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1、技术交流-核心网,5G网络架构,5G核心网,5G进展洞察,ITUR定义5G 三大应用场景,应用场景,5G 三类典型场景,Source:ITU R.M.IMT.VISION,4G：1Gbps5G：10Gbps,4G：1万5G：1百万/平方公里,4G：10毫秒5G：1毫秒,eMBB增强型移动宽带,uRLLC高可靠低时延通信,mMTC大规模机器通信,VR:the Next Social Platform Zuckerberg keynotes in MWC2016,(1000倍 流量),2025年:1000亿联接,900亿 物的联接,100亿 人的联接,更多垂直行业将联接到5G,更多垂直行业将联接到
2、5G,2025年:1000亿联接,单基站4-10Gbps,密度增加20%,时延小于10MS,动态三层+灵活调整,不同业务资源隔离,时间同步精度500ns,uRLLC,eMBB,大容量,灵活组网,低时延,时间同步,mMTC,高密度,网络分片,3GPP R15基础版本面向eMBB，R16构建NR完整竞争力,频谱规划,2017.11.14 中国工信部发布5G系统在3000-5000MHz频段内的频率使用规划：3300-3400MHz（原则上限室内使用）、3400-3600MHz和4800-5000MHz。2018.12.6：移动：2515MHz-2675MHz、4800MHz-4900MHz共2段合
3、计260M带宽；电信：3400MHz-3500MHz共100MHz带宽；联通：3500MHz-3600MHz共100MHz带宽。,5G全频谱,Wireless Fiber,eMBB容量层,eMBB覆盖层,C-band 3.5G 将是全球主流频段,1,2,3,2.6G,800/700,Sub3G,1.8-2.1G,24.75-27.5,高频初期用于WTTX,37-42.5,5G网络架构,5G核心网,5G进展洞察,5G网络架构示意图,网络架构,5G网络部署结构示意图,网络架构,5G物理网络总体部署方案,物理方案,4G,5G,e,EPC,DRAN,基站规模和密度：考虑高频衰竭实际覆盖缩短，5G基站的
4、密度会是4G的1.21.5倍左右，站址机房基本维持不变，单机房带站数增多核心网部署：NB-IOT网关高置部署在核心机房达到效率最优；EPC配合CDN下沉到骨干汇聚机房；MCE大多部署在普通汇聚机房或CO点，实现低时延业务处理基站部署：宏站主流采用DRAN部署，并按需拉远RRU,RRU,5G的架构演进路径,架构演进,5G的架构演进路径（SA）,架构演进,4G核心网,5G核心网,4G基站,5G基站,5G核心网,e4G基站,2系,5系,用户面,控制面,5G的架构演进路径（NSA）,架构演进,5G的架构演进路径（NSA）,架构演进,NR,Xn,Option 7,Xn-C,Option 7a,7系,4系
5、,eLTE,Option 4,NG Core,Option 4a,NR,eLTE,NG Core,eLTE,NG Core,NR,NG Core,NR,eLTE,Xn,Xn-C,S1,Option 3,S1,S1-U,X2,Option 3a,3系,S1,S1-U,Option 3x,X2,LTE,NR,LTE,NR,LTE,NR,EPC,EPC,EPC,X2,Option 7x,X2,LTE,NR,NG Core,控制面和用户面接口,控制面接口,用户面接口,图例,分流节点,5G云化核心网的平滑演进,核心网,5G业务准备,5G NSA,5G SA,5G架构准备,云EPC,吞吐量增强eMBB/F
6、WA,15Gbps/用户,网络切片服务化架构接入无关,网元功能重定义和SBA架构，支持敏捷和新业务,核心网,MME,S/P GW,HSS,PCRF,当前网络,SCEF,IMS,UE,RAN,NEF,NRF,NGnef,NG2,PCF,UDM,AF,AUSF,AMF,SMF,NGnrf,NGpcf,NGudm,NGausf,NGamf,NGsmf,UE,NG-RAN,NG-UP,DN,NG1,NG4,NG3,5G核心网,NGaf,MME,GW-C,HSS,PCRF,C/U分离,SCEF,IMS,UE,RAN,GW-U,DN,NEF：网络能力开放功能 NRF:网络注册功能 PCF:计费策略功能 U
7、DM：统一数据管理 AF：业务应用功能 AUSF：鉴权服务功能 AMF：接入管理功能 SMF：会话管理功能,5G核心网网络演进整体介绍,核心网,NEF,NRF,NGnef,NG2,PCF,UDM,AF,AUSF,AMF,SMF,NGnrf,NGpcf,NGudm,NGausf,NGamf,NGsmf,UE,NG-RAN,UPF,DN,NG1,NG4,NG3,核心网网元演进,NGaf,由SCEF演进到NEF，统一开放网络能力,新增，提供注册、发现和授权，维护实例,PCRF演进为PCF，提供Qos策略管控,HSS演进为UDM，提供用户管理功能,提供应用；受信任的AF可以直接与内部网络功能互动；不受
8、信任的AF需要通过NEF开放的接口,由MME的鉴权和AAA演进，提供统一接入认证,由MME的接入控制和移动管理功能演进，提供终端到核心网控制面接入点,MME&GW-C的会话管理功能演进，提供会话管理功能,由SGW-U&PGW-U演进，提供分组报文转发，策略&QoS处理及使用量报告,NSA商用业务大带宽(eMBB),核心网网络演进,SA商用业务uRLLC和mMTC,NSA,NSA+SA,SA(2/3/4/5G),单一锚点,5G网络架构,5G核心网,5G进展洞察,SBA,核心网,5G核心网构架主要包含三大关键技术：SBA、CUPS和网络切片，这是最终实现化整为零、由硬变软的彻底演进。,SBA（Se
9、rvice Based Architecture），即基于服务的架构,Cloud Native,CUPS,核心网,UGW,信令控制,IP地址分配,计费,监听,策略控制,CGW(云化),信令控制,IP地址分配,计费,监听,策略控制,RGW(云化),计费统计,转发,SA,LBO,转发,SA,数据面业务,控制面业务,Sx,RGW部署在接入/汇聚层,MEC场景：企业园区/mCDN部署在Edge，二层组网，本地mCDN分流（LBO）,mCDN,DGW部署在地市,与原有GW数据面功能一致。流量本地卸载，提高业务体验本地直接上Internet，减少backhaul消耗，降低传输成本,CGW部署在省干,集中出
10、接口，屏蔽对周边网元的影响，简化运维和组网,C/U分离,网络架构弹性提升：可以独立扩容数据面或控制面网络架构灵活性提升：DGW/RGW灵活部署到不同场景,OCSAAACGPCRF,MEC场景,LBO,Gi-LAN,业务控制,Sx,Internet,云化VNF软硬件,核心网,部署网元：,vEMS,软件配套要求,5G核心网DC机房机柜部署方案,核心网,5G核心网NFV组网方案,核心网,FusionStorage 基本原理-数据路由,核心网,P1,P2,P3,P4,P5,P6,Pn,Hash space,Generate key1,(LUN1,LBA1),Data,Key1=(LUN1,LBA1),
11、Data,Hash(Key1),Query routing table,VBS,OS,OSD,FusionStorage数据路由采取分层处理方式：1、VBS通过计算确定数据存放在哪个服务器的哪块硬盘上；2、OSD通过计算确定数据存放在硬盘的具体位置；,NSA架构下附着流程,附着流程,小区搜索与小区选择,随机接入,RRC流程建立,默认承载建立,5G B1时间邻区测量,5G邻区添加,S1接口切换,4G流程,5G接入,附着请求,鉴权/加密,位置更新,请求建立缺省承载,PCC策略获取,承载建立,NSA架构下附着流程,附着流程,SA架构下附着流程,附着流程,AUSF,AMF,UDM,NR,UE,Regi
12、stration_Request,1,Registration_Request,2,5a,Request_Nudm_UEAuthenticate_Get,Response_Nudm_UEAuthenticate_Get,4,5,Request_Nudm_SDM_Get,Response_Nudm_SDM_Get,7,8,Registration_Accept,Registration_Complete,9,5b,2,根据默认配置选择AMF,5a,UE鉴权,10,5b,AMF初始化NAS完全功能,（1）UE通过RAN向AMF发起注册请求；其中关键信元Registration type,SUCI
13、or SUPI or 5G-GUTI，初始注册会携带SUCI（Subscription concealed identifier）（2）(R)AN 进行AMF选择，将Registration Request消息发给AMF（3、4）AMF收到注册请求之后，AMF会将SUCI，（SUCI是个秘钥，由UE提供，在UDM上解密，得到SUPI）传给AUSF，AUSF将SUCI发给UDM请求数据；（5）鉴权和安全流程：UDM将SUCI进行解密得到SUPI，返回给AUSF；AUSF将得到的SUPI给AMF；AMF向UE发起NAS安全功能；（6）UDM选择过程（7、8）AMF向UDM请求签约数据；UDM向AM
14、F返回签约数据；（9）AMF向UE发送注册接受消息；（10）UE向AMF回复注册完成消息,3,6,附着流程,SA架构下附着流程,用户面,控制面,用户面,用户面,石家庄,张家口,雄安,169,169,169,控制面：UNC、HSS、PCRF、CGW用户面：DGW,河北联通5G网络拓扑图（NSA）,石家庄新建NSA核心网（含控制面和用户面），硬件设备包含I层（服务器22台、存储2套、TOR 14台、EOR 2台）；FusionSphere Openstack、MANO（CloudOpera CSM）；VNF（UNC、HSS、PCRF、CGW、DGW），用户面直接接入石家庄169网络张家口/雄安新建
15、NSA核心网（用户面部分），硬件设备包含I层（服务器6台、存储2套、TOR 7台）；FusionSphere Openstack、MANO（CloudOpera CSM）；VNF（DGW）用户面直接接入张家口/雄安169网络,DCN,防火墙,IPRAN,GE*2,10GE*28,10GE*28,存储TOR,I层管理TOR,业务TOR,硬件管理,石家庄目标组图,10GE*4,169,服务器、磁阵从不同网卡出光口（10GE）、电口连接到不同的TOR，相同平面的TOR作堆叠。每平面TOR到EOR出2*40GE光口。NR/LTE经IPRAN接入环-汇聚环-核心环路径后，从IPRAN核心出28*10GE
16、（初期出2*10GE即可）光口直连EOR。EOR出28*10GE（初期出2*10GE即可）光口连接防火墙，然后上169网络。EOR出2*GE光口连接DCN网络交换机，最终实现在省网管进行维护。,EOR,DCN,防火墙,IPRAN,GE*2,10GE*28,10GE*28,存储TOR,I层管理TOR,业务TOR,硬件管理,张家口/雄安临时方案,10GE*4,波分,169,石家庄,张家口/雄安NR/LTE经IPRAN接入环-汇聚环-核心环路径后，从IPRAN核心出28*10GE（初期出2*10GE即可）光口经过省干波分直连石家庄EOR。,DCN,防火墙,IPRAN,GE*2,10GE*28,10G
17、E*28,存储TOR,I层管理TOR,业务TOR兼做EOR,硬件管理,张家口、雄安目标组网,石家庄,2*10GE,10GE*4,169,服务器、磁阵从不同网卡出光口（10GE）、电口连接到不同的TOR，相同平面的TOR作堆叠。业务平面TOR兼做EOR，每平面TOR到EOR出2*40GE光口。NR/LTE经IPRAN接入环-汇聚环-核心环路径后，从IPRAN核心出28*10GE（初期出2*10GE即可）光口直连业务TOR。业务TOR出28*10GE（初期出2*10GE即可）光口连接防火墙，然后上169网络。业务TOR出2*10GE光口经过省干波分连接石家庄EOR（重用临时方案中的光路，实现DGW
18、和CGW的互通EOR出2*GE光口连接DCN网络交换机，最终实现在省网管进行维护。,波分,IP地址需求,NFV背景介绍,2012年11月底，13家电信大T（包括AT&T、英国电信、德国电信、Orange、意大利电信、西班牙电信公司和Verizon、VDF、CMCC等）在ETSI组织下组建了NFV（Network Functions Virtualization）产业标准组，希望通过采用通用服务器、交换机和存储设备达到实现传统电信网络功能 2013年1月ETSI下NFV ISG(行业规范工作组)在进行相关标准制定，主要定义网络功能虚拟化的需求和架构，到2014年底，基本实现该组织机构的健全与完善
19、，同时实现对NFV的概念定义和系统架构的制定，并理清不同接口的标准化进程。NFV最大吸引力是运营商降低成本，提高管理、维护、网络及业务部署效率、节能、以及未来的开放和创新潜力,解耦,开放,简化,厂商A,厂商B,厂商C,厂商D,厂商E,From:传统烟囱式结构：软件和硬件合一,To:软件和硬件解耦,什么是NFV？,NFV即Network Functions Virtualization（网络功能虚拟化），就是将传统的CT业务部署到云平台上（云平台是指将物理硬件虚拟化所形成的虚拟机平台，能够承载CT和IT应用），从而实现软硬件解耦合。,NFV能给客户带来什么,From:今天的网络,To:未来NFV
20、网络,一张网络，统一管理,归一化硬件，资源共享通过FusionSphere兼容硬件,共享统一的硬件资源,灵活快速部署通过mano自动化部署网元,简化业务部署,创新困难，商业机会有限,向OTT提供网络资源,March 27,2014,来源：,更自由地选择,更快地响应市场需求,更智能高效地运维,NFV标准架构,网络功能虚拟化管理和编排，包含：网络业务的生命周期管理与编排，网元的生命周期管理，以及虚拟资源的管理,支持云化的网元应用,虚拟化基础设施,VNF(网络功能虚拟化)(e.g.vIMS/vEPC),硬件(计算/存储/网络),云操作系统(Hypervisor+相关管理模块),NFVO（网络业务生命
21、周期管理）,VNFM（VNFs生命周期管理）,VIM(虚拟资源管理),MANO(NFVO+VNFM+VIM)VNFM 向上开放接口支持不同厂商NFVOVNFM 向下无缝适配不同厂商的VIM MANO是NFV的大脑，将网络业务、应用、虚拟化资源有机的串起来，实现应用部署和管理的自动化VNF-虚拟化网络功能支持弹性伸缩可以运行在不同厂商的NFVI上且性能可评估NFVI-云操作系统优选基于OpenStack的云操作系统是保证高实时，高性能的关键NFVI-硬件优选使用具有虚拟化辅助功能的芯片的COTS需要根据业务选择高IOPS的磁阵低RAID等级的磁阵建议冗余组网,NFV 标准架构定义,现有网管，垂直
22、拉通S层I层故障监控定界：保持现有网管的管理能力，可统一管理云化和非云化网元,新增组件，网元的生命周期管理：提供包括部署/扩容/缩容/下线等自动化能力,新增组件，业务生命周期管理：1.提供跨数据中心的资源调度能力2.提供跨厂商的业务生命周期管理能力，包括业务部署/扩容/缩容/下线,新增组件，I层厂商提供的I层管理系统，比如Vmware,FusionManager,支持云化的网元应用,云化网络(I层),NFV 接口定义基础设施基于OpenStack，各方已经高度一致Orchestrator 负责跨厂家，跨数据中心资源协同，是通用的，各方也没有分歧。VNFM是通用的还是NFV各厂家独有的，这部分在
23、还有较多争论。,Thanks谢谢,十年一代，5G将开启移动通信新纪元,1G,2G,3G,4G,5G,1980s,1990s,2000s,2010s,2020s,语音,41,Huawei Confidential,短信,上网,视频,万物互联的智能时代,ITU定义5G三大应用场景：eMBB，mMTC，uRLLC,海量连接物联网（mMTC）100万连接/平方公里,超低时延高可靠通信（uRLLC）1ms时延,3D 视频,UHD 屏幕基于云的办公增强现实Voice,时延可靠性敏感应用智慧城市自动驾驶,智能家居,增强型移动互联网（eMBB）20Gbps峰值速率,42,Huawei Confidential
24、,工业自动化,5G将给消费者带来极致体验，并实现bit成本大幅下降,HD Video:From 2K to 4K&8K,高清视频：从2K到4K、8K的普及,VR直播：提供沉浸式体验,AR互动：虚拟与现实的结合,在线游戏：沉浸式互动,5G激发新业务，使能极致体验,43,Huawei Confidential,100Mbps,百兆bps,20ms时延,20ms时延,百兆bps,视频分辨率大幅提升，从480P-4K/8K沉浸式的AR/VR体验，从只能观看-深度交互基于云端的实时在线游戏，从本地游戏-云游戏（更低的硬件成本，更好的用户体验）,5G无线家宽解决最后一公里入户难题同时，提供类光纤的极致体验
25、,9.5亿未联接家庭80%+平均速率100Mbps,光纤没有抵达的居民区经济不发达的偏远地区,解决传统最后一公里入户难题，业务快速发放超大容量，实现Gbps级类光纤体验，提供IPTV 等丰富家宽业务,无线家宽，5G替代光纤,44,Huawei Confidential,5G将驱动行业数字化，催生更多行业应用，提升行业效率,5G+千行百业，提升行业效率，降低运营成本,智慧医疗,智慧工业,智能电网,智能驾驶,智能农业,城市安防,智慧教育,智能操控,媒体直播,$2270,$500,$1140,$1190,$520,$2370,$1230,$540,$2480,$1270,$560,$2600,$13
26、10,$570,$2710,$1360,$590,$2810,4.6%,4.6%,20182019,2020,2021,2022,2023,单位：10亿美金，%2018 GDP4.8%4.8%4.7%,4.8%,移动产业,45,Huawei Confidential,移动互联,行业数字化总GDP占比Source：GSMA Intelligence，2019年2月,5G将驱动行业数字化，拉动全球GDP增长,5G行业探索：5G+新媒体，实现随时随地的高清直播,业界探索5G 4K/8K直播,5G+直播，更高效率，更低成本,￥1万/个*,￥8千万/辆*,即插即用机位灵活多路4K/8K,卫星/传输租 赁
27、，部署调测机位固定,成本,传统直播车,5G CPE直播背包,效率,中国,英国,2019央视春晚直播,两会5G直播,英国5G商用，BBC,现场直播,*以2019年央视直播为例,46,Huawei Confidential,5G行业探索：5G+矿业，远程控制提升矿山安全与效率,中国多个矿区启动5G智慧矿山探索,内蒙古 白云鄂博 包钢稀土矿区,河南 洛阳栾川 钼钨矿区,山西阳泉煤业 煤炭矿区,安全,办公室5G远程操控,工作环境恶劣,成本,一人分时操作多辆,每辆矿车配一个司机,效率,车速 35 KM/小时,车速 10 KM/小时,传统采矿,5G+采矿,*以河南洛钼智慧矿山为例,5G+采矿，更安全，更高
28、效,47,Huawei Confidential,5G行业探索：5G+医疗，均衡医疗资源，实现及时救治,5G远程诊断/医 学教育,农村：每千人 4.28 医护人员城市：每千人 10.87 医护人员,5G应急救援,三分之一 急救病在救护车死亡 急诊病死率 0.07%,福建医科大学：5G远程外科手术动物实验,浙医二院：5G远程急救救护车，远程B超诊断抢救时限要求极高上海东方医院：手术环节5G远程直播教育,医疗资源不均,48,Huawei Confidential,5G行业探索：5G+电力，让电网更安全、更高效、更智能,电网保护,时延：1 千万 个环 网操作柜 实时识别配电网络隐患及 故障，防止故障
29、扩散,无人机巡检,4 km/人工/天14.5 km/无人机/天提升巡检效率3倍,智能抄表,5.7 亿 智能 电表 2 千万 电力终端 信息随时上报，提升抄表 效率，实现智能用电,49,Huawei Confidential,全球5G商用加速，已发布28张商用网络，94款终端,CPE终端,智能手机,家庭热点,工业模组,路由/数据卡,Source:GSA,2019年7月,截止7月底，全球商用发布28张5G商用网络,韩国（3）,北美（3）,欧洲（11）,中东（8）,亚太（3）,*19张网络选择*部署,截止7月底，全球94款终端发布,50,Huawei Confidential,*数十年如一日持续投入
30、基础研究，推动5G端到端系统商用化,巴龙5000,CPE,智能手机终端,世界首个5G基站芯片,天罡,终端,终端,系统,系统,系统,2009,2017,2019.6,2012技术测试原型机,2009启动5G标准技术研究,2015系统测试原型机,20185G商用产品,累计40亿美金投入,投入6亿美金，用于5G标准及关键技术研究,51,Huawei Confidential,*5G关键技术创新，实现5G极简网络，使能极致体验,自研芯片,自研 阵列天线,高强超轻 复合材料,先进 预失真算法,先进数十万MM 散热管理 商用经验,AI科技,大型 环境实验室,极致体验,极简站点,极低能耗,极简架构,5G关键
31、技术创新突破,极简网络使能极致体验,52,Huawei Confidential,极简架构:*端到端支持NSA/SA一张网共存，已完成融合组网验证,NSA手机,SA手机,5G 基站,5G,极简融合核心 网2 G/3 G/4 G/5 G,CP,UP,UP,5G,融合一张网，前向兼容长期演进,全类型终端支持，兼容NSA Only终端*,NSA&SA终端同时接入 峰值速率均,1.6Gbps,杭州,53,Huawei Confidential,广州,深圳,*高通第一代5G芯片仅支持NSA，基于该芯 片的终端将在5G网络中长期存在*NSA Only终端在SA网络下无法接入5G，为确保这部分终端体验，网络
32、侧NSA/SA共存将 是必然趋势,MEC架构实现端到端低时延，使能低时延行业应用,5G 空口可实现小于1ms时延 MEC将核心网用户面与应用 下沉至离用户更近的位置，架构性降低时延至毫秒级 5G端到端低时延使能远程控 制、电网保护、远程医疗等行业应用,*MEC解决方案,开放平台，无码集成第三方APP，周级实现业务上线硬件加速，性能2倍于业界,10ms,5G基站,MEC,4G&5G Core,App服务器,Local,Metro,Reginal,5G基站,端到端时延 20-100ms,54,Huawei Confidential,Core UPF,APPs,端到端时延,极简站点：降低站点获取及工
33、程部署难度，节省站点租赁费用,传统站点天面需要7人时部署*8根馈线，逐个安装 接头防水处理,5G极简天面仅需4人时部署*无需安装馈线 无需防水处理,5G M-MIMO 射频天线合一降低工程部署难度，加快业务上线时间,5G超级极简站点 免机房，节省机房租赁费，节省空调电费,传统站点机房 机房租金：10000英镑*空调功耗：占40%整网功耗*新增站址周期：6个月*,5G超级极简站点 免机房 免空调 利旧老站址*英国现网数据,55,Huawei Confidential,*韩国现网数据,极低能耗：5G基站每1度电支持3400G流量传输，相比4G能效提升50倍,模块功耗,小区容量,每比特能效,5G,5
34、00 Watt,150 Mbps,3.3 Watt/Mbps,2T2R,4G,650 Watt,5000 Mbps,0.13 Watt/Mbps,25倍,32T32R,950 Watt,14580 Mbps,0.065 Watt/Mbps,50倍,64T64R,TRX.,56,Huawei Confidential,5G多维度节能，降低网络能耗设备级降能耗 Massive MIMO 站点级降能耗 5G极简站点，免空调用电 网络级降能耗 基于AI的多频多制 式智能协同,极致体验：现网兑现超10倍于4G速率，商用网络体验遥遥领先,LG U+,3X,900Mbps,620Mbps,SKTKT,bps,MaxAvg.,频谱少20%站点少20%,V.S.SKT/KT,韩国5G商用网络性能对比,1.65Gbps16流,Huawei,2X,其他厂商,700Mbps6流,40M频谱,欧洲运营商A,欧洲A运营商5G商用网络性能对比,57,Huawei Confidential,率先突破5G大带宽多天线技术 单用户平均体验领先业界3倍,领先的多用户多流能力小区容量领先业界2.5倍，提供最佳用户体验,*5G获客户高度认可，已获得50个商用合同，发货量超过20万,商用合同,50,200,000+,发货量,10,25,6,1,中东,亚太,非洲,欧洲,4,美洲,58,Huawei Confidential,
