5G承载网架构及部署场景
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5G网络(接入网+承载网+核心网)
举个例子，如果前传网络为理想传输（有钱，光纤直接到天线那边），那么，CU 与DU可以部署在同一个集中点。如果前传网络为非理想传输（没钱，没那么多光 纤），DU可以采用分布式部署的方式。
再例如，如果是车联网这样的低时延要求场景，你的DU，就要想办法往前 放（靠近AAU部署），你的MEC、边缘云，就要派上用场。
这样，我们的RAN就变成了D-RAN，也就是Distributed RAN（分布式无线接入 网）。
这样做有什么好处呢？
一方面，大大缩短了RRU和天线之间馈线的长度，可以减少信号损耗，也可以 降低馈线的成本。
另一方面，可以让网络规划更加灵活。毕竟RRU加天线比较小，想怎么放，就 怎么放。
说到这里，请大家注意：通信网络 的发展演进，无非就是两个驱动力 ，一是为了更高的性能，二是为了 更低的成本。
另外，拉远之后的RRU搭配天线，可以安装在离用户更近距离的位置。距离近 了，发射功率就低了。
低的发射功率意味着用户终端电池寿命的延长和无线接入网络功耗的降低。说 白了，你手机会更省电，待机时间会更长，运营商那边也更省电、省钱！
更重要一点，除了运营商可以省钱之外，采用C-RAN也会带来很大的社会效益 ，减少大量的碳排放（CO2）。
注意，在图中，EPC（就是4G核心网）被分为New Core（5GC，5G核 心网）和MEC（移动网络边界计算平台）两部分。MEC移动到和CU一 起，就是所谓的“下沉”（离基站更近）。
核心网部分功能下沉
之所以要BBU功能拆分、核心网部分下沉，根本原因，就是为了满足5G不同场景 的需要。
5G是一个“万金油”网络，除了网速快之外，还有很多的特点，例如时延低、支 持海量连接，支持高速移动中的手机，等等。
不同的切片，用于不同 的场景
再例如，如果是车联网这样的低时延要求场景，你的DU，就要想办法往前 放（靠近AAU部署），你的MEC、边缘云，就要派上用场。
这样，我们的RAN就变成了D-RAN，也就是Distributed RAN（分布式无线接入 网）。
这样做有什么好处呢？
一方面，大大缩短了RRU和天线之间馈线的长度，可以减少信号损耗，也可以 降低馈线的成本。
另一方面，可以让网络规划更加灵活。毕竟RRU加天线比较小，想怎么放，就 怎么放。
说到这里，请大家注意：通信网络 的发展演进，无非就是两个驱动力 ，一是为了更高的性能，二是为了 更低的成本。
另外，拉远之后的RRU搭配天线，可以安装在离用户更近距离的位置。距离近 了，发射功率就低了。
低的发射功率意味着用户终端电池寿命的延长和无线接入网络功耗的降低。说 白了，你手机会更省电，待机时间会更长，运营商那边也更省电、省钱！
更重要一点，除了运营商可以省钱之外，采用C-RAN也会带来很大的社会效益 ，减少大量的碳排放（CO2）。
注意，在图中，EPC（就是4G核心网）被分为New Core（5GC，5G核 心网）和MEC（移动网络边界计算平台）两部分。MEC移动到和CU一 起，就是所谓的“下沉”（离基站更近）。
核心网部分功能下沉
之所以要BBU功能拆分、核心网部分下沉，根本原因，就是为了满足5G不同场景 的需要。
5G是一个“万金油”网络，除了网速快之外，还有很多的特点，例如时延低、支 持海量连接，支持高速移动中的手机，等等。
不同的切片，用于不同 的场景
5G学习总结_5G网络整体架构及功能
5G网络整体架构及功能1、5G网络的整体架构5G的网络架构主要包括5G接入网和5G核心网,其中NG-RAN代表5G 接入网，5GC代表5G核心网。
2、5G接入网(NG-RAN)5G接入网主要包含一下两个节点：gNB: 为5G网络用户提供NR的用户平面和控制平面协议和功能ng-eNB：为4G网络用户提供NR的用户平面和控制平面协议和功能其中gNB和gNB之间，gNB和ng-eNB之间，ng-eNB和gNB之间的接口都为Xn接口2.1、gNB和ng-eNB的主要功能1、无线资源管理相关功能：无线承载控制，无线接入控制，连接移动性控制，上行链路和下行链路中UE的动态资源分配（调度）2、数据的IP头压缩，加密和完整性保护3、在用户提供的信息不能确定到AFM的路由时，为在UE在附着的时候选择到AMF路由;4、将用户平面数据路由到UPF5、提供控制平面信息向AMF的路由6、连接设置和释放7、寻呼消息的调度和传输8、广播消息的调度和传输9、移动性和调度的测量和测量报告配置10、上行链路中的传输级别数据包标记;11、会话管理13、QoS流量管理和无线数据承载的映射14、支持处于RRC_INACTIVE状态的UE15、NAS消息的分发功能16、无线接入网络共享17、双连接18、支持NR和E-UTRA之间的连接3、5G核心网（5GC）5G的核心网主要包含以下几部分：AMF：主要负责访问和移动管理功能(控制面)UPF：用于支持用户平面功能SMF：用于负责会话管理功能3.1、AMF的主要功能1、NAS信令终止2、NAS信令安全性3、AS安全控制4、用于3GPP接入网络之间的移动性的CN间节点信令5、空闲模式下UE可达性（包括控制和执行寻呼重传）6、注册区管理7、支持系统内和系统间的移动性8、访问认证、授权，包括检查漫游权9 、移动管理控制10、SMF（会话管理功能）选择3.2、UPF的主要功能1、系统内外移动性锚点2、与数据网络互连的外部PDU会话点3、分组路由和转发4、数据包检查和用户平面部分的策略规则实施5、上行链路分类器，支持将流量路由到数据网络6、分支点以支持多宿主PDU会话7、用户平面的QoS处理，例如，包过滤，门控，UL / DL速率执行8、上行链路流量验证（SDF到QoS流量映射）9、下行链路分组缓冲和下行链路数据通知触发3.3、SMF的主要功能1、会话管理2、UE IP地址分配和管理3、选择和控制UP功能4、配置UPF的传输方向，将传输路由到正确的目的地5、控制政策执行和QoS的一部分6、下行链路数据通知3.4、各个逻辑节点的主要功能图5G接入网和5G核心网之间的功能划分。
5G业务承载要求及组网方案
5G业务承载要求及组网方案一、5G业务承载要求5G技术的发展将带来更高的数据传输速率、更低的时延、更大的连接密度和更广的覆盖范围。
因此，对于5G业务承载的要求也相应提高。
具体来说，5G业务承载需要满足以下几个方面的要求：1.高速率：5G需要提供更高的数据传输速率，以支持更多的高带宽应用，如高清视频、虚拟现实和增强现实应用等。
2.低时延：5G需要实现更低的传输时延，以支持实时应用，如智能交通、工业自动化和远程医疗等。
3.大连接密度：5G需要支持更多的设备连接，以满足物联网的需求。
具体来说，5G需要能够支持每平方公里百万级别的设备连接。
4.宽覆盖范围：5G需要实现更广的覆盖范围，以满足人口稠密地区和偏远地区的通信需求。
二、5G组网方案为了满足上述的5G业务承载要求，需要采用合适的组网方案。
目前，5G的组网方案主要有以下几种：1.增强型移动宽带（eMBB）：eMBB主要用于提供高速率的宽带业务，包括高清视频、虚拟现实和增强现实应用等。
eMBB部署的关键是要增加基站的密度和增加频谱资源的使用效率。
2.低时延通信（URLLC）：URLLC主要用于实现低时延的通信需求，如智能交通、工业自动化和远程医疗等。
为了实现低时延，需要在网络中引入边缘计算和网络切片等技术。
3.大规模物联网（mMTC）：mMTC主要用于支持大连接密度的物联网应用。
为了实现大连接密度，需要采用更高的频谱效率和更高的网络容量。
综合考虑以上三种应用场景，可以采用下面的组网方案：1. 首先建立高带宽的基站网络，以满足eMBB的需求。
可以采用5G Massive MIMO等技术，提供更高的传输速率和更好的频谱效率。
2.在基站附近部署边缘计算资源，以减少传输时延。
可以利用远程无线边缘计算（MEC）等技术，在网络边缘提供计算和存储资源。
3.对于大规模物联网应用，可以采用窄带物联网（NB-IoT）等技术，提供低功耗、低速率和大连接密度的通信。
4.同时，还需要建立专用网络切片，针对不同的应用场景分配不同的网络资源。
全面：一文看懂5G网络(接入网+承载网+核心网)
全面：一文看懂5G网络（接入网+承载网+核心网）本文以无线接入网为线索，梳理一下无线侧接入网+承载网+核心网的架构，主讲无线接入网，浅析承载网和核心网，帮助大家更深入的了解5G，也帮助新手更好的入门。
在我们正式讲解之前，我想通过这张网络简图帮助大家认识一下全网的网络架构，通过对全网架构的了解，将方便对后面每一块网络细节的理解。
这张图分为左右两部分，右边为无线侧网络架构，左边为固定侧网络架构。
无线侧：手机或者集团客户通过基站接入到无线接入网，在接入网侧可以通过RT N或者IP R A N或者PT N解决方案来解决，将信号传递给BS C/R N C。
在将信号传递给核心网，其中核心网内部的网元通过IP承载网来承载。
固网侧：家客和集客通过接入网接入，接入网主要是GP O N，包括ON T、OD N、OL T。
信号从接入网出来后进入城域网，城域网又可以分为接入层、汇聚层和核心层。
B R A S为城域网的入口，主要作用是认证、鉴定、计费。
信号从城域网走出来后到达骨干网，在骨干网处，又可以分为接入层和核心层。
其中，移动叫CM N E T、电信叫169、联通叫163。
固网侧和无线侧之间可以通过光纤进行传递，远距离传递主要是有波分产品来承担，波分产品主要是通过WD M+S D H的升级版来实现对大量信号的承载，OT N是一种信号封装协议，通过这种信号封装可以更好的在波分系统中传递。
最后信号要通过防火墙到达IN T E R N E T，防火墙主要就是一个N A T，来实现一个地址的转换。
这就是整个网络的架构。
看完宏观的架构，让我们深入进每个部分，去深入解读一下吧。
什么是无线接入网？首先大家看一下这个简化版的移动通信架构图：无线接入网，也就是通常所说的RAN（Radio Access Network）。
简单地讲，就是把所有的手机终端，都接入到通信网络中的网络。
大家耳熟能详的基站（Ba s e S t a t i o n），就是属于无线接入网（RA N）。
5G核心网与承载网
一、5G整体网络架构及演进1、5G网络架构5G网络架构5G核心网NGC架构AUSF、UDM、AMF、SMF、PCF、AF属于核心网控制面网元SMF会话管理、PCF策略管理、AF应用服务器、AUSF鉴权、UDM相当于HSS注册需要关注：SMF、UPF、AMF -NG-RAN—N13—UDM AMF/SMF/UPFAUSFN8 N10 UE(RgN思考：5G 的三个场景对承载网的挑战分别是什么？ (时延、带宽、灵活转发…) __________5G 场景对承载网挑战EMBB 对应带宽、灵活转发 UrLLC 对应时延相比4G 时代基站划分为BBU 与RRU 两个功能单元,5G 出基站腱特分解为CU 、DUfORRU 三个功能模块. . Central Unit(CU):集中单元,处陌滨时性部分协议. -Distributed Unit (DU):分布单板,处g 湖继务，• RRU 是空口部分,放于室外或者曜知理顶天面的瞄时延 带宽 灵湘发eMBBuRLLCmMTC5G 无线侧演进架构分析tnhanced mobile broadbandMassive machine typecommunicationsUllra-rdiahle and low latencycommunications4G5G5G 无线网络的部署形态部署形态1 ：与传统4G 宏站一致,CU 与DU 共硬件部妙,构成BBU 单元。
部智形态4： CU 与DU 共站点集中部窖,类似4G 的CRAN 方式。
5G 核心网变化对承载网的影响RRU曾将入机珂回传BBU<CU/DU>see部客形态2: DU 部著在4G BBU 机房,CU 集中部善。
cu C5Csee部箸形态m ： DU 集中部箸,cu 更高层次集中。
RRU久白工入H A K a 5 .用seeDU'CUCU/DU 集中部署，部署在BBU 里面回障5CC5G 核心网：CP/UP 分离实现灵活部署5G 核说ism 平面SOC-C用户玉IB 童构业| on || ny ，jaw |SOC-Un CP 、UP 分离,UP 按业务需求分别部署2、2级UP 灵活粗网,满足业务对时延、带宽的要求eMBB UP uRLLC UPmMTC UP5G 承载网架构的演进由于数据中心的分布式部署,5G 承栽中传、回传网络物理上会融在一起甲甲甲甲F 甲5G 承载带宽需求分析5G 扬够源5G ■站带亮计口5G^iSl OOM+4G 撅ig60M均值:ttj2.7Gbps3G Network4G NetworkFronrhaul约4.5Gbp$SGUO/KE约2.5Gbps4G 均皿/偶区灼 0.26Gbps5G 均值/辨区的0.6Gbps5G 承腐技术弟需求分析:主晏体现在带寅和未来垂且行业分片两方面.车辆网$低时延需求,主要通过修心网网关下沉喝短传输距离来解决.10m4ML 座分大f 5w4?f5Wv2时间同岁MeshSJg5G 承载需求分析总结分片同步 Mesh 连接mMTC时延带宽财戒浦■无夏求冲寸T»7CKg皿w”50,@4G/ 1Gb^ 5Cf f^Gb/MuRLLCeMBB•£Ltf 业分片<±1.5u»/300ru(TB D)无经蒯式66 TDDff式5G 新架构楼心同云化5G 承载解决方案 xm^aks ：购分版能 F 蓼用/ NetworkCCx \xtmstt ："球+使能, VM ：逻敬，立的修tt/eMBBH*"*, Baft ：罟叼却S 等岫,整**圾上it/ ".• £»URUC/mMTCag, —化:»!tgXSJ«. ttfOBg/ <*«.•开St 分片!fd, 3；■分片8主除立 URUC — g 1*8， 蜘 2 mMTC 9, 8=^X ：业-StWIf ）白云!生战MceNCCOREOTN franth^t!X 岫景: 5S 如£■A^qr^^tion200G£Cof9 400G £10CE- >5OCE- > WOCf.手混升缀CAO^/SDSa^. AiSlOGbptOTN 大■窝,即蜘心 5G 承载前传解决方案 5G 承载前传解决方案 ,fDRRU 共安装 .单纤双向:省炳 •成熟商用:4C 时代已规酬用 .刀取:fORRU .成熟商用:4C 时代已规晰用 MS ・OTNTurbo^: 10CfS^BS50Cf^ 接口丰毒可做嫁合接入 旦J CPK'✓ cCPRr / GE/10CE/ STM-1 to STM-16免婀,就自动RB,易瞄 OSN1800FOKffOSN OSNSBDU5G 承载中回传无光纤场景, 微波满足末端接入需求 技术创新实现从Mbps 到Gbps 的跨越 以简洁的拓扑为目标进行网络优化 CA9SX: 4SiffSUg500M^2Gbps 3Q 橙升皱 B±SUp to 10Gbpi))))))))))>>SDBUtfX ：利旧存捕,ffB&fii8E-bandSJ]tir&5G 承载中回传有光纤场景, 50GE 接口满足末端接入需求iKSSKZ-/ 100GE^Mf»50GE ✓ M®50GE«MWiE^0OG6ps , 16E 用 /5G 中回传L3到边缘，使能灵活连接L2+L3方痕下浪昂转发路径L3StiH^SSff^£ffQFlex-Eth 实现网络切片接入环欢50Cbps 到WOCbp 滓滑演进V2X接入 时:S0-100Gbps接入层506做口具有价比，满足多Cloud VPN tnntta,陶平面“您个分立09控*贵云初疫制协议.sen扑g岐立“可at志语行分片韵建立,更州■除3、5G 承载网演进F,按需逐步演进总体Si 义 1.以向白上而下,汇廉核心括平台,能力提前构建 .按入捷带怎大娥口按H 引入 2.横向帝奄升 iS ：熊点区域T 普通区域it 网原则阳绪理够业务发曜步提升,充诚旧啊,aunfior ： ＞腐入环钟 . lOGESfg 为名疫. M10CE 环,布蝎曲却＜ 20%邮可*足5G物帼应用.的OGE 环,＞ 20%H§i, fHS 到 50CE＞汇B!抵心帝.100GE/200GE 镇口按需引入小结• 5G 网络整体架构与演进路线 • 5G 核心网架构与关键技术 • 5G 承载网架构与关键技术5G 承载网演进原则：自上而 分阶段、按瞒席".WOCE 为至,少眺成SOGE 为主，罗.点区魅次£.点伽SNG Core 主要网元功能介绍• AMF ：□上行NAS 信令的终止节点 □ NAS 信令安全 □ AS 安全控制□ 3GPP 系统内互操作的信令节点 □空闲模式下UE 的可达管理 □ UE 位置区管理 □ UE 接入鉴权• UPF ：□移动性管理用户面锚点 □ PDU 会话的节点 O 下行数据路由及转发 □用户面数据探测及策略执行 □上行业务类型识别 □基于QoS 的包过滤及处理 □数据包标记UE IP 地址分配相当于PGW 、移动性管理用户面锚点相当于SGW5G 网络架构的演进选项Opt3是LTE 的核心网，Opt7是5G 核心网；SMF ：□会话管理□ UEIP 地址分配o 用户面功能的选择和控制□业务UPF 控制O QoS 及策略执行O 下行数据到达通知 ..stta .NSA （4G 锚SA （5G 锚二、5G核心网演进及关键技术1、5G核心网架构5G目标网络架构全融合云化网络2/3/4/5G全融合软件Cloud Native 基础设施统一电信云服务化架构(SBA)(微)服务化组件，按需部署&灵活编排端到端网络切片按需生成相应切片满足不同业务应用场景CkXJd OS ■UPF]CDN12L Cloud OS□[UPF[ 5GGC，MANOCloud OSACC分布式架构CU分离/MEC控制面集中分布式数据中心基于服务的架构面向业务的5G 核心网基于原生云从虚拟化层看容器，轻量级、高性能是核心价值：虚拟机VS .容器•虚拟机是操作系统级别的资源隔离.大嗽购网汨聃合功能 .新功能面向业务的功能 （敏捷,开放）网络功能Network Function务 Micro serviceContainer4G 核心网5G 核心网面向业务的网络 （可编排）3GPP Functions AMF,SMF,NRF,UPF...Gi-LAN Functions Cloud FunctionsVO,TO,NAT,SFC... CSDB,CSLB...面向业务的资源（共享,弹性）Host / HardwareHost / HardwareCUPS 最大化提升用户体验和网络效率为什么需要5G 切片：激发垂直行业新模式，增强大众网细分能力时延减W%50ms5ms集中控制面和分布式的用户面架构带竞增长IQ 倍.服务化呻J 于网络满足客户需求租户业务隔离租户独立运营培养用户快速网络开通网络敏捷变化持续增收10 Srte/km 2 100 Site/km 2 1 Gbps/Site 10 Gbps/Site中心DC ：,僖令面集中，简化运维本地DC ：・75%的流量本地化 .无缝移动业务锚点, 3GPP 原扣IEC 耕垂百市场，面向行业客户大众市场，面向般用户和OTT切片的划分建议：按业务分类，按垂直厂商形成实例5应-个切片类型（切片模板）氏鑫聘网络切片编排示例SOC-UP■■ ■■ ■■ BMI 礴度I I 差噩I车联网 1-Sms latency 4K^~ 100 Mbps智能抄表 Million Connections切片NF 部署形态: eMBB 场景差趣有限可共享可独占mloT 场景CP/UP^^t潜在切uRLLC 场景• CP/UP^{t，I PCF | [AM Q [JMF:UOM ' Lwd蛔2I R I1 AMF 1 1 SMf |I UDM |commonjis 1 SMf | 1 U” ISIS ■za I22ZI 1 SMF I 3：'臬瘠池KF 。
5G专网组网关键技术及应用场景
14项增值功能，满足定制需求
BAF多量纲商业模式包括3项基础架构（B），14项增值功能（A），可进行菜单式组合（F）
BAF商业模式
5G专网组网架构
控制面 用户面SPN设备间光缆基站的前传和回传
图例：
终 端
基 站
汇 聚 接 入
城 域 核 心
骨 干 网
核 心 网
传输网
传输网
CMNet
IP承载网
大区5GC
4.9G 1D3U1S：上行时隙占比达63%，仅可用于封闭场景频段、帧结构配置原则
2.6、4.9G频段帧结构 及上行时隙占比
区域的上行容量=单小区工作带宽×上行时隙占比×小区数量不同双工方式和频段
容量增强共有4种原子能力：2.6GHz 80MHz+80MHz异频组网、、2.6GHz 100MHz+60MHz 载波聚合、2.6GHz+4.9GHz双频组网、4.9GHz 1D3U1S特殊帧结构等技术提高上行传输能力。
cell1 4.9GHz 1D3U1S
2.6GHz 100MHz+60MHz 载波聚合增加小区数：局部区域实施4G D频段清频，开启2.6GHz 100MHz+60MHz CA补充上行容量
cell2 2615-2675 MHz
cell1 2515-2615 MHz
无线网|容量增强
容量增强分级原子能力及应用场景
公网公用：即复用公网无线基站，适用 于优享产品模式公网专用：即复用公网无线基站，同时 为客户提供GBR、RB资源预留等服务 保障，适用于专享产品模式专网专用：使用专用资源建网，如专用 频率、专用基站，适用于尊享产品模式
超低时延技术和应用场景
注：以上技术方案均会影响普通大网用户及其他专网用户的网络体验，实施前需进行专项评估，在不影响其他用户基础业务需求情况下，按需使用。
《5G无线网络规划与优化》第3章 5G网络架构
5G 承载网切片架构
5G业务模型驱使基站间协同越来越频繁，这要求基站间的时间精确同步，精确的时间同步是建立在高精度 时钟基础上的，5G在承载网的时钟精度上做了一些相关的优化，使得其可由4G时代的us级精度提升至5G时代 的ns级。
5G 承载网切片架构
5G承载网切片分为管理层切片、控制层切片、转发层切片三类。管理层切片主要是指不同的切片配置不同的模 板，而控制层切片主要是指拓扑管理、路由转发计算等功能的实施，转发层切片主要负责数据包的转发分配、隔离。
5G承载高带宽
5G承载网一般分为核心、汇聚、接入三层，接入层由用户侧运营商边缘设备，直接连接基站 ；汇聚层由上层运营商边缘设备，汇聚接入层的流量传递给上层核心节点，并完成不同接入环之 间的数据传递，核心层由网络侧运营商边缘设备，连接核心网网元设备。
5G的网络架构和业务模型相对4G有了很大的变化。
5G核心网功能云化且逐步下沉，导致除南北向流量外，DC之间东西向流量需求增强。 5G时代基站密度更高，带来站间深入协同需求，基站之间的流量也将远远超过LTE的流量。
5G 核心网典型特性：SBA、原生云、CUPS、网络切片
1. 【单选题】基于5G核心网哪个特性，可将用户面下沉至各级数据中心，实现流量的分 层终结，同时大大缩短用户端到端的体验时延？（ ） A. 原生云 B. CUPS C. 网络切片 D. SBA
答案：B
目录
3 Part Three 5G网络架构
第三章 5G网络架构
目录
3 Part Three 5G网络架构
3.1 5G接入网 3.2 5G承载网 3.3 5G核心网 3.4 5G组网及架构演进
通过本节学习，您可以：
了解5G RAN架构的变化 掌握5G Cloud RAN总体架构
5G网络完整技术结构及应用
第2页
主要内容
• 模块一：架构篇—5G网络系统架构及网元设备组成 • 模块二：无线网—5G无线网架构及技术原理与应用 • 模块三：核心网—5G核心网架构及技术原理与应用 • 模块四：承载网—5G承载网架构及技术原理与应用 • 模块五：设备篇—5G网络基站设备介绍及安装示例 • 模块六：建设篇—5G网络建设与部署方案实例分析 • 模块七：物联篇—5G物联网的体系架构及关键技术 • 模块八：终端篇—5G物联网终端、芯片与模组介绍 • 模块九：应用篇—5G物联网的行业应用与典型案例 • 模块十：项目篇—5G物联网的项目规划与设计方法
• gNB：NR Node B（NR基站）
• NR：新无线
第12页
5G网络与4G网络的关键需求差异对比分析
功耗需求 前传带宽需求 回传带宽需求 回传端口需求
时延需求
时间同步需求 L3需求 切片需求
5G网络
5倍左右 25GE/2*10GE/100GE
3-5G DU 10GE上联端口
根据业务差异明显，大量业 务对时延要求≦10ms
5G物联网关键技术与应用
第1页
问题与思考
• 5G网络采用全新的、革命性的、全IT技术架构重构未来网络，以用户和业务需求为 导向、以云架构为基础设施搭建下一代智能IT平台，构建全联接型社会。
• 5G网络的发展目标是做强移动互联网，做大移动物联网，主要面向增强移动宽带 （eMBB）（面向人）、海量机器类型通信（mMTC）（面向物联网）与超高可靠 低时延（uRLLC）（面向工业互联网）三大应用场景。
（3）分布式部署
边缘TIC
TIC：形成网络基
础设施资源池，承
载不同网络功能。
接入层
50GE/100GE
DU 10GE
主要内容
• 模块一：架构篇—5G网络系统架构及网元设备组成 • 模块二：无线网—5G无线网架构及技术原理与应用 • 模块三：核心网—5G核心网架构及技术原理与应用 • 模块四：承载网—5G承载网架构及技术原理与应用 • 模块五：设备篇—5G网络基站设备介绍及安装示例 • 模块六：建设篇—5G网络建设与部署方案实例分析 • 模块七：物联篇—5G物联网的体系架构及关键技术 • 模块八：终端篇—5G物联网终端、芯片与模组介绍 • 模块九：应用篇—5G物联网的行业应用与典型案例 • 模块十：项目篇—5G物联网的项目规划与设计方法
• gNB：NR Node B（NR基站）
• NR：新无线
第12页
5G网络与4G网络的关键需求差异对比分析
功耗需求 前传带宽需求 回传带宽需求 回传端口需求
时延需求
时间同步需求 L3需求 切片需求
5G网络
5倍左右 25GE/2*10GE/100GE
3-5G DU 10GE上联端口
根据业务差异明显，大量业 务对时延要求≦10ms
5G物联网关键技术与应用
第1页
问题与思考
• 5G网络采用全新的、革命性的、全IT技术架构重构未来网络，以用户和业务需求为 导向、以云架构为基础设施搭建下一代智能IT平台，构建全联接型社会。
• 5G网络的发展目标是做强移动互联网，做大移动物联网，主要面向增强移动宽带 （eMBB）（面向人）、海量机器类型通信（mMTC）（面向物联网）与超高可靠 低时延（uRLLC）（面向工业互联网）三大应用场景。
（3）分布式部署
边缘TIC
TIC：形成网络基
础设施资源池，承
载不同网络功能。
接入层
50GE/100GE
DU 10GE
5G网络承载技术方案分析
5G网络承载技术方案分析目前中传/回传解决方案主要有3种技术路线：基于分组增强的光传送网（OTN），基于灵活以太网（FlexE）的切片分组网络（SPN）和IPRAN增强方案。
1、OTN方案OTN方案即是在分组增强型OTN设备的基础上进一步增强L3路由转发和网络切片管控功能，并简化传统OTN转发路径和管理的复杂度，降低设备成本、降低时延、实现带宽灵活配置，满足5G承载的灵活组网需求。
OTN的L3路由转发增强方面，通过在设备的支路板卡和线路板卡的NP（Network Processor）实现L3功能，设备的主控板卡负责维护全网的路由寻址，分段路由（SR）、以太网虚拟专用网络（EVPN）等新型路由和转发技术得到了较多的关注。
针对5G网络端到端切片管理的需求，OTN传送平面需支持在波长、ODU、VC这些硬管道上进行切片，也要支持在分组的软管道上进行切片，并且与5G网络实现管控协同，按需配置和调整。
针对OTN在5G前传方面的应用场景，业界也在讨论轻量级的OTN标准。
简化OTN的方法包括了对OTN帧结构进行优化，线路侧接口考虑采用n×25G/50G以引入低成本的光器件；改变检错和纠错的机制，缩短缓存时间降低时延；在业务映射和时隙结构方面考虑兼容3G/4G前传的CPRI，5G的eCPRI和NGFI，以及Small Cell的回传等。
2、SPN方案SPN方案是基于IP/MPLS（-TP）/SR、切片以太网（Slicing Ethernet）和波分复用技术的新一代端到端分层交换网络，可分为L0物理层、L1链路层、L2和L3的分组转发层。
物理层基于WDM技术，链路层网络则基于FlexE技术，通过把OIF规范的FlexE增强为端到端的通道层，即扩展时隙交叉及信道化操作、管理和维护（OAM）、保护等技术，支持了基于FlexE的端到端组网，满足网络分片和低时延应用。
分组转发层采用SDN控制的SR-TP（MPLS-TP和SR结合）组网，支持L3VPN，满足业务灵活调度要求。
《5G承载网技术及部署》5G承载网路由技术及部署
每个路由器通过泛洪链路状态通告 (Link-State Advertisement，LSA) 向外发布本地链路状态信 息 (如可用端口、可到达的邻居及相邻的网段 等) 。
每一路由器收集其它路由器发布的链路状态通 告及自身生成的本地链路状态通告，形成一个 链路状态数据库 (LSDB)。LSDB描述了路由域内 详细的网络拓扑结构，并且所有路由器上的链 路状态数据库是相同的。
第16页
OSPF路由协议特点
OSPF路由协议依据网络内设备之间的链路状态和最短路径优先 (Shortest Path First， SPF) 算法，可以计算出没有环路的业务路由。这种路由协议有如下特点。
特点
描述
无路由自环
路由的计算基于详细链路状态信息（网络拓扑信息），因此OSPF计算的路由无自环。
第3页
路由基本概念
基本概念
路由器 路由协议 路由表
一种典型的网络连接设备，用来进行路由选择和报文 转发。
路由器之间进行信息交互的语言，是通信双方共同遵 守的规则。
由路由器创建的路由信息表。路由器根据路由表转发 数据包，同时通过路由协议维护路由表，提供最佳转
发路径。
第4页
路由器数据转发功能
路由器完成数据包的转发需要具备如下5点能力： ➢ 检查数据包的目的地：该功能主要用于路由器了解数据包目的地信息； ➢ 确定信息源：路由器获得的到给定目的地的路径； ➢ 发现可能的路由：到目的地的可能路由； ➢ 选择最佳路由：到目的地的最佳路径； ➢ 验证和维护路由信息：到目的地的路径有效性，定期的验证和维护路由信息。
静态路由
由网络管理员手工配置的路由。通过配置静态路由同样 可以达到网络互通的目的，但这种配置存在问题，当网 络发生故障后，静态路由不会自动修正，必须由管理员 重新修改其配置。
每一路由器收集其它路由器发布的链路状态通 告及自身生成的本地链路状态通告，形成一个 链路状态数据库 (LSDB)。LSDB描述了路由域内 详细的网络拓扑结构，并且所有路由器上的链 路状态数据库是相同的。
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OSPF路由协议特点
OSPF路由协议依据网络内设备之间的链路状态和最短路径优先 (Shortest Path First， SPF) 算法，可以计算出没有环路的业务路由。这种路由协议有如下特点。
特点
描述
无路由自环
路由的计算基于详细链路状态信息（网络拓扑信息），因此OSPF计算的路由无自环。
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路由基本概念
基本概念
路由器 路由协议 路由表
一种典型的网络连接设备，用来进行路由选择和报文 转发。
路由器之间进行信息交互的语言，是通信双方共同遵 守的规则。
由路由器创建的路由信息表。路由器根据路由表转发 数据包，同时通过路由协议维护路由表，提供最佳转
发路径。
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路由器数据转发功能
路由器完成数据包的转发需要具备如下5点能力： ➢ 检查数据包的目的地：该功能主要用于路由器了解数据包目的地信息； ➢ 确定信息源：路由器获得的到给定目的地的路径； ➢ 发现可能的路由：到目的地的可能路由； ➢ 选择最佳路由：到目的地的最佳路径； ➢ 验证和维护路由信息：到目的地的路径有效性，定期的验证和维护路由信息。
静态路由
由网络管理员手工配置的路由。通过配置静态路由同样 可以达到网络互通的目的，但这种配置存在问题，当网 络发生故障后，静态路由不会自动修正，必须由管理员 重新修改其配置。
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5G承载网架构及部署场景【摘要】随着近几年移动互联网的蓬勃发展以及物联网市场与业务应用需求的增长，5G成为业界焦点，5G承载网方案研究也在有条不紊地进行。
为了探讨5G承载网演进方案，从5G网络演进架构及5G承载网络指标关键需求入手，分析其对5G承载网的影响，及承载网的关键技术，并结合当前3GPP标准给出各部署场景的网络体系架构，为5G 时代承载网的建设提供参考。
【关键词】网络架构；网络演进；5G承载网Discussion on Architecture and Deployment Scenario of5G Bearing NetworksLI Cong[Abstract] In recent years，with the thriving development of mobile Internet and the increasing requirements of service application，5G has been the focus of the industry. The research on 5G bearing networks has been on the progress. In order to discuss the evolution scheme of 5G bearing networks，the impacts of 5G networks evolution architecture and key requirements of 5G bearing networks on 5G bearing networks and their key techniques are analyzed. Combined with 3GPPstandards，the network system architectures in different deployment scenarios are presented to provide a reference to the construction of 5G bearing networks.[Key words]network architecture；network evolution；5G bearing networks1 引言3GPP的5G?W络架构如图1所示，5G无线网由一组NG 接口连接到5G核心网络的gNB组成。
gNBs可以通过Xn接口相互连接。
一个gNB实体可能由一个gNB集中单元（gNB-CU）和gNB分布式单元（gNB-DU）组成。
CU处理非实时协议以及服务，DU处理PHY（Physical Layer，物理层）级别协议和实时服务，gNB-CU和gNB-DU单元通过F1逻辑接口连接。
一个gNB-DU只连接到一个gNB-CU。
特殊情况下，当主gNB-CU出现故障时，gNB-DU也可以通过适当的方式连接到另一个gNB-CU。
图1中的NG、Xn和F1接口均是逻辑接口。
在无线接入网架构中，前传是RRU（远程无线电单元）与DU（CPRI和eCPRI）之间的网络，中传是DU和CU（F接口）之间的网络，回传是在CU和5G CN（NG接口）之间以及在CUs（Xn接口）之间的网络。
在某些情况下，CU和DU 共同定位和形成gNB。
在这种情况下，RRU对gNB是前传，gNB对5G CN是回传。
一般来说，前传通常是基于LL FS（低层次功能拆分），中传是基于HL FS（高层功能拆分）。
对于冗余，gNB与5G核心网之间可以为1：2，DU与CU之间可以为1：n。
2 无线承载网络架构的演进无线承载网从4G/LTE演进到5G新无线网（NR），其主要的变化是4G/LTE的BBU功能将会分为三部分：集中单元（CU）、分布式单元（DU）和射频拉远单元（RRU）。
新的网络传输架构在很多方面都进行了改变。
例如，新的设计可以更好地促进无线接入网（RAN）虚拟化，而且还可以在满足时延需求的同时，允许降低前传的速率。
在CU和DU中驻留的特定功能是依赖于部署的并且仍在讨论中。
图2展现了4G演进到5G传输网络的变化，4G网络的架构由核心网（EPC）、基带处理单元（BBU）和射频拉远单元（RRU）构成。
当向5G演进时，用户平面的一部分功能由核心网（EPC）迁移到CU和DU上，第二层（L2）非实时性功能和第三层（L3）功能将由BBU转化到CU，第一层（L1）/第二层（L2）实时性功能将由BBU转化到DU，L1的其他功能将由BBU转化到RRU，核心网（EPC）的功能也会与CU和DU功能一样，被重新定义到下一代核心网（NGC）中。
除此之外，新一代网络将重新设计定义两个网络接口，即上层分裂点（Fronthaul-II）和底层分裂点（Fronthaul-I），而且DCN、CU与DU以及RRU之间的其他功能也会被重新定义。
图2 4G的单节点演进到5G的拆分功能架构示意图在图2中，黄色的线表示传输网络的接口，带有箭头的灰色或黑线表示3GPP功能的迁移。
截止到2017年12月，3GPP已经将其R15版本演进为两种版本：非独立和独立。
在非独立的情况下，4G LTE基站（eNB）和5G NR基站为双连通性相互连接。
在初始部署中，图3中的选项3，对于将转接到5G NR基站的4G LTE基站来讲，4G核心网仍然是核心并连接到4G基站。
在随后的部署中，5G下一代核心网（NGC）将被部署连接到与4G LTE基站（选项7）和那些即将建成5G NR基站（选项4）。
这一演进将允许支持5G功能的用户设备（如移动电话）的接入。
当然，目前的4G LTE部署是独立于4G基站和核心网（如图4中的选项1），最终目标是5G独立（选项2）以及5G NR 基站和下一代核心网（NGC）的独立。
3 前传链路3.1 前传链路的功能分割在上行和下行方向上，无线信号会经过一系列信号处理块。
图5上半部分显示在4G和5G无线网络中这些功能块和潜在的分割点。
值得一提的是，在用户流量需要连续的比特率传输时，传统的前传使用选项8（CPRI或OBSAI协议），与其他分割选项（1-7）相比，传输的数据量需与用户流量成比例。
3.2 信道带宽通常在4G无线网络中，前传链接指的是RF与剩余使用CPRI/OBSAI协议（选项8分割点）的前传L1或L2/L3功能之间的链接。
这种分裂点以最严格的前传延迟和带宽要求选项允许所有高层处理功能集中。
此外这种传统的前传是基于数字化时域的IQ数据传输。
对于高容量的应用程序，如eMBB（增强型移动宽带）或独立的天线元件的无线基站（多层MIMO），这些前传解决方案要求极高的传输能力，并要时延最多只有几百微秒。
表1显示了时间域的IQ数据前传能力（CPRI速率无线路由编码），需要支持不同由3GPP定义5G无线网络天线端口的无线频率带宽和使用参数范围。
表1 5G所需的前传无线网络带宽Gb/s天线端口数无线信道带宽10 MHz 20 MHz 200 MHz 1 GHz2 1 2 20 1008 4 8 80 40064 32 64 640 3 200256 128 256 2 560 12 800表1中的值是近似的净数据速率（不含行代码），如公式（1）所计算的。
计算表明，在CPRI（选项8）接口需要491.52 Mb/s的带宽和每个天线端口每10 MHz为广播带宽的数据速率。
BCPRI=A×fs×bs×2×（16?15）（1）其中，A是每个扇区的天线数，fs代表采样频率（每10 MHz无线电带宽的15.36 ms/s），bs为每个样本的比特数（LTE 为15）。
因子2为因素I和Q样本的单独处理，附加开销信息因子为16/15。
3.3 5G无线网络中的新功能选项的拆分随着5G数据率的增长，继续使用传统的CPRI前传来实现已经不切实际。
如图5所示，走向一个更高的层裂会减轻时延和带宽的压力，但缺点是只能集中较少的处理功能。
因此，至关重要的是，新的功能划分架构需权衡吞吐量、时延和功能集中技术以及成本效益之间的关系。
因此一些标准机构都提出了识别无线电处理链的不同分割点（图5），这样与传统方法相比可以大大减少CRAN架构的传输压力，这样就可以根据具体部署场景选择最佳的NR拆分点。
2017年4月，3GPP宣布选项2（PDCP/高RLC）作为高层次的分割点（称为F1的接口），同时推迟两竞争者之间的低层分割点决策（选项6的MAC/PHY分裂和选项7的PHY 分裂成三种物理层7-1、7-2、7-3）的时间。
为了方便，将使用FX作为低层分裂点的符号，为了增加灵活性将会级联分裂架构。
2017年7月，小蜂窝论坛扩展了多厂商平台接口的API规范（FAPI），促使小蜂窝加速部署到虚拟的小蜂窝结构。
伴随着nFAPI的加入，使nFAPI成为支持虚拟MAC/PHY分裂（选项6）的接口平滑演进到5G路径。
这里采用了由三种元素CU、DU和RU组成的分割体系结构，每一个都具有任何信号处理功能。
由于现有的4G部署将继续得到支持，在未来，BBU和RRH的术语将被重新命名为CU/DU和RU。
与此同时，eCPRI小组将其工作重点放在了数据包传输网络的数据传输内部分裂上，从而为低层的分离创建了一个事实上的标准。
在下行链路（ID，IDD）和上行链路（IU）中引入了两种可能的分割，这配置大致对应于3GPP选项7-2和7-3。
3GPP和eCPRI规范都提到了基于以太网的传输需求，这是Metro Ethernet论坛（MEF）定义的。
MEF在2016年1月发布了第三阶段的移动回传执行协议（MEF22.2）而且正在进行第4阶段的MEF22.3的研究，其中包括了下一代的前传定义。
IEEE P1914.1标准将在2018年底前后发布，它将提供如何支持在以太网网络上的其他分点传输数据的传输规范。
但是，这个规范的细节目前还没有定义。
4 5G承载网的运行部署场景及网络体系?Y构一般来说，5G的传输网络可能包含了fronthaul（前传）、midhaul（中传）和backhaul（回传）网络。
但是，不同的操作符可能会使用不同的部署场景。
目前已经确定了四个运行部署场景。
（1）独立RRU、CU、DU位置场景。
在这种情况下，fronthaul、midhaul和backhaul网络，RRU与DU之间的距离为0～20 km，而DU和CU之间的距离为数十公里。
（2）CU和DU共址场景。
在这种情况下，CU和DU在一起，因此没有midhaul。
（3）RRU和DU集成场景。
在这个场景中，RRU和DU被部署在彼此附近，比如在同一栋楼里，或者距离几百米。
为了降低成本，RRU直接通过光纤连接到DU，不需要传输设备。