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1、目錄目錄 IMT-2020(5G)推進組于2013年2月由中國工業和信息化部、國家發展和改革委員會、科學技術部聯合推動成立,組織架構基于原IMT-Advanced推進組,成員包括中國主要的運營商、制造商、高校和研究機構。推進組是聚合中國產學研用力量、推動中國第五代移動通信技術研究和開展國際交流與合作的主要平臺。5G-Advanced核心網發展愿景5G-Advanced移動網絡價值場景、挑戰和需求5G-Advanced核心網關鍵技術方向5G-Advanced核心網網絡架構展望5G-Advanced產業落地建議主要貢獻單位P1P2P16P34P36P38IMT-2020(5G)推進組5G-Adva
2、nced核心網演進白皮書1IMT-2020(5G)推進組5G-Advanced核心網演進白皮書5G-Advanced核心網發展愿景隨著全球5G大規模商用,產業界開啟了5G下一階段演進的技術研究和探索。3GPP從R18啟動研究,標志著全球5G發展進入5G-Advanced新階段。移動通信網絡歷經了五代的發展,從1G/2G的話音業務實現移動通信的普及,到3G/4G的數據業務實現了移動互聯網,5G進一步提升了無線帶寬效率。在5G-Advanced階段,移動網絡價值場景呈現蓬勃發展的趨勢,體現在新媒體、新連接、新能力三個方面,逐步發展出超越帶寬效率的多維化能力。新媒體方面,隨著8K視頻、裸眼3D、XR
3、和新通話等應用的不斷發展,未來將實現更加真實和自然的虛擬現實體驗,并會進一步和AI以及物聯網深入結合,推動更加廣泛和深入的應用。而這些應用場景需要媒體協議層優化和按需調度以及5G網絡邊緣上部署媒體渲染等處理設備。新連接方面,一方面千億物聯極大地豐富了各行業網絡上的資源并構成智能社會的基礎,另一方面用戶從單一的端-云的基礎網絡連接,發展到端-端、端-云、端-家、端-車等多種差異化連接。而這些連接需要網絡具備智能化、動態組網能力,且需要5G網關具備高帶寬、高隔離、低時延、長連接的特征。新能力方面,通信網絡的部署范圍較為廣泛,具備智能化和感知能力后,可以實現通信網絡任務外延化及業務普遍化。通信智能化
4、和感知融合是在5G-Advanced階段比較有代表性的新技術,具有較為廣泛的應用空間。而這些能力需要供給給行業應用后,才能體現出價值。這就需要5G網關具備感知數據的收集、處理能力。隨著5G-Advanced技術的深入研究,需要對以上三個方面加強技術創新和產業升級,提高5G-Advanced產業競爭力和市場占有率,推動5G-Advanced產業的可持續發展;加強企業間合作和產業鏈協同,形成產業生態圈,通過能力開放實現5G-Advanced和行業融合,為各行業供給新動能,發展出5G-Advanced的新業態。最后,通過以用戶為中心構建切片技術,實現產業閉環。2IMT-2020(5G)推進組5G-A
5、dvanced核心網演進白皮書5G-Advanced移動網絡價值場景、挑戰和需求圖1 新興媒體業務演進2.1 新媒體2.1.1 新興媒體業務新興媒體業務,如高清視頻、沉浸式游戲、AR/VR等需要網絡層提供高帶寬低時延的傳輸能力,將成為5G-Advanced網絡承載的重要業務類型。當前,多媒體技術不斷發展,編解碼效率和壓縮率在逐步提升;媒體硬件設備性能不斷完善,顯示設備清晰度逐漸從4K/8K向16K甚至更高升級演進,顯示器的重量、尺寸、耗電量等性能也逐步優化,且眼動追蹤,手勢等交互方式逐漸多樣化,以滿足不用業務場景下用戶沉浸式體驗的需求;新興媒體業務的應用領域和生態不斷完善,在娛樂、教育、辦公、
6、出行、體育賽事直播等領域的應用逐步拓展。然而,新興媒體業務的沉浸式、交互式、協同式需求對通信網絡能力提出更高要求,如網絡傳輸速率需提升到Gbps級,網絡傳輸時延需要降低到10ms以內,且部分業務場景也將從單終端通信演進到多終端協同交互。因此,使用5G網絡通用的QoS機制處理新興媒體業務會具有更高的挑戰,需要考慮3IMT-2020(5G)推進組5G-Advanced核心網演進白皮書如何充分利用新興媒體業務流的特性來進一步提升網絡傳輸的效率和QoS控制能力,同時,也需要加強網絡與應用的協同和交互,進一步提升應用根據網絡環境進行自適應優化的能力。由于多媒體業務涉及多種網絡傳輸協議,如RTP、QUIC
7、等,根據業務的需求,網絡需要考慮針對不同傳輸協議下媒體幀粒度信息的感知,以便于網絡執行幀級的QoS調度,進行傳輸調度優化。新型媒體業務將帶來大量的存儲和帶寬需求,基于現有的內容分發方式,由內容緩存節點直接向最終用戶分發的方式,將對內容提供商引入更高的帶寬開銷及成本。另一方面由于當前內容緩存節點的部署位置位于移動網絡外部,很難進一步降低內容分發時延。對于交互式XR業務,客戶端通常在媒體幀的所有報文完整到達后再進行解碼和顯示。然而媒體幀非連續發送,具有微突發特性,并且不同類型的媒體幀可能產生毫秒級超大數據量的微突發,如果網絡不能提供相應的傳輸保障引起丟包或大的時延抖動而產生無效幀,會導致卡頓或花屏
8、,影響用戶體驗。網絡如果按照最大微突發帶寬為用戶提供帶寬保障,雖然可以保障用戶體驗,但網絡資源利用率和用戶容量將非常低。對于輔助型AR等高算力應用,可通過部署在邊緣的計算資源為應用提供低時延的計算卸載服務,滿足終端設備輕量化的需求。為了保障用戶體驗,終端處理時延、網絡傳輸時延、邊緣計算時延之和需要小于特定值,而網絡擁塞和邊緣計算負載都將引入毫秒級時延,因此獨立調度網絡計算資源很可能無法同時滿足端到端時延需求并最優使用網絡計算資源。面向各類新媒體業務的大流量轉發、傳輸調度需求,未來用戶面網元需要多樣化的轉發調度能力,同時新媒體業務的廣泛應用也會引入大量差異化能力的用戶面網元邊緣部署。當前控制面集
9、中管理的方式,將引入較高的管理復雜度,包括對用戶面網元管理、用戶面路徑管理、應用尋址等;并且邊緣網絡和應用的變更也依賴集中控制面的功能、配置同步,從而可能對集中控制面和大網業務產生影響。2.1.2 新通話過去三十年,層出不窮的用戶需求和不斷發展的通信技術,推動著運營商為用戶提供的實時通信業務經歷了標清語音通話、高清語音通話到高清視頻通話的發展演進。5G-Advanced時代,運營商實時通信業務將以新通話為基礎,朝著智能化、交互化、沉浸化的方向持續演進,通過音頻、視頻、數據三通道,并結合AI、AR/VR等技術,為用戶提供更好的沉浸式交互式感官體驗,幫助用戶提高溝通效率。與此同時,將業務覆蓋范圍從
10、人與人通信擴展到人與物、物與物的多媒體實時通信范疇,使能千行百業。在2C領域,新通話為消費者提供豐富的業務服務和個性化、差異化的業務體驗,提升用戶黏性,4IMT-2020(5G)推進組5G-Advanced核心網演進白皮書在2B領域,新通話將普惠的實時通信能力賦能行業,幫助行業實現數字化轉型,從而進一步釋放了運營商網絡的價值,實現了網絡能力的變現。例如:遠程指導、智能客服等業務幫助企業在視頻通話過程中完成產品安裝、故障排查或業務辦理等各種業務,實現業務閉環,有助于企業的降本增效。表3 周期性確定性業務的性能需求圖2 新通話2C場景為運營商創造業務增值空間。例如:主叫名片(又稱多媒體來顯)、內容
11、共享業務基于音頻、視頻通道之外的第三通道數據通道,為用戶在通話接通前、通話過程中傳遞更豐富的多媒體內容;趣味通話、數字人通信業務,借助AI/ML、AR/VR技術,為用戶增加通話的趣味性以及在敏感場景下保護用戶的個人隱私;無障礙通話業務通過AI/ML技術實現語音、文本、圖像、視頻數據之間的轉換,幫助老年人、殘障人士、國際友人進行無障礙的溝通交流。圖3 新通話2B場景5IMT-2020(5G)推進組5G-Advanced核心網演進白皮書為了提供這些業務,需要運營商網絡引入更多新的技術,實現更多新的功能:支持數據通道,在終端和網絡間傳遞任何格式的多媒體數據,這是實現交互式通信體驗的基礎。支持ASR、
12、TTS、NLP等AI/ML技術,實現語音、視頻、文本數據之間的轉換,提供基本的多模態通信體驗。隨著生成式AI、大模型、語義通信等技術的不斷發展和引入,觸覺、嗅覺、味覺等更多模態將會在實時通信中傳遞、轉換和生成,為實時通信提供更加豐富的體驗。支持高質量低成本地生成個性化的個人數字人形象,實現“千人千面”,并能進行數字人形象的驅動,降低對終端算力的要求。支持沉浸式語音,創建360音頻體驗,包括立體聲和環繞聲以及頭部跟蹤支持,為用戶提供最逼真的用戶體驗。2.1.3 云上業務云上業務是指由云端按需提供業務平臺,在該平臺上提供業務。目前,云上業務典型代表是云游戲和云手機。云游戲屬于在線交互式流媒體業務,
13、能夠降低對游戲終端的硬件和算力要求,降低高品質游戲的使用門檻并簡化用戶安裝使用,從而為玩家帶來更豐富、強交互的沉浸式體驗。在云游戲業務中,終端設備通過5G網絡將操作指令發送給云端服務器,云端服務器進行游戲的運算和渲染,并通過5G網絡將畫面以視頻流的方式發送給終端,從而減少終端因為進行渲染等運算的處理開銷;此外也可以節省游戲開發時與不同硬件和系統的適配成本。由于云游戲業務依賴大帶寬(幾M到百M以上)、低時延(毫秒級)、低抖動的網絡傳輸能力,因此對網絡傳輸性能提出了較高的要求,也成為5G網絡的非常典型的落地場景。云手機業務通過新型應用的形式為用戶在本地設備上提供云端虛擬的另一部手機,云手機業務將本
14、地的存儲、計算、渲染全部遷移到云上,操作系統以及各種應用也一并運行在云端手機上。圖4 云手機業務6IMT-2020(5G)推進組5G-Advanced核心網演進白皮書云手機支持語音業務對網絡有新的需求。從安全和保密的角度考慮,云手機的語音業務流程不回落真機,從云手機可以直接撥打和接收電話,這需要云手機有一個跟真機完全獨立的號碼和身份,類比虛擬軟SIM獨立卡號,不依賴真機獨立接入核心網,包括云手機認證接入、語音方案、新通話方案等;同時云手機需要具備安全監管能力,云手機和真機綁定,溯源真機身份和位置。云手機的業務體驗也對網絡提出了新的需求。一方面,云手機的下行業務流為云端手機上運行的實時畫面的視頻
15、流,云手機業務上行業務流為控制云端操作系統的指定流,因此網絡需要提供高下行帶寬來滿足業務需求;另一方面,云手機業務的服務器處理時延和部署位置受限等原因引入了額外時延,因此網絡需提供更低時延來減少端到端時延,保障云手機的E2E體驗,從而使云手機獲得與真實手機一致的業務體驗。2.2 新連接2.2.1 無源物聯當前5G網絡時代,eMTC、NB-IoT、Redcap等各種蜂窩網絡技術,以更低成本和更大覆蓋范圍實現了蜂窩物聯網服務,這些蜂窩物聯網技術通常面向傳統有源物聯網終端提供通信服務。此外,在無線生態系統中,還存在著大量無源物聯網終端,例如射頻識別(RFID)系統,已經在高速公路收費、牲畜標簽、倉庫
16、資產管理和零售盜竊威懾等場景下廣為應用,RFID設備通過反向散射無線電進行通信,可以在沒有本地電源的情況下運行。然而,傳統無源物聯技術受制于無源標簽極低功耗和極低復雜度的特性,傳輸距離短,難以規模組網,應用場景受限。為解決上述問題,新型無源物聯技術應運而生,并逐漸成為業界的關注熱點。新型無源物聯技術利用蜂窩基站同標簽直連或經中繼通信,可增大激勵距離和接收距離,優化系統效率,滿足更大范圍、更復雜場景的組網及應用需求,既可應用于資產管理、商超零售等“室內做深”場景,也可應用于智能電網、生產物流等“室外做廣”場景。蜂窩無源物聯技術包含多種應用場景,例如:自動化倉庫盤點 醫療器械庫存管理和定位 汽車制
17、造業務內部物流 智能家居中的物聯網傳感器 機場航站樓/航運港口物聯網 尋找遺失物品7IMT-2020(5G)推進組5G-Advanced核心網演進白皮書 在購物中心進行室內定位為支持新型無源物聯技術,5G-Advanced核心網需基于設備特性進行演進,主要涉及如下兩個方面:(1)融合網絡架構的優化當前核心網支持2G、3G、4G、5G以及NB-IoT和RedCap設備接入,但不支持對無源物聯網設備的管理和控制。支持蜂窩無源物聯技術預期會對5G網絡架構和網元功能提供增強需求,可能會增加融合5GC多接入網絡架構的復雜性,需要在設計蜂窩無源物聯網絡架構時盡可能簡化對核心網網絡架構的調整。(2)無源物聯
18、網關鍵技術需要定義及完善引入無源物聯設備,需要對5G系統機制進行革新,涉及注冊管理、連接管理等基本能力,此外,還需對網絡標識、數據傳輸、安全和計費等新型機制進行定義,以更好提供蜂窩無源物聯網服務。2.2.2 工業物聯近年來,工廠機器視覺、礦業遠程控制、智慧港口自動化巡檢、電力行業配電自動化等制造業的創新層出不窮,以數字化、智能化、柔性化生產為核心的創新工業制造對5G專用網絡、5G確定性網絡、高精授時、工業以太網提出了更高的要求。5G專用網絡:可以滿足公共安全、基礎設施和工業領域的關鍵無線通信需求,推動企業更好地進行數字化轉型。在5G-Advanced階段,5G專用網絡除提供靈活、便利的接入外,
19、還需要考慮支持更大范圍內的移動性和本地化服務,并且為了保持從一個網絡轉到另一個網絡(如從專用網絡轉到公共網絡)的連續性,需要在網絡之間進行一定程度的整合。確定性網絡:是一種可以提供“準時、準確”數據傳輸的網絡,核心目標是滿足業務的確定性和可靠性需求及關鍵服務體驗指標。5G-Advanced需要進一步解決5G確定性網絡面臨的挑戰,解決廣域應用中各類場景下PLC北向控制的可靠性與確定性問題,如AGV、無人集卡等20ms99.99%;進一步解決電力行業的差動保護、配電自動化等場景10ms99.9999%;解決局域應用環境下,PLC南向網絡的超低時延可靠性問題,如時延低至2ms?;谶@些場景和需求,5
20、G-Advanced需要進一步解決5G確定性網絡的一些短板,如廣域IP環境下的確定性、N3傳輸網絡的確定性,進一步的跨層調度優化。高精度授時:差動保護、智能配電站等配電網的自動化設備以及工業PLC控制,對時鐘同步有嚴格的需求,如何滿足配電自動化的高精授時需求(1us),從而實現通信+授時一體化網絡部署是配電自動化場景一個主要的技術挑戰。當前的5G系統授時,僅能基于業務授權,5G-Advanced需要在差異化授時服務(如基于簽約、位置)、系統授時彈性、授時狀態開放等維度進一步提升,以滿足高精8IMT-2020(5G)推進組5G-Advanced核心網演進白皮書度授時能力商用化要求。工業以太網絡:
21、5G-Advanced需要進一步解決工業以太網部署的痛點場景。目前的5G網絡,只支持一個VN組只能由單個SMF服務,而單個SMF服務的地理區域是有范圍的,無法為地理區域更大的工業用戶提供VN組通訊。5G-AdvancedCIA作為5G工業應用領域的主要標準化組織,通過對5G系統與工業應用需求的差異分析,期望5G能夠在組管理、組配置、組監測的方面做進一步的增強以滿足工業需求。2.2.3 衛星通信隨著衛星通信技術的發展,衛星通信得到廣泛應用,比如無地面網絡部署區域,但存在必要通信需求的遠洋船舶、海上科研、資源勘查;物聯網與工業互聯網場景,需保證物聯網終端的實時網絡接入,避免由于地面網絡覆蓋問題導致
22、的工程、生產受限;小區回傳場景,通過建立5G衛星信號回傳機制,為孤立區域和遠程服務中心提供網絡互通;星上邊緣計算場景,滿足國土安全、地球觀測和災難救援等多個領域的差異化服務需求,避免數據回傳給遠程云端,降低對信關站的依賴,增強數據安全性等。衛星通信系統與5G系統采用不同的技術體制,網絡特征差異巨大。為了實現異構網絡高效融合和無縫的服務提供,需要充分考慮到兩個系統間的差異化特征,拉通兩個技術體制之間的協議差距,實現高效的互聯互通。針對衛星通信在網絡拓撲上的動態性特征,可以利用拓撲變化周期性可預測的特點,實現高效的切換。針對衛星通信傳輸時延長,且傳輸時延隨軌道高度差值較大的特征,需要引入新的接入類
23、型。5G系統支持UE使用衛星接入建立PDU會話,并對衛星接入的會話進行動態QoS控制。由于衛星移動、稀疏星座部署(例如在衛星通信部署初期)等原因,可能造成衛星信號非連續覆蓋,此時UE僅在特定時間和地點能夠接入衛星,或者,UE位置可能無法被網絡及時知曉以實現高效尋呼。為此,需要增強衛星接入下UE的移動性管理機制。另一方面,由于衛星可以提供移動寬帶覆蓋,在邊緣地區(例如偏遠農村地區)、難以部署地面網絡的廣闊區域(例如海域),以及在緊急或臨時情況下(如災難地區或在等待許可證批準時代替微波鏈路),移動網絡運營商可以使用衛星在基站與核心網之間提供回傳服務。當使用衛星回傳時,運營商面臨如何降低衛星鏈路的傳
24、輸時延,從而提高數據傳輸效率和服務質量的挑戰。一種有效的方法是通過衛星提供邊緣計算服務或啟用衛星上的本地交換,以縮短回傳連接。為了在衛星上支持邊緣計算或本地交換,需要在衛星上部署UPF,這需要增強5GS以支持星上UPF。此外,為了提供邊緣計算服務(例如物聯網應用的計算服務),還需要在衛星上部署邊緣服務器。9IMT-2020(5G)推進組5G-Advanced核心網演進白皮書移動網絡需要識別末端設備的用戶身份標識以及設備使用的不同用戶身份標識,基于相關的用戶身份信息進行差異化網絡服務管控,包括支持多種類型末端設備的接入、對末端設備應用不同的網絡策略等。1)識別用戶身份(UUID,Usage of
25、 User Identifiers):在面向未來的虛擬網絡世界中,個人用戶可以通過數字身份進行各種社會類活動,例如購物、娛樂、金融轉賬、遠程參會等,網絡側需要2.2.4 移動個人網絡移動個人網絡包括一組末端設備,比如AR眼鏡、家庭游戲機、辦公室打印機等,還包括一個或多個具有5G網絡轉發能力的網關終端,這些末端設備通過網關終端接入移動網絡。移動個人網絡還包含一個或多個具有網絡管理能力的設備進行管理,通過該設備可以實現對移動個人網絡的管理。隨著電子設備的逐漸豐富,個人便攜、居家、辦公環境中有了越來越多的電子設備,這些電子設備都具備WiFi或藍牙等能力,即便是手機等具備移動網絡訪問能力的設備,在居家
26、或辦公環境下,也會使用WiFi或藍牙,連接網關。通過移動個人網絡業務,這些零散的電子設備可以通過移動網絡的橋接,形成可分可合可移動的靈活網絡,便于對各種設備的網絡化管理以及訪問移動網絡業務。特別針對辦公環境而言,移動網絡具有廣覆蓋、多連接的屬性,是支持移動辦公場景的重要基礎設施。移動辦公意味著用戶不必在同一位置訪問文件、數據庫或其他辦公設備,從而可以靈活地遠程工作。企業希望減少對簽約設備的依賴,讓員工可以通過登錄個人賬號訪問包括打印機、數據庫、應用服務器等企業資源,這種靈活性以更經濟的方式提高了員工的工作效率。圖5 移動辦公場景10IMT-2020(5G)推進組5G-Advanced核心網演進
27、白皮書對用戶身份進行鑒權認證,并基于用戶身份提供增強的用戶體驗服務和性能優化,使得為不屬于3GPP網絡的終端設備提供服務成為可能,從而拓展移動網絡產業邊界。2)用戶身份的網絡使用管控:移動網絡對用戶身份的管控包括對每個UE上同時激活的用戶身份數量,或者對通過UE同時接入的末端設備數量的管控。不同的最大用戶身份數(或末端設備數量)對應不同的網絡服務套餐等級。此外,移動網絡也可以根據運營商策略限制或暫停用戶身份使用網絡,例如在某些區域或某些設備上禁止使用用戶身份信息訪問網絡等。3)差異化網絡管理:移動網絡在識別用戶身份之后需要對不同用戶的業務進行差異化網絡管控,具體包括網絡訪問控制、QoS以及計費
28、策略等。此外,統計計費信息也是移動網絡的重要特性之一,當識別用戶身份之后,網絡計費信息也可以基于用戶身份信息進行統計。2.2.5 家庭隨身網絡伴隨移動互聯網、物聯網、人工智能的蓬勃發展,智能產品已走入千家萬戶,逐漸出現了通過手機等設備遠程訪問家庭網絡中智能產品的需求。但現有解決方案卻很難解決體驗和安全等問題,影響和限制了這些訴求的廣泛使用。例如:1.移動手機用戶遠程實時訪問家庭安防設備 針對工薪族在公司和遠程關注子女教育、照顧老人、關愛寵物等已成為普遍剛需,此時需要手機遠程安全,隨時互通,高速率訪問家庭攝像頭和家庭互聯,和家庭互動。2.移動手機用戶和家庭NAS遠場互訪 隨著家庭NAS設備逐漸普
29、及,遠程用戶和家庭NAS交互,獲取文件,照片等場景,隨時互通,內容安全,高速率成為連接的關鍵。3.移動手機用戶和PC/打印機文件遠程互訪針對用戶出差或旅游等場景,存在遠程隨時隨地訪問存放在家里的文件場景,隨時互聯,安全和高速率連接成為關鍵訴求?,F有解決方案普遍使用數據迂回的方案,如圖6所示,該方案帶來的私有數據出運營商網絡的安全風險和體驗差問題,一直被詬病。圖6 遠場手機訪問家庭NAS當前方案11IMT-2020(5G)推進組5G-Advanced核心網演進白皮書家庭隨身網絡是一種數據零迂回,不出運營商網絡,直接網絡互通的解決方案,可以解決服務體驗差,安全差等痛點問題,如圖7所示。圖7 家庭隨
30、身網絡訪問方案為支持家庭隨身網絡方案,需要移動網絡和家庭設備協同聯合解決如下關鍵挑戰:手機隨行,跨域訪問家庭:如何實現手機動態遠程建立從移動網絡到家庭的數據通道,數據不迂回,提升體驗,支持本地跨域和異地跨域的訪問。手機零改動:如何對手機和應用零改動,不影響已有手機終端生態。家庭NAS,家庭安全攝像頭等設備零改動:如何不影響家庭設備,快速接入網絡。手機安全接入家庭:如何保證只有安全的手機才可以接入家庭,數據通道的安全保護,內容的安全保護。靈活的家庭業務訪問管控:如何實現靈活的手機用戶遠程訪問管控,保證靈活的安全家庭群組管理。2.2.6 多連接5GC支持非受信非3GPP系統、受信非3GPP移動無線
31、接入以及固定接入這三種非 3GPP系統的接入,采用和3GPP接入系統統一的接入接口,以及類似的注冊和連接管理機制、會話管理機制。終端同時從非3GPP接入和3GPP接入的時候,終端和網絡可以按照策略進行數據流的steering,switching和splitting,一方面可以提升數據傳輸速率,提高用戶的業務體驗,另外一方面可以優化數據傳輸并且緩解接入系統的擁塞。在5G-Advanced階段,這種多接入操作擴展到用戶接入到更多3GPP系統的場景。例如終端移出地面網絡覆蓋區域的時候,可以接入到衛星網絡,并將PDU會話從地面網絡切換到衛星網絡,保證業務連續性;或者終端從一個衛星網絡移動到另外一個衛星
32、網絡的時候,PDU會話也需要進行切換操作;或者終端同時在4G和5G進行注冊,用戶可以從4G和5G同時收發數據,一方面可以提高最大帶寬,另12IMT-2020(5G)推進組5G-Advanced核心網演進白皮書一方面可以根據4G和5G網絡擁塞情況,優化上下行的數據傳輸。終端從多個3GPP系統接入的時候,這些3GPP系統可能屬于相同的PLMN,也可能屬于不同的PLMN。2.2.7 鄰近服務增強5GC支持5G鄰近服務,通過使用PC5-NR通信技術使能UE與UE之間的直接PC5通信,有利于降低端到端通信的時延,減輕網絡負載。借助遠端UE與U2N(UE-to-Network)中繼UE之間的單播通信,5G
33、鄰近服務已經支持網絡覆蓋外的遠端UE與5G網絡進行間接網絡通信,為運營商實現5G網絡覆蓋增強提供了新方法。日趨增長的VR、智慧家居、智慧工廠、公共安全等業務需求對數據傳輸速率、網絡覆蓋提出了更高的要求。為更好地滿足鄰近用戶間的數據共享、小范圍的社交和商業活動以及面向本地特定用戶的特定業務需求,5G-Advanced擴展了5G鄰近服務的連接場景,例如引入U2U(UE-to-UE)中繼UE,使能無法直連的兩個UE進行單播通信;當UE需要網絡提供高可靠性和高數據速率的服務時,可以在直連基站的同時,通過U2N中繼UE接入5G網絡進行多徑通信。新的連接模式可以進一步增加頻率復用,減少基站的投資。在公共安
34、全方面,鄰近服務的引入有可能解決網絡基礎設施受損、地形復雜帶來的通信問題。例如UE之間仍然能夠基于PC5連接建立無線通信網絡,保證終端之間無線通信的暢通。為提升用戶體驗,5G-Advanced還應支持靈活的鄰近服務連接切換,在PC5或Uu連接質量不佳時及時切換以保證服務質量。隨著無線頻率越來越高,覆蓋越來越小,“短距趨勢”和長距價值的矛盾愈發凸顯,如何支持多跳中繼通信將成為未來網絡架構的關鍵問題。2.2.8 車載中繼基站用戶對改善5G蜂窩覆蓋和連接的需求在不斷增加,而對運營商而言,這一需求在某些戶外和移動場景中可能會面臨巨大的成本挑戰。在某些室外環境中,配備移動中繼基站的車輛可以在需要的時間、
35、需要的地點有效提升蜂窩覆蓋范圍、容量,以及可用性。這種移動中繼可以按照特定的已知/可預測的行程(例如公共汽車、電車等)進行移動,或者靈活部署于特定的位置(例如體育場外、熱點區域或應急服務情況)。這種中繼基站使用連接宏站網絡的5G無線回傳,可以為鄰近的UE提供更好的5G覆蓋和連接。車載中繼基站也非常適合改善車輛內部用戶設備的連接性,可用于公共汽車、汽車、出租車或火車上的乘客、臨時、專業人員或設備等不同的場景。車載中繼基站適用的另一個目標場景是用于支持沒有宏站覆蓋或宏站覆蓋非常差的用戶或設備,例如,為防止急救人員在室內建筑物、區域中連接中斷,可使用配置在外部車輛上的5G移動中繼基站來獲得所需的5G
36、覆蓋和連接。13IMT-2020(5G)推進組5G-Advanced核心網演進白皮書使用車載中繼基站的技術優勢包括,中繼基站能夠使用更好的RF/天線和更大的發射、接收功率獲得比鄰近的UE更好的宏站覆蓋范圍。車載中繼基站除了對網絡運營商和最終用戶的價值之外,還可以為其他各參與方,例如車輛制造商、車輛/車隊所有者或提供商,通過在其車輛中安裝和使用中繼基站的方式獲得有價值的激勵收益。2.2.9 網聯無人機無人機產業已進入快速增長期,無人機充滿整個低空立體空間已成為一個明顯趨勢。低空空域無人機活動的特點包括設備異構、高密度、高頻次、全覆蓋、大連接、高時效、高安全要求等。國家大力推動低空產業經濟發展,借
37、助大規模移動通信網絡,提供高可靠低時延、大帶寬、廣連接和高安全性等優勢,提供全天候隨時隨地無人機高質量信息服務,實現無人機分級、分類、分區域的連續管理,加強移動通信網絡在無人機領域的應用,助力低空產業數字化的發展。目前低空網絡服務面臨輔助監管機制不完善、低空網絡覆蓋仍需優化、低空業務保障有待提高等諸多難題。一、身份管理認證服務隨著無人機應用的不斷擴展,無人機數量的不斷增加,無人機的統一身份認證能力變得尤為重要。移動蜂窩網的身份認證和鑒權技術已相當成熟,有極大的安全和完備性優勢,各大通信運營商也已經形成完備的管理體系。無人機作為新興行業,可以在此成熟體制的基礎上,快速復用其能力。低空綜合信息服務
38、能力支持蜂窩網身份認證和鑒權能力的對外開放,為服務和監管方提供完整的能力映射,快速實現無人機身份的閉環管理,助力監管和服務方快速打造無人機全生命周期身份管理能力。二、信息連接服務信息連接作為無人機與行業相關方信息互通的關鍵環節,是低空信息共享的基礎底座。該服務基于無人機的身份認證信息,可提供不同等級的信息通道,一方面為不同類型的行業用戶給予不同服務等級的連接能力,另一方面為運營人、監管方可提供定制化連接通道。三、飛行基礎服務無人機飛行數據實時共享:無人機的飛行數據可根據用戶的業務類型劃分隱私等級,根據隱私等級實現飛行數據的合理開放。用戶可對低空區域設置電子圍欄,支持對電子圍欄范圍、屬性、有效時
39、間、告警規則等進行自定義。四、合作飛行信息服務隨著無人機在低空飛行中的活動日益增多,確保其飛行安全和與其他飛行器的協同成為必要要14IMT-2020(5G)推進組5G-Advanced核心網演進白皮書求。機機之間、管理者和服務提供者之間均需要標準、高性能的信息共享服務。對于合作類無人機,其無人機身份、飛行計劃、實時飛行動態等基礎信息均已在低空綜合信息服務系統中記錄,系統可對其生命周期進行管理并向其提供服務。合作飛行信息服務可實時獲取合作類無人機飛行動態信息,根據目標的位置、速度和航向等信息,對潛在碰撞威脅進行預警,根據檢測到的障礙物和其他航空器的位置,為無人機生成安全的飛行路徑。2.3 新能力
40、2.3.1 智能化隨著5G規模商用和新應用的加速發展,移動網絡中流量持續增長,業務多樣性迅速增加,用戶業務對網絡的期望從盡力而為逐漸轉變為滿足不同類型業務的差異化需求。核心網作為移動通信網絡的中樞,關乎整個網絡的總體控制、管理和服務,其能力演進和發展舉足輕重,需要積極探索5GC與AI的融合創新,引入新的架構、模型和算法,實現網絡智能化水平跨越式提升。5G網絡在設計之初就在不斷探索與AI技術的結合,3GPP在5GC定義了NWDAF、ADRF、DCCF等智能化網元,可為網絡、業務、用戶提供多樣化的智能分析、訓練和推理服務,支持體驗提質和網絡提效等數十個場景的智能化能力。國內標準組織CCSA也在組織
41、網元智能化水平相關的測評體系,為智能化大規模商用和規模復制做好技術準備。核心網智能化價值場景包括輔助網絡實現降本、增效、提質。例如降低運營成本,可通過NWDAF實現網絡資源的自動化配置和優化,降低運營商的人力成本和設備投資;提高網絡性能,可通過NWADF提供有關特定區域的網絡狀態信息、網絡資源使用情況等網絡負荷統計或預測信息,提供數字體驗地圖;提升用戶體驗,可通過NWDAF根據用戶需求和業務場景提供個性化的QoS服務保障,提高用戶滿意度,如網紅直播體驗保障,擁塞場景大流量業務精準管控等。隨著5G-Advanced核心網的不斷演進,網絡智能化也面臨各方面的挑戰。技術方面包括網絡數字孿生等技術的研
42、究和應用;標準方面,需制定全球統一的網絡智能化技術標準和規范;產業方面,需推動產業鏈上下游企業共同投入研發和應用,形成良好的產業生態,推動網絡智能化技術創新和產業發展。2.3.2 通感一體隨著移動網絡對物體檢測、定位、跟蹤、監控、自動控制等業務的強烈需求,同時為使能一網多能,實現網絡的節能高效演進,通信感知一體化技術應運而生。5G-Advanced通信感知一體化通過對現有5G網絡架構、功能、接口、協議進行增強,在智慧交通、智慧低空、智慧城市、智慧工廠、智慧15IMT-2020(5G)推進組5G-Advanced核心網演進白皮書家居等領域將具備廣闊的應用前景。作為一項新型移動通信技術,推動通信感
43、知一體化技術的發展也面臨諸多挑戰。第一,通信和感知融合后對現有5GC網絡架構的影響及關鍵技術攻關,包括感知流程控制、感知數據上報/處理、感知結果開放、感知模式選擇等;第二,感知數據的生成和上報,涉及感知模式的選擇,感知數據的上報方式及格式的定義等;第三,研究5GC與基站的功能分割及接口設計,如不同層面的數據(如I/O數據、點云數據等)處理職責在基站和5GC間的劃分等。此外,在多站點協同、數據同步、感知數據安全等領域,由5GC進行感知數據的匯聚處理和結果開放具有重要優勢,因此如何與基站進行感知功能的劃分、數據上報格式的設計等關鍵問題亟待解決。2.3.3 定位5G系統支持公共安全和商業相關的定位服
44、務,包括支持垂直行業所需要的高精度和低延遲定位服務。在5G-A系統中,定位服務與5G其它場景(例如邊緣計算、網絡數據分析、衛星接入以及工業互聯等)相結合,催生出更多對定位服務的新需求:在邊緣計算場景中,如何減少端到端的定位服務延遲,如何將UE位置估計開放給邊緣的應用,以增強邊緣計算的定位服務。5G系統支持利用網絡數據分析功能NWDAF向其它網絡功能提供智能化的網絡數據分析。如何利用網絡數據分析增強定位服務以提高定位性能,或反之,如何利用定位服務為網絡數據分析(例如UE移動性分析)提供更高精度的UE位置信息,以實現5G網絡智能化與定位服務的融合。在衛星接入場景下,需要采用可信與可靠的方法來獲得足
45、夠準確的UE位置以滿足特定業務(例如緊急呼叫服務和合法攔截)的需求。為此需要考慮基于網絡的UE位置確定,同時需要支持衛星接入的定位性能要求。在工業物聯網場景下,提出了更低功率和更高精度的定位需求,滿足IoT或低功能終端設備的節能要求。在鄰近服務場景下,支持UE之間相對定位,可以提供更加便捷和豐富的定位業務體驗。2.3.4 網絡共享隨著5G技術的發展,5G網絡的部署也不斷加快,考慮到5G網絡部署成本,多個運營商對于共享彼此的網絡基礎設施分攤運營成本的需求越發迫切,網絡共享技術變得越發重要,并且運營商能夠借助網絡共享技術更大程度地提高整體網絡覆蓋范圍,例如農村地區的大范圍覆蓋、長途公路覆蓋等場景。
46、參與網絡共享的不同運營商根據其角色可以區分為以下兩類,即:承建方運營商:即網絡基礎設施被其他網絡運營商共享的運營商;16IMT-2020(5G)推進組5G-Advanced核心網演進白皮書 參與方運營商:使用承建方運營商網絡基礎設施的運營商?,F階段,3GPP已經定義了基于5G MOCN(Multi-Operator Core Network)的網絡共享機制,以實現兩個或以上已經或計劃部署5G網絡的網絡運營商進行網絡共享以提高5G網絡覆蓋。但在使用5G MOCN機制的過程中,承建方運營商和參與方運營商在實際的網絡部署和網絡運營中也面臨著一定的挑戰。例如,承建方運營商的NG-RAN與兩個或多個參與
47、方運營商的5GC之間將存在大量跨運營商的網絡接口(如N2/N3接口),對于存在大量共享基站的場景,將額外帶來巨大的跨運營商間接口維護的工作量。此外,目前5G MOCN的計費方式主要是基于網絡共享協議,而部署網絡共享的運營商希望支持更靈活的計費模式,例如基于用戶實際產生的流量計費?;谶@些原因,5G網絡需要考慮引入新的網絡共享方案,進一步簡化部署復雜度,提升網絡價值。5G-Advanced核心網關鍵技術方向3.1 新媒體3.1.1 新興媒體業務針對新興媒體業務場景,需要5G-Advanced網絡根據業務流特性進行增強以滿足業務高帶寬、低時延等傳輸性能的要求,從而達到強交互、高沉浸感的業務體驗?;?/p>
48、于媒體幀粒度PDU Set的QoS調度機制:PDU Set通常對應一組具有相關性的媒體數據包,如可以將媒體幀作為一個PDU Set進行QoS調度。對于媒體幀報文的傳輸,網絡需要保障媒體幀對應的所有報文的完整發送,同時在網絡擁塞或空口質量較差時,需要優先傳輸重要幀,保障基本應用體驗。用戶面網元感知下行報文對應的媒體幀粒度的PDU Set信息,向基站提供該信息,通過不同的QoS Flow傳輸不同重要程度的幀內容,進而基站能夠進行幀粒度的完整性傳輸和分層QoS調度。網絡還需要感知媒體幀微突發,動態調整用戶面網元和基站的帶寬保障,實現傳輸保障的同時提升網絡資源利用率。17IMT-2020(5G)推進組
49、5G-Advanced核心網演進白皮書 媒體幀粒度的PDU Set信息的感知:根據業務提供方針對媒體幀粒度的傳輸保障需求,為了執行幀級的QoS調度機制,5G-Advanced中的UPF需要感知下行報文的媒體幀粒度的PDU Set信息。由于新媒體業務可能會采用不同的傳輸協議,當采用QUIC協議時傳統的基于DPI機制難以感知QUIC報文的媒體幀粒度的PDU Set信息。IETF定義了MoQ(Media over QUIC)協議,采用MoQ進行媒體業務傳輸時,通過MoQ定義的元數據向可信網絡節點(如用戶面網元)提供QUIC報文對應的媒體幀粒度的PDU Set相關的信息。從而可以在無線網絡中提供對于Q
50、UIC報文的媒體幀粒度的傳輸保障和優化。內容分發協同優化:根據應用的需求,移動通信網絡可以將特定內容緩存到更加靠近用戶的位置,并面向用戶進行內容分發,從而降低內容源到移動網絡之間的帶寬開銷;同時,由于內容緩存的位置更加靠近用戶,所以可進一步降低分發時延,實現存儲和網絡資源的協同利用,均衡用戶體驗和資源利用效率。計算資源和網絡資源協同調度:面向云渲染等高計算媒體應用服務,會引入大量的計算和網絡資源開銷,同時面向不同類型業務的應用服務,引入的計算和網絡資源開銷也有較大差異,進而引入不同的計算時延和網絡時延。5G-Advanced核心網感知網內/邊緣計算資源和網絡能力/狀態,為用戶選擇最優路徑和算力
51、資源,滿足用戶業務需求和資源高效利用。區域網絡自治管理:面向XR類應用的差異化能力的用戶面網元在邊緣廣泛部署,以及面向內容下沉、計算資源和網絡資源協同調度等需求,需要對邊緣網絡、應用和計算資源進行區域自治管理,降低邊緣網絡和應用等部署和能力的變更對集中控制面的依賴和影響,實現邊緣網絡快速靈活部署和應用上線。網絡能力開放:一方面,通過網絡和應用協同的方式,使網絡感知媒體幀報文對應的業務信息和傳輸需求,來實現傳輸保障;另一方面,為了幫助業務更好的適應網絡狀態的變化,提升業務體圖8 分層QoS調度18IMT-2020(5G)推進組5G-Advanced核心網演進白皮書為支持數據通道功能,IMS網絡新
52、增了數據通道信令功能、數據通道應用存儲功能和增強的媒體資源功能。通過這些功能的協同,在IMS呼叫流程中引入Data Channel處理環節,能夠實現2.1.2節所述的內容共享、智能客服、數字人通信等業務。新通話如AR通話,對網絡及終端的媒體處理能力也提出新的要求。在網絡支持Data Channel能力的基礎上,增加網絡側的AR媒體渲染能力以支持AR通話等業務。其中關鍵技術點包括拆分渲染協商、基于Data Channel傳輸AR元數據、基于AR元數據和渲染引擎進行網絡和終端側渲染和視頻合成驗,5G網絡需要將網絡信息實時提供給AF,讓業務及時獲得網絡狀態的變化信息,從而進行動態的碼率調整等業務優化
53、。終端節能優化:沉浸式新型多媒體業務的大帶寬需求也對終端的節能提出了更高的要求,因此,需要從通信系統整體為出發點,考慮有限的空口資源和媒體業務特性來達到業務體驗和終端節能的平衡?,F有標準已經支持核心網將業務輔助信息,如上下行業務周期性、End of Data Burst信息等發送給基站以輔助基站進行DRX的配置,從而節省終端功耗。3.1.2 新通話目前運營商的IMS網絡,只能為用戶提供基礎的語音和視頻呼叫服務。為支撐新通話業務,需要對現有的IMS網絡進行升級以支持IMS數據通道(Data Channel),除傳統的語音和視頻外,能夠在IMS會話中傳輸任何類型的數據,為各種創新業務提供支撐。3G
54、PP TS 26.114在Rel-16已經引入了Data Channel的概念,并定義了Data Channel相關的能力標識和SDP擴展。在3GPP Rel-18 TS 23.228中進一步對IMS架構增強和流程增強以支持Data Channel能力,定義了IMS Data Channel架構、接口和流程,包括網絡與終端間的Data Channel能力發現。圖9 IMS數據通道19IMT-2020(5G)推進組5G-Advanced核心網演進白皮書等。媒體能力的增強可以是對已有媒體資源功能如MRF的增強,也可以部署專門的新媒體處理功能。5G-Advanced核心網針在新通話基礎功能之上,將進
55、一步研究如下場景:如何向第三方開放IMS Data Channel網絡能力,使垂直行業能夠利用運營商網絡的IMS Data Channel能力,在銷售、客服等場景下為消費者提供更加豐富、靈活地服務體驗,并實現業務閉環,從而有效降低獲客成本、提高運營效率。為了使新通話業務具有更廣泛的應用場景,研究當會話一方的終端或網絡不支持Data Channel時如何交互。獨立Data Channel,即在沒有音視頻媒體的IMS會話中支持Data Channel,并研究簡化Data Channel相關流程的可能性,這將有助于把新通話的應用場景從人-人通信擴展到人-物通信和物-物通信。支持數字人通信,并將AIG
56、C數字人生成技術應用到實時通信中,以大幅降低數字人制作的時間和費用投入,實現實時通信中的“千人千面”。同時,在利用語音驅動數字人的同時,還需要優化流式音素提取準確率、唇音不同步時延等問題,實現最佳的數字人通信體驗。3.1.3 云上業務如2.1.3所述,云上業務典型應用包括云游戲和云手機,針對云游戲類業務的強交互業務場景,業務層通常沒有緩存或只有較小的緩存,所以需要網絡提供特定的QoS保障能力,保障網絡的高傳輸速率、低時延以及低抖動的傳輸性能。根據云游戲業務的QoS需求,網絡可以通過特定的QoS參數定義來實現對業務不同渲染方式的靈活支持,滿足上行操作指令等數據和下行渲染多媒體數據的傳輸,保證用戶
57、體驗??紤]到業務傳輸的周期性特性,無線側也可以通過擴展TSCAI實現對強交互業務的支持,如基于周期性參數輔助RAN進行用戶數據調度等。此外,網絡的QoS監控功能可以實時獲取用戶業務流的實際傳輸狀態,如傳輸時延、數據傳輸速率、基站擁塞信息等,也可以將網絡的傳輸狀態信息及時反饋給AF,從而讓業務側進行及時的編解碼算法等調整,以適應網絡當前的傳輸能力。此外,隨著云手機的規模商用,引入云手機獨立碼號、安全監管和E2E體驗等需求,需要網絡側提供相應機制滿足這些需求:1)云手機軟SIM卡一般物理端手機是基于物理SIM卡的方式和3GPP移動網絡雙向鑒權進行身份認證后接入網絡,端側SIM卡以物理方式進行安全隔
58、離。云端虛擬手機為純軟件方式實現,需要為云手機分配軟SIM卡,涉及到軟SIM開戶,軟SIM卡和云手機實例綁定/解除,以及云手機具備獨立身份,并安全接入移動網絡等處理。20IMT-2020(5G)推進組5G-Advanced核心網演進白皮書3)云手機和物理端手機綁定云手機打電話可能存在無法跟蹤或惡意篡改真機位置信息等安全問題,而合法監聽等安全監管需要云手機對應真實用戶所在位置。云手機需要和物理端手機綁定,通過網絡側識別真機位置后和云手機進行位置同步,從而溯源真機身份和位置。4)云手機E2E體驗云手機E2E體驗是云手機業務規模發展的關鍵,為此,網絡需要控制云手機和物理端手機之間的時延。通過云手機實
59、例下沉部署,獨立云手機切片的部署,網絡智能化提供云手機業務的QoS服務保障,降低云手機和物理端手機之間端到端時延,提升云手機業務體驗。3.2 新連接3.2.1 無源物聯2.2.1定義的蜂窩無源物聯應用場景對于5G-Advanced網絡提出了六個方面的要求,包括:無源物聯設備通信 設備定位2)云手機身份認證和注冊云手機以獨立的身份接入到移動網絡,5G-Advanced核心網對云手機進行身份鑒權和認證。認證通過后,云手機發起會話建立流程,創建IMS連接會話。通過建立的IMS連接,云手機注冊到IMS網絡,從而為云手機提供IMS語音能力,可實現話音域的主叫和被叫等服務。圖10 云手機身份認證21IMT
60、-2020(5G)推進組5G-Advanced核心網演進白皮書 設備管理 信息收集網絡能力開放 計費 安全和隱私結合無線網絡對于無源物聯網設備和連接拓撲的定義,5GC需研究的關鍵技術包含如下幾個方面:(1)5GC架構增強 為支持無源物聯服務,核心網架構需支持新的網絡能力,需明確是否引入新的網絡功能以及對現有網絡功能的增強要求。(2)設備管理無源物聯設備與傳統終端設備特性不同,需研究5G網絡如何識別和管理無源物聯設備,包括無源物聯設備標識和簽約數據的管理等,并基于設備特性設計注冊管理、連接管理、可達性和尋呼等相關流程。(3)服務開放由于無源物聯設備性能有限,只有在基站或終端激勵下才能與網絡通信,
61、同時,設備的傳輸數據量較小,這些數據如何向第三方開放,是否通過用戶面傳輸,以及是否需要建立及維護PDU會話需要進一步研究。(4)安全無源物聯設備在使用過程中需驗證設備本身及執行設備操作的合法性,基于此,5GC需研究如何對無源物聯設備進行鑒權和認證,以及保護設備隱私。(5)計費運營商向客戶提供無源物聯服務時,5GC需提供計費能力,支持不同類型的計費模式,如按次、按設備數、按流量等,為此,5GC需要研究收集哪些信息以及如何傳遞這些信息。3.2.2 工業物聯基于2.2.2章節分析的工業物聯場景對網絡的訴求,5GC需支持的關鍵技術如下:1、增強的非公共網絡NPN是3GPP對5G專用網絡采用的術語,NP
62、N可以面向不同場景,不同用戶提供運行在授權頻譜上的5G專網服務。5G-Advanced進一步對NPN功能進行增強,支持更大范圍的移動性,更多的企業連接和本地化服務等功能。具體能力包括:(1)SNPN間的移動性:利用等效SNPN功能支持在SNPN間移動,避免網絡重選。22IMT-2020(5G)推進組5G-Advanced核心網演進白皮書(2)非3GPP接入:支持非受信非3GPP接入、受信非3GPP接入、有線接入等多種接入方式。(3)本地化服務:可以在特定地區或特定時間向用戶提供服務。當用戶不在自己的網絡覆蓋范圍內,只是想短時間接入和訪問本地服務時,根據歸屬地網絡、托管網絡和第三方服務商之間達成
63、的協議,UE能夠發現并臨時訪問本地托管NPN,利用本地托管NPN提供本地化服務,并支持服務結束后從本地托管NPN返回歸屬地網絡,從而使企業、娛樂場所、應急機構等向用戶提供信息或服務成為可能。2、通用群組管理增強進入5G-Advanced階段,考慮到UE可能從屬于不同群組,為支持更加靈活的群組通信,允許UE同時向不同的群組以不同的QoS策略發送數據。5G網絡提供流量特征、性能數據及群組狀態等信息給工業應用領域,并允許工業應用管理通過能力開放接口配置群組的服務區域、QoS等參數,確保企業能夠方便地管理、運營、監控網絡服務。為了服務更大范圍的工業網絡,5G-Advanced支持多個SMF(集合)負責
64、特定5G VN組通信的所有PDU會話。3、確定性網絡通信為更好支持確定性通信,可以把5GS放置于DetNet IP數據平面網絡中,作為DetNet路由器,將IETF的確定性網絡(DetNet)和TSC框架相結合,為工業自動化等垂直行業(如工業機器對機器通信、智能電網等)提供確定性QoS和時間同步服務,確保極低的丟包率和確定的延遲。因此,5GC需支持:1)DetNet節點報告能力:5GS收集網絡信息并傳給DetNet控制器,以建立DetNet的網絡拓撲;2)DetNet節點配置映射能力:5GS將原來DetNet中配置的參數映射到網絡中。4、5G時間彈性以及TSC和URLLC增強為了更好地支持時間
65、彈性,提供無線和室內時間同步服務,從而滿足工業領域對低時延、低抖動的要求,5G-Advanced對TSN功能進一步增強:(1)支持SMF上的集中用戶配置(CUC)與傳輸網絡(TN)中的集中網絡配置(CNC)互通。(2)支持向UE提供時鐘彈性信息,并支持基于簽約的時間同步服務和AF為特定地理區域中的UE請求時間同步服務。(3)NG-RAN可根據收到的TSC輔助信息(TSCAI),動態調整突發到達時間(BAT)偏移和周期。為了提供更高的可靠性、更低的延遲、更好的服務質量,進一步推動企業的數字化轉型,5G-A將在時間同步、用戶面冗余增強、群組管理、能力開放等方面進行演進,探索技術的可行性。3.2.3
66、 衛星通信23IMT-2020(5G)推進組5G-Advanced核心網演進白皮書衛星接入場景下,針對衛星非連續網絡覆蓋所做的增強包括:移動性管理和節電管理增強:UE(或AMF)可以基于衛星覆蓋信息,在注冊過程中向AMF(或UE)發送衛星非連續覆蓋相關的信息,例如不可用開始時間和持續時間。AMF基于這些信息確定UE周期性注冊更新、非連續接收(DRX)等相關參數。從而避免不必要的尋呼或接入嘗試,提高UE節電性能和網絡性能。過載控制:AMF在UE注冊或配置更新過程中向各個UE發送最大時間偏移(基于網絡配置、用戶優先級、服務優先級確定),用來指導UE確定向網絡發送初始NAS信令的時間,從而避免大量U
67、E同時接入網絡造成信息擁塞。衛星回傳場景下所做的增強包括:通過星上部署的UPF支持邊緣計算:UPF和邊緣應用服務器均部署在衛星上。星上UPF可以作為UL CL/BP/本地PSA UPF或者作為遠端PSA UPF。通過星上部署的UPF支持本地交換:UE到UE的通信數據可以通過星上部署的UPF實現本地交換,從而避免流量數據迂回到地面信關站。使用動態衛星回傳時的QoS保障:當使用動態衛星回傳鏈路時,AMF感知衛星回傳類型的變化,通知SMF。SMF將衛星回傳類型通知PCF,由PCF啟動QoS監控功能獲取衛星回傳鏈路上的包延時,并據此動態調整QoS策略,從而實現QoS保障。未來,5G-Advanced衛
68、星通信還將支持星上搭載基站與核心網(如UPF)的更為復雜的處理,實現星上數據緩存與轉發、UE與UE之間直接通過衛星路徑進行數據傳輸(即數據不經由地面設備傳輸)等功能,以充分發揮衛星通信覆蓋范圍廣、適合超長距離通信等優勢。3.2.4 移動個人網絡針對移動個人網絡,網絡需要識別末端設備的用戶身份標識或者設備使用的不同用戶身份標識,基于用戶身份信息進行差異化業務管控。需要注意的是,對于用戶身份的使用需要滿足隱私保護的前提,且不影響已有的終端設備客戶端和業務服務器之間應用層的鑒權交互。在已經標準化的移動個人網絡技術基礎上,針對新的需求,網絡需進行的增強包括:1、用戶身份的識別和鑒權移動網絡需要首先定義
69、用戶身份標識以及相關的上下文信息。對于用戶身份的鑒權認證是基于個人用戶的生物信息、使用的設備信息、網絡連接信息、算法密鑰參數中的至少一個綜合評定的結果。個人用戶的生物信息是包含指紋、虹膜、人臉等類型的數字化參數,此原始數據可以由政府權威安全機構管理,移動網絡從上述安全機構獲取生物信息的加密版本、或直接請求上述安全機構進行驗證并24IMT-2020(5G)推進組5G-Advanced核心網演進白皮書返回驗證結果。此外,移動網絡還可以獲取使用者的末端設備信息、當前位置信息、以及接入技術等網絡信息給出最終的置信等級水平。2、用戶身份的網絡管控移動網絡識別接入的用戶身份信息,基于用戶身份標識關聯相應的
70、上下文信息,基于運營商策略以及相關上下文信息實現對用戶身份的接入授權管控,比如判斷此用戶身份是否可以通過當前的網關終端接入,當前網關終端連接的末端設備數量是否超過允許的最大數量等。3、差異化網絡管控當不同的末端設備通過網關終端接入移動網絡,網關終端基于網絡側發送的業務路由策略為不同的末端設備創建獨立的PDU會話。網關終端或末端設備將用戶身份標識在會話建立流程中上報給移動網絡,移動網絡基于用戶身份標識發起鑒權認證流程,例如發起二次鑒權流程。對于鑒權認證成功的請求,移動網絡基于此會話對應的用戶身份標識查找對應業務的網絡控制策略,其中包含目標網絡地址、業務QoS參數、計費規則等。上述業務的網絡管控策
71、略可以由運營商自定義,或者來自于第三方服務提供商,移動網絡基于上述策略進行差異化的網絡管控。3.2.5 家庭隨身網絡根據2.2.5章節描述的家庭隨身網絡使用場景,分析5GC需支持的關鍵技術如下:家庭智能,安全接入手機用戶隨時隨地安全訪問家庭網絡和業務,就需要家庭智能末端設備或者家庭網關能夠安全可信的接入5GC網絡。UE通過物理SIM卡接入核心網是成熟完善的身份鑒權和安全接入方式,可以保證UE的真實可信。手機用戶行為人作為家庭業務的責任主體,可將家庭網絡作為UE的擴展業務接入核心網。對5G-Advanced網絡的關鍵技術需求包括:家庭擴展業務可信接入的身份憑證發放和鑒權、建立安全隧道等能力。手機
72、隨行,跨域訪問家庭智能末端設備通過家庭網關接入移動網絡后,遠場手機(即在家庭局域網之外的UE)在任意地點通過蜂窩接入時,需要實現跨域互通,建立手機與末端家庭設備之間的連接,實現遠場UE與家庭末端設備之間的互聯互通,支持遠場UE移動到任何位置,包括跨省市、跨大區、甚至跨國的互聯互通訪問。對5G-Advanced網絡的關鍵技術需求包括:家庭組內各個UE支持從任意錨點UPF位置建立到家庭歸屬地UPF的引流通道,并實現最優路徑選擇和網絡質量保障。25IMT-2020(5G)推進組5G-Advanced核心網演進白皮書 基于用戶意圖的業務感知和使能家庭業務隨著時代的發展越來越豐富,而且每個家庭的業務訴求
73、又是千人千面。家庭Owner基于家庭需要,通過Owner UE作為使能載體,無線網絡作為使能平臺,動態定義家庭網絡業務的服務類型,輕松實現家庭動態業務的開通,基于用戶意圖實現家庭業務的動態控制。對5G-Advanced網絡的關鍵技術需求包括:5G-Advanced控制面通過UE擴展接入端點(經過網絡認證的家庭網關,例如增強型CPE)實現對家庭內網業務實時感知收集與全網生效。靈活的業務管控用戶可見的實時網絡狀態,用戶自主可控實現家庭業務開通、訪問控制、內容管理等。家庭業務Owner作為行為人主體,需要管理家庭隨身網絡成員組,包括添加成員、修改成員、刪除成員等,并可定義每個成員可訪問的家庭服務范圍
74、,同時家庭業務Owner可靈活管理接入家庭網絡域的內容服務實例,可靈活地添加、刪除家庭業務服務實例。家庭業務Owner可隨時查看端到端的家庭隨身網絡狀態,包括家庭成員與家庭業務服務實例之間的訪問行為、流量狀態、家庭接入端點狀態等信息。對5G-Advanced網絡的關鍵技術需求包括:5G-Advanced控制面支持面向最終用戶的、基于家庭組的家庭成員與內網業務訪問、開通、修改功能,以及遠場UE到家庭內網全路徑狀態看護。場景化的家庭算力網絡協同擴展隨著越來越多的智能家居產品在個人家庭部署和使用,以智能手機為控制中心的各種各樣的場景化智能控制交互成為家庭Owner的迫切功能需求。5GC可通過引入智能
75、家庭管家AI能力,以智能手機為交互媒介,實現基于家庭智能電器上報信息的智能篩選和自動決策,以及基于家庭預設場景的緊急呼叫等功能,擴展智能家庭場景化AI算力能力。圖11 家庭末端設備跨域互通26IMT-2020(5G)推進組5G-Advanced核心網演進白皮書在5G-Advanced中,多接入PDU會話做了如下的增強:新增MPQUIC的高層steering功能主要針對UDP數據使用MPQUIC(RFC 9298)協議進行數據路徑的性能測量,并根據測量結果采用MPQUIC機制對UDP數據包進行ATSSS操作。新增Redundant的Steering模式部分數據流除了在主接入(Primary Ac
76、cess)系統傳輸之外,還在其他接入系統中進行復制并傳輸。在多連接規則中增加控制參數,網絡還允許終端根據自身狀態調整Steering mode的參數,例如針對Load balance,終端可以自己確定每個接入系統的傳輸數據百分比,以達到最大上行帶寬,或者終端可以根據自己內部狀態(例如低電量)自己確定上行數據如何傳輸等。未來,網絡多接入將在以下方面進一步演進:目前定義的MPQUIC功能只針對UDP的數據,需要進一步研究如何使用MPQUIC對TCP數據、IP數據以及以太數據進行多接入操作。當前只支持同時從兩個接入系統接入,即一個3GPP系統一個非3GPP系統,需要進一步研究如對5G-Advance
77、d網絡的關鍵技術需求包括:5G-Advanced支持智能家庭場景感知和AI大模型輔助功能,實現5G隨身智能家庭助手功能。3.2.6 多連接終端可以通過多接入PDU會話(MA PDU Session)在3GPP接入和非3GPP接入同時建立兩個數據通道,接入到5GC中的錨點UPF。終端和錨點UPF可以根據策略在兩個接入系統中執行上行數據流的引導、切換和分流(steering,switching和splitting)的功能。多連接組網示意圖如圖12所示:圖12 多連接組網示意圖27IMT-2020(5G)推進組5G-Advanced核心網演進白皮書何從兩個3GPP系統進行接入并執行多接入操作,這依賴
78、于一個終端同時在兩個3GPP接入系統進行注冊和建立PDU會話,并同時進行數據傳輸的可行性。當前非3GPP接入5GC依賴于N3IWF或者TNGF,這增加了系統復雜性而且并沒有得到規模部署,需要進一步研究是否可以不通過N3IWF或者TNGF實現非3GPP系統接入并且實現多系統操作。3.2.7 鄰近服務增強為了更好地支持鄰近服務,5GC需要在以下方面進行增強:U2U中繼通信:5G-Advanced新引入了U2U中繼功能,支持U2U中繼UE在兩端UE之間中繼包括IP流量類型、以太網流量類型、非架構化流量類型在內的單播流量。參與U2U中繼通信的端UE和U2U中繼可以在NG-RAN覆蓋內,也可以在NG-R
79、AN覆蓋外。未來,5G-Advanced還需要支持多跳U2U、U2N中繼通信。多徑通信:為提高遠端UE業務的可靠性和數據速率,5G-Advanced支持遠端UE的多徑通信。具體來說,5G-Advanced網絡為遠端UE提供由一條直連基站的直接通信路徑和一條經過U2N中繼UE接入5G網絡的間接通信路徑組成的多徑通信。間接通信路徑經過的U2N中繼可以是層二中繼、帶有N3IWF的層三中繼或是無N3IWF的層三中繼。當遠端UE經過無N3IWF的層三中繼接入網絡時,該多徑通信服務可以應用于應用層流量;當遠端UE經過帶有N3IWF的層三中繼接入網絡時,遠端UE可以基于多接入特性建立MA PDU會話實現多徑
80、通信。直接路徑切換:5G-Advanced支持UE和另一個UE在直接PC5通信路徑和Uu通信路徑之間切換。直接PC5通信指的是僅在PC5參考點上和另一個UE進行5G鄰近服務直接通信,Uu通信路徑指的是通過網絡與另一個UE進行通信。用戶根據路徑選擇策略決定是否切換通信路徑以及哪些鄰近服務業務要切換通信路徑。間接路徑切換:5G-Advanced支持遠端UE基于URSP規則、鄰近服務策略或應用層信息執行兩個U2N中繼之間的路徑切換。當滿足中繼重選條件時,遠端UE優先選擇和原路徑中繼類型相同的目標路徑。若不存在相同中繼類型的目標路徑選擇,遠端UE需要重新評估URSP規則或鄰近服務策略以選擇目標路徑。中
81、繼應急通信服務和公共預警通知:5G-Advanced支持遠端UE在無法通過和網絡的直接連接獲取應急通信服務的情況下,通過層二或層三U2N中繼獲取應急通信服務;同時,還支持U2N中繼向遠端UE廣播從網絡收到的預警消息。3.2.8 車載中繼基站車載移動中繼基站(MBSR)的主要特點是:28IMT-2020(5G)推進組5G-Advanced核心網演進白皮書MBSR使用3GPP定義的IAB架構,將具有移動性的IAB節點(具有IAB-UE和gNB-DU)集成到 PLMN中運行。當UE通過MBSR 接入5GS時,可支持監管要求(例如緊急服務、優先服務)以及為UE提供位置服務。支持MBSR的漫游,即MBS
82、R可以與VPLMN的IAB Donor節點集成??梢允褂肅AG機制控制UE接入特定的MBSR。MBSR IAB-UE與OAM服務器建立安全且可信的連接,MBSR從PLMN的OAM系統接收配置信息,并將MBSR配置為移動IAB節點。隨著5G-Advanced核心網的演進,未來MBSR的標準化工作主要考慮以下幾個方面:基于一體化車載gNB的網絡架構;通過建立PDU會話實現N2/N3回傳;回傳鏈路的QoS增強;基于NTN的回傳鏈路;基于無人機的移動基站。3.2.9 網聯無人機支持網聯無人機的5G系統邏輯架構如圖14所示:MBSR和Donor RAN節點之間的無線鏈路,以及MBSR和UE之間的無線鏈路
83、使用5G NR技術。MBSR通過Donor RAN節點連接到5G核心網絡。圖13 移動中繼基站概念框架29IMT-2020(5G)推進組5G-Advanced核心網演進白皮書為更好支持無人機的業務場景,5G-Advanced對網聯無人機業務的增強主要包括以下幾個方面:支持使用MBS廣播遠程ID;支持直接C2(Command and Control)通信;支持基于PC5參考點的避障機制;支持使用PC5參考點的廣播遠程ID。為支持通過PC5接口,Uu接口和5G廣播方式支持Remote ID廣播,以及防碰撞檢測(DAA)等功能,5G-Advanced定義了下面圖15所示的空聯網(A2X)架構。圖14
84、 支持網聯無人機的5G系統邏輯架構圖15 支持A2X的5GS參考架構30IMT-2020(5G)推進組5G-Advanced核心網演進白皮書支撐網絡智能化的關鍵技術方向主要包括如下方面:1、分布式聯邦學習:在傳統的集中式AI訓練中,數據隱私保護和孤島效應等問題影響了訓練效果。同時,移動網絡的廣泛覆蓋和大量的數據也帶來了帶寬和傳輸時延的問題。為解決這些問題,核心網將引入分布式可信的人工智能技術,3GPP標準中制定的多NWDAF實例支持橫向聯邦學習的框架和能力,未來還將引入縱向聯邦學習,跨域協同和跨層協同,跨域協同涉及網絡與應用間數據、模圖中的A2X應用服務器實現類似于V2X AS的功能集,包括A
85、2X服務參數配置,基于廣播服務場景下的TMGI分配和MBS服務區映射。隨著5G-Advanced標準化工作的推進,可以從以下幾個方面開展未來網聯無人機的標準化研究:C2鏈路鑒權、認證和可靠性增強;網絡、地面輔助的避障功能;與UTM的交互及能力開放;無人機跨區域飛行時的QoS動態管理。3.3 新能力3.3.1 智能化裸眼3D、XR等業務也不斷涌現,新業務的出現對網絡提出差異化的訴求。網絡智能化以3GPP標準定義的NWDAF網元為基礎,通過將網絡數據、AI算力和算法、標準信令等結合,使智能內生于網絡,讓網絡具備自我運行狀態和業務狀態的感知、分析預測和決策執行的能力。整體上實現網絡的運行效率最優和用
86、戶體驗最優和能力的開放。網絡智能化關鍵技術示意圖如圖16所示:圖16 網絡智能化關鍵技術示意圖31IMT-2020(5G)推進組5G-Advanced核心網演進白皮書型等共享和協同,跨層協同則包括網元層與運維層協同,實現在保護數據隱私的前提下進行分布式訓練,解決數據泄露、帶寬短板等問題。2、數據采集存儲:5G-Advanced網絡需要實現數據采集接口、采集方式、數據格式和數據內容的標準化統一,基于DCCF、MFAF和ADRF的服務功能定義,采集各網元產生的業務感知、體驗度量等AI內生數據,實現AI內生數據實時采集、適配處理和高效存儲(數據存儲、模型存儲),通過擴展實現UDP、SFTP等協議的采
87、集方式,在采集靈活性和采集效率間實現均衡。3、網絡數字孿生:5G-Advanced核心網需要引入網絡數字孿生等技術。數字孿生的引入會使能網絡智能化,令網絡具備全局的知識感知能力和對復雜網絡問題的分析和模擬能力,同時基于網絡智能化所應用的場景和所解決的問題,可以驗證不同的AI模型和算法?;贏I內生數據、E2E仿真平臺,建立數字孿生網絡,構建物理網絡的實時鏡像,實現系統性仿真和驗證能力。4、智能推薦:當前的網絡智能化架構只定義了數據采集、數據分析、模型訓練等功能,缺少智能推薦功能定義,導致無法構建感知、評估、仿真和優化完整的網絡閉環控制能力。5G-Advanced智能化架構需要定義智能推薦功能,
88、根據分析結果,綜合評估,結合孿生和仿真,將基于規則的決策變成智能差異化決策,并且根據孿生和仿真進行結果預測和結果評估,和5GC NF協同構建網絡智能自動閉環控制。5、數據開放:通過能力開放接口,運營商能夠開放網絡智能化分析挖掘出的各種有價值數據給第三方,從而釋放海量數據價值,助力數據變現。為此,需要定義數據開放的API接口,同時,通過引入隱私計算等處理,實現數據的用戶信息、位置信息等脫敏,滿足用戶隱私、數據安全和合規等要求。3.3.2 通感一體為實現通信感知融合,在5G-Advanced的R19及后續版本,5GC需持續開展以下關鍵技術方向的研究,包括:通信感知一體化架構設計:需要從感知請求、感
89、知要求、感知執行設備、感知方式、感知數據處理、感知結果開放等角度出發,兼顧現有通信功能網絡,設計合理的端到端通感一體化網絡架構,包括感知控制面和用戶面合設/分離的緊耦合架構、5GC極簡化設計實現感知功能的松耦合架構等。通信感知融合對網絡功能的影響:包括基于通信感知一體化架構設計及多樣化的感知場景,研究新網元的引入與設計,現有網元的增強等,例如,是否需要引入新的感知網元、感知網元用戶面與控制面合設/分設、是否通過對現有網元進行升級實現感知功能等。感知業務的端到端流程控制:包括感知業務的發起/修改/終止;感知業務請求方向網絡請求感知業務時,網絡需要對其允許使用網絡的感知能力執行認證授權;網絡需要制
90、定并下發感知業務相關的32IMT-2020(5G)推進組5G-Advanced核心網演進白皮書策略信息等。感知模式的選擇:目前已經識別的感知模式有六種,包括基站自發自收、基站A發B收、UE發基站收、基站發UE收、UE自發自收、UE A發UE B收。不同的感知模式在產業推動難度、部署難度等方面各有差異,需根據不同的感知場景、感知業務需求等選擇最優的感知方式。感知數據的上報/處理:基站/終端獲取感知測量數據后,上報給核心網(例如,感知網元)進行處理,由感知網元生成最終的感知結果,其中可能涉及單站感知、多站不協同感知、多站協同感知等不同場景的數據上報。在數據上報時,需綜合考慮上報數據量大小、核心網處
91、理難度等因素。感知結果的開放:感知網元通過感知測量數據生成感知結果以后,開放感知結果給感知請求方(例如,外部AF/UE/內部網元),包括通過NEF將感知結果開放給外部AF、基于感知請求開放給/UE/內部網元(如NWDAF,用于模型訓練和協同分析)等。3.3.3 定位5G-Advanced定位服務需支持以下增強能力:邊緣計算場景下定位服務增強:UE可以選擇園區本地的LMF,從而降低定位時延并且提高數據隱私保護。支持定位服務和NWDAF之間的交互:定位系統為NWDAF提供高精度(地理經緯度)的UE位置數據,供NWDAF進行高精度的UE移動性相關分析。另一方面,NWDAF可以向定位系統提供定位輔助信
92、息(例如定位準確性分析信息),以提高UE定位精度。支持低功耗高精度定位:支持基于區域的UE定位上報機制,以實現UE節能并提高定位的有效性和靈活性。支持衛星接入場景下網絡驗證UE位置:當UE通過衛星接入網絡時,AMF可以向LMF請求對UE位置進行驗證。此外,AMF還可以從NWDAF獲取定位輔助信息(例如UE移動性分析信息),以驗證UE通過衛星接入時的位置。支持UE之間相對定位:引入基于UE之間的直連鏈路(sidelink)進行定位的流程,并支持LMF向確定鄰近區域內的多個UE提供定位輔助信息。支持應用層融合定位服務:支持垂直應用驅動的混合定位需求,應用層創建映射到多個垂直應用的位置配置文件,這些
93、應用可以使用不同的定位QoS、方法和接入類型進行定位,從而應用層可以組合使用和融合來自多個應用的位置信息,提高定位精度。此外,5G-Advanced定位服務還將支持使用用戶面傳輸定位消息、UE在EPS和5GS之間移動時保持定位會話連續、利用定位參考單元(PRU)提高目標UE的定位精度等。未來,AI等技術會更加深入33IMT-2020(5G)推進組5G-Advanced核心網演進白皮書地應用于定位服務,進一步提高定位的精度與效率。3.3.4 網絡共享考慮5G MOCN網絡共享機制無法滿足不同的場景與需求,3GPP在Rel-19階段提出了間接網絡共享的概念,即承建方運營商在提供共享NG-RAN的基
94、礎上,同時提供部分5GC網元作為共享能力的一部分,實現將大量跨運營商的AN-CN間接口匯聚為CN-CN間接口。這樣一來,該共享機制中存在的跨運營商接口就將與承建方運營商的實際基站數量無關,進而避免了在采用5G MOCN時所帶來的跨運營商間維護問題,同時,由于引入了承建方運營商的核心網網元,可以提供更靈活的計費模式,提升業務部署的靈活性。間接網絡共享架構示意圖如圖17所示。圖17 間接網絡共享架構示意圖間接網絡共享機制為有意部署5G無線接入網以補充現有覆蓋的運營商提供了5G MOCN之外的替代方案,同時兼顧了運營商的業務部署、網絡規劃、業務運營等其他因素,實現更豐富的網絡部署形態。間接網絡共享的
95、基礎架構可以復用現有的回歸屬漫游架構,實現間接網絡共享所需支持的關鍵技術主要包含以下方面:(1)網絡接入控制間接網絡共享包括2個核心場景:在共享區域內只存在共享5G網絡、在共享區域同時存在參與方運營商的4G網絡和承建方運營商的5G網絡。在上述場景下,終端通過承建方運營商的5G無線網絡接入。在共享5G區域內,承建方運營商的34IMT-2020(5G)推進組5G-Advanced核心網演進白皮書面向上述新媒體、新連接、新能力三個方向的技術增強和新技術引入,5G-Advanced網絡架構和關鍵技術演進,需遵循以下原則:AMF識別用戶為共享用戶并進行接入控制,實施網間信令路由。參與方運營商通過配置用戶
96、簽約數據對用戶網絡共享業務進行設置。共享無線接入網絡中的每個小區在廣播系統信息中包括對應的參與方核心網運營商的PLMN ID(通過EHPLMN或EPLMN的形式),而參與方運營商的UE通過該PLMN ID選擇并接入到共享網絡中。(2)跨PLMN網元選擇在國際漫游場景中,由于地理區域相差較大,因此不需要基于UE位置選擇H-SMF和H-UPF。但是在間接網絡共享場景下,需要保證UE的業務體驗與在本網內相近,用戶面以及控制面路徑需要盡可能縮短,因此需要基于UE位置信息選擇H-SMF與H-UPF。AMF利用UE選擇的PLMN ID識別間接網絡共享UE并攜帶UE位置信息(例如TA信息或地理位置信息)進行
97、H-SMF的發現。(3)基礎業務支持基礎業務方面,由參與方運營商IMS為用戶提供VoNR語音、SMS和視頻會話等業務,承建方運營商配合參與方運營商網絡,建立IMS信令承載、話音/視頻媒體承載等基礎業務所需的專用承載。此外,用戶所需的基礎數據業務,也由參與方運營商提供,并由承建方運營商配合建立相關的會話、承載資源。(4)計費功能間接網絡共享需要支持靈活的計費能力。具體的實現中,承建方運營商與參與方運營商間的SMF提供計費功能,網間網元生成并傳遞計費信息以支持根據流量生成計費話單并進行網間結算對賬。(5)安全間接網絡共享應遵循3GPP TS 33.501中定義的不同PLMN 5GS互通所采用的N3
98、2和N9接口安全要求。運營商之間部署SEPP實現信令面數據安全傳送,運營商間用戶面互通鏈路中可部署防火墻,UPF可提供IPUPS功能。5G-Advanced核心網網絡架構展望35IMT-2020(5G)推進組5G-Advanced核心網演進白皮書基于上述考慮,提出以下5G-Advanced網絡架構和關鍵技術發展方向:(1)多形態用戶面,按需滿足多樣化業務場景:為了應對新興媒體業務、工業物聯等特殊的業務需求,網絡中需要有專用的增強UPF來進行相應的業務處理,從而形成了多種形態的用戶面,如:為應對工業場景的需求,需要有對應的工業UPF;對于單用戶超大流量的處理,需要有獨立的流量卸載UPF;對于XR
99、應用等需求,需要有支持MoQ Relay、內容Cache和分發、媒體渲染等處理功能的UPF;還有無源物聯等物聯業務也需要獨立的網絡功能來處理。這些專用的UPF連同當前通用的UPF一起,將組成一張按需互聯的網絡。UPF的設計和選擇除考慮能力外,需疊加考慮算力狀態信息,以及UPF可感知的N6后續業務層算力信息。進一步完善網絡互聯能力,構建廣域專網和雙域專網,支持定制化、快速、跨域網絡互通。圖18 5G-Advanced核心網網絡架構展望(1)遵從現有服務化架構并持續增強,按需引入新增的網絡功能;(2)拓展對底層資源感知能力,對網絡資源、網絡狀態、無線狀態、終端狀態進行全方位感知和高效處理;(3)進
100、一步豐富網絡的能力,包括連接能力、帶寬能力、智能化能力、數據管理和開放能力等;(4)網絡、業務一體化協同,支持更加友好的網絡信息開放和業務使能。36IMT-2020(5G)推進組5G-Advanced核心網演進白皮書隨著3GPP確定5G-Advanced在R18的研究課題結項,產業鏈各方都已開始從基礎研究遷移到實踐落地,進行了原型機的開發與測試,也開展了應用的使用與合作。當前,3GPP對于5G-Advanced的標準研究已經進入到R19階段。對于5G-Advanced關鍵技術的進一步落地,需要產業多方協同推進。5G-Advanced產業的發展路徑建議如下:一是推動5G-Advanced技術路線
101、的落實,結合產業政策、業務需求、技術能力、產品情況,制定分階段、可實施的面向目標網的組網技術策略和科研規劃,并且在標準、方案、專利方面并舉,在3GPP、ITU、CCSA共同推進5G-Advanced網絡標準化,促進移動通信和各行業體制融合,攻關5G-Advanced產業落地建議(2)增強控制面,引入新網絡功能:一方面新增網絡功能,擴展網絡邊界。新增網絡功能通過感知應用、網絡狀態、算力、內容等信息,智能地進行選點、選路,為業務找到最佳的接入節點、處理節點及聯接路徑,從而達到體驗最優。新增運營商管控的感知相關網絡功能,收集通感基站、終端等上報數據,執行感知計算處理;新增網絡功能進行標簽管理,提供無
102、源物聯標簽的接入管理和通信。另一方面,SMF功能進一步增強,實現多樣化UPF選擇以及邊緣業務優化選擇,進一步完善和增強SBA功能,解決5G網絡行業創新部署的痛點。(3)增強網絡智能,引入數字孿生使能智能的感知、運維及數據經營:從數據分析到采用業界最新技術的AI訓練、推理和網絡孿生,從智能感知到智能推薦,使能差異化體驗經營、網絡提效及數據變現?;诹髁?、用戶、屬性等業務模型數據,鏈路拓撲、鏈路質量、負載、可用性等網絡模型數據,轉發行為、信令配置等網元模型數據,構建數字孿生網絡。結合網絡數字孿生,將基于規則的決策變成智能差異化決策,并且根據網絡數字孿生和仿真進行結果預測和結果評估,智能分析+自動閉
103、環,使能差異化體驗經營和網絡提效。引入隱私計算,信息脫敏,安全開放,釋放海量數據價值,打造智能數據經營平臺,助力數據變現。(4)網業一體化協同,支持更友好的信息開放和業務使能:網絡信息實時開放,使能業務側自適應優化。針對新興媒體業務、新通話、云上業務等,為了幫助業務更好的適應網絡變化,提升業務體驗,網絡應將多元的網絡信息實時提供給業務應用,讓業務及時獲得網絡狀態的變化信息,從而進行動態的業務優化。支持新通話和數字人等業務,加速業務創新。37IMT-2020(5G)推進組5G-Advanced核心網演進白皮書5G-Advanced網絡架構、協議和關鍵技術,形成核心方案和核心專利的“護城河”。二是
104、基于5G網關,對齊新媒體、新連接、新能力三大方向構建5G-Advanced能力。5G網關具象化增強UPF的目標網,并實現5G-Advanced能力的互聯互通。三是通過API Gateway定義,實現5G-Advanced能力的統一API提供給各行業的產業伙伴,服務眾多的開發者并提供低成本的創新環境,為孵化出5G-Advanced的殺手級業務提供基礎,并以此錨定5G-Advanced能力的產業價值。四是5G-Advanced錨定的產業價值,通過切片的方式實現商業變現。以用戶為中心構建切片技術,將承載5G-Advanced多維能力的新鏈接提供給用戶實現商業閉環。五是分析5G核心網架構在現網部署遇到的痛點問題,研究5G-Advanced核心網架構演進方向,簡化網絡部署難度,使能業務敏捷創新,提高網絡穩定性,進一步在5G-Advanced階段體現核心網架構的價值。38IMT-2020(5G)推進組5G-Advanced核心網演進白皮書主要貢獻單位