5G網絡架構設計

              發布時間:2019-10-11  閱讀次數:66

              5G網絡架構設計包括系統設計和組網設計兩 個方面。系統設計重點考慮邏輯功能實現以及不 同功能之間的信息交互過程,構建功能平面劃分 更合理的統一的端到端網絡邏輯架構。組網設計 聚焦設備平臺和網絡部署的實現方案,以充分發 揮基于SDN/NFV技術的新型基礎設施環境在組 網靈活性和安全性方面的潛力。
              1、5G系統設計:邏輯視圖與功能視圖
              如下圖所示,5G網絡邏輯視圖由3個功能平面 構成:接入平面,控制平面和轉發平面。


              接入平面引入多站點協作、多連接機制和 多制式融合技術,構建更靈活的接入網拓撲; 控制平面基于可重構的集中的網絡控制功能,提供按需的接入、移動性和會話管理,支持精 細化資源管控和全面能力開放;轉發平面具備 分布式的數據轉發和處理功能,提供更動態的 錨點設置,以及更豐富的業務鏈處理能力。
              在整體邏輯架構基礎上,5G網絡采用模塊化 功能設計模式,并通過“功能組件”的組合,構建 滿足不同應用場景需求的專用邏輯網絡。5G網絡以 控制功能為核心,以網絡接入和轉發功能為基礎資 源,向上提供管理編排和網絡開放的服務,形成三 層網絡功能視圖,如下圖所示,其中:


              管理編排層:由用戶數據、管理編排和能力 開放三部分功能組成。用戶數據功能存儲用戶簽 約、業務策略和網絡狀態等信息。管理編排功能 基于網絡功能虛擬化技術,實現網絡功能的按需 編排和網絡切片的按需創建。能力開放功能提供 對網絡信息的統一收集和封裝,并通過API開放 給第三方。
              網絡控制層:實現網絡控制功能重構及模塊 化。主要的功能模塊包括:無線資源集中分配、 多接入統一管控、移動性管理、會話管理、安全 管理和流量疏導等。上述功能組件按管理編排層的指示,在網絡控制層中進行組合,實現對資源 層的靈活調度。
              網絡資源層:包括接入側功能和網絡側功 能。接入側包括中心單元(CU)和分布單元 (DU)兩級功能單元,CU主要提供接入側的業 務匯聚功能;DU主要為終端提供數據接入點, 包含射頻和部分信號處理功能。網絡側重點實現 數據轉發、流量優化和內容服務等功能?;诜?布式錨點和靈活的轉發路徑設置,數據包被引導 至相應的處理節點,實現高效轉發和豐富的數據 處理,如深度包檢測,內容計費和流量壓縮等。
              2、5G組網設計:平臺視圖與組網視圖
              5G基礎設施平臺將更多的選擇由基于通用 硬件架構的數據中心構成支持5G網絡的高性能轉 發要求和電信級的管理要求,并以網絡切片為實 例,實現移動網絡的定制化部署。
              引入SDN/NFV技術(如下圖所示),5G硬 件平臺支持虛擬化資源的動態配置和高效調度, 在廣域網層面,NFV編排器可實現跨數據中心的 功能部署和資源調度,SDN控制器負責不同層級 數據中心之間的廣域互連。城域網以下可部署單 個數據中心,中心內部使用統一的NFVI基礎設 施層,實現軟硬件解耦,利用SDN控制器實現數 據中心內部的資源調度。


              NFV/SDN技術在接入網平臺的應用是業界 聚焦探索的重要方向。利用平臺虛擬化技術,可 以在同一基站平臺上同時承載多個不同類型的無線接入方案,并能完成接入網邏輯實體的實時動 態的功能遷移和資源伸縮。利用網絡虛擬化技 術,可以實現RAN內部各功能實體動態無縫連 接,便于配置客戶所需的接入網邊緣業務模式。 另外,針對RAN側加速器資源配置和虛擬化平臺 間高速大帶寬信息交互能力的特殊要求,虛擬化 管理與編排技術需要進行相應的擴展。
              SDN/NFV技術融合將提升5G進一步組大 網的能力:NFV技術實現底層物理資源到虛擬 化資源的映射,構造虛擬機(VM),加載網 絡邏輯功能(VNF);虛擬化系統實現對虛擬 化基礎設施平臺的統一管理和資源的動態重配 置;SDN技術則實現虛擬機間的邏輯連接,構 建承載信令和數據流的通路。最終實現接入網 和核心網功能單元動態連接,配置端到端的業 務鏈,實現靈活組網。
              如下圖所示,一般來說,5G組網功能元素可 分為四個層次:


              中心級:以控制、管理和調度職能為核 心,例如虛擬化功能編排、廣域數據中心互連和 BOSS系統等,可按需部署于全國節點,實現網 絡總體的監控和維護。
              匯聚級:主要包括控制面網絡功能,例如移 動性管理、會話管理、用戶數據和策略等??砂?/span> 需部署于省分一級網絡。
              區域級:主要功能包括數據面網關功能,重 點承載業務數據流,可部署于地市一級。移動邊 緣計算功能、業務鏈功能和部分控制面網絡功能 也可以下沉到這一級。
              接入級:包含無線接入網的CU和DU功能, CU可部署在回傳網絡的接入層或者匯聚層;DU 部署在用戶近端。CU和DU間通過增強的低時延 傳輸網絡實現多點協作化功能,支持分離或一體 化站點的靈活組網。
              借助于模塊化的功能設計和高效的NFV/ SDN平臺。在5G組網實現中,上述組網功能元素 部署位置無需與實際地理位置嚴格綁定,而是可 以根據每個運營商的網絡規劃、業務需求、流量 優化、用戶體驗和傳輸成本等因素綜合考慮,對 不同層級的功能加以靈活整合,實現多數據中心 和跨地理區域的功能部署。

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