NSA网络架构及各网元功能(1)ppt课件

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1 100kbps速率互联网应用 互联网应用开始出现以语音业务核心 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 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/h uRLLC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，支持

2、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99.999

3、%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

4、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（SI Phase）5G 演14R1

5、55G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5G实验及商用计划5G频谱介绍4WRC15/19WRC1910504

6、030206080709056100 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: 2.6G3.3-3.6G4.8-5G高频: 26.5-29.5G中频: 3.4-3.7G高频: 27.

7、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3.5G上的200MHz频段，两家各分100MHz 3.5GHz

8、频段上我司设备A9611 S35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 assisted NR assistedEPCNGCN

9、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 connectedNGCNEPC LTEOption 1O

10、ption 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: Standalone NRStandalone NR优

11、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 eLTE NR1A-LIKEOption 4a:Opti

12、on 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 3Option 3系优势Option 3Optio

13、n 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RRU/AAURRU/AAUBBUBBU4GRRU/AAURRU/AAUBBUBBU10Gbps 20MHzRRU/

14、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RUCU+DU核心网D-RA

15、N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CU5G CU/DUAAU/RRU核心网UEt15G DUAAU/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

16、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，可考虑软件升级支持CU集中架构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/D

17、U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-RAN和5GC 网络拓扑和接口AMF：Access and Mobility Management function。功能相当于MME的CM和MM子层。SMF：Session Management function。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：User plane function 。相当于SGW+PGW的网关。数据从UPF到外部网络。PCF: Policy Control Function: 提供统一的接入策略。访

18、问UDR中签约信息相关的数据用于策略决策。NEF：Network Exposure Function ：提供安全方法，将3GPP的网络功能暴露给第三方应用。比如边缘计算等NRF：NF Repository Function ：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：Unified Data Management ：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：Supports Authentication Server Function 。N3IWF：Non-3GPP

19、InterWorking Function。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3GPP间的中继层）AF：Application Function 。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：Unified Data Repository：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：Unstructured Data Storage Function。一般和UDR布在一起。SMSF： SMS Funcition。短消息校验、监控及截取，以及中转给短消息中心。NSSF：Network Slice Selection Function 。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-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