2017全球未来网络发展峰会

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《5G网络技术》

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尊敬的各位领导、各位专家、各位来宾:

大家早上好。刚刚休息的时候有记者问我5G跟未来网络什么关系?我说5G不是未来网络,但是跟未来网络有关。未来网络它的覆盖范围不仅是无线还有有线,未来网络希望更大,应用范围更广,5G在2020在上映,未来网络可能比这个时间还要晚。

这是5G的标准化时间表,商用时间应该是2020年,今年12月份完成非独立主管5G主口化,而且要完成5G网络架构化,对美国、日本、韩国来讲希望把5G用在宽带有线接入,到明年8月份会有新的标准化,还有正常移动宽带等场景,到2019年9月份全部5G要求,这是讲标准化过程,标准化过程是瞄准5G这个商用时间表,我们都知道我们经历第一代移动通信,我们以蜂窝小区,我们GSN根据持续不同区分,TDMA,我们还有蚂蜂多子,4G时间空间频率都用起来,频率效率比较高,能支持100兆,4G在中国占了中国移动通信60%,现在5G都开始了。那么如果是1G面向个人通信,5G面向产业和社会的管理应用,比如说要三维电视、可穿戴设备,和产业互联网、机器人、智慧城市等。5G刚才说到大概是2020年商用。国际电信联盟5G业务分别是50兆和100兆,可以看到这个圆圈绿线是5G,里面红线是4G。5G比4G提升了10倍,无线接口从10秒提升到1毫秒,连接密度提高到10倍,能效提高100倍,要做到20个G,怎么提高移动性能,网络流量有几个因素构成,增加天线数等等,所以可以看到大规模天线,超密集主网对应上面的网络容量公式,除此之外无线技术还有各种各样的无线技术需要支持。

我们今天是未来网络的峰会,更多是关注网络技术,所以我们看看网络技术上面5G业务跟现有的固网业务有什么差异,多带宽,连接更复杂,连接大规模物联网,这里面有足够的复杂性,还有增强服务的可信性,减少端到端的复杂性,对移动网需要优化,数据面可编程,另外还有保证能效,实现绿色化,增加身份管理,还有多数据接入,扁平化和运行维护,所以目前固网很多业务需求,还不能满足5G一些需要。

我们说5G有两大方面的需求,一方面是支撑指标,要有用户树立100兆,蜂子100G,流量密度提高100倍,在这样的要求下面,我们对5G接入网和核心网都需要改造,需要有更灵活的网络架构,要实现无线资源优化,另外除了云计算以外,还要移动边缘计算,还要控制用户面和控制面分离,要新型移动管理。从运营商也有很多需求,一个空口跟网络要解耦,就是要独立发展,要提供差异化的服务,网络能力还要开放,所以归结为要新型网络切片和能力开放,当然基础设施会用到SDN软件定义网和大数据。我们可以看看5G网络架构可以分两大方向,首先要模块化功能试图,从两方面来规范,另外主网设计是平台性的,基于NFV和SDN的,前面讲到一些无线技术,实际上网络技术还要多种多样,包括网络切片,移动边缘计算,网络功能重构,控制承载分离,新型移动性管理,多梳理接入以及网络能力开放,下面会摘要做一些介绍。

比如说扁平化,这是2G、3G,左边有一个基站,无线网络控制器,SDN、NFV,另外一个分组网关功能,到4G我们已经做了一些减化,我们4G已经做了减化,上去然后SGS到GGSN,然后4G到5G再减化,直接到EPC,EPC是增强的核心网,可以看到网络进一步扁平化。现在移动网也想IP化,实际上移动网是独立的,通过隧道,通过网关才能连到互联网,未来网络扁平化直接上到互联网,使网络进一步实现扁平化,扁平化目的是为了减少实验,为了适应宽大流量。另外传统的移动网基站控制器,还有MSC,SGSN,传统的移动互联网从2G到3G,走的是电路交换,到PSTN,数据走的分组交换,通过分组网络上到互联网,也就是说不是纯IP,现在到4G发展到EPC,就是说这个没有走电路交换,就像4G(英文),也走到(英文)上面,未来5G纯IP化更确定,现在EPC是左下图,实际上仍然是按设备中上分类,S-GW是P网关,然后有任务服务器,还有一些跟用户属性、计费有关的单元。在每个垂直里头有用户面和垂直面是没有分开,未来5G很可能走到NGC,下一代的核心网是分层,可以看到右图是水平分开,用户面和控制面是分开及然后上面还有应用管理,还有一些业务管理,未来核心网不但纯IP网,还要做到控制面和用户面的分离。

另外5G网络要云化,作为云化很多东西过去是把基站能力做的很强,现在可能有些能力上到云端去,通过云端来集中处理,这个5G云有接入的云、转发的云,还有控制的云,实现网络资源应在集约化管理,能够更好调动网络资源。包括将来支持SDN和NFV,5G出来不等于现有的移动网络淘汰,怎么多个移动网协同,也需要利用云的能力来处理。除了云化以外,我们刚才说很多东西要集中到云。当然在移动通讯上我们发现有些时候不能把所有东西都集中到云,如果所有处理都上到云端,路程是比较长,对于工业互联网,对于车联网,我们希望低毫秒,什么东西都放到云端再处理再回来,这个时间是很长。虚拟现实增加现实,往往需要20G的带宽才能够有好的体验,而且希望反应比较快,属于把VR、AR处理都放到云端,那么这个处理起来一个是把核心网带宽给占用,另外也比较大。视频业务等要求我们希望节约核心网的带宽,同时做到就近处理,所以现在希望把处理上传,IBM提出在云计算上面还有物计算,也就是说物比云更靠近地面,更可以靠近处理。按我的想法还不够,还应该甚至在基站,到交换网中间要处理,目前在底下处理没有人起一个名字,我起一个名字叫霾计算。

所以未来的网络继需要云集中处理,也需要物计算、霾计算分级处理,根据业务不同因地制宜,除了这个未来网络重要的一个网络远见化,我们既有超高移动性的业务,时速500公里,有超宽带业务,有超低实验高可靠的业务,还有大规模的物联网,这些对带宽对实验对资源需求是不同的,但是我们网络物理设施不可能根据一个业务一个物理设施,物理设施是公共,只有通过逻辑上的控制来组建逻辑上的专用网络,根据业务的需要提供针对性的符合业务质量需求的应用。所以这叫切片也要网络化,这里这个图是网络软件化运营平台,数据中心有数据中心的业务,核心网有核心网的业务,5G有5G的业务,机器人还有物联网,他们会在同一个物理网络设施上,但是对网络资源的利用是不一样的,我们需要有调度,需要有协同,跟这种协同是纯网优化,这需要利用控制面来实现纯网的优化。还有切片并不是全部的,业务来了提供切片,业务没有了这个切片就要收回,所以切片是有寿命管理,这种情况下需要灵活协调。

我们利用华为一个PPT例子,我们前面有EMBB正常的移动宽带,有MMTC大规模的机器通信,有超可靠的实验,当然还有其他业务。通过空中接口接进来,给他们分配什么样的带宽,他们对时间有什么敏感要求,这些都需要预先感知。另外核心网等需要调度不同的资源来实现服务,这里可以看到蓝色和绿色、红色、黄色对应不同切片来实现需求。比如说这是各种各样的业务,用户端有各种业务,通过天线,前端有黄的有红的有蓝的,每个网络面对有基础设施、有核心网,如果所有的都是平均分配的话,可能实际上业务都会受到集中,都得不到最佳状态。现在实行切片,比如这个红的就提供支配他所需要的一种业务,实际上对蓝的、黄的业务也可以优化处理,所以切片实际上成立针对业务多样化,一种网络资源的管理。怎么切片,我们看每一个切片,每一个切片有资源层,有数据和用户面,有控制面,还有服务面,当然还有应用以及管理。实际上数据面和控制面是SDN支撑的范围,数据面和控制面合起来是NFV支持的网络,同一个面要同时同个周期管理,单个切片底层是虚拟化的网络处理,数据要支持数据、支持分组业务,支持内容分配网CDN还有各种业务,控制面当然有服务网关、有路由器,有HSS,用户的服务器各种各样,他们通过切片边缘控制器来控制,最上面是服务,更重要是切片内部管理,有在切片之间的管理,那么这都需要动态服务。切片对5G来讲也是新的挑战。

另外SDN和NFV传统路由器和控制功能合二为一,根据地址最短路径优先,并不考虑全局优化,所以在大数据时代这是比较傻瓜的方式是不适应,所以希望通过SDN把结点控制功能集中起来,变成网络操作系统,这时候路由器变成纯粹的转化功能,当然了超出控制功能都需要控制,实际上可以SDN将互联网从过去物连接分组通信一部分回归到面向连接的分组通信,这个更复杂需要全网一些关联控制。那么除此之外我们还希望网元变化,传统上买交换机专用硬件、专用处理操作系统,还有中间器,现在我们希望通过NFV,硬件是通用的,以X86的通用器,不管是哪一样都是一样的不同的中间件来实现设备不同的功能。所以SDA和NFV支持网络重要手段,也是网络资源优化以及适应大数据很好的应用面。所以强调是控制承载彻底分离,控制面是可编排重构,用户面专注于数据转化。另外网络实行智能化重构,这是中国电信提出到2025实现网络重构,网络弹性部署、快速配置,基础设施还是一样的,网络资源、存储资源、带宽资源,通过云管理平台、控制器,通过网络功能虚拟化支撑不同的应用,这就是云化。上面再通过SDN类似网络编排实现优化,中国电信提出来希望全国90%的地区不少于,在IP应用SDN,在边缘运用NFV,并且希望到2020年80%功能软件化,利用云和虚拟化软件化切片化来实现整个网络智能化的重构。

说完这个我们再说到5G,通常的移动通信一个基站用户在基站附近受到很好的协调,用户在蜂窝边缘信号效果不那么好,未来我们希望用分布式的天线,这样使用户在蜂窝周围也能收到比较好的信号,当然天线之间是有很多干扰,互相有干扰的。资源怎么分配、优化,需要集中的管理,我们需要大数据,搜集天线干扰数据,通过联合的信号处理,通过大规模的现状来抵消,一个天线无干扰就信号特别大,根据分析这种方式可以提高两个量级容量,当然我们实际上还有高密集主网,还有其他方案等等。现在朝着超密集主网,有中央大数据管理和联合信号处理协调,另外移动通信通常都是一个基站,一个基站服务一部分用户,比如说我们现在绿色,可能就像北京望京网上住人的地方网上很忙,白天这些人都上班,所以基站是忙闲不均,基站利用率很低,过去一个基站一个基站亟待处理,现在为了让它协同我们抽出来,这样一来变成集中的,每个基站都有功能。这个传输网,光线传输的不是数字信号。这种方式是集中式,所以是集中、合作、云、绿色的,这是我们未来5G大规模采用。

说到ROF移动通讯做到高带宽,现在频率可能要扩展到毫秒,外国已经规划要到70级,内部传输很大,所以往往需要把光纤引入到基站,包括引入到馈线上面,我们可以把用信号微波,调制光信号,成为光信号,接收再返回来,这个时候需要用到(英文)。另外过去我们很多交换放到路由器,就是IP包召唤,10毫秒都不止;另外一种交换就在(英文),虽然说矮了一层,但是仍然需要毫秒到10毫秒的量级,现在华为提了方案,是一层半在物理层到第二层之间实现以太网的终极,可以做到什么?做到毫秒级,这样好处是基于原生的内核,不需要跑到二层和三层来存储和查表,而且可以混合用,既有独占,又有以太网统计服用特征,所以来讲间距两者,而且基于最优路径,端到端的硬管道,绿的是一种业务,蓝的是一种业务,他在峰值限制上面,右边是混合服务,在所有的你可以用的业务上面都可以填出,更好利用了网络资源,各种硬管道可以应用,优化了网络资源利用,也可以支持SDN的控制。当然根据不同的需要,有些业务可以走交换器路由器。未来物联网体系现在有很多,有DAN,有NDN、CCN、SDN软件定义网、SON面向服务网。实现内容的交换,在结点上现在5G有可能比较看好,当然也不能说就确定了发展路径。

我的报告就到这里,谢谢大家!