作者：李遠(yuǎn)東

2016年6月，歐盟5GPPP（5G公私合資合作研發(fā)機(jī)構(gòu)）發(fā)布白皮書(shū)“View on 5G Architecture”（《對(duì)5G架構(gòu)的觀點(diǎn)》），本文對(duì)其核心內(nèi)容與思想作概要介紹。

1、該白皮書(shū)的總體情況

該白皮書(shū)總結(jié)了歐盟5GPPP的16個(gè)項(xiàng)目在過(guò)去一年中的研發(fā)成果（涉及從5G物理層架構(gòu)到總體架構(gòu)、5G邏輯與功能架構(gòu)、5G網(wǎng)絡(luò)管理、5G軟件網(wǎng)絡(luò)與技術(shù)等各個(gè)領(lǐng)域）及共同點(diǎn)、趨勢(shì)，并提出為最終滿足5G需求所需解決的挑戰(zhàn)性問(wèn)題，最后討論了通用的5G參考框架對(duì)于5G標(biāo)準(zhǔn)化的影響。共八章、60頁(yè)。

接下來(lái)，歐盟5GPPP 5G架構(gòu)工作組將依據(jù)該白皮書(shū)研發(fā)一個(gè)通用的5G參考框架，而且在研發(fā)出來(lái)后，還會(huì)根據(jù)實(shí)際需要不斷完善該框架。

參與該白皮書(shū)編寫的包括Nokia貝爾實(shí)驗(yàn)室（歐盟5GPPP 5G架構(gòu)工作組主席單位）、華為技術(shù)有限公司（歐盟5GPPP 5G架構(gòu)工作組副主席單位）、愛(ài)立信、IBM、三星、Fraunhofer希赫茲研究所、NEC、倫敦大學(xué)大學(xué)學(xué)院、西蘇格蘭大學(xué)、羅馬大學(xué)、帕德博恩大學(xué)、科爾切斯特大學(xué)、布里斯托大學(xué)等。

2、為何需要打造全新的5G總體架構(gòu)？

歐盟5GPPP認(rèn)為，一種全新的5G網(wǎng)絡(luò)總體架構(gòu)，應(yīng)能通過(guò)部署網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)（以高成本效率的方式）、支持原生的（網(wǎng)絡(luò)）軟件化、集成/整合通信與計(jì)算、集成/整合各種異構(gòu)的接入技術(shù)（包括固網(wǎng)接入技術(shù)與無(wú)線網(wǎng)接入技術(shù)），來(lái)滿足諸多潛在應(yīng)用場(chǎng)景（自動(dòng)駕駛、機(jī)器人遠(yuǎn)程控制、觸覺(jué)應(yīng)用等）對(duì)于5G網(wǎng)絡(luò)的需求（相關(guān)需求的差異將會(huì)很大，這就是5G所面臨的最大挑戰(zhàn)，從而就需要增強(qiáng)5G架構(gòu)的靈活性）。

3、構(gòu)建5G技術(shù)與商業(yè)生態(tài)系統(tǒng)

歐盟5GPPP認(rèn)為，構(gòu)建如圖1所示的5G技術(shù)與商業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，有利于將來(lái)的5G網(wǎng)絡(luò)高效率、低成本地提供各類新興業(yè)態(tài)服務(wù)。因此，總體上，5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)應(yīng)具備為汽車、能源、食品、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、教育等垂直行業(yè)提供定制化專網(wǎng)組網(wǎng)服務(wù)的能力。

圖1、歐盟5GPPP所提出的5G生態(tài)系統(tǒng)

從圖1看來(lái)，該5G生態(tài)系統(tǒng)既包括技術(shù)，還涵括商業(yè)/業(yè)務(wù)，自下而上一共有五層：基礎(chǔ)設(shè)施層、網(wǎng)絡(luò)功能層、編排層、業(yè)務(wù)功能層、業(yè)務(wù)層。

由此看來(lái)，在這種5G生態(tài)系統(tǒng)之中，各個(gè)服務(wù)提供商可以方便地通過(guò)5G移動(dòng)通信運(yùn)營(yíng)商（不局限于一個(gè)，可以是若干個(gè)）所開(kāi)放的北向接口，去實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)地按需租用底層基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算與存儲(chǔ)資源，也可按需使用移動(dòng)接入網(wǎng)或者固移融合接入網(wǎng)來(lái)分發(fā)業(yè)務(wù)內(nèi)容/數(shù)據(jù)。從而將可大大提高5G網(wǎng)絡(luò)的多業(yè)務(wù)靈活支撐能力。

具體地，上文圖1所示的5G生態(tài)系統(tǒng)的核心在于：

（1）最高層（業(yè)務(wù)層與業(yè)務(wù)功能層）用于實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)流程，并提供與應(yīng)用相關(guān)的功能（注：業(yè)務(wù)功能層具有相關(guān)的功能庫(kù)）。

（2）編排層是移動(dòng)通信運(yùn)營(yíng)商參與5G生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)鍵一環(huán)，其中的編排功能將可使得5G網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商面向各種不同的、專用的、以業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)的邏輯網(wǎng)絡(luò)（又被業(yè)界稱為“網(wǎng)絡(luò)切片”）相應(yīng)地分配/指配計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源及網(wǎng)絡(luò)資源。特別值得一提的是，如果某個(gè)基礎(chǔ)設(shè)施提供商滿足不了服務(wù)提供商的需求，圖1所示的5G生態(tài)系統(tǒng)還將可支持跨域的業(yè)務(wù)編排與資源編排（這是一種靈活的資源共享機(jī)制），從而就需要各個(gè)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商實(shí)現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)功能層的互聯(lián)互通。

（3）歐盟5GPPP還指出，對(duì)于5G業(yè)務(wù)的快速實(shí)例化，應(yīng)采取新興的可信模式，以在網(wǎng)絡(luò)信息安全形勢(shì)日益嚴(yán)峻的背景下，支撐各種新的業(yè)務(wù)及服務(wù)交付模式。同時(shí)，還應(yīng)面向該5G生態(tài)系統(tǒng)研發(fā)能保證用戶隱私信息安全的創(chuàng)新型解決方案。

4、歐盟5GPPP關(guān)于“5G設(shè)計(jì)目標(biāo)”的觀點(diǎn)

歐盟5GPPP所提出的5G設(shè)計(jì)目標(biāo)主要包括：端到端的網(wǎng)絡(luò)切片；以SDN（軟件定義網(wǎng)絡(luò)）/NFV（網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化）來(lái)使能；與現(xiàn)有4G LTE及其后續(xù)演進(jìn)集成/整合；控制平面與用戶數(shù)據(jù)平面相分離；無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)與核心網(wǎng)絡(luò)相分離；可被虛擬化的元素以及哪些元素不能被虛擬化；各種虛擬網(wǎng)絡(luò)功能的靈活部署；新興5G功能的特定示例；多連接；C-RAN（集中式無(wú)線接入網(wǎng)）、D-RAN（分布式無(wú)線接入網(wǎng)）與不同功能分離；新興的5G回程技術(shù)；固移融合；云設(shè)施的研發(fā)；多域編排；把“網(wǎng)絡(luò)信息安全”作為5G架構(gòu)設(shè)計(jì)的組成部分。

5、歐盟5GPPP所提出的5G架構(gòu)

如圖2所示，歐盟5GPPP所提出的5G架構(gòu)主要包括五大方面：物理資源層面、邏輯與功能層面、系統(tǒng)管理層面、基礎(chǔ)設(shè)施控制層面、應(yīng)用于業(yè)務(wù)服務(wù)層面。對(duì)此，歐盟5GPPP在其發(fā)布的5G架構(gòu)白皮書(shū)中按照總體架構(gòu)、邏輯與功能架構(gòu)、物理架構(gòu)、軟件網(wǎng)絡(luò)技術(shù)作了詳細(xì)闡述。

圖2、歐盟5GPPP所提出的5G總體架構(gòu)視圖

另外，該白皮書(shū)還詳細(xì)討論了這種5G總體架構(gòu)對(duì)于移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、物理組網(wǎng)與計(jì)算設(shè)施、業(yè)務(wù)與基礎(chǔ)設(shè)施管理及編排、托管與部署系統(tǒng)的影響。

5G邏輯與功能架構(gòu)則對(duì)于將來(lái)5G網(wǎng)絡(luò)之中的（虛擬）網(wǎng)絡(luò)功能作了總體考量，并提出面向“業(yè)務(wù)定制”的無(wú)線接入網(wǎng)與核心網(wǎng)絡(luò)功能，還給出了邏輯架構(gòu)設(shè)計(jì)的和謝娜范式、考慮了邏輯實(shí)體與接口、考量了無(wú)線接入網(wǎng)協(xié)議棧架構(gòu)與多連接（Multi-Connectivity）、討論了5G編排與網(wǎng)絡(luò)管理功能。

而對(duì)于5G軟件網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，重點(diǎn)討論了5G無(wú)線接入網(wǎng)的軟件化、5G移動(dòng)邊緣網(wǎng)絡(luò)的軟件化、5G核心網(wǎng)的軟件化、5G傳輸網(wǎng)的軟件化，并對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)的可編程特性作了考量，還討論了5G網(wǎng)絡(luò)的資源編排（網(wǎng)絡(luò)功能的靈活編排）與業(yè)務(wù)編排，而且討論了5G軟件網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)信息安全問(wèn)題。

6、該5G架構(gòu)對(duì)于5G標(biāo)準(zhǔn)化的影響

歐盟5GPPP的這份5G架構(gòu)白皮書(shū)指出，全球諸多標(biāo)準(zhǔn)組織均已參與5G的標(biāo)準(zhǔn)化工作，其中包括各個(gè)老牌的標(biāo)準(zhǔn)組織、技術(shù)論壇、行業(yè)組織/協(xié)會(huì)、開(kāi)源組織/社區(qū)（OPNFV，OpenDaylight，OpenStack等）。

此外，專注于5G架構(gòu)與安全標(biāo)準(zhǔn)化的組織有3GPP（移動(dòng)通信國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織）、ITU-T（國(guó)際電信聯(lián)盟電信標(biāo)準(zhǔn)局）、ETSI（歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)）、IETF（因特網(wǎng)工程任務(wù)組）、ONF（開(kāi)放式網(wǎng)絡(luò)論壇）、BBF（寬帶論壇）、oneM2M（聚焦于物聯(lián)網(wǎng)與機(jī)器到機(jī)器通信的標(biāo)準(zhǔn)化）。具體如下：

（1）3GPP對(duì)5G架構(gòu)的研究，分為5G系統(tǒng)架構(gòu)與5G無(wú)線接入網(wǎng)架構(gòu)：①3GPP SA2負(fù)責(zé)研究RAN（無(wú)線接入網(wǎng)）-CN（核心網(wǎng)絡(luò)）接口、RAN-CN功能分離、下一代移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的CN系統(tǒng)架構(gòu)（可支撐異構(gòu)多層無(wú)線接入）；②3GPP RAN2與RAN3負(fù)責(zé)研究5G無(wú)線接入網(wǎng)架構(gòu)（包括無(wú)線接入網(wǎng)切片）；③3GPP SA3負(fù)責(zé)研究5G安全；④3GPP SA5負(fù)責(zé)研究5G網(wǎng)絡(luò)管理，也是3GPP里研究網(wǎng)絡(luò)功能化虛擬化的主要機(jī)構(gòu)。

（2）ITU-T對(duì)于5G的標(biāo)準(zhǔn)化研究包括總體架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)軟件化、集成式網(wǎng)絡(luò)管理、固移融合。

（3）ETSI對(duì)于5G的標(biāo)準(zhǔn)化的影響聚焦于架構(gòu)與安全方面：①IFA（接口與架構(gòu)）；②EVE（演進(jìn)與生態(tài)系統(tǒng)）；③REL（可靠性、可用性與保障）；④SEC（5G安全）。

（4）IETF對(duì)于5G的標(biāo)準(zhǔn)化的影響聚焦于架構(gòu)與安全方面：IETF DMM（5G）、IETF SFC（業(yè)務(wù)功能鏈）、IETF I2NSF（5G安全）、IETF NFVRG（網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化）。

（5）ONF研發(fā)出了一個(gè)與SDN及NFV理念相關(guān)的SDN架構(gòu)，其對(duì)5G標(biāo)準(zhǔn)化的影響聚焦于SDN架構(gòu)與安全。

（6）BBF在固網(wǎng)領(lǐng)域的影響很大，其對(duì)5G標(biāo)準(zhǔn)化的影響聚焦于BBF架構(gòu)及遷移、BBF有線及無(wú)線（5G）融合、BBF用戶業(yè)務(wù)（物聯(lián)網(wǎng)）、BBF SDN/NFV。

（7）oneM2M對(duì)5G標(biāo)準(zhǔn)化的影響主要集中于無(wú)線/蜂窩物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，包括oneM2M ARC（物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)）、oneM2M SEC（物聯(lián)網(wǎng)安全）、oneM2M MAS（物聯(lián)網(wǎng)管理抽象及語(yǔ)義）。

（8）此外，其他組織可能會(huì)對(duì)5G標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)生一定的影響。比如TMF（全球電信管理論壇）的TMF ZOOM正聚焦研究SDN/NFV技術(shù)。

本文轉(zhuǎn)載自上海情報(bào)服務(wù)平臺(tái)