作者：李遠東

2016年6月，歐盟5GPPP（5G公私合資合作研發機構）發布白皮書“View on 5G Architecture”（《對5G架構的觀點》），本文對其核心內容與思想作概要介紹。

1、該白皮書的總體情況

該白皮書總結了歐盟5GPPP的16個項目在過去一年中的研發成果（涉及從5G物理層架構到總體架構、5G邏輯與功能架構、5G網絡管理、5G軟件網絡與技術等各個領域）及共同點、趨勢，并提出為最終滿足5G需求所需解決的挑戰性問題，最后討論了通用的5G參考框架對于5G標準化的影響。共八章、60頁。

接下來，歐盟5GPPP 5G架構工作組將依據該白皮書研發一個通用的5G參考框架，而且在研發出來后，還會根據實際需要不斷完善該框架。

參與該白皮書編寫的包括Nokia貝爾實驗室（歐盟5GPPP 5G架構工作組主席單位）、華為技術有限公司（歐盟5GPPP 5G架構工作組副主席單位）、愛立信、IBM、三星、Fraunhofer希赫茲研究所、NEC、倫敦大學大學學院、西蘇格蘭大學、羅馬大學、帕德博恩大學、科爾切斯特大學、布里斯托大學等。

2、為何需要打造全新的5G總體架構？

歐盟5GPPP認為，一種全新的5G網絡總體架構，應能通過部署網絡切片技術（以高成本效率的方式）、支持原生的（網絡）軟件化、集成/整合通信與計算、集成/整合各種異構的接入技術（包括固網接入技術與無線網接入技術），來滿足諸多潛在應用場景（自動駕駛、機器人遠程控制、觸覺應用等）對于5G網絡的需求（相關需求的差異將會很大，這就是5G所面臨的最大挑戰，從而就需要增強5G架構的靈活性）。

3、構建5G技術與商業生態系統

歐盟5GPPP認為，構建如圖1所示的5G技術與商業生態系統，有利于將來的5G網絡高效率、低成本地提供各類新興業態服務。因此，總體上，5G網絡架構應具備為汽車、能源、食品、農業、醫療、教育等垂直行業提供定制化專網組網服務的能力。

圖1、歐盟5GPPP所提出的5G生態系統

從圖1看來，該5G生態系統既包括技術，還涵括商業/業務，自下而上一共有五層：基礎設施層、網絡功能層、編排層、業務功能層、業務層。

由此看來，在這種5G生態系統之中，各個服務提供商可以方便地通過5G移動通信運營商（不局限于一個，可以是若干個）所開放的北向接口，去實時、動態地按需租用底層基礎網絡的計算與存儲資源，也可按需使用移動接入網或者固移融合接入網來分發業務內容/數據。從而將可大大提高5G網絡的多業務靈活支撐能力。

具體地，上文圖1所示的5G生態系統的核心在于：

（1）最高層（業務層與業務功能層）用于實現業務流程，并提供與應用相關的功能（注：業務功能層具有相關的功能庫）。

（2）編排層是移動通信運營商參與5G生態系統的關鍵一環，其中的編排功能將可使得5G網絡運營商面向各種不同的、專用的、以業務驅動的邏輯網絡（又被業界稱為“網絡切片”）相應地分配/指配計算資源、存儲資源及網絡資源。特別值得一提的是，如果某個基礎設施提供商滿足不了服務提供商的需求，圖1所示的5G生態系統還將可支持跨域的業務編排與資源編排（這是一種靈活的資源共享機制），從而就需要各個網絡運營商實現在網絡功能層的互聯互通。

（3）歐盟5GPPP還指出，對于5G業務的快速實例化，應采取新興的可信模式，以在網絡信息安全形勢日益嚴峻的背景下，支撐各種新的業務及服務交付模式。同時，還應面向該5G生態系統研發能保證用戶隱私信息安全的創新型解決方案。

4、歐盟5GPPP關于“5G設計目標”的觀點

歐盟5GPPP所提出的5G設計目標主要包括：端到端的網絡切片；以SDN（軟件定義網絡）/NFV（網絡功能虛擬化）來使能；與現有4G LTE及其后續演進集成/整合；控制平面與用戶數據平面相分離；無線接入網絡與核心網絡相分離；可被虛擬化的元素以及哪些元素不能被虛擬化；各種虛擬網絡功能的靈活部署；新興5G功能的特定示例；多連接；C-RAN（集中式無線接入網）、D-RAN（分布式無線接入網）與不同功能分離；新興的5G回程技術；固移融合；云設施的研發；多域編排；把“網絡信息安全”作為5G架構設計的組成部分。

5、歐盟5GPPP所提出的5G架構

如圖2所示，歐盟5GPPP所提出的5G架構主要包括五大方面：物理資源層面、邏輯與功能層面、系統管理層面、基礎設施控制層面、應用于業務服務層面。對此，歐盟5GPPP在其發布的5G架構白皮書中按照總體架構、邏輯與功能架構、物理架構、軟件網絡技術作了詳細闡述。

圖2、歐盟5GPPP所提出的5G總體架構視圖

另外，該白皮書還詳細討論了這種5G總體架構對于移動網絡、物理組網與計算設施、業務與基礎設施管理及編排、托管與部署系統的影響。

5G邏輯與功能架構則對于將來5G網絡之中的（虛擬）網絡功能作了總體考量，并提出面向“業務定制”的無線接入網與核心網絡功能，還給出了邏輯架構設計的和謝娜范式、考慮了邏輯實體與接口、考量了無線接入網協議棧架構與多連接（Multi-Connectivity）、討論了5G編排與網絡管理功能。

而對于5G軟件網絡技術，重點討論了5G無線接入網的軟件化、5G移動邊緣網絡的軟件化、5G核心網的軟件化、5G傳輸網的軟件化，并對5G網絡的可編程特性作了考量，還討論了5G網絡的資源編排（網絡功能的靈活編排）與業務編排，而且討論了5G軟件網絡的網絡信息安全問題。

6、該5G架構對于5G標準化的影響

歐盟5GPPP的這份5G架構白皮書指出，全球諸多標準組織均已參與5G的標準化工作，其中包括各個老牌的標準組織、技術論壇、行業組織/協會、開源組織/社區（OPNFV，OpenDaylight，OpenStack等）。

此外，專注于5G架構與安全標準化的組織有3GPP（移動通信國際標準組織）、ITU-T（國際電信聯盟電信標準局）、ETSI（歐洲電信標準協會）、IETF（因特網工程任務組）、ONF（開放式網絡論壇）、BBF（寬帶論壇）、oneM2M（聚焦于物聯網與機器到機器通信的標準化）。具體如下：

（1）3GPP對5G架構的研究，分為5G系統架構與5G無線接入網架構：①3GPP SA2負責研究RAN（無線接入網）-CN（核心網絡）接口、RAN-CN功能分離、下一代移動網絡的CN系統架構（可支撐異構多層無線接入）；②3GPP RAN2與RAN3負責研究5G無線接入網架構（包括無線接入網切片）；③3GPP SA3負責研究5G安全；④3GPP SA5負責研究5G網絡管理，也是3GPP里研究網絡功能化虛擬化的主要機構。

（2）ITU-T對于5G的標準化研究包括總體架構、網絡軟件化、集成式網絡管理、固移融合。

（3）ETSI對于5G的標準化的影響聚焦于架構與安全方面：①IFA（接口與架構）；②EVE（演進與生態系統）；③REL（可靠性、可用性與保障）；④SEC（5G安全）。

（4）IETF對于5G的標準化的影響聚焦于架構與安全方面：IETF DMM（5G）、IETF SFC（業務功能鏈）、IETF I2NSF（5G安全）、IETF NFVRG（網絡功能虛擬化）。

（5）ONF研發出了一個與SDN及NFV理念相關的SDN架構，其對5G標準化的影響聚焦于SDN架構與安全。

（6）BBF在固網領域的影響很大，其對5G標準化的影響聚焦于BBF架構及遷移、BBF有線及無線（5G）融合、BBF用戶業務（物聯網）、BBF SDN/NFV。

（7）oneM2M對5G標準化的影響主要集中于無線/蜂窩物聯網領域，包括oneM2M ARC（物聯網架構）、oneM2M SEC（物聯網安全）、oneM2M MAS（物聯網管理抽象及語義）。

（8）此外，其他組織可能會對5G標準化產生一定的影響。比如TMF（全球電信管理論壇）的TMF ZOOM正聚焦研究SDN/NFV技術。

本文轉載自上海情報服務平臺