5G核心网前沿报告 （2019年） 中国通信学会 2019年12月 版权声明 本前沿报告版权属于中国通信学会，并受法律保护。转 载、摘编或利用其它方式使用本报告文字或者观点的，应注 明“来源：中国通信学会”。违反上述声明者，本学会将追 究其相关法律责任。 专家组和撰写组名单 撰写组(按单位排名) 单位 姓名 中国通信学会信息网络专委会 赵慧玲 中国电信智能网络与终端研究院 蔡康 中国电信智能网络与终端研究院 王庆扬 中国电信智能网络与终端研究院 张琳峰 中国通信学会咨询工作部 完欣玥 中国电信智能网络与终端研究院 聂 衡 中国电信智能网络与终端研究院 龙 彪 中国电信智能网络与终端研究院 刘 洁 中国电信智能网络与终端研究院 何宇锋 前 言 移动核心网从 4G EPC 演进到 5GC，在网元形态、网络架构、信令 协议、业务能力等方面发生了较大的变化。 在网元形态方面，4G EPC 以物理网元形态为主，通常基于专用硬件 实现，模块颗粒度较大。5GC 以虚拟化网元形态为主，特别是控制面网 元的虚拟化比较成熟，支持云原生部署，可以基于共享云资源池部署 5GC VNF。 在网络架构方面，4G EPC 采用的是封闭架构，拓扑和连接关系相对 稳定，跨省信令通常采用汇聚转接方式实现。而 5GC 控制面采用的是基 于 SBA 的开放架构，服务颗粒度较小，可以灵活增加新的服务，网络拓 扑支持动态变化，跨省信令先通过 NRF 级联实现查询、然后可以直接通 信。 在信令协议方面，4G EPC 控制面使用的是 Diameter 协议，而 5GC 控制面使用的是 HTTPv2。 在业务能力方面，5G 支持 eMBB（增强移动宽带） 、mMTC（海量 大连接）、URLLC （低时延高可靠）三大应用场景，除了支持 2C 业务 之外，还通过网络切片、边缘计算等能力可以更好地支持 2B 业务。相对 而言，4G 虽然有不少物联网应用，网络架构主要还是面向 2C 业务设计 的。 本报告主要研究 5G 核心网的新特性、以及所面临的挑战，希望抛 砖引玉，共同推进我们移动通信网络从 4G 到 5G 的技术换代进程。 中国通信学会信息通信网络技术委员会 主任委员： 2019 年 12 月 目 录 一、研究概述 ...................................................................................................... 1 二、全球发展态势 .............................................................................................. 1 三、我国发展态势 .............................................................................................. 2 四、技术预见 ...................................................................................................... 4 （一）5G 网络云化 ................................................................................... 5 （二）服务化架构 ..................................................................................... 7 （三）5G 网络切片 ................................................................................... 8 （四）5G 网络边缘计算 ......................................................................... 10 五、工程难题 .................................................................................................... 15 （一）国际工程难题 ............................................................................... 15 （二）国内工程难题 ............................................................................... 16 1、5G 与 4G 互操作组网模式的选择 ........................................... 16 2、5G 云化部署的解耦模式 .......................................................... 16 3、网络切片的端到端关联............................................................ 17 六、政策建议 .................................................................................................... 17 （一）技术政策建议 ............................................................................... 17 1、坚定不移走 5G SA 目标架构的道路.................................... 17 2、推动 5G 关键核心技术的标准化工作 ..................................... 18 （二）产业政策建议 ............................................................................... 19 1、加快推动 5G SA 终端产业链的繁荣....................................... 19 2、推动 5G 垂直行业应用的商业模式模式创新、融合应用创新 等 19 3、推动产业生态圈的建立，完善融合政策体系........................ 20 一、 研究概述 信息通信技术向各个领域融合渗透，经济社会向数字化转型升级 的趋势愈发明显。5G 作为新一代通信技术发展的主要方向，是全球 技术和产业竞争的战略高地，亦是引领科技创新、重塑传统产业发展 模式、发展新经济关键动力之一。5G 网络领先是实现国家 5G 战略 的基石，只有网络快速发展，5G 应用才能更好更全面地发展。针对 5G 核心网技术，网络云化、服务化架构、网络切片及网络边缘计算 技术不仅是发展趋势，也是必须攻破的挑战。 二、 全球发展态势 GSA 报告显示截至 2019 年 7 月，全球有 71 个国家正在积极考 虑合适的 5G 频谱。目前包括中、英、美、日、韩在内的 30 多个国 家已完成 5G 频谱牌照的发放。5G 发展前景广阔，5G 产业的快速增 长将带动 IoT 产业万亿级的规模发展，GSMA 预测全球 2025 年 IoT 连接收入 510 亿美元，约占比 5%；其它平台、应用、云、数据分析、 安全、系统集成、运维管理都达千亿级。摩根斯坦利预计到 2030 年， 中美日韩四国在 5G 七方面应用的收入（固定无线接入、云游戏、车 联网、智能制造、联网监控、联网无人机、远程医疗服务） ，将在 2018 年移动服务收入的基础上增加 1560 亿美元，提高 40%。 全球普遍看好 5G 对垂直行业的支撑和服务。爱立信针对全球 50 名大型电信企业高管的调研结果显示，媒体和娱乐、汽车、公共交通、 医疗卫生以及能源和公共事业是行业专家认为的 5G 重点行业；德勤 发布的 2026 年 5G 带动 8 大重点行业营收占比的结果表明，能源公 共业占比 21%、 制造业占比 19%、公共安全和医疗卫生分别占比 13%， 1 其次是媒体娱乐、运输、汽车和金融；GSMA 和中国信通院发布的中 国 5G 报告指出，到 2025 年中国的 5G 连接数达到 4.28 亿，其中智 能手机占比为 3/4，视频、VR/AR 等是个人消费市场重点领域，企业 市场是 5G 最大的增收契机。中日韩则普遍关注汽车、运输、物流、 能源、公共设施监测、医疗保健、工业和农业等领域；工信部 IMT-2020 业务推进组重点聚焦电网、公安、交通和新媒体四个行业。全球对 5G 重点支撑行业和主要创收行业看法较为一致。 三、 我国发展态势 2019 年 6 月 6 日，工业和信息化部发放 5G 商用牌照，标志我国 正式进入 5G 时代。5G 应用场景对通信网络产业链提出新诉求。国 际标准化组织 3GPP 定义了 5G 的三大场景：eMBB 指 3D/超高清视 频等大流量移动宽带业务，mMTC 指大规模物联网业务，URLLC 指 如无人驾驶、工业自动化等需要低时延、高可靠连接的业务。根据不 同应用场景对 5G 业务要求进行分类，大流量场景可分为 4 类： （1）视频下载， 图像上传，云端 CG/图像的渲染：如 CloudVR/AR， V2X 车载娱乐等； （2）流量上下行解耦：如社交网络，个人 AI 辅助场景； （3）5G 流量内容主要为流媒体：如 CloudVR/AR， FWA，社 交网络； （4）动态 BoD 大带宽：如联网无人机场景，VR 体育直播等。 低时延场景包括： （1）端到端低时延：如 CloudVR/AR 的动作云端闭 环，远程医疗的力反馈信号时延； （2）确定性时延：如社交网络，个 人 AI 辅助场景； （3）移动性时延：主要针对 V2X，如路况信息实时 2 反馈。为了满足 5G 应用场景，运营商网络业务也发生新的变化。 一是提供网络全连接，部署智能敏捷的网络架构，通过网络动态 切片按需提供大带宽； 二是发展 MEC 技术，保障低时延，未来时延将成为运营商收费 的新量纲； 三是推动 CDN 下沉，促进流量本地化和分层云化； 四是充分发挥平台使能，提升 NaaS、IaaS、Paa