中国电信5G技术控制云

网络架构灵活性的挑战

5G 承载的业务种类繁多，业务特征各不相同，对网络要求不同。业务需求多样性给 5G 网络规划和设计带来了新的挑战，包括网络功能、架构、资源、路由等多方面的定制化设计挑战。5G 网络将基于 NFV/SDN、云原生技术实现网络虚拟化、云化部署，目前受限于容器技术标准尚未明确和产业发展尚未成熟的情况，5G 网络云化部署将面临着用户面转发性能待提升、安全隔离技术待完善等方面的挑战。5G 网络基于服务化架构设计，通过网络功能模块化、控制和转发分离等使能技术，可以实现网络按照不同业务需求快速部署、动态的扩缩容和网络切片的全生命周期管理，包括端到端网络切片的灵活构建、业务路由的灵活调度、网络资源的灵活分配以及跨域、跨平台、跨厂家、乃至跨运营商（漫游）的端到端业务提供等，这些都给 5G 网络运营和管理带来新的挑战。

灵活高效承载技术的挑战

承载网络的高速率、低时延、灵活性需求和成本限制：5G 网络带宽相对 4G 预计有数十倍以上增长，导致承载网速率需求急剧增加，25G/50G 高速率将部署到网络边缘，25G/50G 光模块低成本实现和 WDM 传输是承载网的一大挑战； URLLC 业务提出的毫秒量级超低时延要求则需要网络架构的扁平化和 MEC 的引入以及站点的合理布局，微秒量级超低时延性能是承载设备的另一个挑战；5G 核心网云化及部分功能下沉、网络切片等需求导致 5G 回传网络对连接灵活性的要求更高，如何优化路由转发和控制技术，满足 5G 承载网路由灵活性和运维便利性需求，是承载网的第三个挑战。

终端技术的挑战

与 4G 终端相比，面对多样化场景的需求，5G 终端将沿着形态多样化与技术性能差异化方向发展。5G 初期的终端产品形态以 eMBB 场景下手机为主，其余场景（如 URLLC和 mMTC）的终端规划将随着标准与产业的成熟而逐步明朗。

5G 的多频段大带宽接入以及高性能指标对终端实现提出了天线、射频等方面的新挑战。从网络性能角度，未来 5G 手机在 sub-6GHz（6GHz 以下）频段可首先采用 2T4R 作为收发信机基本方案。天线数量增加将引起终端空间与天线效率问题，需对天线设计进行优化。对 sub-6GHz 频段的射频前端器件需根据 5G 新需求（如高频段、大带宽、新波形、高发射功率、低功耗等）进行硬件与算法优化，进一步推动该频段射频前端产业链发展。

中国电信5G目标网络架构

“三朵云”网络总体架构

为了应对 5G 的需求场景，并满足网络及业务发展需求，未来的 5G 网络将更加灵活、智能、融合和开放。5G 目标网络逻辑架构简称“三朵云”网络架构，包括接入云、控制云和转发云三个逻辑域，如图 1 所示。

管道控制	增值服务
能力开放 5G虚拟控制云

无线资策略路径

“三朵云”5G 网络将是一个可依业务场景灵活部署的融合网络。控制云完成全局的策略控制、会话管理、移动性管理、策略管理、信息管理等，并支持面向业务的网络能力开放功能，实现定制网络与服务，满足不同新业务的差异化需求，并扩展新的网络服务能力。接入云将支持用户在多种应用场景和业务需求下的智能无线接入，并实现多种无线接入技术的高效融合，无线组网可基于不同部署条件要求，进行灵活组网，并提供边缘计算能力。转发云配合接入云和控制云，实现业务汇聚转发功能，基于不同新业务的带宽和时延等需求，转发云在控制云的路径管理与资源调度下，实现增强移动宽带、海量连接、高可靠和低时延等不同业务数据流的高效转发与传输，保证业务端到端质量要求。“三朵云”5G 网络架构由控制云、接入云和转发云共同组成，不可分割，协同配合，并可基于 SDN/NFV 技术实现。

控制云

控制云在逻辑上作为 5G 网络的集中控制核心，控制接入云与转发云。控制云由多个虚拟化网络控制功能模块组成。具体包括：接入控制管理模块、移动性管理模块、策略管理模块、用户信息管理模块、路径管理/SDN 控制器模块、安全模块、切片选择模块、传统网元适配模块、能力开放模块，以及对应的网络资源编排等。这些功能模块从逻辑功能上可类比之前移动网络的控制网元，完成移动通信过程和业务控制。在实现中，控制云以虚拟化技术为基础，通过模块化技术重新优化了网络功能之间的关系，实现了网络控制与承载分离、网络切片化和网络组件功能服务化等，整个架构可以根据业务场景进行定制化裁剪和灵活部署。

网络能力开放模块是 5G 网络对外开放的核心。5G 网络的模块化和切片技术、网络控制的集中化、数据资源的集中化，带来了网络开放的便捷性。5G 网络能力开放模块汇聚整合网络模块组件的开放能力，形成网络级别的开放能力，统一对外提供能力开放。

网络资源编排模块是 5G 网络虚拟化资源管理和控制的核心，其包含 3 个层次的子模块：编排器、VNFM 和 VIM。该模块提供了虚拟化环境下 5G 网络可管、可控、可运营的服务提供环境，使得基础资源可以便捷地提供给 5G 网络应用。

接入云

在未来移动通信系统中，多种制式无线接入系统将长期共存。鉴于多样化的业务特征，需要结合业务需求、网络状态以及用户喜好和终端能力等因素，进行差异化的数据传输和承载，包括灵活调度与分配、分流与聚合等，实现系统资源利用和业务质量保证的良好均衡。5G 接入云将是一个多拓扑形态、多层次类型、动态变化的网络，可针对各种业务场景选择集中式、分布式和分层式部署，可通过灵活的无线接入技术，实现高速率接入和无缝切换，提供极致的用户体验。5G 无线网络部署需综合考虑业务应用属性、网络功能特性、网络环境条件等多重因素，将所选择的网络功能在 5G 无线网络物理节点进行合理部署。

5G 接入云功能需求包括新型无线接入技术、灵活资源协同管理、跨制式系统深度融合、无线网络虚拟化、边缘计算与无线能力开放等。为了实现 5G 网络场景和业务应用所提出的高性能指标，需要考虑引入新型无线接入技术，具体包括大规模天线阵列、新型多址技术、全频谱接入等，5G 接入云对所述新型无线接入技术进行有效管控和支撑。基于接入集中控制模块，5G 网络可以构建一种快速、灵活、高效的协同机制，实现不同无线接入系统的融合，提升移动网络资源利用率，进而大大提升用户的业务体验。未来移动通信将是以用户为中心的全方位信息生态系统，通信技术与 IT 技术的深度结合，将 IT 计算与服务能力部署于移动接入网络边缘，逐步实现虚拟化和云化，进而提供与环境紧耦合的高效、差异化、多样化的移动宽带用户服务体验。同时，结合 IT 技术优势，通过构建一个标准化的、开放式的边缘计算平台，将无线网络信息和控制能力开放出去，形成全新的价值链条，开启全新的服务类别和提供丰富的用户业务。

转发云

5G 网络实现了核心网控制面与数据面的彻底分离，转发云聚焦于数据流的高速转发与处理。逻辑上，转发云包括了单纯高速转发单元以及各种业务使能单元。传统网络中，业务使能网元在网关之后呈链状部署，如果想对业务链进行改善，则需要在网络中增加额外的业务链控制功能或者增强控制网元。在 5G 网络的转发云中，业务使能单元与转发单元呈网状部署，一同接受控制云的路径管理控制，根据控制云的集中控制，基于用户业务需求，软件定义业务流转发路径，实现转发网元与业务使能网元的灵活选择。

除此之外，转发云可以根据控制云下发的缓存策略实现热点内容的缓存，从而减少业务时延、减少移动网往外出口流量和改善用户体验。为了提升转发云的数据处理和转发效率等，转发云需要周期或非周期地将网络状态信息上报给控制云进行集中优化控制。考虑到控制云与转发云之间的传播时延，某些对时延要求严格的事件需要转发云本地进行处理

参考资料

炼石数据安全与个人信息保护技术白皮书V1.0.5 2021