2020中国移动网络技术白皮书.pdf
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1、中国移动网络技术白皮书(2020 年)中国移动网络技术白皮书(2020 年)中国移动 中国移动 2 前前 言言 当前,经济社会的数字化转型进程正在加速,呈现出“五纵三横”的特征趋势。“五纵”即基础设施数字化、社会治理数字化、生产方式数字化、工作方式数字化、生活方式数字化,“三横”即线上化、智能化、云化。中国正在加快推进 5G 等新型基础设施建设,以 5G、云计算、人工智能等新基建,将有力促进“五纵三横”向纵深发展。中国移动深化创世界一流“力量大厦”战略,以推进数智化转型、实现高质量发展为主线,深入实施“5G+”计划,加快信息服务融入百业、服务大众,做网络强国、数字中国、智慧社会建设主力军。本白
2、皮书勾画了中国移动网络发展愿景和技术发展规划,为产业在网络技术发展、技术引入规划和产品解决方案设计等方面提供参考和指引,同时希望能够与合作伙伴们共同探索、集思广益,以更好地满足中国移动网络发展需求,进一步激发数字经济新动能,开启信息通信业发展新阶段。本白皮书的版权归中国移动所有,未经授权,任何单位或个人不得复制或拷贝本白皮书之部分或全部内容。3 目录一、网络技术发展之势.4 二、网络技术发展之策.6(一)求解最大值问题(Maximization),追求极致网络.6 1.性能提升.62.能力增强.7(二)求解最小值问题(Minimization),追求极简网络.9 1.简化制式.92.节能降本.
3、93.降复杂度.10(三)求解化学方程式(Fusion),追求融合创新.11 1.云网融合.112.网智融合.123.行业融通.13三、结束语.16 缩略语列表.17 4 一、一、网络网络技术技术发展之势发展之势 伴随新一轮科技革命和产业变革进入爆发拐点,5G、云计算、人工智能等新一代信息技术已深度融入经济社会民生,造福于广大用户的日常生活。加快推进 5G为代表的国家新基建战略,引领网络技术创新和网络基础设施建设,已成为支撑经济社会数字化、网络化、智能化转型的关键。面向近中期网络技术发展,中国移动认为以下技术发展趋势值得关注:性能极致化性能极致化:随着移动通信每十年一代的快速发展,产业各方共同
4、努力不断提升通信网络速率、时延、可靠性等性能,延伸网络覆盖,提供差异化服务能力,以更好地满足万物互联多样化通信需求。算网一体化算网一体化:从云计算、边缘计算到泛在计算发展的大趋势下,通过无处不在的网络为用户提供各类个性化的算力服务。算网一体化已经成为 ICT 发展趋势,云和网络正在打破彼此的界限,通过云边网端链五维协同,相互融合,形成可一键式订购和智能化调度的算网一体化服务。平台原生化平台原生化:在企业数字化转型、5G 云化的浪潮下,产业融合速度加快、网络业务迭代周期缩短。云原生理念及其相关技术提供了极致的弹性能力和故障自愈能力,获得业界认可。未来云平台将向云原生演进,为电信网元及应用提供更加
5、灵活、敏捷和便捷的开发和管理能力。网络智能化网络智能化:人工智能正在从感知智能向认知智能发展,其应用范围不断扩大。人工智能的完善成熟促使其与网络的融合不再是简单的网络智能叠加,而是实现网络智能的内生化,切实提升网络运维效率和运营智能化水平,达到降本增效的实际效果。同时,构建绿色智简 5G 网络,以打造绿色智简、高效运营、支撑万物互联的 5G 新网络、新生态。安全内生化安全内生化:5G 网络面向万物互联,其应用需求和网络安全问题呈现出多维度、复杂化和系统化的趋势。传统安全体系叠加额外的安全防护措施,解决安全问题的方式已无法满足上述变化,亟待引入内生可信的新型网络安全体系架构,打造启动运行自证明、
6、安全威胁自发现、上下协同自防御的安全能力。网络定制化网络定制化:5G 作为先进的通信技术手段,以其大带宽、低时延、高可靠、5 大连接、泛在网等诸多优势,逐渐发挥巨大作用。5G SA 的建设不但要满足公众网需求,更要满足医疗、能源、制造等不同行业用户的多样化需求。网络建设需要结合具体的业务场景和需求,构建面向不同行业的 5G 专网,从而让 5G 最大化地使能千行百业。6 二、二、网络技术网络技术发展之策发展之策 (一一)求解最大值问题(求解最大值问题(MaximizationMaximization),追求极致网络,追求极致网络 1.1.性能提升性能提升 中国移动以构建端到端网络高速率、低时延高
7、可靠和大连接能力三角为目标,通过引入 3GPP R16 新技术、端到端千兆宽带接入、400G 传输等手段,实现端到端网络性能提升。)速率容量提升 面向无线接入网络,将以载波聚合(CA)技术为主实现多载波间协同,从而有效提升用户峰值速率从 1Gbps+至 3Gbps+。中国移动将推动端到端必选支持 2.6GHz频段内及 2.6GHz 与 4.9GHz 频段间的载波聚合功能,2.6GHz 频段内上下行载波聚合可采用 R15 版本,2.6GHz 与 4.9GHz 频段间上下行载波聚合建议采用 R16 版本,以支持帧头不对齐及时分复用模式(TDM)等增强功能。考虑到 SUL 技术在上下行解耦方面存在一
8、定灵活性,将持续关注产业成熟度,并推荐产业可选支持。面向传输承载网络,传输接入网方面,推动支持 10G PON+千兆智能网关+Wi-Fi6,并实现与 GPON 网络共基础设施,满足家宽网络千兆提速和千兆新业务场景需求。传输骨干网方面,实现以光交叉为基座的光电混合组网,结合新型光纤、光放大技术实现骨干层面 400G 长距离传输,扩展光纤频谱可用资源,并推进实现具有顶层编排能力、跨域协调控制的 SOTN 管控架构。承载网络方面,在保持骨干和省网两级架构的基础上,适时引入 400G 接口。)时延和可靠性优化 随着 5G 行业应用范围的逐步扩大,行业应用对 5G 网络低时延和高可靠的性能要求逐步增多。
9、为满足低时延性能要求,无线网将引入特殊帧结构(如 1D1S 帧结构、mini-slot)、调度算法优化(如预调度)等技术,将局部场景下环回时延降低至毫秒级;SPN 技术基于 66B 原子码块的交叉,实现 TDM 和分组的有效融合,单节点时延低至 us 级,满足 5G uRLLC 业务要求。为满足高可靠性能要求,无线网将引入低码率 MCS/CQI、低目标 BLER、PDCP 重复、slot 重复等技术,核心网则需支持7 规范化的 NAS 兼容性、各网元的异常场景处理、负载控制、过载控制增强等要求。)大连接性能提升 面向物联网多样化场景及性能需求,将构建 4G 和 5G 协同发展的移动物联网技术体
10、系。低速率业务由 NB-IoT 承载,中速率业务由 4G Cat1/1bis 承载,高速率业务由 4G Cat4 及 5G NR RedCap 承载,而超高速率业务由 5G NR 承载。现有 2G 物联网业务将由 NB-IoT 和 Cat1/1bis 承接、以加快推动 2G 退网。NB-IoT 和 Cat1/1bis 将持续增强演进。NB-IoT 网络已部署 R14 速率增强及功耗优化功能,后续将持续推动产业支持并引入 R14/R15/R16 等关键功能,包括多载波增强、移动性增强、NRSRP/NRSRQ 上报、CQI 上报、上行功控优化、上行调度请求、专用 DRX 等,从而实现 NB-IoT
11、 容量、时延和网络优化等方面的性能提升。而LTE 网络将引入 PSM、eDRX 等功能,实现 Cat1/1bis 终端功耗性能提升。2.2.能力增强能力增强 )语音能力增强 面向 5G 语音通话服务,中国移动 5G 网络部署初期采用 EPS FB 方案,并逐步推动 VoNR 端到端技术和产业成熟。无线网将支持 C-DRX、RLC 分段、RoHC 头压缩以及 slot aggregation,核心网 IMS 网元将支持 5G 位置信息获取、位置信息添加、基于 5G 位置的话单填入以及端到端容灾等功能,并将持续推进为用户提供更为丰富的音视频语音业务体验。)覆盖增强与延伸 为破解 5G 室内覆盖难题
12、,我们将通过有源室分、无源室分等手段提升室内覆盖水平,联合产业链共同降低室分系统成本,通过合作低频段进一步增强深度覆盖能力。为解决高铁场景下的网络覆盖性能,可考虑引入设备上车方案,即在车顶部署外置天线,将车外 5G 信号馈入高铁车厢内,降低车厢的信号穿损;再通过车厢内的中继设备达到延伸覆盖的效果。根据中继设备类型的不同,可分为微直放方案与小站方案两种。其中,微直放方案通过对射频信号进行放大,增加车厢内覆盖;小站方案通过 CPE+小站降低列车高速行驶导致的频偏影响,提升信号解调性能。基于现有技术和产品的成熟度,建议优先采用微直放方案。8 此外,为进一步实现覆盖延伸和拓展,中国移动将积极探索卫星、
13、高空基站HAPS/HIBS、低空通信 ATG、无人机飞行器通信等技术与地面网络的深度融合,力争打造立体式的空天地一体化网络。)定位能力增强 中国移动正在构建室内外定位网络。4/5G 网络与室内外定位能力的融合,将在智慧交通、智慧商超、智慧工业、智慧城市等领域具有广泛应用前景。室外场景中,将提供基于北斗的厘米级/亚米级高精定位能力和基于基站的米级定位能力。室内场景中,将提供米级的室内定位能力。一方面通过 4/5G 网络自身实现室内定位,在无线网优先引入 R16 中基于上行 SRS 的定位增强,后续引入基于下行PRS 的定位增强。另一方面,4/5G 网络与蓝牙等泛无线技术融合,可为蓝牙等提供数据回
14、传及供电,实现蓝牙室内定位。)差异化服务体系 结合速率、时延相关的 5G 增强功能及边缘计算等特色能力,构建基于网络能力和业务需求的多量纲体系,形成灵活可组合的多维度运营方式,满足不同客户多层次的业务需求,实现流量价值向多维价值的转换。)基础网络服务能力增强 面向服务化架构能力增强,5G 核心网需支持网内/网间互联互通、服务化消息长度增强、IP 地址池重复处理、服务化网元注册信息校验、HTTP 链路扩展、SA 国际漫游等能力。面向用户业务体验增强,5G 核心网需支持 DNN 和切片纠错、会话重建、N9 转发隧道增强、自动开通等要求。面向 5G 回传和政企专线承载等场景,推进 PTN 网络演进,
15、实现基于软硬切片、L3 到边缘、SDN 集中管控的 SPN 设备和网络,提升 SPN 设备小颗粒度业务的承载能力,满足 5G 2B 和 2C 业务差异化承载需求。后续考虑引入 PON 切片+Wi-Fi6 切片构建面向 2H、2B 和 2C 的综合业务精细化接入承载能力。IP 承载网络将基于 SRv6、SDN 技术开放承载能力,引入承载网切片、端到端跨域开通、业务链等能力。9 (二二)求解最小值问题(求解最小值问题(MinimizationMinimization),追求极简网络),追求极简网络 1.1.简化制式简化制式 随着 5G 业务的发展,为更好的满足个人和行业用户的需求,中国移动根据“简
16、化优化、协同高效”的总体原则,通过采取以下两方面措施,实现网络制式简化和频率资源优化配置。一方面是制式简化,实现从“四世同堂”到“二代协同”,从“一频多制”向“一频少制/一制”。2G 方面,通过 NB-IoT 和 4G Cat1/1bis 技术承接 2G 物联网业务,实现 2G 物联网业务迁移,主动干预、加速 2G 退网;4G 方面,4G/5G 将长期并存、协同发展,中长期根据业务发展需要逐步重耕为 5G。5G 方面,2.6Hz 和 4.9GHz 频段兼顾 2B 和 2C 网络的发展需求,尽快形成 2C 网络优势,打造2B 场景特色。另一方面是频谱资源优化配置,力争单制式高低协同,各频段物尽其
17、用。通过单制式高低协同,让覆盖、容量、上行和时延等方面各有所依,实现配置优化;各频段力争各司其职,实现利用率优化。2.2.节能降本节能降本 典型场景下,5G 基站的带宽大、通道多、功率高,功耗是 4G 基站的 34 倍。为此,中国移动联合产业界持续开展降低基站功耗的关键技术研究,提出“设备级节能、站点级节能和网络级节能”等三层次节能技术体系,后续将通过进一步提升基站工艺/集成度/功放效率(设备级)、优化节电功能性能(站点级)和加强网间智能化协同(网络级)等方式,推动 5G 网络向绿色、高效方向不断发展。一是设备级节能,一方面,进一步提升基站中功耗占比较高的射频功放效率,增强功放在低负载下高效率
18、能力及 DPD 算法的鲁棒性,支持在功放配置实时调整状态下线性工作。另一方面,进一步提升数字器件集成度和芯片处理能力,其中建议下一代数模转换芯片产品应支持 8 通道,下一代数字中频产品应支持 32 通道,单颗基带处理芯片支持 2 个 64 通道小区。二是站点级节能,中国移动已引入亚帧静默、通道静默、深度休眠等基础节电功能,在网络低负荷时可大幅降低 5G 基站能耗,但产业仍需不断优化节能功能性能,包括亚帧静默应引入合理攒包机制、提升中等负荷下的静默比例、4/5G 共模场景支持 4/5G 联合调度、节能的同时降低对时延敏感类业务影响等功能;通道静10 默应满足用户覆盖和容量需求,动态实现最佳的通道
19、静默策略;深度休眠 AAU 功耗应降低至 100W 以内,恢复时长降低至 5 分钟以内,同时新增浅层休眠,AAU 功耗放松至 300W 以内,恢复时长需降低至 30s 以内。三是网络级节能,现网中 4G/5G 网络将长期共存,借助大数据分析及机器学习等 AI 算法,可实现用户行为精准预测,并有序将用户引导至低负荷、低能耗小区,实时关闭、激活容量小区,通过多网协同实现整网能耗最优目标。3.3.降复杂度降复杂度 )网络云自动集成 伴随全球最大规模的网络云商用,NFV 由技术创新转向集成创新,中国移动构建了以“流程规范化、数据标准化、工具自动化”为核心的新型集成体系,广泛应用于云资源池新建、扩容等不
20、同场景,实现了覆盖设计、配置、验收检查全流程的端到端硬集自动化,以及跨厂商的 CI-CT-CD 软集流水线。在中国移动发布的 AUTO“行云”平台中,合作伙伴可以基于 AUTO 的基础能力和工具能力,将自身设备的自动化能力和数据,通过开放 API 接口、数据接口、CI接口和“行云”平台对接,保证持续集成、持续测试、持续交付的控制和数据自动化流转,实现效能提升。硬件设备商,可提前提供设备或通过远程方式开展预验证,确保设备出厂时满足预配置要求,如硬件设备管理接口支持 DHCP client、服务器 BMC 支持所有网卡 LLDP 开关功能并永久生效、服务器可以通过 redfish 管理接口控制 1
21、0GE/25GE 网卡 LLDP 开关接口、ARM 服务器支持可以加载在内存中的Linux 操作系统镜像等;软件设备商可提前参与实验室 CI-CT 验证,按照 AUTO 流水线、数据和 API 接口实现自动化部署工具和数据对接;集成商可按照标准化流程要求开展集成实施工作,及时、准确提供集成设计 LLD 数据。后续自动化集成会进一步从中心扩展到边缘,全面提升云/网/边的集成效率和质量,保证云网的快速迭代和演进。)无线网络的自动化运维(i-SON)相比 4G,5G 网络参数和业务场景更加繁多,这为 5G 网络部署和优化带来全新挑战。为了应对挑战,中国移动提出 i-SON 技术体系,进一步增强传统
22、SON 能力,降低网络优化成本,提升网络性能和用户体验。前期,我们已推动基站自启动、PCI11 自优化等功能成熟,后续我们将围绕网络优化性能提升、大气波导干扰问题解决等,继续推动自动邻区关系(ANR)、最小化路测(MDT)、远端干扰管理(RIM)、参数自动配置等技术和端到端产业成熟,对于 ANR 和 MDT 重点推动终端产业支持,参数自动配置重点推动 Massive MIMO 权值优化功能成熟。(三三)求解求解化学化学方程式(方程式(FusionFusion),),追求追求融合创新融合创新 网络的发展和技术的融合催生了新的化学反应,需要我们去破解新的“技术融合化学方程式”。中国移动计划通过推动
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