详解“5G白皮书” SDN、NFV将被引入

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随着4G技术在全球的规模部署，面向2020年及未来商用的5G技术研发也已全面启动。全球主要国家和企业纷纷加大投入，积极争夺5G发展主导权。在各方的全力推动下，全球5G研发取得了突飞猛进的发展，目前已经从概念与需求界定阶段步入到了技术研究突破的关键阶段。

在我国，由工信部、发改委和科技部联合成立的IMT-2020（5G）推进组是推动5G技术研究和开展国际交流合作的重要平台。近期，IMT-2020（5G）推进组发布《5G无线技术架构》和《5G网络技术架构》白皮书，这也是继2014年5月的《5G愿景和需求》白皮书，以及2015年2月的《5G概念》白皮书之后该推进组发布的最新白皮书，标志着我国5G研发已经迈入了新的阶段。

5G国际标准化研究即将开启

4G在全球方兴未艾，5G研发却早已展开。在全球各标准组织、运营商和厂商的推动下，5G研发已经取得了重要的阶段性进展。

目前，业界已经基本确定了5G的需求及关键技术指标，普遍认为5G需求将扩大到物联网领域。国际电联将5G应用场景划分为移动互联网和物联网两大类，各个国家均认为5G除了支持移动互联网的发展，还将解决海量的机器无线通信需求，极大地促进车联网、工业互联网等领域的发展。目前来看，亚洲国家市场的特点是移动互联网与物联网并重，而欧洲则更加强调5G解决物联网的问题。无论如何，5G将会成为构建未来信息社会重要的基础设施。

随着需求和关键技术指标的确定，关于5G的标准化推进工作也将紧锣密鼓地展开。据悉，ITU、3GPP等国际标准化组织已明确了5G工作时间表：国际电联将于2015年6月完成5G愿景及关键技术指标，2017年开始征集5G国际标准，2020年计划完成5G技术规范；作为国际移动通信的标准化组织，2015年3GPP确定了5G研究计划，开始5G技术需求研究，2015年9月将启动5G技术研讨会，2016～2017年完成5G技术方案，2018～2019年完成5G技术规范。

经历了2G追赶、3G突破和4G同步发展之后，我国移动通信的技术创新能力与产业竞争力快速提升。按照“以融入国际主流标准、使我国成为5G主导力量之一”的目标，IMT-2020（5G）推进组加快开展5G研发，4本白皮书的发布就是IMT-2020（5G）推进组的阶段性重要成果。

面对全球5G标准化工作紧锣密鼓开展的形势，IMT-2020（5G）推进组也在积极跟进。推进组组长曹淑敏表示：“5G国际标准化研究即将开启，推进组将组织做好5G技术、频谱等研究工作，推动形成全球统一5G技术标准。同时，5G发展应突出需求引领，使5G技术尽早与行业深度融合，创新5G发展模式。”

设立全球统一标准已成共识

5G标准研发即将轰轰烈烈地展开，可以预见，各大厂商、运营商和标准化组织都将对其有所贡献。而对于形成全球统一的5G技术标准，业界已形成共识。我国也在多种场合下表示，中国积极推动全球统一5G标准，并力争成为5G标准的主导者之一。

“移动通信具有规模化发展、全球漫游的特性，使得在5G实现全球统一标准成为业界普遍共识。”工信部总工程师张峰认为，各国都非常注重5G国际合作与交流，我国应以更加开放的姿态，加强5G国际合作，共同推进全球5G发展。他指出，我国应进一步加强国际合作，推动形成全球统一的5G标准。

对于5G技术研发，张峰提出要加大5G研发力度，突破5G技术及产业薄弱环节，要加强相关重大科技项目、重大工程和科技计划的协同，以IMT-2020推进组为平台，发挥企业主体作用，支持5G关键核心技术研发，尤其是芯片、关键元器件等薄弱环节。同时，构建综合试验平台，促进产业整体发展，争取尽早实现商用。

物联网、工业互联网、车联网等是5G支持的新领域和全球关注的新焦点。张峰提出，应加强5G与工业互联、物联网等融合创新的研究，做好对5G的技术需求分析，开展关键技术产品研发与应用示范验证。要支持基础电信企业与互联网企业、行业用户加强合作，积极探索和发展新技术、新产业、新业态、新模式。

除了标准尽快统一之外，频谱也是决定5G商用进度的关键因素。众所周知，随着各种无线通信技术的商用，5G面临着低频段优质资源较少、频谱分布较为零散的问题。频率是移动通信发展的基础，也是决定其成败的关键。对于备受关注的频谱问题，国际电联将在2016年12月召开国际无线电大会（WRC-15），为5G业务争取新的频谱。我国面向2020年还存在500MHz以上的频率缺口，需要在WRC-15年大会上积极争取，同时面向5G大流量、高密度需要有300MHz以上连续频谱的支持，我国最好能够在4GHz～6GHz频段内寻找到适合的频谱，同时在6GHz以上的频段应积极开展频率规划研究工作。

4G演进空口与5G新空口密切协作

与以往的移动通信系统相比，5G需要满足更加多样化的场景和极致的性能挑战。归纳未来移动互联网和物联网的主要场景及业务需求特性，可提炼出连续广域覆盖、热点高容量、低时延高可靠和低功耗大连接4个主要技术场景。

面对多样化的5G场景，需要选择合适的无线技术路线以指导5G标准化及产业发展。IMT-2020（5G）推进组在《5G无线技术架构》白皮书中提出，5G将基于统一的空口技术框架，沿着5G新空口（含低频和高频）及4G演进两条技术路线，依托新型多址、大规模天线、超密集组网和全频谱接入等核心技术，通过灵活的技术与参数配置，形成面向连续广域覆盖、热点高容量、低时延高可靠和低功耗大连接等场景的空口技术方案，从而全面满足2020年及未来的移动互联网和物联网业务需求。同时，4G演进空口应该能够与5G新空口密切协作，通过双连接等方式共同为用户提供服务。

4G已在全球范围内大规模部署，为了持续提升4G用户体验并支持网络平滑演进，需要对4G技术进一步增强。在保证后向兼容的前提下，4G演进将以LTE/LTE-Advanced技术框架为基础，在传统移动通信频段引入增强技术，进一步提升4G系统的速率、容量、连接数、时延等空口性能指标，在一定程度上满足5G技术需求。

受现有4G技术框架的约束，大规模天线、超密集组网等增强技术的潜力难以完全发挥，4G演进路线无法满足5G的极致性能需求。因此白皮书提出，5G需要突破后向兼容的限制，设计全新的空口，充分发掘各种先进技术的潜力，以全面满足5G性能和效率指标要求，新空口将是5G主要的演进方向，4G演进将是有效补充。

其中，5G低频（6GHz以下）新空口将采用全新的空口设计，引入大规模天线、新型多址、新波形等技术，支持更短的帧结构、更精简的信令流程、更灵活的双工方式，有效满足广覆盖、大连接及高速等多数场景下的体验速率、时延、连接数以及能效等指标要求；5G高频（6GHz以上）新空口需要考虑高频信道和射频器件的影像，并针对波形、调制编码、天线技术等进行相应的优化。

SDN和NFV将被引入

SDN和NFV这两个实现控制域转发分离、硬件与软件分离的技术，在移动通信领域得到了越来越广泛的应用。未来，其在5G领域也将拥有广阔的前景。

《5G网络技术架构》白皮书指出，5G网络将以全新型网络结构及SDN/NFV构建的平台为主要特征。基于控制转发分离和控制功能重构的技术设计新型网络架构，提高网络面向5G复杂场景下的整体接入性能；基于虚拟化技术按需编排网络资源，实现网络切片和灵活部署，满足端到端的业务体验和高效的网络运营需求。

实现5G新型设施平台的基础是NFV和SDN技术，NFV通过软件和硬件的分离，为5G网络提供更具弹性的基础设施平台，组件化的网络功能模块实现控制功能的可重构。NFV使网络功能与物理实体解耦，采用通用硬件取代专用硬件，可以方便快捷地把网元功能部署在网络中任意位置，同时对通用硬件资源实现按需分配和动态伸缩，以达到最优的资源利用率。SDN技术实现控制功能和转发功能的分离，控制功能的抽离和聚合，有利于通过网络控制平台从全局视角来感知和调度网络资源，实现网络连接的可编程。

白皮书认为，NFV和SDN技术在移动网络的引入和发展，将推动5G网络架构的革新，借鉴控制转发分离技术对网络功能进行重组，使得网络逻辑功能更加聚合，逻辑功能平台更加清晰。通过NFV和SDN技术，网络功能将可以按需编排，运营商能根据不同场景和业务特征要求，灵活组合功能模块，按需定制网络资源和业务逻辑，增强网络弹性和自适应性。

此外，多样化的业务场景对5G网络提出了多样化的性能和功能要求。白皮书认为，5G核心网应具备向业务场景适配的能力，针对每种5G业务场景提供恰到好处的网络控制功能和性能保证，实现按需组网的目的。网络切片是实现按需组网的一种实现方式。

根据场景需求，网络切片技术利用虚拟化将5G网络物理基础设施资源虚拟化为多个相互独立平行的虚拟网络切片。一个网络切片可以视为一个实例化的5G核心网架构，在每个网络切片内，运营商可以进一步对虚拟进行灵活的分割，按需创建子网络。基于网络切片技术所实现的按需组网，改变了传统网络归责、部署和运营维护模式。