.3基于NFV的5G無線網(wǎng)絡架構(gòu)基于NFV的新型移動網(wǎng)絡架構(gòu)設(shè)想35（2）基于網(wǎng)絡功能虛擬化的新型架構(gòu)的關(guān)鍵技術(shù)網(wǎng)元功能重建智能移動CDN業(yè)務對降低網(wǎng)絡負載和業(yè)務時延具有很高價值。另外，如何高效分發(fā)內(nèi)容、保證用戶的移動性以及保證各類移動終端的適配力等均是需要亟待解決的問題。3）智能移動內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(ContentDeliveryNetwork，CDN)業(yè)務3.1.3基于NFV的5G無線網(wǎng)絡架構(gòu)基于NFV的新型移動網(wǎng)絡架構(gòu)設(shè)想36（2）基于網(wǎng)絡功能虛擬化的新型架構(gòu)的關(guān)鍵技術(shù)3）智能移動內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(ContentDeliveryNetwork，CDN)業(yè)務利用網(wǎng)絡虛擬化存儲設(shè)備，實現(xiàn)高層與底層功能緊密耦合?？刂破矫尕撠熗瓿蒀DN業(yè)務控制的功能，完成終端功能，其中包括如傳輸碼率協(xié)商、信息提供、內(nèi)容檢索等方面的服務功能。中央控制器負責對存在于網(wǎng)絡邊緣的存儲設(shè)備進行調(diào)度，執(zhí)行例如對編碼進行轉(zhuǎn)換、內(nèi)容分配、數(shù)據(jù)發(fā)放與傳送等任務。

5G系統(tǒng)網(wǎng)絡架構(gòu)373.1.15G無線網(wǎng)架構(gòu)設(shè)計挑戰(zhàn)3.1.5基于SDN、NFV和云計算的5G無線網(wǎng)絡架構(gòu)

3.1.6無線網(wǎng)絡架構(gòu)--以軟件定義的用戶為中心3.1.4基于SDN的5G網(wǎng)絡架構(gòu)3.1.3基于NFV的5G無線網(wǎng)絡架構(gòu)3.1.25G無線網(wǎng)架構(gòu)---分離控制與承載為基礎(chǔ)3.1.7基于C-RAN的5G無線網(wǎng)絡架構(gòu)3.1.8基于H-CRAN的無線網(wǎng)絡架構(gòu)3.1.95G無線接入網(wǎng)組網(wǎng)方案3.1.4基于SDN的5G網(wǎng)絡架構(gòu)基本架構(gòu)38給出了以O(shè)penFlow協(xié)議和軟件定義網(wǎng)絡（Software?Defined?Network，SDN）為基礎(chǔ)的5G網(wǎng)絡。核心網(wǎng)、無線接入網(wǎng)絡、移動終端是該網(wǎng)絡的重要組成部分，另外，與軟件定義網(wǎng)絡（SDN）技術(shù)結(jié)合，支持OpenFlow協(xié)議，可實現(xiàn)各類異構(gòu)網(wǎng)絡的融合?；赟DN的5G無線異構(gòu)網(wǎng)絡架構(gòu)示意圖3.1.4基于SDN的5G網(wǎng)絡架構(gòu)基本架構(gòu)39核心網(wǎng)主要由OpenFlow控制器和核心網(wǎng)OpenFlow網(wǎng)關(guān)構(gòu)成。通過OpenFlow的協(xié)議，OpenFlow控制器可與核心網(wǎng)OpenFlow網(wǎng)關(guān)進行直連通信。無線接入網(wǎng)無線接入網(wǎng)絡包括一個無線網(wǎng)OpenFlow協(xié)議控制器和各類網(wǎng)絡無線接入接口。利用OpenFlow協(xié)議，各類網(wǎng)絡無線接入接口與無線網(wǎng)OpenFlow協(xié)議控制器進行連接并進行通信。移動終端配置不同種類的無線接入端口，可以同時連接多種不同種類與制式的移動通信網(wǎng)絡。每個無線接入網(wǎng)為終端設(shè)備分別分配了獨立的IP地址。3.1.4基于SDN的5G網(wǎng)絡架構(gòu)主要功能模塊40（1）移動虛擬網(wǎng)關(guān)移動虛擬網(wǎng)關(guān)利用移動終端OpenFlow控制器為應用層分配一個虛擬IP地址，同時應用層將其作為上行鏈路IP地址進行通信；在上行鏈路方向，當首個數(shù)據(jù)包到達虛擬網(wǎng)關(guān)時，OpenFlow控制器將數(shù)據(jù)傳輸列表填充到虛擬網(wǎng)關(guān)流表中，由同一終端上的不同無線接口連接的相同服務以統(tǒng)一的方式傳送；主要功能虛擬網(wǎng)關(guān)記錄終端設(shè)備虛擬IP地址和真實IP地址之間的映射，當下行業(yè)務進入虛擬網(wǎng)關(guān)，按照映射列表將虛擬IP替換為目的地IP，并發(fā)送給應用層。3.1.4基于SDN的5G網(wǎng)絡架構(gòu)主要功能模塊41（2）移動終端OpenFlow控制器在無線接入網(wǎng)絡上建立IP鏈接時，移動終端OpenFlow控制器通過無線網(wǎng)OpenFlow協(xié)議控制器向移動終端OpenFlow控制器通知用戶數(shù)據(jù)，實現(xiàn)用戶認證和計帳等功能。移動終端OpenFlow控制器根據(jù)無線網(wǎng)絡的負荷和網(wǎng)絡容量，定期更換新的移動終端OpenFlow控制器配置，并且根據(jù)應用層對應業(yè)務特性和QoS模型,選擇合適的網(wǎng)絡接口，控制移動虛擬網(wǎng)關(guān)的流表配置。移動虛擬網(wǎng)關(guān)與移動終端OpenFlow控制器功能結(jié)構(gòu)示意圖3.1.4基于SDN的5G網(wǎng)絡架構(gòu)主要功能模塊42（3）無線網(wǎng)OpenFlow協(xié)議控制器無線網(wǎng)OpenFlow協(xié)議控制器與核心網(wǎng)絡OpenFlow控制器功能結(jié)構(gòu)示意圖無線網(wǎng)OpenFlow協(xié)議控制器的功能包括：維護無線接入網(wǎng)的負載、可用有效帶寬等網(wǎng)絡無線接入接口的狀態(tài)信息；根據(jù)獲得上述接口狀態(tài)信息控制終端完成切換；向網(wǎng)絡無線接入接口發(fā)送核心網(wǎng)OpenFlow協(xié)議網(wǎng)關(guān)信息，建立起網(wǎng)絡無線接入接口與核心網(wǎng)OpenFlow協(xié)議網(wǎng)關(guān)之間的IP隧道，從而建立起兩者之間的連接，并且維護這些鏈路。3.1.4基于SDN的5G網(wǎng)絡架構(gòu)主要功能模塊43（4）核心網(wǎng)絡OpenFlow協(xié)議控制器無線網(wǎng)OpenFlow協(xié)議控制器與核心網(wǎng)絡OpenFlow控制器功能結(jié)構(gòu)示意圖核心網(wǎng)絡OpenFlow控制器主要功能：收集不同無線接入網(wǎng)絡的狀態(tài)信息，以無線網(wǎng)OpenFlow協(xié)議控制器報告為參考，進行數(shù)據(jù)信息的更新并轉(zhuǎn)發(fā)給移動終端OpenFlow控制器；對核心網(wǎng)OpenFlow協(xié)議網(wǎng)關(guān)的負載狀態(tài)進行實時跟蹤，并將核心網(wǎng)OpenFlow協(xié)議網(wǎng)關(guān)分配給移動終端；根據(jù)用戶的定制化服務信息為移動終端OpenFlow控制器的QoS模塊進行匹配；核心網(wǎng)絡OpenFlow控制器實時記錄移動終端的狀態(tài)信息。3.1.4基于SDN的5G網(wǎng)絡架構(gòu)主要功能模塊44（5）核心網(wǎng)絡OpenFlow網(wǎng)關(guān)在上行鏈路，源自同一終端設(shè)備數(shù)據(jù)流量，經(jīng)IP隧道抵達核心網(wǎng)絡OpenFlow網(wǎng)關(guān)，核心網(wǎng)絡OpenFlow網(wǎng)關(guān)將隧道IP的目的地址改為應用服務器的實際IP，接著從相應的端口進行轉(zhuǎn)發(fā)。在下行鏈路，數(shù)據(jù)包到達核心網(wǎng)絡OpenFlow網(wǎng)關(guān)，核心網(wǎng)絡OpenFlow網(wǎng)關(guān)將目的地地址改為IP隧道的目的地址，并將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)給網(wǎng)絡無線接入接口。集中SDN方法

5G系統(tǒng)網(wǎng)絡架構(gòu)453.1.15G無線網(wǎng)架構(gòu)設(shè)計挑戰(zhàn)3.1.5基于SDN、NFV和云計算的5G無線網(wǎng)絡架構(gòu)

3.1.6無線網(wǎng)絡架構(gòu)--以軟件定義的用戶為中心3.1.4基于SDN的5G網(wǎng)絡架構(gòu)3.1.3基于NFV的5G無線網(wǎng)絡架構(gòu)3.1.25G無線網(wǎng)架構(gòu)---分離控制與承載為基礎(chǔ)3.1.7基于C-RAN的5G無線網(wǎng)絡架構(gòu)3.1.8基于H-CRAN的無線網(wǎng)絡架構(gòu)3.1.95G無線接入網(wǎng)組網(wǎng)方案3.1.5基于SDN、NFV和云計算的5G無線網(wǎng)絡架構(gòu)

46基于SDN和NFV的5G蜂窩網(wǎng)絡架構(gòu)中的SDN技術(shù)特點是將控制平面和數(shù)據(jù)平面分離，NFV技術(shù)的特點是將軟硬件分離?；赟DN和NFV的5G蜂窩網(wǎng)絡架構(gòu)3.1.5基于SDN、NFV和云計算的5G無線網(wǎng)絡架構(gòu)

471.分離覆蓋和網(wǎng)絡容量，達到靈活使用控制平面和數(shù)據(jù)平面資源的目的。將基站的一些無線控制功能提取并進行分簇化集中控制，構(gòu)建以用戶為中心的虛擬小區(qū)，實現(xiàn)簇內(nèi)小區(qū)間干擾管理、網(wǎng)絡資源協(xié)同、多模網(wǎng)絡協(xié)同等。2.虛擬化技術(shù)將網(wǎng)絡功能的硬件與軟件分離，最大限度地利用共有的網(wǎng)絡物理資源，按需編排資源。以網(wǎng)絡虛擬化為基礎(chǔ)，可加入第三方開放平臺，并根據(jù)業(yè)務需求實現(xiàn)定制化服務，提高服務質(zhì)量。3.以云計算為基礎(chǔ)的5G網(wǎng)絡架構(gòu)，可有效提高網(wǎng)絡系統(tǒng)的整體數(shù)據(jù)處理和運維能力。核心網(wǎng)的控制面和數(shù)據(jù)面的分離，促使網(wǎng)絡可以根據(jù)業(yè)務的發(fā)展需求實現(xiàn)控制面和數(shù)據(jù)面的獨立擴容與優(yōu)化部署3.1.5基于SDN、NFV和云計算的5G無線網(wǎng)絡架構(gòu)

48控制云控制云是5G網(wǎng)絡的控制核心———由多個云計算數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡控制功能模塊構(gòu)成，主要組成部分如下：無線資源管理模塊：集中管理系統(tǒng)內(nèi)、系統(tǒng)外的無線資源。移動性管理模塊：負責用戶狀態(tài)的管理如位置跟蹤、切換、尋呼等。策略控制模塊：負責檢測接入網(wǎng)絡移動終端和選擇策略、QoS策略、計帳策略信息中心模塊：負責信息管理如用戶信息、會話信息等路徑管理模塊：負責根據(jù)收集得到的信息規(guī)劃服務流程路徑。網(wǎng)絡資源編排：根據(jù)需要配置網(wǎng)絡資源。傳統(tǒng)網(wǎng)元適配：模擬傳統(tǒng)的網(wǎng)元，支持對傳統(tǒng)的3G/4G網(wǎng)元適配。能力開放模塊：提供可對外連接的API接口，配置不同的網(wǎng)絡能力，如開放資源、增值服務、數(shù)據(jù)信息、運營支撐。3.1.5基于SDN、NFV和云計算的5G無線網(wǎng)絡架構(gòu)

49接入云5G網(wǎng)絡接入云的應用場景包括宏基站覆蓋、微基站超密集覆蓋、宏微聯(lián)合覆蓋。在宏-微覆蓋場景下，由于宏基站體型和功率較大，負責微基站之間覆蓋和資源調(diào)整，微基站負責容量，此應用場景中，覆蓋和容量是分開的。微基站之間進行接入集中控制的模塊一般由宏基站充當，宏基站充當?shù)目刂颇K可以對微基站間的干擾進行協(xié)調(diào)，也有助于對網(wǎng)絡資源進行協(xié)同管理。無線接入網(wǎng)覆蓋場景3.1.5基于SDN、NFV和云計算的5G無線網(wǎng)絡架構(gòu)

50接入云但是，在微基站超密集覆蓋場景中，一個區(qū)域部署了相當多的微基站，則微基站間的資源須分簇化集中統(tǒng)一控制。同時，簇內(nèi)微基站充當接入集中控制模塊，或在數(shù)據(jù)處理中心單獨部署接入集中控制模塊。同樣的方法可以應用于傳統(tǒng)的宏宏覆蓋場景，宏站之間的集中控制模塊可以與微基站的超高密度覆蓋方式相同。無線接入網(wǎng)覆蓋場景3.1.5基于SDN、NFV和云計算的5G無線網(wǎng)絡架構(gòu)

51接入云從接入集中控制的角度來提升接入網(wǎng)絡性能可從以下幾個方面入手：基于分簇化集中控制的5G無線接入網(wǎng)（1）資源協(xié)同管理干擾管理：通過各個小區(qū)間集中控制處理，可有效避免、排除各小區(qū)間的干擾。網(wǎng)絡能源效率：通過分簇化集中控制策略，以網(wǎng)絡大數(shù)據(jù)智能分析技術(shù)為基礎(chǔ)，實現(xiàn)移動終端的智能化接入，使小區(qū)資源被最大限度地利用。多網(wǎng)絡協(xié)作：通過接入集中控制模塊，易于控制各種RAT系統(tǒng)，減少用戶在系統(tǒng)中切換的時延?；揪彺妫航尤爰锌刂颇K以網(wǎng)絡信息為基礎(chǔ)，實現(xiàn)同系統(tǒng)和不同系統(tǒng)的基站間協(xié)同緩存，大幅提高緩存精度，有效降低用戶訪問內(nèi)容所產(chǎn)生的延遲。3.1.5基于SDN、NFV和云計算的5G無線網(wǎng)絡架構(gòu)

52接入云網(wǎng)絡虛擬化（2）無線網(wǎng)絡虛擬化為了滿足不同用戶對網(wǎng)絡資源地差異化和定制化需求，需要將物理層的時、頻等資源抽象成虛擬網(wǎng)絡資源，對這些虛擬化網(wǎng)絡資源進行切片化處理，進而實現(xiàn)資源的編排管理。3.1.5基于SDN、NFV和云計算的5G無線網(wǎng)絡架構(gòu)

53接入云基于分簇化集中控制的5G無線接入網(wǎng)（3）以用戶為中心的虛擬小區(qū)在通信網(wǎng)絡中，根據(jù)移動網(wǎng)絡的覆蓋和傳輸要求，構(gòu)建虛擬的無線數(shù)據(jù)承載和信息傳輸服務，將控制信令傳輸和業(yè)務承載功能分割，減少不必要的頻繁切換和信令開銷。同時，根據(jù)業(yè)務、終端和用戶類別的不同，構(gòu)建以用戶為中心的虛擬小區(qū)，進一步提高網(wǎng)絡服務質(zhì)量。3.1.5基于SDN、NFV和云計算的5G無線網(wǎng)絡架構(gòu)

54轉(zhuǎn)發(fā)云轉(zhuǎn)發(fā)云分離了核心網(wǎng)的控制平面與數(shù)據(jù)平面，側(cè)重于數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)和處理。在轉(zhuǎn)發(fā)云中，運營商的使能網(wǎng)元部署，令傳統(tǒng)網(wǎng)絡的鏈狀部署變成了轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)元的網(wǎng)狀部署。并且，轉(zhuǎn)發(fā)云以控制云的集中控制為基礎(chǔ)，分析用戶的服務要求，定義不同業(yè)務流量的轉(zhuǎn)發(fā)路由?！叭湓啤?G網(wǎng)絡架構(gòu)3.1.5基于SDN、NFV和云計算的5G無線網(wǎng)絡架構(gòu)

55面臨的挑戰(zhàn)但是，將上述蜂窩SDN架構(gòu)從理論到實踐，仍需要解決諸多問題：無線接入集中控制模塊與基站間的功能分割數(shù)據(jù)面轉(zhuǎn)發(fā)性能安全問題內(nèi)容緩存問題3.1.5基于SDN、NFV和云計算的5G無線網(wǎng)絡架構(gòu)

56面臨的挑戰(zhàn)無線接入中央控制模塊和基站之間的功能分割，會影響系統(tǒng)性能和可擴展性。如何利用現(xiàn)有通用服務器的性能參數(shù)、處理能力等，給出具體的基站間集中控制模塊的功能劃分方案是亟待解決的問題。（1）無線接入集中控制模塊與基站間的功能分割（2）數(shù)據(jù)面轉(zhuǎn)發(fā)性能基于OpenFlow的數(shù)據(jù)平面交換機，數(shù)據(jù)包將采用流表結(jié)構(gòu)處理。若網(wǎng)絡上的應用程序增加，數(shù)據(jù)流量隨之增加，交換機的列表也會增加，從而導致設(shè)備性能下降，數(shù)據(jù)處理速度變慢。3.1.5基于SDN、NFV和云計算的5G無線網(wǎng)絡架構(gòu)

57面臨的挑戰(zhàn)（3）安全問題（4）內(nèi)容緩存控制云模塊控制網(wǎng)絡內(nèi)數(shù)據(jù)流量，可直接影響到網(wǎng)絡性能?？刂圃频闹饕{包括：可偽裝控制信令來影響網(wǎng)絡配置，黑客向控制云不斷發(fā)送錯誤的請求，數(shù)據(jù)過多會導致控制云過載等。為提高網(wǎng)絡資源管理效率，減少網(wǎng)絡負載和用戶訪問內(nèi)容的延遲，核心網(wǎng)和接入網(wǎng)絡分布式存儲內(nèi)容以提高緩存性能。由于無線接入基站的存儲空間資源有限，所以一個重要的研究方向是，如何利用接入網(wǎng)絡集中控制的優(yōu)勢改善基站間的協(xié)同緩存性能。

5G系統(tǒng)網(wǎng)絡架構(gòu)583.1.15G無線網(wǎng)架構(gòu)設(shè)計挑戰(zhàn)3.1.5基于SDN、NFV和云計算的5G無線網(wǎng)絡架構(gòu)

3.1.6無線網(wǎng)絡架構(gòu)--以軟件定義的用戶為中心3.1.4基于SDN的5G網(wǎng)絡架構(gòu)3.1.3基于NFV的5G無線網(wǎng)絡架構(gòu)3.1.25G無線網(wǎng)架構(gòu)---分離控制與承載為基礎(chǔ)3.1.7基于C-RAN的5G無線網(wǎng)絡架構(gòu)3.1.8基于H-CRAN的無線網(wǎng)絡架構(gòu)3.1.95G無線接入網(wǎng)組網(wǎng)方案3.1.6無線網(wǎng)絡架構(gòu)--以軟件定義的用戶為中心59以用戶為中心配置小區(qū)，用戶可以與通信范圍內(nèi)的所有傳統(tǒng)基站及多模式基站進行通信。接入層:由用戶組成，負責用戶數(shù)據(jù)的無線傳輸，本地控制和資源層主要有本地控制器組成。控制層：由虛擬用戶控制器組成。虛擬用戶控制器可控制本地控制器并管理無線資源。以用戶為中心的網(wǎng)絡架構(gòu)3.1.6無線網(wǎng)絡架構(gòu)--以軟件定義的用戶為中心60接入層用戶將根據(jù)附近無線接入點的信號強度，在接入層上，構(gòu)建以用戶為中心的小區(qū)。與之前視基站為中心的小區(qū)進行對比可以看到，當前小區(qū)更重視每個用戶的性能。以用戶為中心小區(qū)建立過程包括：用戶檢測周圍無線接入點的信號強度；將檢測到的無線信號強度與預先設(shè)置的功率閾值進行比較。如果高于閾值，則認為該無線接入點可用；根據(jù)基站的負荷狀況和信號質(zhì)量等，動態(tài)檢測無線接入點，使用戶可以有多個選擇，并選擇最優(yōu)接入點。以用戶為中心的可重疊虛擬小區(qū)3.1.6無線網(wǎng)絡架構(gòu)--以軟件定義的用戶為中心61本地控制與資源層1.本地和資源層統(tǒng)一控制各基站的物理資源。本地控制器是模塊化基帶單元（BasebandUnit，BBU）結(jié)構(gòu)，是集成各種通信系統(tǒng)協(xié)議的控制平臺。2.本地控制器可以模塊化編碼形式、調(diào)制形式等所有物理層控制功能。每個本地控制器都可靈活選擇物理層資源，進行資源協(xié)調(diào)管理，實現(xiàn)不同制式通信系統(tǒng)之間的通信。3.選擇特定系統(tǒng)通信所需的處理模塊進行通信。上層控制單元可通過綜合控制信令管理所有無線接入點。3.1.6無線網(wǎng)絡架構(gòu)--以軟件定義的用戶為中心62控制層控制層的集中控制器管理著資源層的本地控制器。集中控制器為每個用戶虛擬化出1個虛擬用戶控制器。虛擬用戶控制器管理與該用戶進行連接的所有基站，同時也管理著這些基站的頻譜資源，通過干擾協(xié)調(diào)技術(shù)降低用戶間的干擾。此外，不同虛擬用戶控制器之間具有自組織功能，通過分析當前接入終端服務要求和通信環(huán)境以及各基站的負載情況，選擇合適的基站進行通信。模塊設(shè)計可與特定系統(tǒng)通信所需的處理模塊進行通信一個基站可服務多個終端。接入層基站和用戶協(xié)同感知網(wǎng)絡環(huán)境好處

5G系統(tǒng)網(wǎng)絡架構(gòu)633.1.15G無線網(wǎng)架構(gòu)設(shè)計挑戰(zhàn)3.1.5基于SDN、NFV和云計算的5G無線網(wǎng)絡架構(gòu)

3.1.6無線網(wǎng)絡架構(gòu)--以軟件定義的用戶為中心3.1.4基于SDN的5G網(wǎng)絡架構(gòu)3.1.3基于NFV的5G無線網(wǎng)絡架構(gòu)3.1.25G無線網(wǎng)架構(gòu)---分離控制與承載為基礎(chǔ)3.1.7基于C-RAN的5G無線網(wǎng)絡架構(gòu)3.1.8基于H-CRAN的無線網(wǎng)絡架構(gòu)3.1.95G無線接入網(wǎng)組網(wǎng)方案3.1.7基于C-RAN的5G無線網(wǎng)絡架構(gòu)C-RAN架構(gòu)需求5G的重要特征是多技術(shù)融合。如何在異構(gòu)網(wǎng)絡中向用戶提供更好體驗是運營商一直關(guān)注并研究的問題。所以，無線接入網(wǎng)絡應滿足的要求如下：高速率，低延遲，高頻譜利用率在開放平臺上，嵌入和操作簡單，可支持多個標準網(wǎng)絡融合，5G會集成多種網(wǎng)絡架構(gòu)和技術(shù)，網(wǎng)絡融合是必然趨勢低能量消耗5G無線接入網(wǎng)要求3.1.7基于C-RAN的5G無線網(wǎng)絡架構(gòu)C-RAN架構(gòu)基本元素算力資源C-RAN的網(wǎng)絡架構(gòu)集中式的無線網(wǎng)絡架構(gòu)將射頻單元、基帶單元以及算力資源等進行池化，使網(wǎng)絡統(tǒng)一管控和調(diào)配這些網(wǎng)絡和計算資源，實現(xiàn)異構(gòu)網(wǎng)絡融合。無線網(wǎng)絡架構(gòu)射頻單元基帶單元進行池化統(tǒng)一管控異構(gòu)網(wǎng)絡融合。BBU的池化無線網(wǎng)絡架構(gòu)與池化流程無線網(wǎng)絡基礎(chǔ)資源射頻單元基帶單元算力資源3.1.7基于C-RAN的5G無線網(wǎng)絡架構(gòu)C-RAN架構(gòu)云無線接入網(wǎng)絡架構(gòu)組成與各部分作用連接BBU與RRU構(gòu)成的光纖回程鏈路2BBU構(gòu)成的虛擬基帶池RRU構(gòu)成的接入點云無線接入網(wǎng)絡架構(gòu)元素數(shù)字基帶處理功能由BBU承擔數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換射頻收發(fā)器由RRU充當3.1.7基于C-RAN的5G無線網(wǎng)絡架構(gòu)C-RAN架構(gòu)利用低成本的高速光回傳網(wǎng)絡，在遠端天線和中央處理器節(jié)點間傳輸無線信號，構(gòu)筑大范圍的可接入無線服務區(qū)域C-RAN特點高質(zhì)量的服務體驗運營商提供高性能、低成本的綠色網(wǎng)絡架構(gòu)干凈、綠色無線接入網(wǎng)架構(gòu)5G的重要特征是多技術(shù)融合。如何在異構(gòu)網(wǎng)絡中向用戶提供更好體驗是運營商一直關(guān)注并研究的問題。所以，無線接入網(wǎng)絡應滿足的要求如下：C-RAN通過實時云計算使物理資源得到最大化利用，可有效地解決“潮汐效應”造成的資源浪費。C-RAN實時云計算資源最大化利用解決“朝夕效應”造成的資源浪費eC-RAN組成由C-RAN演進的eC-RAN主要由三部分組成，分別是RRU部署、本地云平臺和后端云服務器3.1.7基于C-RAN的5G無線網(wǎng)絡架構(gòu)C-RANeC-RANRRU部署本地云平臺后端云服務器RRU部署本地云平臺后端云服務器由C-RAN演進的eC-RAN流程RRU部署本地云平臺eC-RAN組成拓撲圖基于C-RAN的5G接入網(wǎng)架構(gòu)3.1.7基于C-RAN的5G無線網(wǎng)絡架構(gòu)C-RAN的局限集中式C-RAN架構(gòu)的局限不能對信道環(huán)境和用戶變動智能調(diào)整不能完成實時計算等功能。無線網(wǎng)絡環(huán)境用戶的行動基站的負載的變化相對靜態(tài)的無線接入網(wǎng)絡計算終端動態(tài)可變的無線接入終端不匹配全局資源無法最大化利用回程鏈路的開銷進一步擴大RRU部署3.1.7基于C-RAN的5G無線網(wǎng)絡架構(gòu)智能適配的RRU部署方案超級虛擬基站池分層異構(gòu)小區(qū)傳統(tǒng)遠端射頻單元異構(gòu)多模小區(qū)增強遠端射頻單元智能適配的RRU部署方案智能適配RRU部署方案，能夠適應網(wǎng)絡狀態(tài)的特性。在實現(xiàn)網(wǎng)絡無縫覆蓋時，RRU一直扮演著重要角色，因此對RRU的研究從未中斷部署方案圖部署方案組成RRU部署3.1.7基于C-RAN的5G無線網(wǎng)絡架構(gòu)常規(guī)RRU無線信號處理模塊eRRUeRRU組成--eRRU組成eRRU基于常規(guī)RRU，但另添加了一部分無線信號處理功能。部署eRRU和RRU意義預先部署一些eRRU和RRU，可以緩解由于網(wǎng)絡環(huán)境變化快以及用戶業(yè)務需求量大對網(wǎng)絡處理能力形成的壓力覆蓋需求業(yè)務需求網(wǎng)絡負荷增加網(wǎng)絡性能無法滿足要求智能適配性將被觸發(fā)智能適配觸發(fā)條件RRU部署3.1.7基于C-RAN的5G無線網(wǎng)絡架構(gòu)在本地云平臺的控制下，潛在的RRU已預先部署，將提

高一些無線信號的處理能力本地云平臺仍然統(tǒng)一管理無線資源如果網(wǎng)絡性能滿足要求，則潛在的eRRU部署的區(qū)域內(nèi)，不需再添加eRRU的無線信號處理功能。本地云平臺統(tǒng)一控制RRU資源為避免eRRU到虛擬基帶池的回程鏈路容量超限，會將無線信號進行壓縮處理來智能適配網(wǎng)絡容量要求3.1.7基于C-RAN的5G無線網(wǎng)絡架構(gòu)

本地云平臺是RRU和后端云服務器之間的網(wǎng)絡單元，負責管理調(diào)度部分RRU的組成的“小區(qū)簇”，以降低C-RAN架構(gòu)的復雜度本地云平臺本地云平臺RRU后端云服務器本地云平臺組成模塊感知模塊緩存模塊多網(wǎng)絡控制和融合實體本地云平臺組成本地云平臺位置示意圖3.1.7基于C-RAN的5G無線網(wǎng)絡架構(gòu)感知模塊感知模塊背景網(wǎng)絡技術(shù)發(fā)展終端用戶數(shù)量不斷增長分析用戶的行為習慣智能分配網(wǎng)絡資源物聯(lián)網(wǎng)的誕生保存用戶和網(wǎng)絡的狀態(tài)信息是必要的。例如，通過取得諸如訪問模式、優(yōu)先級、應用類型、用戶位置等信息的“狀況識別”，分析用戶的行為習慣，智能分配網(wǎng)絡資源123453.1.7基于C-RAN的5G無線網(wǎng)絡架構(gòu)感知模塊作用感知模塊對本地保存的用戶數(shù)據(jù)進行分析，向用戶推薦合適的內(nèi)容，并根據(jù)用戶的上網(wǎng)行為動態(tài)調(diào)整。感知模塊分析用戶數(shù)據(jù)推薦合適內(nèi)容對自身進行動態(tài)調(diào)整常見感知器緩存模塊必要性及作用3.1.7基于C-RAN的5G無線網(wǎng)絡架構(gòu)提高用戶體驗質(zhì)量減少網(wǎng)絡業(yè)務流量大量數(shù)據(jù)的重復下載中間服務器提前部署好受用戶歡迎的內(nèi)容滿足請求相同內(nèi)容用戶的需求減輕對核心網(wǎng)絡的負荷在相鄰的本地云平臺之間共享和交換緩存內(nèi)容引入緩存服務器緩存模塊必要性具體操作引入緩存模塊作用有些內(nèi)容不需要保存在多個副本中，很多內(nèi)容不一定總是適合緩存，需要平衡緩存的成本和優(yōu)點將緩存部署在用戶側(cè)，終端用戶可以從距離最近的終端獲取感興趣的緩存內(nèi)容可以提高緩存效率，降低運營中帶來的成本壓力，降低網(wǎng)絡間的流量損失3.1.7基于C-RAN的5G無線網(wǎng)絡架構(gòu)多網(wǎng)絡控制和融合實體多網(wǎng)絡控制與整合要解決的幾個問題:各標準化組織之間的協(xié)調(diào)實體與網(wǎng)絡間信息交互的方法實體與網(wǎng)絡的接口多網(wǎng)絡融合與整合要實現(xiàn)的功能多網(wǎng)絡融合與整合實體整體框架12345實體結(jié)構(gòu)圖融合實體問題3.1.7基于C-RAN的5G無線網(wǎng)絡架構(gòu)多網(wǎng)絡控制和融合

網(wǎng)絡融合提高了運營商管理和維護多個網(wǎng)絡的能力，優(yōu)化了用戶資源利用率和網(wǎng)絡性能。將網(wǎng)絡融合控制實體添加到本地云平臺，管理異構(gòu)網(wǎng)絡多網(wǎng)融合基本元素2G3GLETPSTNWLAN多網(wǎng)融合結(jié)構(gòu)圖1多網(wǎng)融合結(jié)構(gòu)圖23.1.7基于C-RAN的5G無線網(wǎng)絡架構(gòu)后臺云服務器虛擬化移動帶寬切片海量物聯(lián)網(wǎng)切片任務關(guān)鍵性物聯(lián)網(wǎng)切片視頻通話，娛樂上網(wǎng)物流，農(nóng)業(yè)，智慧城市自動駕駛，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)物理資源池化后臺云服務器不是單獨的設(shè)備，實際上是由多個服務器構(gòu)成的數(shù)據(jù)中心的一種統(tǒng)稱。切片技術(shù)后臺云服務器池化，虛擬化及切片技術(shù)

5G系統(tǒng)網(wǎng)絡架構(gòu)803.1.15G無線網(wǎng)架構(gòu)設(shè)計挑戰(zhàn)3.1.5基于SDN、NFV和云計算的5G無線網(wǎng)絡架構(gòu)

3.1.6無線網(wǎng)絡架構(gòu)--以軟件定義的用戶為中心3.1.4基于SDN的5G網(wǎng)絡架構(gòu)3.1.3基于NFV的5G無線網(wǎng)絡架構(gòu)3.1.25G無線網(wǎng)架構(gòu)---分離控制與承載為基礎(chǔ)3.1.7基于C-RAN的5G無線網(wǎng)絡架構(gòu)3.1.8基于H-CRAN的無線網(wǎng)絡架構(gòu)3.1.95G無線接入網(wǎng)組網(wǎng)方案3.1.8基于H-CRAN的無線網(wǎng)絡架構(gòu)H-CRAN提出背景正六邊形蜂窩組網(wǎng)架構(gòu)局限：規(guī)則的蜂窩網(wǎng)絡在簡化網(wǎng)絡設(shè)計的同時，阻礙了網(wǎng)絡性能的提高密集分層異構(gòu)網(wǎng)絡局限：低功率節(jié)點因?qū)嶋H情況不同會隨機進行部署，但這樣會與同一區(qū)域的高功率節(jié)點的覆蓋范圍重合，使相鄰的高功率節(jié)點性能受到影響C-RAN網(wǎng)絡架構(gòu)局限：和目前已有的高功率節(jié)點無法兼容異構(gòu)云無線接入網(wǎng)絡H-CRAN背景3背景2背景1背景43.1.8基于H-CRAN的無線網(wǎng)絡架構(gòu)C-RAN的缺陷：大規(guī)模無縫C-RAN組網(wǎng)操作很困難解決突發(fā)小數(shù)據(jù)業(yè)務能力不強1與現(xiàn)有3G和4G蜂窩網(wǎng)絡不兼容BBU池集成了多種功能，令C-RAN的控制和管理變得復雜3.1.8基于H-CRAN的無線網(wǎng)絡架構(gòu)H-CRAN的優(yōu)勢：BBU池執(zhí)行大規(guī)模的協(xié)調(diào)信號處理來抑制RRH之間的干擾HetNet的CoMP執(zhí)行分布式協(xié)作來減少RRU和HPN之間的干擾充分與3G和4G等蜂窩網(wǎng)絡的服務站進行融合HPN將控制信息分散到整個網(wǎng)絡上2從BBU池中刪除集中控制云功能模塊3.1.8基于H-CRAN的無線網(wǎng)絡架構(gòu)H-CRAN系統(tǒng)架構(gòu)H-CRAN的優(yōu)勢：H-CRAN架構(gòu)中添加了高功率節(jié)點避免了控制信令的傳輸開銷RRU對用戶是透明的不需要將小區(qū)標識號分配給RHU3網(wǎng)絡設(shè)計和規(guī)劃有效的緩解網(wǎng)絡對回程鏈路容量需求瓶頸3.1.8基于H-CRAN的無線網(wǎng)絡架構(gòu)H-CRAN系統(tǒng)架構(gòu)H-CAN系統(tǒng)架構(gòu)H-CRAN的優(yōu)勢：RRU將根據(jù)用戶的業(yè)務要求自我調(diào)整至休眠節(jié)省能量消耗應用的無線傳輸包括毫米波、可見光、IEEE802.11AC/AD等，范圍廣應用各種空口技術(shù)4實現(xiàn)以用戶為中心的綠色節(jié)能通信3.1.8基于H-CRAN的無線網(wǎng)絡架構(gòu)H-CRAN系統(tǒng)架構(gòu)H-CAN系統(tǒng)架構(gòu)H-CRAN的優(yōu)勢：RRU的開關(guān)可以根據(jù)業(yè)務的數(shù)據(jù)量相應調(diào)整，提高H-CRAN的網(wǎng)絡能源效率流量較小時自動休眠掉話率等指標大幅減少用戶HPN在擁有不同服務范圍的RRU之間移動時，并不需要進行額外的切換5流量較大時實現(xiàn)自動激活3.1.8基于H-CRAN的無線網(wǎng)絡架構(gòu)H-CRAN關(guān)鍵技術(shù)為了最大限度的發(fā)揮H-CRAN的性能優(yōu)勢，因此需要充分探索物理層、接入層和網(wǎng)絡層，以及大規(guī)模云計算的性質(zhì)以云計算為基礎(chǔ)的CoMP（CC-CoMP）技術(shù)抑制同層RRU和跨層RRU和HPN之間的干擾自組織化（CC-SON）技術(shù)實現(xiàn)自我優(yōu)化調(diào)整，減少網(wǎng)絡維護成本基于云計算的協(xié)作無線資源管理（CC-CRRM）技術(shù)可抑制HPN和RRU之間的干擾大規(guī)模協(xié)作多天線（IS-CDMA）技術(shù)使用HPN內(nèi)天線的大規(guī)模集中陣列，獲得天線分集和復用增益3.1.8基于H-CRAN的無線網(wǎng)絡架構(gòu)基于云計算的大規(guī)模多點協(xié)作H-CBAN為充分利用BBU池，進行大規(guī)模協(xié)作處理RRU的無線信號，降低RRU間的干擾,這被稱為同層CC-CoMP優(yōu)點與缺陷：理想的信道狀態(tài)信息幾乎不存在RRU和BBU池之間的回程鏈接的容量有限，要將BBU池內(nèi)的無線信號壓縮成有損信號，所以信號壓縮處理技術(shù)是必要的對于每個用戶，如果相鄰RRU的數(shù)量是有限的，則會影響同一層的CC-CoMP性能BBU使用稀疏編碼，當幾乎沒有什么性能下降時，可以大大減少同層CC-CoMP計算的復雜性1234因BBU池和HPN之間的回程鏈接容量受限和對信號的壓縮處理，同層CC-CoMP性能有一定損失3.1.8基于H-CRAN的無線網(wǎng)絡架構(gòu)大規(guī)模集中式多天線協(xié)作處理大規(guī)模多輸入多輸出（MassiveMIMO）天線的LS-CMA，為了提高覆蓋和傳輸容量，在HPN上安裝了數(shù)百個天線優(yōu)點：3.1.8基于H-CRAN的無線網(wǎng)絡架構(gòu)大規(guī)模集中式多天線協(xié)作處理優(yōu)點：參考大數(shù)定律理論，有足夠多的天線數(shù)量，可強化無線信道傳播，發(fā)送容量與天線數(shù)量成比例的增加3.1.8基于H-CRAN的無線網(wǎng)絡架構(gòu)大規(guī)模集中式多天線協(xié)作處理優(yōu)點：實踐證明，如果HPN上天線數(shù)量達到100，與天線數(shù)量為1相比，容量至少是之前的10倍，能量效率的性能可提高100倍天線數(shù)量達到100能效100倍3.1.8基于H-CRAN的無線網(wǎng)絡架構(gòu)大規(guī)模集中式多天線協(xié)作處理若LS-CMA的天線數(shù)量繼續(xù)增加，將會讓更多的終端接入到HPN，則CoMP性能增益將會受到影響。缺點：接入過多性能下降3.1.8基于H-CRAN的無線網(wǎng)絡架構(gòu)大規(guī)模集中式多天線協(xié)作處理缺點：HPN接入過多變傳統(tǒng)網(wǎng)絡了若HPN被所有用戶接入，則H-CRAN變傳統(tǒng)蜂窩無線網(wǎng)絡。若訪問HPN的用戶少，LS-CMA的性能就會丟失3.1.8基于H-CRAN的無線網(wǎng)絡架構(gòu)大規(guī)模集中式多天線協(xié)作處理缺點：如果RRU提供所有業(yè)務，將H-CRAN降級為C-RANH-CRAN降級為C-RAN3.1.8基于H-CRAN的無線網(wǎng)絡架構(gòu)基于云計算的協(xié)作無線資源管理H-CRAN與原來的C-RAN相比增加了HPN部分，可進一步完成資源分配和網(wǎng)絡負載均衡等復雜操作為使RRU和HPN間的干擾降低，當網(wǎng)絡負荷增加時，只有部分頻譜資源被分配給RRU和HPN共享，來完成無縫覆蓋，其余的非共享頻譜資源有特殊用途當網(wǎng)絡負載降低時，為RRU和HPN分配正交頻譜資源H-CRAN支持延遲感知的CC-CRRM，H-CRAN系統(tǒng)支持不同時延需求的多媒體分組數(shù)據(jù)服務。特征1：增加HPN部分特征2：部分頻譜分配技術(shù)特征3：動態(tài)調(diào)節(jié)技術(shù)特征4：支持時延感知3.1.8基于H-CRAN的無線網(wǎng)絡架構(gòu)大量隨機的接入節(jié)點無線資源管理、移動性管理、頻射等其它相關(guān)參數(shù)都需要優(yōu)化和配置特征1：接入節(jié)點眾多特征2：管理復雜特征3：配置難度高基于云計算的網(wǎng)絡自組織網(wǎng)絡規(guī)劃和優(yōu)化變得尤為復雜網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)也會隨著RRU的自適應開啟/關(guān)斷變化H-CRAN網(wǎng)絡特點網(wǎng)絡自組織云計算網(wǎng)絡自組織技術(shù)集中式架構(gòu)，可最大化發(fā)揮H-CRAN的BBU池作用，進行大數(shù)據(jù)挖掘，智能化完成各RRU的自配置、自優(yōu)化和自我修復3.1.8基于H-CRAN的無線網(wǎng)絡架構(gòu)H-CRAN未來技術(shù)挑戰(zhàn)雖然H-CRAN是HetNet和C-RAN的增強演進，但在現(xiàn)有的系統(tǒng)架構(gòu)和相關(guān)技術(shù)還有必須克服的技術(shù)問題三大挑戰(zhàn)理論組網(wǎng)性能限H-CRAN的組網(wǎng)性能類似于C-RAN、HetNet，需刻畫RRU的隨機分布，來挖掘回程鏈路容量和大規(guī)模集中信號處理性能之間的關(guān)系回程鏈路受限性能優(yōu)化由于RRU和BBU之間的回程鏈路容量受限，H-CRAN性能也會隨之降低。通常會壓縮來自RRU的無線符號，使回程鏈路的業(yè)務傳輸帶寬要求降低如何減少壓縮的影響是將來應該解決的重要問題H-CRAN未來標準化工作在3GPP制定的R12版本中，已經(jīng)對H-CRAN相關(guān)技術(shù)進行標準化，如幾乎空白幀、SON、非理想的回程CoMP等技術(shù)。在5G網(wǎng)絡標準框架下，H-CRAN標準化工作將繼續(xù)推進。123

5G系統(tǒng)網(wǎng)絡架構(gòu)983.1.15G無線網(wǎng)架構(gòu)設(shè)計挑戰(zhàn)3.1.5基于SDN、NFV和云計算的5G無線網(wǎng)絡架構(gòu)

3.1.6無線網(wǎng)絡架構(gòu)--以軟件定義的用戶為中心3.1.4基于SDN的5G網(wǎng)絡架構(gòu)3.1.3基于NFV的5G無線網(wǎng)絡架構(gòu)3.1.25G無線網(wǎng)架構(gòu)---分離控制與承載為基礎(chǔ)3.1.7基于C-RAN的5G無線網(wǎng)絡架構(gòu)3.1.8基于H-CRAN的無線網(wǎng)絡架構(gòu)3.1.95G無線接入網(wǎng)組網(wǎng)方案3.1.95G無線接入網(wǎng)組網(wǎng)方案5G無線接入網(wǎng)組網(wǎng)場景方案一：獨立部署gNBLTELTE/eLTE

eNB核心網(wǎng)gNB，LTE/eLTE

eNB獨立部署并與核心網(wǎng)相連示意圖RAN-CN接口RAN-CN接口RAN-CN接口基站之間接口必須定義在gNB和gNB之間gNB擁有完整的協(xié)議棧功能gNB基站之間接口獨立部署示意圖3.1.95G無線接入網(wǎng)組網(wǎng)方案5G無線接入網(wǎng)組網(wǎng)場景方案二：與LTE共站部署場景LTE基站和5G基站是在同一個站址或使用同一基站設(shè)備展開部署二者通過多系統(tǒng)連接共同均衡網(wǎng)絡負載和提高頻譜率4G基站5G基站通過多系統(tǒng)連接共同均衡網(wǎng)絡負載和提高頻譜率3.1.95G無線接入網(wǎng)組網(wǎng)方案5G無線接入網(wǎng)組網(wǎng)場景方案三：集中式部署場景基站被分離成集中節(jié)點和分布式節(jié)點集中節(jié)點負責高層功能分布式節(jié)點負責底層功能高層協(xié)議和底層協(xié)議可分離CU與DU之間傳輸延遲較大時，將高層協(xié)議分離傳輸延遲較小，通過應用CoMP等優(yōu)化調(diào)度算法，改善系統(tǒng)容量3.1.95G無線接入網(wǎng)組網(wǎng)方案5G無線接入網(wǎng)組網(wǎng)場景方案四：共建共享部署場景共享基站可以允許不同運營商共享頻譜資源5G基站必須擁有同時接入不同廠商核心網(wǎng)絡的能力若gNB與LTE部署在同一個基站，也可共享硬件和光纖等資源若gNB獨立部署，可以連接到核心網(wǎng)絡和相鄰基站共建共享部署示意圖3.1.95G無線接入網(wǎng)組網(wǎng)方案5G無線接入網(wǎng)功能和協(xié)議棧架構(gòu)5G接入網(wǎng)功能信道保密性功能用戶數(shù)據(jù)收發(fā)完整性保護網(wǎng)絡切片與E-UTRAN系統(tǒng)結(jié)合與非3GPP系統(tǒng)結(jié)合多連接終端非激活狀態(tài)繼承4G5G新功能待開發(fā)3.1.95G無線接入網(wǎng)組網(wǎng)方案5G無線接入網(wǎng)功能和協(xié)議棧架構(gòu)5G接入網(wǎng)協(xié)議IP協(xié)議SCTP協(xié)議GTP-U/UDP/IPCRE/IP協(xié)議封裝（POE）控制面協(xié)議用戶面協(xié)議在5G系統(tǒng)中，需將5G和LTE基站的接口標準化以便兩者融合部署5G與LTE是緊密連接的，其主要遵循3GPPR12中LTE雙連接的準則核心網(wǎng)絡是包含4G中LTE基站的EPC或5G中NR基站的NR核心3.1.95G無線接入網(wǎng)組網(wǎng)方案5G與E-UTRAN組網(wǎng)演進方案要制定5G標準，必須研究和E-UTRAN系統(tǒng)的融合度問題方案一方案二方案三方案四LTE基站連接到EPC核心網(wǎng)絡將5G系統(tǒng)進行獨立的部署，核心網(wǎng)可直接和基站相連將核心網(wǎng)和LTE基站相連將EPC核心網(wǎng)和5G基站相連四種方案示意圖3.1.95G無線接入網(wǎng)組網(wǎng)方案LTE或5G基站緊耦合組網(wǎng)方案方案一和方案二將LTE基站緊耦合為錨點的部署模式核心網(wǎng)絡與5G核心網(wǎng)或LTE核心網(wǎng)相連所有的控制面信號都通過LTE基站傳送用戶面可通過LTE基站將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至5G基站可以在核心網(wǎng)絡中承載分離LTE和5G基站3.1.95G無線接入網(wǎng)組網(wǎng)方案LTE或5G基站緊耦合組網(wǎng)方案方案三和方案四將5G基站緊耦合為錨點的部署模式核心網(wǎng)絡與5G核心網(wǎng)或LTE核心網(wǎng)相連所有的控制面信號都通過5G基站傳送用戶面可通過5G基站將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至LTE基站可以在核心網(wǎng)絡中承載分離LTE和5G基站3.1.95G無線接入網(wǎng)組網(wǎng)方案5G網(wǎng)絡部署方案的相關(guān)探討根據(jù)全球網(wǎng)絡狀況，5G網(wǎng)絡部署演化出多個路徑。根據(jù)無線接入網(wǎng)絡和核心網(wǎng)絡的發(fā)展，不同部署