5G网络架构

新型的网络架构需要满足千倍流量增长、降低时延、海量设备连接的网络发展需要，支持网络管理的自动化、网络资源的虚拟化和网络控制的集中化。本书根据未来5G网络业务和运营部署的需求，以及技术发展的趋势，重点介绍软件定义网络、网络功能虚拟化、内容存储和分发、以及未来5G的蜂窝SDN架构下如何实现控制与转发分离、接入网和核心网融合、异构网络间无线资源协调管理、网络虚拟化、网络能力开放等，使得5G网络具有可编程性、灵活性和可扩展性，很终达到以用户为中心的服务目标。

杨峰义，中国电信股份有限公司技术创新中心副主任、教授级不错工程师，"新一代宽带无线移动通信网”国家科技重大专项总体专家组专家，国家高技术研究发展计划（"863”计划）5G专家组专家，中国通信标准化协会无线技术委员会副，中国通信学会无线及移动通信委员会委员，长期工作在移动通信领域。因中国第三代移动通信研究开发项目获2003年国家科技进步二等奖，并数次获得邮电部、信息产业部和中国电信科技进步奖，发表学术论文数十篇，撰写涉及第三代、第四代移动通信领域的学术专著6部，及ITU-R关于数字选呼系统的靠前标准译著1部。

章 Chapter 1 5G网络业务需求 1 1.1 移动通信发展近况和5G国际研究情况 2 1.1.1 移动通信发展近况 2 1.1.2 5G国际研究情况 4 1.2 5G业务需求、应用场景与性能指标 5 1.2.1 5G业务需求 5 1.2.2 5G应用场景与性能目标 6 1.3 5G网络建设部署及运营维护需求 9 1.3.1 5G网络建设部署需求 9 1.3.2 5G网络运营维护需求 9 1.4 5G网络架构特征分析 10 1.4.1 更高数据流量和用户体验 10 1.4.2 更低时延 14 1.4.3 海量终端连接 15 1.4.4 更低成本 16 1.4.5 更高能效 17 1.4.6 5G网络架构特征总结 18 1.5 参考文献 19 第2章 Chapter 2 软件定义网络 23 2.1 SDN概述 24 2.2 SDN标准研究进展 25 2.2.1 ONF标准化进展 26 2.2.2 IETF相关工作进展 27 2.2.3 ITU-T相关工作进展 28 2.2.4 CCSA相关工作进展 29 2.3 SDN架构、接口、协议 30 2.3.1 SDN架构和接口 31 2.3.2 OpenFlow协议 32 2.3.3 OF-CONFIG协议 39 2.4 SDN的应用场景 43 2.5 SDN在移动通信中的应用 44 2.5.1 SDN在核心网中的应用 44 2.5.2 SDN在无线接入网中的应用 46 2.5.3 SDN应用于移动通信中的挑战 48 2.6 参考文献 49 第3章 Chapter 3 网络功能虚拟化 51 3.1 虚拟化概述 52 3.2 网络虚拟化概述 53 3.2.1 网络虚拟化定义 53 3.2.2 网络虚拟化技术 55 3.2.3 国际上网络虚拟化研究项目 57 3.2.4 无线网络虚拟化 58 3.3 网络功能虚拟化概述 60 3.4 NFV标准研究进展 61 3.5 NFV架构、接口、协议 63 3.5.1 NFV架构 63 3.5.2 NFV接口协议 66 3.6 NFV的应用场景与挑战 68 3.6.1 NFV在移动通信中应用 69 3.6.2 NS扩缩容 70 3.6.3 VNF扩缩容 74 3.6.4 NFV在内容分发网络中的应用 76 3.6.5 NFV面临的挑战 76 3.7 SDN和NFV的关系 77 3.8 参考文献 78 第4章 Chapter 4 5G网络架构 81 4.1 欧洲METIS 5G架构 82 4.1.1 网络功能架构 83 4.1.2 网络逻辑编排和控制架构 85 4.1.3 拓扑和功能部署架构 87 4.1.4 4G和5G架构比较 90 4.2 日本5G架构 90 4.3 韩国5G架构 92 4.4 北美5G生态系统架构 94 4.5 NGMN 5G架构 95 4.5.1 5G设计原则 96 4.5.2 5G架构 98 4.5.3 网络切片 100 4.5.4 5G系统组件 101 4.6 中国IMT-2020（5G）网络架构 102 4.6.1 三朵云概念架构 102 4.6.2 系统参考架构 107 4.6.3 部署架构示例 109 4.7 总结及展望 114 4.8 参考文献 115 第5章 Chapter 5 5G网络控制云 117 5.1 4G网络控制面 118 5.1.1 概述 118 5.1.2 网元控制功能 118 5.1.3 控制面接口协议 121 5.1.4 4G网络控制面小结 124 5.2 5G网络控制云 124 5.2.1 控制与转发分离 125 5.2.2 网络控制功能重构 127 5.2.3 典型控制功能模块 128 5.2.4 5G网络控制云小结 134 5.3 参考文献 134 第6章 Chapter 6 5G智能无线网络S-RAN 135 6.1 功能与性能要求 136 6.1.1 性能需求 137 6.1.2 功能需求 140 6.2 5G无线网络关键技术 144 6.2.1 关键技术与网络性能 144 6.2.2 5G无线网络关键技术 144 6.3 5G智能无线网络 161 6.3.1 5G无线网络设计原则 162 6.3.2 5G无线网络逻辑架构 163 6.3.3 5G无线网络部署架构 166 6.4 典型场景下5G智能无线网络 169 6.4.1 热点高容量场景下5G智能无线网络 169 6.4.2 低时延高可靠场景下5G智能无线网络 174 6.5 参考文献 178 第7章 Chapter 7 数据转发网 179 7.1 移动网络数据转发现状分析 180 7.1.1 当前移动数据转发网络架构 180 7.1.2 基于现有3GPP架构的数据转发改进方案 184 7.2 5G网络对数据转发的要求 194 7.3 5G网络数据转发设计方案 195 7.3.1 承载与控制分离的架构 195 7.3.2 业务链管理与核心转发功能的融合 200 7.3.3 基于虚拟化平台的模块化的业务链统一管理 201 7.3.4 转发面下沉的部署方案 202 7.4 本章小结 205 7.5 参考文献 205 第8章 Chapter 8 移动边缘计算 209 8.1 概述 210 8.1.1 趋势与市场驱动力 210 8.1.2 移动基站的演进方向 211 8.1.3 商业价值 212 8.2 应用案例 213 8.3 技术标准发展情况 216 8.4 部署场景 216 8.5 MEC架构 217 8.5.1 MEC应用平台服务 218 8.5.2 MEC应用平台管理接口 219 8.6 关键技术 220 8.6.1 云计算和虚拟化 220 8.6.2 高性能标准服务器 221 8.6.3 应用程序和业务生态系统的实现 221 8.7 技术挑战和需求 221 8.7.1 网络集成 221 8.7.2 应用程序的可移植性 221 8.7.3 安全 222 8.7.4 性能 222 8.7.5 弹性 223 8.7.6 操作 223 8.8 本章小结 223 8.9 参考文献 224 第9章 Chapter 7 网络能力开放 225 9.1 能力开放概述 226 9.1.1 基本概念 226 9.1.2 电信业务能力开放 226 9.1.3 能力开放的价值 229 9.2 发展现状及应用情况 230 9.2.1 能力开放平台 230 9.2.2 标准化情况 232 9.2.3 现网应用 240 9.3 下一代网络能力开放的典型场景和关键技术 243 9.3.1 5G能力开放概述 243 9.3.2 典型场景 244 9.3.3 METIS能力开放平台架构 247 9.3.4 5G网络能力开放平台架构 249 9.3.5 关键技术 251 9.4 参考文献 252