中国移动5G培训材料－5G总体介绍

5G总体介绍中国移动研究院网络与IT技术研究所2344G4G成为可能 大哥大通通信1.0机出现并迅速普据流量攀升信普及，低业务成为可能•上网可打开图片•低质量的视频通话•简单的网络游戏•语音和短彩信2G2G 智能机通通信2.0，手机•各种APP应用•在线视频观看•高速下载和上传机通通信3.0人与物、物与互联，实现全连接•增强型移动宽带能力•大连接物联网能力•高可靠低时延通信能力通通信4.054G农业从4G到5G，开启万物互联新时代4G农业育新连接新应用新产业新生态65G对全球经济贡献巨大能量◼2020~2035年，5G对全球GDP总体贡献预计为2.1万亿美元，相当于全球第七大经济体印度GDPG对全球经济增长年度净贡献值单位：十亿美元◼2030年，5G对GDP直接贡献和间接贡献分别为3万亿元和3.6万亿元，带动直接和间接就业机会分别为达到800万个和1150万个5G的直接和间接经济增加值贡献(万亿元)55G的直接和间接就业贡献(万个)67面向通信产业成熟及垂直行业融合创新，2018年启主导中频段3.5GHz/4.9GHz产业化发面向通信产业成熟及垂直行业融合创新，2018年启主导中频段3.5GHz/4.9GHz产业化发展，充分发挥高低频段协同高度重视多样场景应用及效果，引领5G端到端标准，力争实现“5G改变社会”维持4G时代优势，并助力其发挥在机器人/AR/维持4G时代优势，并助力其发挥在机器人/AR/VR等领域的产业优势兼顾4.9GHz通过5G升级网络基础设施，助力其实现“创新经济”通过5G升级网络基础设施，助力其实现“创新经济”力图重新建立通信行业领先地位，助力“数字经济”力图重新建立通信行业领先地位，助力“数字经济”GHz要高频段28GHz(27.5-28.35GHz)、37GHz(37-38.6GHz28GHz(27.5-28.35GHz)、37GHz(37-38.6GHz)、39GHz(38.6-40GHz)、64-71GHz,开始研究中频段(3.7-4.2GHz)抢跑5G毫米波部署，助力其保持互联网创新发展的主导地位8我国5G的目标是实现“全面引领”我国成为5G技术、标准、产业、应用的引领者之一，位于全球5G产业第一梯队力争2020年实现商用，助力“中国制造2025”和“互联网+”战略领•突破5G关键产品，打造产业链：全面开展5G系统、终端、芯片、仪的研发，形成强壮的5G产业链培养一批具有世界水平融合创新，提升无线移动通信服务能力达国际领先水平9中国移动的标准及产业贡献在竞争最激烈的标准化战场上，中国移动在3GPP牵头19个关键项目、ITU牵头13个关键项目，全球运营商排名首位；并引领了大规模天线、云化、虚拟化新型网络架构等5G标志性技术研究；同时在3GPP、ITU、GCF等多个国际标准组织担任重要席位牵头5G关键标准项目排名首位中国公司首次牵头制定新一代移动通信系统需求与关键指标中国公司首次牵头制定新一代移动通信系统架构国际标准引领5G标志性技术研究G技术--大规模天线的研发，G应用⚫主导基于云化、虚拟化新型网络架构研究标准组织重要席位席、CT3副主席、CT4副主席电网DVR家庭电网DVR家庭用户体验速率:100Mbps移动性:500Km/h低低时延高可靠(URLLC)•单向空口时延:1ms靠性:99.999%K/8K频•用户体验速率:1Gbps峰值速率:20Gbps流量密度:10Tbps/km2低低功耗大连接(mMTC)抄表医疗测连接数密度:106/km2低功耗、低成本5G国际标准由3GPP制定TeNetworkTerminalsTeNetworkTerminalsernalSSplicationAspectsService&SystemsAspectscesArchitecturetySAWG4ions upPCGTSGRANtworkecrRRspeccluspecementsrmancemanceTestingkRelease14(5G研究) Release15(5G第一阶段)Release16(5G第二阶段)2020192020201720162018统架构R15完成9月3月统架构R15完成相差半年左右推出标准相差半年左右推出标准用户/业务高要求接数密度百万/km2几毫秒求差异化用户/业务高要求接数密度百万/km2几毫秒求差异化特征极致化突发化差距量密度Tbps/km2接密度3万/小区(0.1km2)BPGW所有用户全流程、同功能遍历G和设备，继续打补丁，无法满足业务需求G动通信网络是一个不断引入新技术、不断颠覆发展的过程。考虑到5G将在2020~2030时间窗口商分吸收各领域新技术优势。IT技术IT技术①平台虚拟化②功能软件化①集中数据存储②海量数据收集③智能化数据分析③灵活接口语言③术①微服务②开放式API接口12.应用层对数据路由的影响13.12.应用层对数据路由的影响13.支持超低时延业务14.支持不同的会话连续性类型15.支持和4G的互操作16.支持和ePDG到4G的互操作17.基于流的QoS架构，包括reflectiveQoS18.策略架构：包括会话、接入和移动性控制、QoS和计费、终端的业务配置、NWDA大数据分析19.SMSoverNAS20.支持现有的IMSservices(包括话音到4G的回落)21.支持IMS紧急呼叫业务22.监管层的位置服务23.边缘保护和代理，实现拓扑隐藏24.支持多核心网的网络共享25.控制面过载控制25项核心功能设计，形成8大创新技术1.服务化架构(SBA)及5G核心网内的服务化接口2.端到网络切片3.统一数据存储架构，实现计算与数据分离，基于R4.支持虚拟化部署5.支持AMF(接入和移动性管理功能)的容灾机制、按计划维护，自动恢复，不影响业务连续性6.融合统一的新的接口(面向3GPP和非3GPP接入)7.控制和用户面分离8.定制化的移动性管理9.支持RRCInactivestate10.支撑PDU会话类型：IPv4,IPv6,Ethernet和非结构11.支持边缘计算，包括并发的接入，对低时延的支持1.功能软件化4.C/U分离1.功能软件化4.C/U分离3.新协议5.C/D分离7.网络切片8.边缘计算2.SBA6.多样化连接低成本，灵活：基于统一的基础设施，灵活的资源管理和功能的部署G低成本，灵活：基于统一的基础设施，灵活的资源管理和功能的部署过8大技术方向推进了架构的变革ITIT化①功能软件化②C/D分离(计算和数据分离) 互联网化去刚性、敏捷性：从固定网元、固定连接到动态配置、灵活连接③SBA：服务化架构④互联网化协议：HTTP/2 极简化大容量、高性能：极大的提升转发面效率、控制面的容量⑤C/U分离⑥多样化连接 服务化个性化、服务化：面向不同垂直行业场景，进行按需配置⑦网络切片⑧边缘计算领域处于全球运营商的领先地位•我公司牵头3GPP“下一代网络架构(NextGen)”研究项目，主导完成研究报告TR23.799，成为发布《5G系统总体架构及功能》、《5G系统基本流程》和《策略和计费控制》三个基础性标准250250200文稿贡献605845433123222112345678910110•从标准贡献度来看，中国移动是3GPP系统架构标准中，运营商提交文稿和通过文稿数均居超过1/3的文稿•SBA、C/U分离、互联网化协议等基础性、重要的方向由我公司提出并牵头完成20如果你有更多的兴趣和时间….Non-AccessNon-Access-Stratum(NAS)protocolfor5GSystem(5GS);Stage3Accesstothe5GCoreNetwork(5GCN)vianon-3GPPaccessnetworks;Stage3cyCTWGAspectsSystemRestorationProceduresStageGSystemTechnicalRealizationofServiceBasedArchitectureStageGSystemPrinciplesandGuidelinesforServicesDefinition;Stage35GSystem;SessionManagementServices;Stage35GSystem;UnifiedDataManagementServices;Stage35GSystem;UnifiedDataRepositoryServices;Stage35GSystem;UsageoftheUnifiedDataRepositoryservicesforSubscriptionData;Stage3GSystemAccessandMobilityPolicyControlService;Stage35GSystem;SessionManagementEventExposureService;Stage3GSystemAuthenticationServerServices;Stage35GSystem;NetworkFunctionRepositoryServices;Stage35GSystem;EquipmentIdentityRegisterServices;Stage35GSystem;SessionManagementPolicyControlService;Stage35GSystem;PolicyandChargingControlsignallingflowsandQoSparametermapping;Stage3GSystemPolicyAuthorizationService;Stage3GSystemAccessandMobilityManagementServices;Stage3GSystemUsageoftheUnifiedDataRepositoryServiceforPolicyData,ApplicationDataandStructuredDataforExposure;ageGSystemNetworkDataAnalyticsServices;Stage35GSystem;BindingSupportManagementService;Stage3ystemNetworkExposureFunctionNorthboundAPIsStage5GSystem;NetworkSliceSelectionServices;Stage3GSystem;SMSServices;Stage35GSystem;PacketFlowDescriptionManagementService;Stage3GSystem;BackgroundDataTransferPolicyControlService;Stage35GSystem;Interworkingbetween5GNetworkandexternalDataNetworks;Stage3GSystemCommonDataTypesforServiceBasedInterfaces;Stage35GSystem;LocationManagementServices;Stage35GSystem;SpendingLimitControlService;Stage3170130TSTSTSTSTSTSTSTSTSTSTS21新核心网心网 新终端5G端到端新变革为创新应用提供全新能力新核心网心网 新终端•eMBB、•eMBB、URLLC、mMTC•极简化：C/U(控制面/用户面)分离，多样化连接•服务化：网络切片，边缘计算•更高性能：节点时延10us级，时间误差ns级送网新传输网•切片支持：支持分组/TDM，实现软、硬融合切片送网•智慧运维：引入SDN，实现全局视角智能调度•系统设计：波束管理、新参考信号、新编码等网新无线网•灵活参数：短帧结构、短调度等(空口时延1-3.5ms网•更高功率：26dBm22SA•终端连接方式：只接入5G或4G(单连接)•SA•终端连接方式：只接入5G或4G(单连接)•与4G互操作：类似4G与3G/2G互操作模式SA(Standalone，独立组网)，类似于2/3/4G，5G与前代系统相互独立的网络架构NSA(Non-Standalone，非独立组网)，5G依附于4G基站工作的网络架构，无法独立组网NSA•终端连接方式：同时与5G和4G连接(双连接)•与4G互操作：无数据信令蓝色4G，橙色5G23245G进一步扩充4G现有码号的概念和范围，以适应万物互联需求Element(网元)概念上的演讲，称为“网络功能”DNN(DataNetworkName)：数据网络名，和4G的APN等同SUPI(SubscriptionPermanentIdentifier)：签约的永久ID，相对4G的IMSI而言范围更广，SUPI可以是IMSI，也可以是NAI等其他的IDrrealmGPSI(GenericPublicSubscriptionIdentifier)：通用公共签约ID，可以是MSISDN或者如“username@realm”形式的其他ID，范围更广SSC(SessionandServiceContinuity)：会话和业务连续性，为满足不同业务连续性要求而引入的新的连续性模式。一共3种，其中SSC1为4G的永远在线模式25据面SF制面NnssfNnefNnrfNpcf2服务化架构NN48边缘计算N据面SF制面NnssfNnefNnrfNpcf2服务化架构NN48边缘计算NN4 1功能软件化 7网络切片55C/D分离33互联网化协议44C/U分离66多样化连接26关键技术1——5G的“网络功能”基于网元的传统网络架构、固定功能、固化信令交互基于服务的5G网络架构 SFSFFF柔性网络：网元拆解成服务模块，基于API接口调用-AMF(CoreAccessandMobilityManagementFunction)接入及移动性管理-SMF(SessionManagementFunction)会话管理-UDM(UnifiedDataManagement)统一数据管理-UPF(UserplaneFunction)用户面功能-PCF(PolicyControlfunction)策略控制功能-NRF(NFRepositoryFunction)网络功能仓库-NEF(NetworkExposureFunction)能力开放功能-UDR(UnifiedDataRepository)统一数据仓储-NSSF(NetworkSliceSelectionFunction)网络切片选择-AUSF(AuthenticationServerFunction)认证服务器功能2727FSF关键技术2(1/2)——服务化架构(SBA)FSF例：AMF(三个原子化服务单元)Nsmf服务是SBA的关键•服务是对5G网络功能进行抽象，形成的高内聚、低耦合、可独立管理的原子化功能单元•服务内部功能小且明确、对外接口独立并且灵活可变，特定服务的升级不会影响到其他服务•基于通用的服务框架提供运行时服务可基于虚拟化/云计算平台快速部署和弹性扩缩容22017年5月，中国移动牵头提出的SBA架构获得全球26家公司(14家运营商)的支持，被确定为5G基础架构272828NRF发现注册•服务消费者通过NRF查询需要的NF及其服务列表•NRF只返回授权的NF及服务列表服务使用者务提供NRF发现注册•服务消费者通过NRF查询需要的NF及其服务列表•NRF只返回授权的NF及服务列表服务使用者务提供者API调用SBA的核心，通过服务的注册、发现和调用构建NF/服务间•NF将其支持的服务列表注册到NRF•NF可以按需更新、去注册NRF中的服务务发现•服务提供者或者NRF判断一个服务消现一个服务28协议栈备选协议IDL)协议栈备选协议IDL)化协议SONCBORProtoBufAPI设计方式用层层SCTP标准的，与编程语言无关的API描述语言简洁、轻量、通用的设计模式支持多路复用的高性能的新一代超文本传输协议支撑SBA新架构需要与之相适应的新一代的协议体系：综合考虑，确定了TCP+HTTP/2+JSON+OpenAPI的协议组合选择结果OpenAPI3.0ON“互联网化”和“云化”的基因深深融入新一代移动通信系统中新一代协议的优点1.采用最新的、且在IT/互联网技术中广泛使用的协议2.面向未来、实现快速部署3.连续的集成和发布新的网络功能和服务4.新型RESTAPI接口极大的便于运营商或第三方调用VodafoneVerizon议体系方案295GCP5GUP三层变两层5GCP5GUP三层变两层SGSN四层变三层C/U分离是指控制面(ControlPlane)和用户面(UserPlane)的功能分离，是实现网、灵活部署的重要基础。C/U的分离可实现•控制面集中部署、集中管控、集中优化；•用户面功能简化，分布式部署在网络边缘，负责高效、低成本的大流量转发2G/3G4G5GMMEPCRFMMEPCRF转发面选择鉴鉴权管理接入及移动性管理会话管理数据包路由控制费数据转发数据转发计费统计RAMF据库 AnyNF关键技术5——计算与数据分离(RAMF据库 AnyNF访问：为实现数据共享、大数据分析和能力开放，进一步将所有的静态签约数据整合。相对4G已经实现数据分功能独立存储，5G采用统一的数据库、统一的数据接口。HSSHSSBEHSSFE用户状态数据采用分离架构：为了实现网络迁移、备份容灾，进一步将控制面各NF内的上下文信息(Data)(如用户状态等)从负责逻辑处理(Compute)的NF中剥离出来单独部署。tubscriberdataionxttubscriberdataionxtChargingdataAuthenticationdata关键技术6——多样化的连接管理✓✓4G移动性管理和会话管理耦合，只有一种永远在线的会话连接类型鉴权管理连接管理移动性管理大众(普通用户)GW选择跟踪区管理鉴权管理强移动性管理连接管理数据管理不移动物联网(远程抄表)4GMME(功能全集)连接管理服务鉴权管理连接管理受限移动物联网(企业用户)鉴权管理弱移动性管理连接管理单向消息物联网(水文监测)鉴权管理移动性管理4G控制面MME网元功能被拆解成移动性管理AMF、会话管理SMF等微服务功能模块；通过API交互接口互相调用，面对不同类型的用户可以提供按需的服务组合海量大连接低吞吐量，终端寿命10海量大连接低吞吐量，终端寿命10年高密度1亿终端/平方公里增强移动宽带支持高移动性4G：一网承载多种业务(移动宽带、物联网)业务流1业务流2传统的单一组网方式演变为按需定制化组网式可定制、服务范围/部署策略可定制质量可保证：按照垂直行业需求，满足其SLA服务质量求特征传统网络设计模式难以满足5G多样化、相互隔离的场景需求，5G时代要求具备灵活提供低成本、差异化、定制化、相互隔离的端到端组网能力(网络切片)，满足垂直行业的差异化、定制需求低低时延高可靠延：5ms~20ms支持移动边缘计算需求多样，性能差异大，功能要求大55G网络切片：逻辑隔离/专用(多样、差异场景)片1片2片3 物联网大连接123移动宽带RVR时延高可靠G络切片是提供定制化网络能力、相互隔离、质量可保证、逻辑隔离的端到端网络，包括接入、传输和核心网隔离性/专用性隔离性/专用性：切片服务于特定的应用场景，不同切间相互隔离，互不影响统一平台统一平台：网络切片将基于NFV/SDN的统一基础设施灵活构建型电信云核心节点型电信云边缘节点边缘计算平台 GAMFUPFUplinkrUPF(Branching型电信云核心节点型电信云边缘节点边缘计算平台 GAMFUPFUplinkrUPF(BranchingPoint)•5G核心网实现网关C/U分离，有利于UPF灵活部署•定义区域性会话管理机制，根据终端位置选择合适UPF•定义多种会话和业务连续性机制，为应用提供按需的连续性 EC方案1-ULCL：解析目的地址EC方案1-ULCL：解析目的地址EC方式3LADN：使用本地APN建立会话解析源IP地址G管理✓控制面对用户面进行分流策略管理和QoS业务管理✓用户面可按需部署在边缘TIC，支持其动态加入和删除5G网络设计三种用户面管理机制，支持边缘计算实现✓5G边缘计算方案1：边缘UPF通过识别数据包目的地址实此时终端无感知，只需网络侧增强。该方案便✓5G边缘计算方案2：边缘UPF识别数据包源地址实现分流。要求终端支持IPv6。✓5G边缘计算方案2：使用本地APN建立会话。要求终端核心网进展：从技术、能力、服务三维度，领航5GSA发展·领航计划·启航行动·突破行动·突破行动实现全球首个端到端SA全息实现全球首个端到端SA全息通话，发布核心网优化白皮书次实现5G核心网三层解耦，向业界发布系列服务化核心网领先成果中国移动打通第一个5G独立组网(SA)多地外场网络1月24日，中国移动在北京举行5G规模试验独立组网(SA)集中化核心网外场测试启动仪式，成功完成GSA和带宽测试。GSAGbpsK景高清直播等里程碑式成果，标志着中国移动5GSA技术成熟度中国移动5G试验整体规划G17…2018Q12018Q22018Q32018Q42019Q12019Q22019Q32019Q42020Q12020Q172020规模商用SA标准完成2020规模商用成、产品商用架构形成规模试验规模试验网建设，共500站形成SA/NSA路线建议规模试验室测试(NSA测试，SA测试，异厂商互通测试)外场2阶段(计划部牵头)：外场2阶段(计划部牵头)：面向规划/化/异厂商互通测试，支持商用性能稳定，支撑技术路线决策、关键案一阶段出门条件：至少与2款终端完成配对测试端到端NSA测试(7月启动)用户测试端到端SA测试(11月启动)用户测试依托规模试验形成网络方案国庆示范范网络及平台建设，共500站及联调：验证解决方案对垂直行业需求的满足度及联调：验证解决方案对垂直行业需求的满足度市面向2020年5G商用推进2018年6月制定第一版5G标准制定统一5G标准2019年完成5G标准G展产业推进规模试验业务示范培育产业生态创新服务/商业模式40AF支撑系统NMSOMCIMS域SBC/P-CSCFNchfBOSSCxShZhSa/SLhNpcf