文档介绍：5G网络架构的标准研究进展
 
 
曹亘++李佳俊++李轶群++李福昌
【摘要】为了研究5G网络架构演进对无线网络升级演进的影响，介绍了3GPP在5G系统设计的标准研究进展。根据5G系统典型部署场景和关键指标，研究了
5G系统的网络架构设计和八种候选组网方案，分析了5G协议栈功能需求。探讨了未来电信运营商4G和5G网络在无线接入网和核心网部署的策略及技术演进路线。
【关键词】5G网络架构 5G与LTE紧耦合运营商5G部署策略
doi：.1006- ：文献标志码：A ：1006-1010（2017）02-0032-06
引用格式：曹亘，李佳俊，李轶群，等. 5G网络架构的标准研究进展[J]. 移动通信， 2017，41（2）： 32-37.
1 引言
3GPP于2016年初启动5G标准立项研究，5G标准划分为两个阶段：2016年至2018年9月完成R15标准制定，满足5G初期的韩国等地区迫切的商业部署需求；2020年3月，3GPP将完成R16标准制定，满足全部IMT2020提出的5G网络发展目标和应用用例需求。5G标准制定需要满足4G系统的前向兼容性要求，特别是在5G网络部署初期，4G核心网必须要支持5G基站接入。
全球运营商对5G试商用/商用网络部署有强烈诉求，韩国计划于2018年平昌冬奥会，日本计划于2020年东京奥运会分别开通5G试商用/商用网络。国内由工信部牵头，三大运营商和主设备厂商推动成立了IMT2020推进组，共同推动国内5G关键技术研究和验证、产业合作等工作，加快国内5G商用进程。
2 5G典型部署场景及业务要求
5G部署场景及指标需求
2015年12月3GPP RAN70次全会，通过了下一代无线接入技术的场景及需求的研究立项[1]。ITU-R IMT 2020 and beyond定义三种5G应用场景，分别是移动宽带增强（eMBB，enhanced Mobile Broadband）、大连接的机器类型通信（mMTC，massive Machine Type Communications）、低时延高可靠通信（URLLC，Ultra-Reliable and Low Latency Communications）。上述三种业务不仅是现有移动蜂窝网络业务的延续发展，也考虑了未来5G新业务需求。经过大量讨论和论证，5G系统重点关注如下典型部署场景：室内热点、密集城区、郊区、城区、高铁、超远覆盖、大连接、高速公路、空地通信等。5G基站由于部署场景的差别，站间距考虑从20 m至5 km的覆盖范围，支持用户移动速率范围从3 km/h至500 km/h。
5G部署頻段需要考虑低频段（低于4 GHz）和高频段（20 GHz）混合组网场景。为满足不同传输带宽、时延、移动性等各典型场景的业务需求，5G候选频谱资源需要继续挖掘低频段频谱资源的潜力，同时，向高频段寻找更多可用频谱资源，以支持高达200 MHz甚至1 GHz的频带需求。5G高频段有利于多天线技术应用，高频段在多天线传输（高达256根天线）方面比低频段有更大的传播特性优势。
5G业务指标需求
与4G相比，5G业务指标要求有很大的提高。5G系统设计为了满足三大未来业务方向需求，数据峰值速率、频谱效率、频带宽度、移动性、业务能力等关键性能指标都有大幅提高。同时，为了满足mMTC、URLLC等新业务需求，制定了单位面积连接数、终端能耗、控制面/用户面时延等新指标要求。
为了满足5G网络各种典型场景的需求，3GPP定义了相对完善的关键系统性能指标。主要性能指标如表1所示：
3 5G网络架构及功能要求
5G网络架构设计总体要求
5G网络架构总体需求明确规定了支持多系统制式、统一鉴权架构、终端多系统同时接入能力、无线与核心网独立演进、控制面和用户面功能分离、IP/非IP/以太网传输、NFV/SDN等新技术，以提供更好的移动业务体验、降低终端功耗、业务灵活配置等更高的业务服务能力[3]。5G网络高层的参考设计架构包括下一代终端（NG UE）、下一代无线接入网（NG RAN）、下一代核心网（NR Core）以及相应的参考节点，具体如图1所示：
其中，各参考节点定义如下：
（1）NG1：NG UE与NG Core之间控制面参考节点；
（2）NG2：NG RAN与NG Core之间控制面参考节点；
（3）NG3：NG RAN与NG Core之间用户面参考节点；
（4）NG6：NG Core与数据网络（Data network）之间的参考节点，数据网络可是公有或者专有数据网络或者运营商自营的数据网络。