未经允许不得转载： 优乐评测网 » 高防云服务器：从入门到精通的全方位指南 (高防云服务器出租)_西安vps,肯尼亚vps

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高防服务器是一种具备高防御能力的服务器，主要是用来抵御各种网络攻击，可以保护网站或者是应用的安全和稳定运行，具有着强大的防御能力和安全保护措施，能够承受更高强度的网络攻击；普通服务器则是用来存储和处理数据以及提供服务，没有特别的安全保护措施，有着最为基本的防火墙和网络安全机制。

相比较来说，高防服务器比普通服务器有着更安全的保障，有着较为完善的安全措施，可以有效抵御各种网络攻击，让恶意攻击者无法轻松入侵服务器。

高防服务器中的网络带宽一般会比普通服务器中的高，因为高防服务器需要处理更多的网络流量，同时高防服务器中还有着全流式牵引带技术，能够区分恶意流量，并将其牵引到DDOS等攻击设备；在应用领域当中，普通服务器较为全面一些，而高防服务器则是运用在对DDOS和CC流量攻击的抵御中，能够保障企业业务的连续性和稳定性。

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大家好，欢迎大家来参加CNBPS 2020云原生技术实践峰会，我是灵雀云的资深开发工程师刘梦馨，本次分享将由我和天翼云边缘计算的高级开发工程师范日明一起为大家带来如何构建多租户的VPC容器网络，重点介绍我们是如何将开源项目Kube-OVN在天翼边缘云的场景中进行落地。

 

01  如何构建多租户VPC容器网络

为什么需要多租户网络？

 

如果大家对公有云网络演化的趋势有印象，应该记得AWS最早用的网络其实是一个大二层网络，并非VPC网络。所谓的大二层网络，就是所有租户共享同一个地址空间，公有云在下面加一层防火墙来做多租户之间的隔离。但是随着用户的增加，地址空间不断耗尽，更为重要的是出于安全上的考虑，AWS最终采用了VPC网络来进行未来的架构。现在，国内、外的公有云基本上也都从原来的经典网络向VPC网络进行迁移，可以说主流趋势已经是VPC了。用户如果在公有云上新建网络，一般默认也都是VPC网络。

 

为什么要用VPC网络呢？主要有两点好处：第一个更好的隔离机制，纯大二层的网络，底层必须依赖防火墙的隔离，做一些比较细粒度的复杂控制。随着租户增多和需求的增加，防火墙的复杂度也会增加。但如果通过VPC网络，每个租户可以有一个完全独立的地址空间，可以做到天然逻辑上的隔离，会防火墙的机制更加简单，逻辑上也更加清晰。第二，VPC能提供更好的用户抽象，大二层网络，所有租户的IP地址空间都必须由下面的公有云预先进行分配，用户不能对自己的地址空间进行控制。

 

这对于一些大规模的场景，一些特殊应用来说，是很难接受的，而VPC提供了更好的灵活性，用户可以自定义地址空间，只要在自己的地址空间内不冲突即可，也扩充了整个系统可以使用的地址。比如，两个租户之间的地址是可以重叠的，这样很多事情就变得方便了，这也是公有云的演化趋势。

 

如果我们再把目光放回到Kubernetes，会发现Calico、Flannel，或者其他网络插件，大部分遵循的还是大二层的网络趋势，也就是所有容器其实是共享同一个地址空间，我们需要通过Network Policy来做访问控制。我们认为，未来Kubernetes网络一定会从经典大二层，向着多租户的VPC方向演进。

使用场景

 

 

再来看一下今年遇到的多租户网络需求的场景，究竟是哪些场景开始对Kubernetes多租户网络有了需求？

 

首先是公有云提供的容器服务。对于公有云来说，多租户的安全隔离是必备条件，强隔离需求是必备的，而且每个公有云用户在现有VPC网络的习惯下，倾向于自己有一个独立的网络空间，所以用户也需要定义自己的地址空间。

 

第二，也是我们今年看到的比较多的趋势，企业还是想给用户提供虚拟机的服务，但底层基础设施已经不再是OpenStack或者VMware，而是希望通过Kubernetes来提供虚拟机的虚拟化场景，这样对传统业务的兼容性比较好。对于虚拟机来说，他们其实也需要多租户网络，传统的大二层网络不符合他们的需求。

 

第三，我们在金融场景碰到越来越多的多租户的需求。大家前几年上容器云，对网络的需求是只要能打通，业务可以上就可以了，但随着越来越多的业务迁移到容器云，发现原来的一些安全审计和隔离的需求也会从虚拟机时代转移到容器云时代。金融场景对隔离有很强的管控，对流量需要细粒度的控制，原有的那种大二层所有IP地址空间混在一块的方式，显然不符合监管和安全的诉求。

 

对多租户的主要需求

 

第一点最基础的，是多租户之间的地址空间隔离，也就是说不同租户的地址可以重叠。你在一个租户下有个192.168.0的网段，在另一个租户下也可以有192.168.0的网段，每个租户之间只要不进行互访，都是可以在租户内部进行正常IP通信的。

 

第二，在IP地址可重叠的基础上，每个租户之间有一些相互独立的网络应用，比如每个租户要有自己的LB、NAT、EIP和DNS等网络应用层面的控制。用户在Kubernetes上多租户网络应用的需求在不断涌现。

 

第三，对于每个租户要有细粒度的控制，我们原有的Kubernetes的网络监控都是主机或者Pod级别的监控，但是随着多租户的场景，每个租户的监控也需要隔离，而且每个租户需要有不同的监控选项。在多租户上，还要进行细粒度的资源隔离，比如QoS，每个租户的带宽是怎样的，如果是提供EIP服务，公网带宽又应该如何给每个租户进行限制，此外，对于多租户，不管是公有云还是企业内部，会有一些计费或成本核算的需求，对网络这块也有计费的要求。

 

Kubernets上的多租户网络挑战

 

那么Kubernetes和现有多租户网络上的一些难点是什么样子的？首先，Kubernetes本身的多租户方案，不只是网络，所有资源层面的多租户，上游的方案都没有非常明确。大家如果关注Kubernetes上游社区的发展，会知道Kubernetes的多租户SIG里面，有两种方案争论的比较激烈，一种是HNC，参考namespace的多租户方案，还有一种Virtual Cluster方案，在Kubernetes大集群上虚拟出无数个Kubernetes虚拟节点，再加上一层虚拟的Kubernetes集群，相当于是Kubernetes on Kubernetes的架构。目前两个方向在同步进行，上游多租户方案的不确定，会影响到网络多租户服务的设计，如何与Kubernetes对接的过程。

 

除了上述多租户在整体架构上面临的问题，还有很多细粒度上的问题。

 

Kubernetes本身在设计之初没有考虑多租户网络的情况，现有Kubernetes架构，默认的一个行为是IP地址是不重叠的，一旦把多租户的网络上去了，IP重叠的现象会引发很多问题。

 

首先就是API校验的问题，现有Kubernetes的一些Pod，会对IP的唯一性进行校验。如果IP重叠，现有API会出现问题。再有我们碰到了一个比较直接的问题，在多租户网络下，主机和容器网络的互通其实是会存在问题的，因为IP是重叠的，主机直接去访问IP而没有租户信息的话，其实是没有办法访问的。现有的健康检查就会出现问题，比如TCP和HTTP的健康检查，其实默认的行为是kubelet会从主机的网络栈去往容器的网络栈，这种情况下，如果是多租户就会有一定问题。同样像Nodeport模式也会出现一些影响，因为现有的Nodeport也是通过主机网络栈直接往容器网络栈，通过IP映射，但是没有租户之间的关联关系，也会出现类似的问题。此外DNS、监控、容器访问、APIServer等等都需要考虑多租户网络和主机网络交互的情况。

 

第二，Cluster IP目前由Controller Manager集中分配，没有隔离机制。也就是说即使做到了底层IP可重叠，但由于Kubernetes现有的Cluster IP分配机制，是没有办法做到Cluster IP的租户隔离的。其实最理想的情况应该是每个租户，除了自己的IP地址，pod的IP地址空间和service的IP地址空间也是应该隔离的，这样Cluster IP也是可以重叠的。

 

第三点，租户级别的网络服务，比如LB/DNS/ACL/EIP/NAT，原来所有的设计方案都是为整个集群提供LB或者NAT服务，多租户情况下需要为每个租户分别考虑，网络的控制粒度会变得更细一层，不是从集群的粒度，而是从租户的粒度去看各个层面的网络组件方案。

 

02  天翼云边缘计算多租户网络实践

 

前面我们介绍了一些关于Kubernetes的网络多租户需求和现有的一些问题。下面有请天翼云的高级开发工程师范日明带来天翼云在多租户网络实践方面的分享。

 

我是范日明，主要做云计算相关的研发和解决方案落地相关的工作，目前主要负责中国电信天翼云边缘计算方案的集成和落地。在边缘计算这块，我们坚持使用云原生的解决方案，走了一些弯路，也积累了一些经验。特别是在多租户网络方面的突破对我们来说尤为重要，我今天要分享的内容是如何在边缘计算进行多租户的网络管理。

边缘计算：算力下沉的优势与难题

边缘计算的场景有什么特点呢？首先聊到边缘计算，大家听的最多的应该就是大带宽、低时延、大连接、靠近用户，能非常好地利用5G 的特点来去做场景化的业务构建。包括智慧园区、车路协同、物联网、视频汇聚、直播、工业控制等一些业务场景。下沉到边缘的业务，它往往不是一个简单的Web应用，而是各种垂直行业比较复杂的业务，纯粹的容器化其实是没有办法满足需求的。

 

同时相比大云，边缘计算的资源比较受限，大的节点可能有几十台的机器，小的只有几台，有些试点刚开始就给你一台，没有办法像大云那样，各个能力模块都用一个单独的集群来承载，只能把所有的能力融合来建设，做超融合架构，网络/存储/计算/管理等所有的能力都在一个集群里面。我们的解决方案是all in Kubernetes，要支撑边缘复杂的业务场景，Kubernetes就必须要同时承载安全、容器、虚拟机、函数计算这些能力。好在，这些都有相应的开源项目支持，我们也都把这些方案集成到我们的平台上来了。

 

最难的部分就是网络SDN。容器有代表性的网络方案Newton CNI和Openshift SDN，其实各有各的局限。OpenStackSDN非常强大，但是太重了，必须部署到OpenStack，这跟我们的原则是相背的，因为我们在边缘要尽量做到轻量化。Openshift SDN有一部分的多租户能力，但是不够丰富，没有做到强隔离，租户也没有主网能力。

 

Kube-OVN基础网络编排

 

最初我们在云原生网络方案的选型时，关注到Kube-OVN这个开源项目，它具备比较丰富和实用的功能，以及一些运维手段。底层采用了OVN，OVN本身有非常强的SDN能力，在OpenStack上也得到了充分验证，我们基于Kube-OVN开始构建了天翼云整个边缘计算的SDN能力。

 

 

 

一开始的方向是支持容器化应用，先下沉到边缘，这块是相对容易的，因为容器化应用大部分经过了微服务改造，能很好地适应Kubernetes的环境，基本上只要保证租户之间的网络在ACL层面的隔离，就能满足需求。在网络规划上，我们用了Kube-OVN自定义网络，还有固定IP的能力，为不同租户分配不同的网络段，租户也可以给自己的容器实例分配固定IP。

 

在网络隔离方面，我们使用Kubernetes的Network Policy的网络策略，租户之间可以做到ACL层面的隔离。入口流量方面使用了Ingress和MetalLB两个方案。Ingress负责七层的流量，不同租户之间分配不同的域名，就可以区分到不同租户的流量。MetalLB负责四层流量，有些业务要有自己的独立IP，MetalLB可以做到给不同租户使用自己的独立公网IP的能力。但它也有一些局限——仅限于入网流量可以走IP，出网的话，如果容器主动要访问外部的一些网站，或者自己部署在其他公有云的服务，是没办法走MetalLB同样的一个回路出去的。进网和出网是不同的IP，对一些业务来说是受限的。

 

总体来说，这些能力可以承载一般的容器应用，这是我们第一步首先去落地的方向。但它存在很多不够完善的地方，首先看网络隔离，租户之间网络三层，共用一个逻辑路由，没有强隔离，肯定不支持重叠网络。缺乏一些比较细粒度的QoS管控，出入网没无法使用同样的公网IP等，这一套的解决方案里面还是不能满足的。

 

目前来看，大部分客户其实是选择虚机而非容器，同时一些其他的业务还提出了专线组网等能力，目前这套方案是没有办法满足的。所以，我们还是考虑把中心云上VPC这一套的网络能力下沉到边缘，于是在Kube-OVN开源项目的基础上进行了升级改造，实现了强隔离，制定VPC的网络能力。

能力增强 回馈开源

 

 

首先来看两个架构图，左边是Kube-OVN 1.5版本以前的架构，Kube-OVN子网对应的其实是一个逻辑交换机，所有的逻辑交换机连接到同一个逻辑路由上面。这样所有的子网是三层，默认互通。子网隔离采取的是，在逻辑交换机上设置ACL的规则来实现隔离。

 

右边的架构是我们扩展的自定义VPC的能力，租户网络有独立的三层路由，VPC之间的网络是天然强隔离的，这就解决了常规容器网络在多租户隔离上的一个痛点。目前这个feature我们已经提交，并且合并到master的分支，大家可以提前去尝试体验一下。VPC解决了我们租户网络的隔离问题。从架构上来看，因为要做租户的强隔离，自定义VPC没有出口网关，没有利用原有的那套网络出入口的逻辑。

 

基于VPC的网络能力扩展

 

 

那么在自定义VPC的基础上，怎么去构建边界网络的流量？VPC的概念相信大家如果熟悉公有云的玩法，对其概念和周边扩展的能力应该比较熟悉了。有了VPC之后，我们可以对网络进行更精细的管控，把更多的大云上的网络能力下沉到边缘，但是云和边的实现是有区别的。

 

云上的每一个能力都可以用独立的集群去承载，但在边缘由于资源稀缺，只能把所有的能力做融合，单集群内所有的节点既是计算节点，也是网络节点，还有可能是存储节点，所以，VPC网络边界这块也进行了容器化的实现，包括NET网关，SLB、VPN网关、专线接入等功能，也可以用弹性IP，基本上把所有大云上的网络能力都下沉到边缘了，所以如果你是大云上IaaS的深度用户，要迁移到边缘，是可以无缝迁移的，切换成本非常低。

 

SLB这块其实可以替代Ingress的七层能力和MetalLB的四层负载均衡能力。这样每个租户有自己的SLB，而不需要像最初的容器应用一样，所有的流量共用一个Ingress，同时可以提供更多负载均衡的策略，这和云上的网络产品是基本保持一致的。

 

容器化可以带来更多的好处是轻量和灵活，可以在Kubernetes上的任意节点去部署网络能力，单点如果出现故障，可以做到秒级迁移，同时各个节点的带宽分配也可以做到非常灵活，因为它是容器化运行。我们可以根据业务的带宽负载压力，在所有节点上去根据自己的调度策略去均匀地做分布。

 

以上就是我要分享的全部内容，很高兴能跟大家分享我们的实践过程和思路，谢谢大家。

 

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一、5G

　　近期，5G等“新基建”的投资落地情况备受市场关注。

　　3月6日，中国移动采购与招标网挂出了中国移动28个省份公司的2020年5G二期无线网主设备集中采购公告，总需求为232143站。这意味着我国最大通信运营商中国移动2020年5G二期无线网主设备集中采购正式拉开帷幕，5G建网步伐有序推进。

　　中国移动已全面完成5G一期工程建设，在50个城市实现5G商用。此次启动5G二期工程设备集采，旨在保证2020年底5G基站数达到30万目标不变，确保2020年内在全国所有地级以上城市提供5G商用服务。

　　广东5G基站需求最多

　　从中国移动各省份公司集采公告来看，广东省5G基站建站需求最多，达到2.6万站，西藏、宁夏、青海三地的5G基站建站需求较少。

　　此次集采的无线网主设备供应商主要有四家：华为、中兴通讯、爱立信、诺基亚。中国移动各省份公司的招标公告中写明中标人数在2-4个，并划分了相应份额。

　　作为四家主设备商中唯一A股上市公司，中兴通讯2月以来股价涨幅超40%。中兴通讯近日在官微宣布，已经顺利通过了中国电信在业界率先组织的5G SA核心网商用设备整系统性能测试，为首家严格按要求运行48小时的通信设备厂商。该测试完整地验证了5G SA整系统的处理性能和稳定性，为实现5G SA网络的商用部署奠定了基础。

　　另外两家运营商的5G采购也有望近期启动。中国联通与中国电信将共建共享5G。此前他们也表示将共同制定5G无线设备联合招标方案，带动主设备厂家加速产能恢复。

　　5G基站的建设箭在弦上，也将带动产业链需求。上游天线、射频器件(PCB、射频芯片、滤波器等)、光模块等细分行业将优先受益于5G基站的建设。

　　近期密集推进集采

　　中国信通院副院长王志勤近日撰文指出，今年，我国将重点加速5G独立组网的建设，力争年内实现5G SA网络商用。四家运营商将加快5G网络由非独立组网向独立组网的演进，中国移动已经启动独立组网设备招标工作，力争在年内实现5G SA网络的商用。

　　3月5日，中国移动发布2020年5G SA核心网新建设备集中采购招标公告，涉及全国规模。招标公告显示，中国移动采购全国8大区/31省份公司新建5G SA核心网网元、NFV虚拟化平台设备(虚拟层软件、SDN系统、NFVO ，以及系统集成)。新建5G B2C网络及共用网元设备一次性优惠前最高限价为不含税42.24亿元，一次性优惠后最高限价为不含税32.54亿元;新建5G B2B网络设备一次性优惠前最高限价为不含税6.14亿元，一次性优惠后最高限价为不含税5亿元。

　　中国移动近期的集采颇为密集。3月5日，中国移动还发布2020年通信用磷酸铁锂电池产品集中采购招标公告，采购通信用磷酸铁锂电池共计6.102亿Ah(规格3.2V)，采购需求满足期为1年，设置最高限价，最高投标限价不含税金额为25.08亿元。据了解，磷酸铁锂电池在通信行业上主要用于户外型基站等。

　　中金公司认为，尽管通信网络建设短期受新冠肺炎疫情波及，但目前，运营商、铁塔公司和通信服务公司已经复工，并开始抢进度、补损失，加快5G网络部署以满足电信企业提供5G服务的需求，5G建设的全面复工有望逐步得以实现，预期运营商将在3月和4月开启新一轮的5G设备及工程招标，为全年的5G建设吹响号角。因5G完全标准和SA独立组网技术有望在二季度末成熟，今年三季度开始，全行业有望实现单季度建设30万以上5G基站的快速扩张能力。

　　资本开支逐步上扬 5G建网有望加速

　　中金公司研报显示，政策层面的接连鼓励，有助于稳定和提升5G的投资力度，助力5G网络实现快速大规模扩张。2020年至2022年是5G建设的投资高峰期，运营商的资本开支将逐步上扬，以建设基本覆盖全国的5G商用网络。预测随着5G标准的完善和SA独立组网技术的成熟，5G建设将逐步提速，2020年全年建设基站数量或突破70万，并且在2021年和2022年继续明显增长。

　　此前，中国联通与中国电信表示，将在2020年前三季度力争完成全年25万5G基站的建设计划，而中国移动2020年5G基站暂时建设计划为30万。中国移动董事长杨杰也表示，坚持把5G建设发展作为重大政治任务，确保如期完成5G网络建设，做到5G建设目标不变、发展节奏不停。

　　中国广电也是拥有5G牌照和优势频段资源的5G建设生力军之一。在近日国家广电总局启动全国有线电视网络整合和广电5G建设一体化发展工作中，很重要的一项规划就是建设具有广电特色的5G网络。虽然广电方面还没有公布具体的基站建设计划，但其作为后来者，势必要在网络建设上投入重金。业界预测，今年广电方面或将建设5万至10万个5G基站。

5G基站建设概念股：

设备商：中兴通讯、烽火通信；

PCB：深南电路、沪电股份、生益科技；

光模块：光迅科技、中际旭创、华工科技；

天线：通宇通讯、东山精密、世嘉科技；

天线振子：硕贝德、信维通信、飞荣达、科创新源；

射频：卓胜微；

滤波器：大富科技、武汉凡谷、世嘉科技、东山精密、春兴精工；

小基站：宜通世纪、华星创业、邦讯技术；

网络规划实施：国脉科技、杰赛科技、日海智能、中通国脉、富春股份；

基站配套：数知科技、北讯集团、英维克、日海智能、中光防雷

宜通世纪收到由招标代理机构签发相关《中标通知书》

2019/11/26 8:56:32　　挖贝网　春雨

　　挖贝网11月26日，宜通世纪（证券代码：300310）发布公告称，近日公司收到由招标代理机构签发相关《中标通知书》，公司为中国移动广东公司2019-2021年广东移动室内覆盖系统施工服务公开招标项目的中标单位之一。

项目名称：中国移动广东公司2019-2021年广东移动室内覆盖系统施工服务公开招标项目

项目概况：本项目为集中招标项目，划分12个标段，项目内容为采购广东省内的室内分布系统施工（含常规室分系统施工和分布式皮飞系统施工）服务。

计划工期：合同签订之日起至2021年9月30日

项目规模：本项目不含税总价上限为266,119.91万元

　　此次中标的项目符合公司的业务发展规划，若公司能够签订正式项目合同并顺利实施，将有利于公司保持在广东省的市场地位，对公司经营业绩有积极影响，且不影响公司经营的独立性。

二、工业互联网

　　【新基建之工业互联网概念股汇总】工业互联网是全球工业系统与高级计算、分析、感应技术以及互联网连接融合的结果。工业互联网概念股有华中数控、赛意信息、红豆股份等。

　　东土科技：专业的工业互联网整体解决方案提供商;主要产品是工业物联网一体化工业服务器;工业互联网解决方案已经在智能电网与智能交通行业落地;与宜通世纪就工业物联网达成战略合作。联合东北大学 东土科技打造全球领先的新一代工业互联网架构控制系统。

　　宜通世纪：华为发布5G工业模组相关产品；公司业务聚焦工业物联、车联网等行业，入围广东省经济和信息化委员会组织评选的工业互联网产业供给资源池等。母公司宜通世纪成功入选广东省经信委工业互联网产业生态供给资源池。

　　宜通世纪实现工业互联网在缝制设备行业落地。根据中央提出的智能制造和工业互联网的发展战略，老牌缝纫机械企业-标准股份与宜通世纪合作，构建了智能缝制机械/智能缝制工厂的全面解决方案— “T-IMS智云”。这也将会是工业互联网在缝制机械行业里面一个关键性的实践。“智云”系统首次将物联网和云技术赋予缝制设备本身，把孤立的生产设备整合为互联的信息终端，旨在为客户建立智能工厂和数字化车间，探索智慧缝制，引领下游产业转型升级。智能工厂中，客户的所有设备通过智能交互网互联互通，数据实时采集、实时上传、实时共享，生产统计、产能监测、生产线优化、生产数据交互、薪酬评估、设备管理、远程寻呼和大数据挖掘八大功能轻松实现。

三、宜通世纪联手中科院共推边缘计算

宜通世纪全资子公司与中国科学院计算技术研究所共建物联网端云协同联合实验室，联合实验室以边缘计算为技术相关研究作为工作重点，开展国产化物联网平台软件关键技术研发。
300310背靠三大运营商 华为，随着超高清和5G的逐步落地，订单将会爆发性增长：

来看看中信证券对于300310宜通世纪与中科院合作边缘计算的研报：

　　宜通世纪和中科院计算所在物联网端云协同、边缘计算、AI网关等方面开展系统架构及关键技术研究，联合申报的广东省重点领域研发计划2018-2019年度“新一代人工智能”重大科技专项项目《神经退行性疾病早期智能预警高级机器学习技术与示范应用》成功获批并获得政府研发经费资助。后续若相关研究成果达到披露标准，公司将及时对外公告。

导 读

以5G和千兆光网为代表的“双千兆”网络，能向单个用户提供固定和移动网络千兆接入能力，具有超大带宽、超低时延、先进可靠等特征，二者互补互促，是新型基础设施的重要组成和承载底座，在拉动有效投资、促进信息消费和助力制造业数字化转型等方面发挥着重要作用。党中央、国务院高度重视5G和千兆光网建设发展。2021年《政府工作报告》明确要求，“加大5G网络和千兆光网建设力度，丰富应用场景”。工业和信息化部坚决贯彻落实党中央、国务院决策部署，在前期研究论证的基础上，出台了《行动计划》，这是第一时间落实《政府工作报告》的重要举措。未来三年是5G和千兆光网发展的关键期，《行动计划》的出台，对于统筹推进“双千兆”网络发展，凝聚共识，形成合力具有重要意义。

关于印发《“双千兆”网络协同发展行动计划（2021-2023年）》的通知

工信部通信〔2021〕34号

各省、自治区、直辖市通信管理局，各省、自治区、直辖市及计划单列市、新疆生产建设兵团工业和信息化主管部门，各相关企业：

　　为深入贯彻党的十九届五中全会精神，落实《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》和2021年《政府工作报告》部署，现将《“双千兆”网络协同发展行动计划（2021-2023年）》印发给你们，请结合实际认真贯彻落实。

工业和信息化部

2021年3月24日

“双千兆”网络协同发展行动计划

（2021-2023年）

　　以千兆光网和5G为代表的“双千兆”网络，能向单个用户提供固定和移动网络千兆接入能力，具有超大带宽、超低时延、先进可靠等特征，二者互补互促，是新型基础设施的重要组成和承载底座。为贯彻落实《政府工作报告》部署要求，推进“双千兆”网络建设互促、应用优势互补、创新业务融合，进一步发挥“双千兆”网络在拉动有效投资、促进信息消费和助力制造业数字化转型等方面的重要作用，加快推动构建新发展格局，制定本行动计划。


一、总体要求


　　
（一）指导思想
　　以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导，深入贯彻党的十九大和十九届二中、三中、四中、五中全会精神，坚持以人民为中心的发展思想，立足新发展阶段，贯彻新发展理念，构建新发展格局，以深化供给侧结构性改革为主线，以支撑制造强国、网络强国和数字中国建设为目标，以协同推进“双千兆”网络建设、创新应用模式、实现技术突破、繁荣产业生态、强化安全保障为重点方向，为系统布局新型基础设施夯实底座，为加快产业数字化进程筑牢根基，为推动经济社会高质量发展提供坚实网络支撑。


　　（二）基本原则
　　市场主导，政府引导。发挥各类市场主体作用，鼓励通过差异化的发展与竞争，强化技术创新、推动融合应用，深化共建共享和绿色发展，全面提升供给水平。更好发挥政府在规划引导、政策支持、市场监管等方面的积极作用，营造“双千兆”网络发展良好环境。


　　固移协同，优势互补。发挥千兆光网在室内和复杂环境下传输带宽大、抗干扰性强、微秒级连接的优势，发挥5G网络灵活性高、移动增强、大连接的优势，适度超前部署“双千兆”网络，同步提升骨干传输、数据中心互联、5G承载等网络各环节承载能力。


　　创新应用，丰富场景。以建促用、建用并举。在公众应用领域，不断丰富“双千兆”应用类型和场景，提升千兆服务能力。在行业应用领域，聚焦重点行业打造典型应用示范，加强运营模式和网络架构创新，探索提供端到端可定制的网络性能保障。


　　自立自强，完善生态。围绕提升产业基础高级化、产业链现代化水平，加强关键核心技术攻关，加大产业共性技术供给，提升关键产品和服务安全能力，完善技术标准和知识产权体系建设，构建体系完备、安全开放的产业生态。


　　（三）主要目标
　　用三年时间，基本建成全面覆盖城市地区和有条件乡镇的“双千兆”网络基础设施，实现固定和移动网络普遍具备“千兆到户”能力。千兆光网和5G用户加快发展，用户体验持续提升。增强现实/虚拟现实（AR/VR）、超高清视频等高带宽应用进一步融入生产生活，典型行业千兆应用模式形成示范。千兆光网和5G的核心技术研发和产业竞争力保持国际先进水平，产业链供应链现代化水平稳步提升。“双千兆”网络安全保障能力显著增强。

　　1．到2021年底
　　——千兆光纤网络具备覆盖2亿户家庭的能力，万兆无源光网络（10G-PON）及以上端口规模超过500万个，千兆宽带用户突破1000万户。


　　——5G网络基本实现县级以上区域、部分重点乡镇覆盖， 新增5G基站超过60万个。


　　——建成20个以上千兆城市。


　　2. 到2023年底
　　——千兆光纤网络具备覆盖4亿户家庭的能力，10G-PON及以上端口规模超过1000万个，千兆宽带用户突破3000万户。


　　——5G网络基本实现乡镇级以上区域和重点行政村覆盖。


　　——实现“双百”目标：建成100个千兆城市，打造100个千兆行业虚拟专网标杆工程。


二、重点任务


　　
（一）千兆城市建设行动
　　1.持续扩大千兆光网覆盖范围。推动基础电信企业在城市及重点乡镇进行10G-PON 光线路终端（OLT）设备规模部署，持续开展OLT上联组网优化和老旧小区、工业园区等光纤到户薄弱区域光分配网（ODN）改造升级，促进全光接入网进一步向用户端延伸。按需开展支持千兆业务的家庭和企业网关（光猫）设备升级，通过推进家庭内部布线改造、千兆无线局域网组网优化以及引导用户接入终端升级等，提供端到端千兆业务体验。


　　2.加快推动5G独立组网规模部署。推动基础电信企业开展5G独立组网（SA）规模商用，重点加快中心城区、重点区域、重点行业的网络覆盖。鼓励采用宏基站、微小基站等多种组网方式，与集中式无线接入网（C-RAN）等其他技术相结合，推进5G网络在交通枢纽、大型体育场馆、景点等流量密集区域的深度覆盖。根据产业发展和应用需求，适时开展基于5G毫米波的网络建设。


　　3.深入推进农村网络设施建设升级。完善电信普遍服务补偿机制，支持基础电信企业面向农村较大规模人口聚居区、生产作业区、交通要道沿线等区域持续深化宽带网络覆盖，助力巩固拓展脱贫攻坚成果同乡村振兴有效衔接。面向有条件、有需求的农村及偏远地区，逐步推动千兆网络建设覆盖。


　　4.深化电信基础设施共建共享。推动基础电信企业持续深化行业内共建共享，按照“集约利用存量资源、能共享不新建”的原则，统筹铁塔设施建设需求，支持基础电信企业开展5G网络共建共享；鼓励通过同沟分缆分管、同杆路分缆、同缆分芯等方式实施光纤网络共建，通过纤芯置换、租用纤芯等方式实施共享。着力提升跨行业共建共享水平，进一步加强与电力、铁路、公路、市政等领域的沟通合作。


专栏1 “百城千兆”建设工程

加快城市“双千兆”网络建设部署。支持地方和基础电信企业打造一批“双千兆”示范小区、“双千兆”示范园区等，深化城市家庭、重点区域、重点行业的“双千兆”网络覆盖。按需推进“双千兆”用户发展。支持地方和相关企业结合边缘云下沉部署，构建“网络+平台+应用”固移融合、云网融合的“双千兆”业务体系，推动云VR、超高清视频等新业务发展，通过应用牵引，促进用户向500Mbps及以上高速宽带和5G网络迁移。组织开展千兆城市评价。结合千兆城市评价指标，定期开展千兆城市建设成效评估。到2021年底，全国建成20个以上千兆城市，到2023年底，全国建成100个以上千兆城市，实现城市家庭千兆光网覆盖率超过80%，每万人拥有5G基站数超过12个。

　　（二）承载能力增强行动
　　5.提升骨干传输网络承载能力。推动基础电信企业持续扩容骨干传输网络，按需部署骨干网200/400Gbps超高速、超大容量传输系统，提升骨干传输网络综合承载能力。加快推动灵活全光交叉、智能管控等技术发展应用，提升网络调度能力和服务效能。引导100Gbps及以上超高速光传输系统向城域网下沉。鼓励在新建干线中采用新型超低损耗光纤。


　　6.优化数据中心互联（DCI）能力。推动基础电信企业面向数据中心高速互联的需求，开展400Gbps光传输系统的部署应用，鼓励开展数据中心直联网络、定向网络直联等的建设。结合业务发展，持续推动IPv6分段路由（SRv6）、虚拟扩展局域网（VXLAN）等DCI核心技术的应用；推进软件定义网络（SDN）技术在数据中心互联中的应用，提升云网协同承载能力。


　　7.协同推进5G承载网络建设。推动基础电信企业开展5G前传和中回传网络中大容量、高速率、低成本光传输系统建设，提升综合业务接入和网络切片资源的智能化运营能力。推动5G承载网城域接入层按需部署50Gbps系统，城域汇聚层和核心层按需部署100Gbps或200Gbps系统。逐步推动三层虚拟专用网（L3VPN）组网到边缘，兼容边缘云数据中心互连组网。


　　（三）行业融合赋能行动
　　8.创新开展千兆行业虚拟专网建设部署。鼓励基础电信企业结合行业单位需求，在工业、交通、电网、教育、医疗、港口、应急公共服务等典型行业开展千兆虚拟专网建设部署。探索创新网络架构，采用与公网部分共享、与公网端到端共享等多种模式灵活开展网络建设。按需在行业单位内部署5G基站、OLT设备、核心网网元、行业终端等，支持行业单位敏感数据本地化处理和存储。探索创新运营模式，鼓励开放有关接口功能，为行业单位提供必要的管理控制权限，服务行业发展。


　　9.大力推进“双千兆”网络应用创新。鼓励基础电信企业、互联网企业和行业单位合作创新，聚焦信息消费新需求、新期待，加快“双千兆”网络在超高清视频、AR/VR等消费领域的业务应用。聚焦制造业数字化转型，开展面向不同应用场景和生产流程的“双千兆”协同创新，加快形成“双千兆”优势互补的应用模式。面向民生领域人民群众关切，推动“双千兆”网络与教育、医疗等行业深度融合，着力通过互联网手段助力提升农村教育和医疗水平，促进基本公共服务均等化。


　　10.积极采用“IPv6+”等新技术提供确定性服务能力。支持基础电信企业探索采用IPv6+等新技术在网络层提供端到端的确定性服务能力，保障特定业务流传输的带宽、时延和抖动等性能要求。新建行业网络优先支持IPv6分段路由、网络切片、确定性转发、随路检测等“IPv6+”功能，并开展新型组播、业务链、应用感知网络等试点应用。

专栏2 千兆行业虚拟专网建设标杆工程

推动千兆虚拟专网在工业制造领域试点部署。鼓励基础电信企业采用5G、工业无源光网络（PON）、工业光传送网络（OTN）等协同部署，与边缘计算、网络切片、AI等新技术结合，形成对工业生产、办公、安防等子网的统一高效承载能力，满足工业企业对接入终端设备的安全认证和管控能力，并支持工业企业高品质快速上云需求。推动千兆虚拟专网在教育、医疗领域试点部署。鼓励基础电信企业基于“双千兆”网络进一步提升对在线教育、远程医疗等的网络支撑能力，满足行业互联网使用和管理需求，为虚拟实训、智慧云考场、智慧家校共同体、教师研训、智慧评价等典型在线教育应用场景以及远程会诊、远程影像、远程急救、远程监护等远程医疗典型应用场景提供支撑。采用软件定义广域网（SD-WAN）、实时视频通信、智能网络调度等多种技术方案，优化网络传输质量。推动千兆虚拟专网在特殊领域试点部署。鼓励基础电信企业、行业单位等针对影像监控、在线质检等带宽要求高，矿山、电力、冲压制造等电磁干扰强的场景，发挥千兆光网和5G的差异化特点，形成一批可复制、可推广的“双千兆”部署方案。到2023年底，打造100个千兆虚拟专网标杆工程。

　　（四）产业链强链补链行动
　　11.加强核心技术研发和标准研制。鼓励龙头企业、科研机构等加大超高速光纤传输、下一代光网络技术和无线通信技术等的研发投入，深入参与国际标准化工作，加强团体标准研制，形成我国“双千兆”网络技术核心竞争力。


　　12.加速推进终端成熟。鼓励终端设备企业加快5G终端研发，提升5G终端的产品性能，推动支持SA/NSA双模、多频段的智能手机、客户端设备（CPE）以及云XR、可穿戴设备等多种形态的5G终端成熟。推动支持高速无线局域网技术的家庭网关、企业网关、无线路由器等设备研发和推广应用，加快具备灵活多接入能力的手机、电脑、4K/8K超高清设备等终端集成。进一步降低终端成本，提升终端性能和安全度，激发信息消费潜力。


　　13.持续提升产业能力。鼓励光纤光缆、芯片器件、网络设备等企业持续提升产业基础高级化、产业链现代化水平，巩固已有产业优势。着力提升核心芯片、网络设备、模块、器件等的研发制造水平，推进实现我国通信产业链自立自强，培育壮大产业生态。

专栏3 “双千兆”产业链强链补链工程

加强核心技术研发，鼓励龙头企业、科研机构等在800Gbps/1Tbps超高速光纤传输、50G-PON、5G Rel-17、毫米波通信、高速无线局域网等技术方面加大研发投入，实现技术创新。加快产业短板突破，鼓励光纤光缆、芯片器件、网络设备等企业针对5G芯片、高速PON芯片、高速无线局域网芯片、高速光模块、高性能器件等薄弱环节，加强技术攻关，提升制造能力和工艺水平。打造产业聚集区，依托现有国内产业优势区域，打造形成“双千兆”网络战略性产业聚集区，形成规模合力。到2023年底，关键核心技术取得突破，自主研发能力大幅增强。

　　（五）用户体验提升行动
　　14.持续优化网络架构。扩大新型互联网交换中心连接企业数量和流量交换规模，新增至少2个国家级互联网骨干直联点，完善全方位、多层次、立体化的互联互通体系。推动云服务企业持续提升云计算关键核心技术能力，推动多接入边缘计算（MEC）边缘云建设，加快云边协同、云网融合等新模式新技术的应用。推动内容分发网络（CDN）企业加快西部和东北地区CDN节点部署，按需推进CDN扩容和下沉，实现互联网内容就近访问。


　　15.着力保障网络质量。指导基础电信企业强化5G和4G网络协同发展，推进2G、3G、4G频率重耕和优化升级，提升网络资源使用效率。支持多模基站设备的研制和部署，保障城市热点地区、高铁地铁沿线等对不同制式网络的覆盖需求。持续提升互联网国际出入口带宽能力，改善国际互联网访问体验。实现互联网网间带宽扩容10Tbps，互联网网间访问性能与欧美发达国家趋同。推动互联网企业提升服务能力，保障基本带宽配置，提升用户业务访问体验。


　　16.不断提升服务质量。督促基础电信企业切实提升5G服务质量，制定完善本企业5G服务标准，加大对实体营业厅、客服热线等一线窗口的服务考核力度。进一步健全提醒机制，严守营销红线，严查“强推5G套餐”“限制用户更改套餐”“套餐夸大宣传”等行为，切实维护广大用户合法权益。推动企业降低中小企业宽带和专线平均资费，2021年再降10%。鼓励面向农村脱贫户（原建档立卡贫困户）、老年人、残疾人等特殊群体，推出专属优惠资费，合理降低手机、宽带等通信费用。

专栏4 “双千兆”网络发展评测能力提升工程

完善基于用户体验的“双千兆”网络发展评测指标体系。指导相关企业和研究机构加强专用终端、5G测速APP、测速服务器等技术手段建设和部署，综合采用实地测试、定点测试、友好用户测试等方式，丰富数据来源，形成分区域、分时段、全网段精细化网络发展关键指标评测能力。研究面向行业的“双千兆”网络评价体系。组织相关企业和研究机构针对不同行业、不同场景的网络性能需求，开展“双千兆”网络评价体系研究，并选取不少于10个主要行业和场景开展实地测试。定期发布权威数据和报告。指导中国信息通信研究院定期发布我国固定宽带、移动宽带网络速率报告，适时发布重点城市、重点场所的网络发展评价报告，全面客观反映我国“双千兆”网络发展水平，不断优化我国“双千兆”网络服务能力。

　　（六）安全保障强化行动
　　17.提升网络安全防护能力。推动网络安全能力与“双千兆”网络设施同规划、同建设、同运行，提升网络安全、数据安全保障能力。督促相关企业落实网络安全主体责任，建立健全安全管理制度、工作机制，开展网络安全风险评估和隐患排查，及时防范网络、设备、物理环境、管理等多方面安全风险，不断提升网络安全防护能力。


　　18.构筑安全可信的新型信息基础设施。鼓励重点网络安全企业面向网络规划、建设等重点环节，聚焦信息技术产品关键领域，开展核心技术攻关，构建涵盖底层设施、关键设备、网络安全产品等全环节的产业生态，搭建安全可信、可靠的新型信息基础设施，稳步提升“双千兆”网络安全。


　　19.做好跨行业网络安全保障。鼓励基础电信企业、网络安全企业、行业单位等在医疗、教育、工业等重点行业领域加强网络安全工作协同，面向多样化业务场景、接入方式和设备形态，强化千兆行业虚拟专网安全风险防范和应对指导，推动实现网络设施安全共建、安全共享。


三、保障措施


　　
（一）加强组织领导。
各地通信管理局、各基础电信企业进一步加强组织领导，制定年度实施方案，细化任务和责任分工。积极推动将“双千兆”网络发展纳入各地国民经济和社会发展“十四五”总体规划及有关专项规划的重要内容。鼓励制定发布公共资源开放目录，推动政府机关、企事业单位和公共机构等所属公共设施向5G基站、室内分布系统、杆路、管道及配套设施等建设提供便利。

　　（二）强化部门协同。各地通信管理局与工业和信息化、住房城乡建设、市场监管、网信等部门建立协同工作机制，强化联合执法能力和执法力度，聚焦商务楼宇宽带接入市场联合整治、新建民用建筑执行光纤到户国家标准等工作，形成监管合力。协调电力部门降低5G基站用电成本。


　　（三）提升监管能力。持续加强行风建设和纠风工作，将网络和服务质量纳入评价体系，切实维护用户合法权益。引导产业链上下游企业，加强行业自律，营造健康有序、良性发展的产业生态。


　　（四）深化交流合作。标准化组织和行业协会等要充分发挥技术引领和桥梁纽带作用，积极开展国际对标，促进基础电信企业、科研院所、设备商、器件商、芯片商等产业链上下游进一步加强技术攻关和协同创新。加强“双千兆”网络部署应用及新技术等方面的经验交流和推广。


　　附件：
　　1.千兆城市评价指标
　　2.名词解释

附件1

千兆城市评价指标

序号

指标

指标含义

指标值

计算方法

1

城市家庭千兆光纤网络覆盖率

城市地区千兆光纤网络能力供给情况。    

80%

城市地区具备千兆接入能力的家庭数/城市地区家庭总数

2

城市10G-PON端口占比

城市地区电信运营企业10G-PON端口与所有PON端口总数的比例。

25%

城市地区电信运营企业10G-PON端口数/所有PON端口总数

3

重点场所5G网络通达率

城市地区重点场所5G网络通达情况。

80%

城市地区已有5G信号覆盖的市属公办医院（三级以上）、重点高校、文化旅游重点区域以及开办客运业务的火车站(二等以上)、干线机场、重点道路等场所总数/上述场所总数。

4

每万人拥有5G基站数

5G基站数与城市常住人口总数（单位：万人）的比例。

12个/万人

5G基站数/城市常住人口数（单位：万人）

5

500Mbps及以上用户占比

城市地区500Mbps及以上宽带接入用户占所有固定宽带用户的比例。

25%

城市地区500Mbps及以上宽带接入用户数/所有固定宽带用户总数

6

5G用户占比

城市地区5G用户占所有移动宽带用户的比例。

25%

城市地区5G用户（按5G终端连接数计算）/所有移动宽带用户数

7

“双千兆”应用创新

千兆光网和5G协同部署，在教育、医疗、信息消费、城市公共管理、制造业、交通、能源（不限于）等垂直行业形成典型应用。

不少于

5个

各城市报送相关典型案例情况

备注：

1.根据《通信行业统计报表制度》，城市地区是指行政区划属于中央直辖市、省辖市、地级市、县级市的市区、市郊区及县城区，以及分布在农村的县团级以上建制的独立工矿区、林区及驻军。

2.机场指正式启用的执行客用航空服务的民用机场；火车站(二等以上)指根据我国铁道部编《中华人民共和国铁路地图集》中对我国铁路等级划分，二等以上（包含二等）的火车站；城市旅游文化重点消费区域是指城市地区范围内认定的国家级和省级旅游区和相关文化消费场所。

附件2

名词解释

　　１.千兆光网
　　以光纤为传输载体的高速固定通信网络，具备为单个用户提供1000Mbps接入带宽的能力。


　　２.万兆无源光网络（10G-PON）
　　10G-PON是指光纤链路传输速率能够达到10Gbps的无源光网络（Passive Optical Network）。


　　３.50G-PON
　　50G-PON是指光纤链路传输速率能够达到50Gbps的无源光网络。目前，50G-PON技术方案与标准正在制定过程中。


　　４.光线路终端（Optical Line Terminal，OLT）
　　无源光网络的局端设备，通过光分配网（ODN）与多个光网络单元（ONU）相连。


　　５.光分配网（Optical Distribution Network，ODN）
ODN是指位于OLT和ONU之间的光纤光缆、光分路器等无源光线路设施组成的网络。


　　６.工业PON
　　应用于工业企业的PON网络，结合工业场景业务特点，基于PON为工厂内设备联网以及生产数据的采集、传输等提供安全、可靠的有线连接。


　　７.5G （5th Generation）
　　第五代移动通信技术（5th generation mobile networks或5th generation wireless systems），简称5G或5G技术。


　　８.5G Rel-17
　　是指5G Release-17（R17）版本。5G技术标准仍在演进和完善阶段，当前正在制定的第三版本标准为Release-17，计划于2022年6月发布。


　　9.5G独立组网（Standalone，SA）
　　5G组网包括NSA和SA两种组网模式。SA模式中， 5G基站与5G核心网络连接，5G终端通过5G基站接入5G网络。


　　10.毫米波（Millimeter Wave，mmW）
　　通常把30-300GHz频域（波长为1～10毫米）的电磁波称毫米波。3GPP把5G频谱分为两个区域FR1和FR2（FR，Frequency Range，频率范围），其中FR2的频率范围是24GHz到52GHz，也称为5G毫米波。


　　11.5G承载网络
　　5G承载网络是为5G无线接入网（RAN）和核心网（CN）之间提供网元物理连接组网和业务逻辑连接的网络。


　　12.骨干传输网络
　　用于连接多个区域或地区的高速传输网络，实现高速率、大容量和远距离的传送功能。光传送网（OTN）、波分复用（WDM）是应用于骨干传输网的主要技术。


　　13.数据中心互联（Data Center Interconnect，DCI）
　　满足数据中心之间的信息交互、虚拟机迁移、数据备份等需求的技术，根据传输距离需求可以采用专线、光传输系统等多种链路技术。


　　14.三层虚拟专用网（Layer 3 Virtual Private Network，L3VPN）
　　基于IP协议的VPN模式，支持多个地理上彼此分离的VPN成员利用服务提供商的公共网络组成共享的虚拟专用网络。


　　15.IPv6+
　　IPv6+是在IPv6基础上的扩展，包括IPv6分段路由、网络切片、随流检测、新型组播和应用感知网络等协议，以及网络分析、自动调优、网络自愈等技术。

　　16.IPv6分段路由（Segment Routing over IPv6 Dataplane，SRv6）

　　SRv6是基于源路由理念而设计的构建在IPv6网络上的分段路由技术。

　　17.虚拟扩展局域网（Virtual eXtensible Local Area Network，VXLAN）
　　VXLAN是一种网络虚拟化技术，采用MAC in UDP封装，通过三层网络延伸虚拟的二层网络，实现物理网络和虚拟网络解耦。


　　18.多接入边缘计算（Multi-Access Edge Computing，MEC）
　　一种部署于网络边缘的计算基础设施形态, 在网络边缘提供计算、存储、网络加速等处理能力。

来源：工业和信息化部信息通信发展司

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本文转载自：JmilkFan_范桂飓的博客

通信网络

电信网（即电话交换网络）由终端、传输和交换三大部分组成；因特网（即计算机互联网）由终端、传输、交换以及多个计算机网络等几部分组成。随着通信行业的快速发展，传统的电信网、计算机互联网与有线电视网的融合（三网融合）已经成为网络发展的趋势。三者融合发展，互联互通，为客户同时提供语音、数据和广播电视等多重服务。这里我们将其统一称之为通信网络。相对应的，通信网络由三大部分组成：接入网、承载网、核心网。

• 接入网是 “窗口”，负责把数据收上来；

• 承载网是 “卡车”，负责把数据送来送去；

• 核心网就是 “管理中枢”，负责管理这些数据，对数据进行分拣，然后告诉它，该去何方。

核心网（Core Network，简称 CN）或被成为骨干网（Backbone），本质就是对数据的处理和分发，即 “路由交换”。

最早的时候，固定电话网的核心网，说白了就是把电线两头的电话连接起来，这种交换，非常简单，主要满足人们无线移动通话的需求。

后来，用户数量越来越多，网络范围越来越大，开始有了分层。

网络架构也复杂了，有了网络单元（Net Element，简称 NE，网元），是具有某种功能的网络单元实体。

同时，我们要识别和管理用户了，不是任何一个用户都允许用这个通信网络，只有被授权的合法用户，才能使用。于是，多了一堆和用户有关的网元设备。它们的核心任务只有三个：认证、授权和记账，简称 3A。

再后来，有了无线通信，连接用户的方式变了，从电话线变成无线电波，无线接入网（RAN，Radio Access Network）诞生。接入网变了，核心网也要跟着变，于是有了无线核心网。再再后来，有了 2G、3G、4G。每一代通信标准，每一项具体制式，都有属于自己的网络架构，自己的硬件平台，自己的网元，自己的设备。

2G 网络架构

第二代蜂窝移动通信系统出现在数字蜂窝技术的发展与成熟之后，为了进一步提高通话的质量，推出了数字化语音业务的第二代蜂窝移动通信系统。2G 的核心网设备如下，名字就叫 MSC（Mobile Switching Center，移动交换中心）。

2G 的网络架构如下，组网非常简单，MSC 就是核心网的最主要设备。HLR、EIR 和用户身份有关，用于鉴权。

后来，到了 2.5G，在 2G 和 3G 之间，就是 GPRS。

在之前 2G 只能打电话发短信的基础上，有了 GPRS，就开始有了数据（上网）业务。于是，核心网的网络架构有了大变化，开始有了 PS（Packet Switch，分组交换，包交换）核心网。如下图红色部分，包含 SGSN（Serving GPRS Support Node，服务 GPRS 支持节点）和 GGSN（Gateway GPRS Support Node，网关 GPRS 支持节点）。SGSN 和 GGSN 都是为了实现 GPRS 数据业务。

从 2000 年 GPRS 首商用到 2020 年 5G 到来，不禁为移动通信迅猛发展之势而感慨。数据速率从 2G GPRS 65Kbit/s 到 LTE-A 1Gbit/s，再到 5G 时代 10-20Gbit/s，增长速度令人吃惊。

3G 网络架构

20 世纪末，IP 和互联网技术的快速发展改变了人们的通信方式，传统的语音通信的吸引力下降，人们期望无线移动网络也能够提供互联网业务，于是出现了能够提供数据业务的第三代移动通信系统。

2.5G 到了 3G，网络结构变成了下图模样。而 3G 基站，由 RNC 和 BSC 组成。

到了 3G 阶段，设备商的硬件平台进行彻底变革升级。3G 的核心网设备如下：

3G 除了硬件变化和网元变化之外，还有两个很重要的思路变化。其中之一，就是 IP 化。以前是 TDM 电路，就是 E1 线，中继电路。粗重的 E1 线缆 IP 化，就是 TCP/IP，以太网。网线、光纤开始大量投入使用，设备的外部接口和内部通讯，都开始围绕 IP 地址和端口号进行。

第二个思路变化，就是分离。具体来说，就是网元设备的功能开始细化，不再是一个设备集成多个功能，而是拆分开，各司其事。在 3G 阶段，是分离的第一步，叫做承载和控制分离。在通信系统里面，说白了，就两个（平）面，用户面和控制面。如果不能理解两个面，就无法理解通信系统。

• 用户面，就是用户的实际业务数据，就是你的语音数据，视频流数据之类的。

• 控制面，是为了管理数据走向的信令、命令。

这两个面，在通信设备内部，就相当于两个不同的系统，2G 时代，用户面和控制面没有明显分开。3G 时代，把两个面进行了分离。

从 R7 开始，通过 Direct Tunnel 技术将控制面和用户面分离，在 3G RNC 和 GGSN 之间建立了直连用户面隧道，用户面数据流量直接绕过 SGSN 在 RNC 和 GGSN 之间传输。到了 R8，出现了 MME 这样的纯信令节点。

4G 网络架构

第四代移动通信系统提供了 3G 不能满足的无线网络宽带化。4G 网络是全 IP 化网络，主要提供数据业务，其数据传输的上行速率可达 20Mbit/s，下行速率高达 100Mbit/s，基本能够满足各种移动通信业务的需求。

4G 网络架构中，SGSN 变成 MME（Mobility Management Entity，移动管理实体），GGSN 变成 SGW/PGW（Serving Gateway，服务网关；PDN Gateway，PDN 网关），也就演进成了 4G 核心网，如下图。

MME（移动性管理实体）的主要功能是支持 NAS（非接入层）信令及其安全、跟踪区域（TA）列表的管理、PGW 和 SGW 的选择、跨 MME 切换时进行 MME 的选择、在向 2G/3G 接入系统切换过程中进行 SGSN 的选择、用户的鉴权、漫游控制以及承载管理、3GPP 不同接入网络的核心网络节点之间的移动性管理（终结于 S3 节点），以及 UE 在 ECM_IDLE 状态下可达性管理（包括寻呼重发的控制和执行）。

4G LTE 网络架构（注意，基站里面的 RNC 没有了，为了实现扁平化，功能一部分给了核心网，另一部分给了 eNodeB）。2009 年，在部署 LTE/EPC（4G 核心网）的时候，有人认为核心网演进之路已经走到尽头，继续突破创新实在太难，毕竟要掌控每小区峰值速率 150Mbps 的网络王国，实在是一件不容易的事。然而，随着 VoLTE 和 VoWiFi 的出现，LTE/EPC 又引入了 S2a、S2b 和 S2c 接口，这些接口将核心网的控制范围延伸到了非 3GPP 网络，即可信 Non-3GPP 接入（Non-3GPP Trusted Access）和非可信 Non-3GPP 接入（Non-3GPP untrusted Access）连接到 3GPP 网关 PGW。自此，核心网的构架如下图所示，图中绿色实线表示用户面 & 控制面接口。

演进到 4G 核心网之前，硬件平台也提前升级了。以中兴为例，开始启用 ATCA/ETCA 平台（后来 MME 就用了它），还有 xGW T8000 平台（后面 PGW 和 SGW 用了它，PGW/SGW 物理上是一体的）。

• ATCA（Advanced Telecom Computing Architecture，先进电信计算架构）机框

• ETCA（Enhanced ATCA，增强型 ATCA）

• xGW T8000 硬件平台其实就是一个大路由器

• ATCA 里面的业务处理单板，本身就是一台单板造型的 “小型化电脑”，有处理器、内存、硬盘，我们俗称 “刀片”。

既然都走到这一步，原来的专用硬件，越做越像 IT 机房里面的 x86 通用服务器，那么，不如干脆直接用 x86 服务器吧。

长久以来，网络越来越庞大，越来越复杂，而那些专用的电信设备不但扩展不灵活，而且习惯了自扫门前雪，整体效率太低，如同公司的体制，这是一个庞大而臃肿的机构，仿佛背着世界前行。所以电信运营商要打破传统，用 IT 的方式来重构网络。而虚拟化打通了开源平台，让更多的第三方和合作伙伴参与进来，从而在已运行多年的成熟的电信网络上激发更多的创新和价值。这正是 NGMN 的愿景：生态、客户和商业模式。于是，网元功能虚拟化（Network Function Virtualization，NFV）的时代到来了。

软件上，设备商基于 OpenStack 开发自己的虚拟化平台，把以前的核心网网元，“种植” 在这个平台之上。网元功能软件与硬件实体资源分离

设备商先在虚拟化平台部署 4G 核心网，也就是，在为后面 5G 做准备，提前实验。硬件平台，永远都会提前准备。

5G

NGMN 是这样定义 5G 的：5G 是一个端到端的生态系统，它将打造一个全移动和全连接的社会。5G 主要包括三方面：生态、客户和商业模式。它交付始终如一的服务体验，通过现有的和新的用例，以及可持续发展的商业模式，为客户和合作伙伴创造价值。

比起 2/3/4G 时代主要局限于接入网和随之演进的核心网，更多聚焦于技术。5G 的野心是 “端到端” 的系统构架。从技术上讲，5G 还将实现电信也从未有过的软件和硬件分离，并引入 IT 数据中心所采用的云化和虚拟化的概念。简而言之，2/3/4G 是技术推动单调的服务和商业模式，而 5G 要运用各种技术去满足和支持持续变化的生态和商业模式。

如果说 4G 时代的智能终端技术全面促进了传统 PC 互联网同移动网络的深度融合，那么在 5G 时代，MEC 技术将会推动云计算平台同移动网络的融合，并可能在技术及商业生态上带来新一轮的变革和颠覆。电信产业经历过辉煌，但如今跌入低谷，5G 将是电信产业重返辉煌的机会。

5G 网络的需求

国际电信联盟（ITU，International Telecommunication Union）针对每一个新世代的网络，都会制定出需求及应用场景，而各大电信标准组织，再依照 ITU 所提出的需求，订定标准并向 ITU 提交标准，供 ITU 审订。5G 提交的标准为 IMT-2020。

ITU 在 IMT-2020 中订定了 5G 的八大 KPI：

1. 更好的使用者传输速率体验（User Experienced Data Rate）：100 Mb/s 以上

2. 更高的峰值传输速率（Peak Data Rate）：20Gb/s

3. 单位面积在单位时间内更高的传输数据量（Traffic Capacity）：10~100Mb/s/m2

4. 更高的频谱使用率（Spectrum Effiency）：3 倍以上

5. 更快的移动速度（Mobility）：500km/h

6. 更低的延迟（Latency）：1ms 以下

7. 更高密度的装置联机（Connection Dencity）：100 万 devices/km2

8. 更低的耗能（Network Energy Efficiency）：电力消耗为 1/100 以下

这八个 KPI 主要是要满足三大场景的应用：

1. eMBB（Enhanced Mobile Broadband，增强型移动宽带）：指的是更快速的传输速率以及更好的使用者上网体验，即解决人与人之间通信，人们上网的问题。

2. mMTC（Ultra-reliable and Low Latency Communications，海量物联网通信）：指的是更大量、更密集的机器通信（每平方公里 100 万个以上的装置进行联机），即解决物联网的问题。

3. uRLLC（Massive Machine Type Communications，低时延、高可靠通信）：指的是更低的延迟，像是无人驾驶、工业自动化和远端医疗手术等应用。

要实现这样的愿景，5G 网络需要面临的技术挑战主要是：高速率、端到端时延、高可靠性、大规模连接、用户体验和效率。

5G 网络架构的设计原则

为了应对这这样的技术挑战，5G 网络设计原则为：

• 从集中化向分布式发展

• 从专用系统向虚拟系统发展

• 从闭源向开源发展

如果用四个词来概括 5G 网络的设计原则，它们是：解耦、软件化、开源化和云化。

• 解耦：软硬件解耦，控制面/用户面分离。

• 软件化：NFV、SDN、编排和网络切片。

• 开源：软硬件开源，前传、API 接口开放。

• 云化：从 CAPEX 向 OPEX 模式转型，虚拟化& DevOps 环境，动态 & 自动化运维。

5G 网络的逻辑架构

5G 核心网络的关键技术

由此，5G 核心网构架主要包含三大关键技术：SBA、CUPS 和网络切片，最终实现了化整为零、由硬变软的彻底演进。

SBA 基于服务的架构

SBA（Service Based Architecture，基于服务的架构），借鉴了 IT 领域的微服务架构（Microservices）理念，基于云原生（Cloud Native）构架的设计思想。同时，糅合了 NFV、网络切片（Network Slicing）及 Softwarization（software + -ization，软件虚拟化）的概念，将原本的网络功能（如 MME 中的 Mobility management、Authentication）虚拟化为 NF（Network Function，网络功能），使 5G 核心网变为更加的 灵活、可扩展（Extensible、Flexible）。

微服务化

微服务就是指将单体式架构（Monolithic）拆分为多个粒度更小的微服务（Microservices），微服务之间通过 API 交互，且每个微服务独立于其他服务进行部署、升级、扩展，可在不影响客户使用的情况下频繁更新正在使用的应用。正是基于这样的设计理念，传统硬件网元设备先是虚拟化为 NF（网络功能），然后 NF 再被分解为多个 “网络功能服务”。

传统硬件网元设备是一种紧耦合的黑盒设计，NFV（网络功能虚拟化）虽然从黑盒设备中解耦出 NF 软件，但解耦后的软件依然是个 “大块头” 的单体式构架，需进一步分解为细粒度化的模块化服务组件。所以，从单体式架构到微服务架构的演变，会有一个明显的外在表现，就是网元大量增加了。微服务之间通过开放 API 接口来实现集成，以提升应用开发的整体敏捷性和弹性。

微服务化后的 5G 网络架构：

5G 网络的 VNF（虚拟网络功能）清单：

• AMF（Core Access and Mobility Management Function，接入与移动性管理）：类似 4G EPC 网元中的 MME、SGW-C、PGW-C 和 Mobility 相关的 Function。

• SMF（Session Management Function，会话管理）：类似 4G EPC 网元中的 MME、SGW-C、PGW-C 和 Session 相关的 Function。

• UPF（User plane Function，用户平面功能）：等同于 CUPS 后的 SGW-U 和 PGW-U，主要用于 Data 的传输。

• UDM（Unified Data Management，统一数据管理）：包含了 UDR（Unified Data Repository）和 FE（Front End）。UDR 的功能类似于 4G EPC 网元中的 HSS，用于储存用户和管理用户资料，而 FE 的功能则是一个存取 UDR 数据的前端。

• PCF（Policy Control function，策略控制功能）：类似 4G EPC 网元中的 PCRF（Policy and Charging Function），主要用于计费等。

• AUSF（Authentication Server Function，认证服务器功能）：用于处理认证的过程，类似 4G EPC 网元中 HSS 负责用户认证（Authentication）的部分。

• NEF（Network Exposure Function，网络能力开放）：类似 4G EPC 网元中的 SCEF（Service Capability Exposure Function），就是允许外部元件（or AF）存取部分 UE 信息、改变 UE 的行为等。

• NSSF（Network Slice Selection Function，网络切片选择功能）：主要的功能为决定一个连上来的 UE，应该使用哪些服务，进而决定由哪个 AMF 服务这个 UE，这边的辨别，依照的是 NSSAI（Network Slice Selection Assistance Information）。

• NRF（NF Repository Function，网络注册功能）：提供一个 NF 之间沟通的桥梁，例如某一个 NF 想要知道另一个（含有特定信息/功能的）NF 是否存在以及使用该 NF 或是取得该 NF 中的信息。

• AF（Application Function）：可以利用 SBA 中的 NF，例如用户资料、计费方式等等，设计服务/APP，用于提供客户/UE Service，类似于 SDN Controller 上的 APP。

• ®AN/(Radio) Access Network：等同于 LTE 里的 eNodeB。

• DN（Data network）：比如运营商服务、互联网接入和三方服务。

• UE（User Equipment）

• SDSF（Structured Data Storage network function）

• UDSF（Unstructured Data Storage network function）

注：在 TS 23.335 中，有提到 UDC（User Data Convergence），主要是将 UDM、AUSF 和 PCF 这三个和用户资料、计费相关的元件整合为 UDC，用以确保数据的一致性和降低 Control Plane 中重复的 Signaling。

这些网元看上去很多，实际上，硬件都是在虚拟化平台里面虚拟出来的。这样一来，非常容易扩容、缩容，也非常容易升级、割接，相互之间不会造成太大影响。这个 5G 核心网基础构架正是基于云原生的微服务构架设计原则，以模块化、软件化的构建方式来构架 5G 核心网，以高效执行不同服务类型的网络切片。我们看到上图中网络节点名称后面都带有 Function（功能），这些功能是基于软件化的，以便动态灵活调整网络。

基于服务的接口

SBI（Service Based Interface，基于服务的接口）所使用的 Protocol 如下图：

• HTTP/2 adopted as the application layer protocol for the service based interfaces

• TCP adopted as the transport layer protocol;

• Use of QUIC, binary encoding (e.g. CBOR) and other aspects are left FFS for possible support in future releases;

• JSON adopted as the serialization protocol;

• REST-style service design whenever possible and custom (RPCbased) methods otherwise.

回过头来看 3GPP 于 TS 23.501 中订定 5G SBA 构架：SBA = 网络功能服务 + 基于服务的接口。

其中 NF 可由多个模块化的 “网络功能服务” 组成，并通过 “基于服务的接口” 来展现其功能，因此 “网络功能服务” 可以被授权的 NF 灵活使用。其中，NRF（NF Repository Function，NF 贮存功能）支持网络功能服务注册登记、状态监测等，实现网络功能服务自动化管理、选择和可扩展。

在 SBA 的构架中，任何 NF 可以分为 Producer 和 Consumer，而 NRF（Network Function Repository Function，NF 注册功能） 则做为协调者的角色，如上述例子，当一个新的 NF（Producer）加入时，这个 NF（Producer）会向 NRF 进行注册，而当有ㄧ个 NF（Consumer）需要使用一个 NF（Producer）时，则它会向 NRF 询问是否有这个 NF（Producer）存在，而这个 NF（Producer）是否是它可以被允许（由 NRF 决定）使用的，假设这个 NF 存在，NRF 也授权它（Consumer）使用，则它才向那个 NF（Producer）提出使用此一 NF（Producer）的请求，并在此一 NF（Producer）授权之后进行使用。

CUPS 控制与用户面分离

为了摆脱专用硬件，增加 Operator 在服务的扩增和传输设备扩建上的弹性，降低 CAPEX 以及 OPEX，在现有的核心网络中引进了 SDN 将控制面（Control Plane）和数据面（Data Plane）进行分离的概念。事实上，核心网一直也都在沿着控制面和用户面分离的方向演进。到了 4.5G 和 5G 时代，这一分离的趋势更加彻底，也更加必要。其中一大原因就是，为了满足 5G 网络毫秒级时延的 KPI。

这就是 CUPS（Control and User Plane Separation，控制与用户面分离），又称 “杯子式”（Cups）网络构架，目的是让网络用户面功能摆脱 “中心化” 的囚禁，使其既可灵活部署于核心网（中心数据中心），也可部署于接入网（边缘数据中心），最终实现可分布式部署。这就是所谓的核心网用户面下沉。同时，也保留了控制面功能的中心化。

2017 年 R14 阶段，3GPP 将再次向分离式的核心网构架演进之路出发。可以把它叫 “全分离式” 的网络构架。在 “全分离式” 构架下，SGW 和 PGW 被分离为控制面和用户面两部分（如下图黄色填充部分，SGW分 离为 SGW-C 和 SGW-U，PGW 分离为 PGW-C 和 PGW-U），同样，SGSN 也被分离为控制面（SGSN-C）和用户面（SGSN-U）。

5G 时代，高清视频、VR/AR 等应用必然给网络带来超大数据流量，这不但给回传带来沉重负担，而且对核心网集中处理能力也是挑战，只能核心网的用户面下沉，从集中式向分布式演进。

另外，对于毫秒级的 5G 时延，核心网的用户面下沉与分布式架构也是一个必然的选择。光纤传播速度为 200km/ms，数据要在相距几百公里以上的终端和核心网之间来回传送，显然是无法满足 5G 毫秒级时延的。物理距离受限，这是硬伤。因此，需将内容下沉和分布式的部署于接入网侧（边缘数据中心），使之更接近用户，降低时延和网络回传负荷。

低时延同时也会带来小区的蓬勃生长。并不只是因为 5G 高频段覆盖范围小才不得不考虑小区，其实时延也需要小区。小区越小，相对于宏站，意味着小区无线环境越简单、干净，这可以降低由于恶劣的无线环境带来的重传问题，在高可靠、低时延的 5G 应用中同样重要。

除了降低时延，这样的构架也附送了另一个好处，将更多的互联网内容揽入电信网络的怀抱中。低时延将使得电信网络掌握更多内容控制权，这种内容控制权依赖基于 MEC 在接入网侧的内容感知，比如对 GTP-U 数据流的解析，这加强了网络对业务内容的理解，真正实现智能管道。电信产业经历过辉煌，但如今跌入低谷，5G 将是电信重返辉煌的机会。

LTE 网络内部时延是小于 20ms，如果 Ping 外部服务器还不考虑重传，这个时延通常在 40-50ms 以上。光纤的传播速度是 200km/ms，5G 在应对时延超敏感用例时要求接入网时延不超过 0.5ms，这就意味着 5G 中心机房（数据中心）与 5G 小区（基站）之间的物理距离不能超过 50 公里。面对物理时延的挑战，我们不得不考虑在接入网引入移动边缘计算（MEC）、边缘数据中心，也就是将以前核心网和应用网的一些功能下沉到接入网。

尽管这种从中心化向分布式系统的演进和电信网络一直秉承的中心化概念是背道而驰的，但是别无选择。

网络切片

5G 服务是多样化的，包括车联网、大规模物联网、工业自动化、远程医疗、VR/AR 等等。多种类型的业务和多样化的通信场景对 5G 网络提出了多样化的性能需求。这些服务对网络的要求是不一样的，比如工业自动化要求低时延、高可靠但对数据速率要求不高；高清视频无需超低时延但要求超高速率；而这些多样化的性能需求显然无法通过统一的网络架构来保证， 因此 5G 网络需具备虚拟化切片的能力 ，使得每个网络切片能够适配不同的业务和通信场景，以提供合理的网络控制和高效的资源利用。

网络切片技术与 MEC 技术并称 5G 网络的两大关键技术。网络切片是指将物理网络通过虚拟化技术分割为多个相互独立的虚拟网络，每个虚拟网络被称为一个网络切片， 每个网络切片中的网络功能可以在定制化的裁剪后，通过动态的网络功能编排形成一个完整的实例化的网络架构。通过为不同的业务和通信场景创建不同的网络切片，使得网络可以根据不同的业务特征采用不同的网络架构和管理机制，包括合理的资源分配方式、控制管理机制和运营商策略，从而保证通信场景中的性能需求，提 高用户体验以及网络资源的高效利用，例如在超密集场景下引入本地化的控制管理机制和数据传输机制，降低网络中的信令开销和传输路径的跳数。

其实说白了，就是人类上网需要很快的网速，车联网、VR/AR 需要很低的延时，智能抄表这样的物联网，需要更大的覆盖和更多的连接。5G 网络，统统都要满足。

可见，这么灵活的切片工作岂是传统大块头的黑盒设备能担当的。以一个死板的固定网络结构去应对，肯定是不行的。只有拆分成模块，灵活组队，才能搞定。显然，就要虚拟化、软件化，再将网络功能进一步细粒度模块化，才能实现灵活组装业务应用。因此，3GPP 就确认了由中国移动牵头 26 家公司提出的 SBA 构架为 5G 核心网基础构架。

控制面

控制面被分为 AMF 和 SMF。单一的 AMF 负责终端的移动性和接入管理；SMF 负责对话管理功能，可以配置多个。基于灵活的微服务构架的 AMF 和 SMF 对应不同的网络切片。

AMF 和 SMF 是控制面的两个主要节点，配合它俩的还有 UDM、AUSF、PCF，以执行用户数据管理、鉴权、策略控制等。另外还有 NEF 和 NRF 这两个平台支持功能节点，用于帮助 Expose 和 Publish 网络数据，以及帮助其他节点发现网络服务。

用户面

5G 核心网的用户面由 UPF（用户面功能）节点掌控大局，UPF 也代替了原来 4G 中执行路由和转发功能的 SGW 和 PGW。4G 核心网中的 MME、SGW 和 PGW 消失了。4G 中 MME 的功能被分解到 AMF（接入和移动管理功能）和 SMF（会话管理功能）中，SGW 和 PGW 被 UPF 替代。

从 2G 时代的 MSC/HLR 到软交换，再到 4G 时代引入 MME 和 GW，总得来说，核心网一直沿着分离和软件化方向演进。5G 则更加彻底。传统 “黑盒” 硬件被解耦，网络功能软件进一步分解为微服务，以灵活构建网络功能，网络功能运行于通用 COTS 服务器或迁移至云，实现灵活的网络切片。总的来说，是一次化整为零、由硬变软的彻底演进。

不过，不管怎么演进，核心网的三大功能：服务管理、会话管理和移动管理始终存在。

5G 无线接入网的关键技术

首先，来看一个公式：

Channel capacity = Frequency * Bandwidth * Numbers of area

系统总容量/传输速率 = 频谱效率 * 宽带 * 小区数量

要提升 Capacity，不外乎上面三个参数的提升。

• 提升频谱：用更高频率的频谱，例如从 900MHz 提升到 28GHz，波长越短，传输速率也就越快。

• 提升宽带：例如 20MHz 就可以提供 4 倍于 5MHz 的速率，而更高频区段，能提供的宽带也就越高，在毫米波（mmWave）的区段，甚至能提供 100MHz 的宽带。

• 提升小区数量：这里指的小区数量。是将频宽这个参数所涵盖的范围，切割为多个小区块，分别传送，例如将 600Mhz~900Mhz 的区段，切成每 20MHz 为一个内存块，所以最多可以切成 30 个内存块，如果我一次使用的小区数量越多，则我能传送的速率也就越高。

提升频谱

提升频谱的本质就是缩短波长。我们知道，波长越长，单位距离里面波的数量就越少，反之则越多。举个例子，波长为 10 公分和 5 公分，则一公尺内就会有 10 个和 20 个波。所以，可以利用更短的波，去达成更快的传输速率。假设一个波可以传送 1 个位的数据，那如果波长变成一半，那么在同样的时间内，传送的数据量就变成了 2 倍。但实际上，波长并非越短越好，波长越短穿透力也会越差，所以传送的距离也会越短。如此，基站的密度就必须提升，才能够实质上的提升单位面积的传输速率。

高频段的穿透能力差，覆盖范围小：

因为，增加小区数量和提升带宽这两个方式，都意味着更高的成本。所以，运营商更喜欢通过提升频谱效率的方式来提升容量。考虑到校验纠错、编码方式等办法都接近了香农极限，最有效的办法就是多天线技术了。高阶 MIMO（Multiple Input Multiple Output）和 Massive MIMO 这种复杂的天线系统成为了 5G 的首选。

• 4*4 MIMO

• 64T64R，又称 Massive MIMO，使用的天线数量更加庞大

提升宽带

越高的频谱所能使用的宽带也就越大、每个小区的宽带也越宽、传输速率也越快。例如，一个宽带 10Mhz 的小区，传输速率是一个宽带 5Mhz 小区的 2 倍。目前 4G 所使用的宽带为 5Mhz~20Mhz，每 5MHz 为一个增加单位，在 sub-6GHz（目前 4G 主要使用的频段区域）的高频区希望宽带能提升到 100Mhz 以上，而 IMT-2020 则希望 6GHz 以上的频段，其宽带可以至少在 800MHz 以上。

提升小区数量

目前主流是通过 Carrier Aggregation（CA）来提升小区数量，即 将好几个小区块的频段做 Aggregation，达到数倍的速率。有点像是把好几根小水管绑在一起，变成一根大水管，目前 LTE-A（4G）的 5CA，是使用 5 个 20MHz 的小区做聚合。

Carrier Aggregation 又可分为三种：

1. Inter-band CA：像是使用 800MHz 和 1.9GHz 各一个小区。

2. Intra-band non-contiguous CA：像是使用 1.9GHz 底下两个不连续的小区。

3. Intra-band contiguous CA：像是使用 1.9GHz 底下两个连续的小区。

C-RAN 利用分布式概念降低延迟

一个基地台，可以分成三个部分：

• Antena（天线）：主要用于接收和发射信号（RF）。

• RRU（Remote Radio Unit）：主要用于将 RF 信号转换为 Digital（数位）信号。

• BBU（Base-band Unit）：主要用于处理和分解信号，如压缩、编码等等，BBU 有自己的操作系统，可以管控和其相连的 RRUs，主要做为核心网络和 RRU 或其他通信节点之间的沟通桥梁。

基地台构架的演进（到 4G 为止）可以分为三个阶段，如上图：

1. 传统基地台（Traditional base station）：传统基地台的 RRU 和 BBU 为一体的，和 RF 天线之间利用 Feeder cable（传统的电视或广播天线）连接，缺点是 Feeder cable 的频宽很低，而且当天线不够时，扩增困难/弹性低、成本（OPEX、CAPEX）高昂。

2. 分离式基地台（Distributed base station）：为了解决传统基地台的问题，我们将 RRU 和 BBU 进行分离，RRU 和 BBU 之间利用光纤线（Optical cable）连接，此举增加了布建的弹性，也加大了频宽，这样未来也更方便增加天线的部署。

3. 整合型基地台（Integrated’base station）：因为频宽的大幅增加，还有技术的进步，我们可以将 RF 天线和 RRU 结合，一个 RRU 上面可以支持大量的天线（Massive MIMO）。

注：RRU 跟 BBU 之间的沟通界面，是使用一个叫做 CPRI（Common Public Radio Interface）的协定，这中间可以通过很多不同类型的基础设施网络，这里不赘述。

其实上面第三个阶段，就是使用到了 C-RAN 的概念，C-RAN 是由中国移动于 2009 年提出得概念，C 的意思是 Centralize、Cloud 的意思，当原本绑在一起的功能进行拆分之后，对电信商而言，就增加了部属的弹性，有了 Cloud 的概念，我们可以将 BBU 集体布建于一个小型的 Data Center，形成一个 BBU Pool（或 BBU Hotel），而这个 Data Center 的多个 BBU，就能跟数量庞大的 RRU 进行对接，而因为 RRU 跟 BBU 是使用光纤进行连接的，所以可以大幅提升频宽和部属的弹性。

简而言之，C-RAN 构架就是将 RRU 拉远，BBU 资源集中化，并对其进行软件化、虚拟化和云化，电信中心机房向 IT 数据中心转型，以及引入 MEC（Multi-access Edge Computing，移动边缘计算）

4G 场景中，C-RAN + Massive MIMO 当前推荐的降低延迟方案之一，主要思想是让高频段扩大覆盖范围。在这样的网络构架下，控制面和用户面分离。工作于低频段且覆盖范围大的宏小区主要负责控制面，传送控制信令；而工作于高频段的小区只负责用户面，传送用户数据流量。这样的构架不但解决了高容量和全覆盖的问题，同时，减少了切换，减少了网络信令。

再来，针对 5G 时代的云化、虚拟化概念，又将 BBU 再次切分为 DU（Distributed Unit）和 CU（Central Unit）两个部分，由 CU 对底下的 DU 进行集中化的分层管理，下图是 3GPP TR 38.801 所提出可能的几种切割方式，详细的切割方式决议，可参考 3GPP TS 38.401:NG-RAN

（https://portal.3gpp.org/desktopmodules/Specifications/SpecificationDetails.aspx?specificationId=3219）。

• BBU 切割为 DU+CU 的 8 种 Options

CU 又可以导入 SDN，切分为 CP 和 UP，并利用 Open Source 让 RAN 端更为开放、有弹性，如下图所示：

参考文献

https://www.huxiu.com/article/259186.html

http://www.fjii.com/kj/jsc/2018/0830/179967.shtml

https://www.sohu.com/a/125297875_465915

https://www.sdnlab.com/19818.html

http://blueskyfreeway.blogspot.com/2018/07/5g-1-itu-2020-ran.html

http://blueskyfreeway.blogspot.com/2018/07/5g-2-mec-mobile-edge-computing.html

http://blueskyfreeway.blogspot.com/2018/07/5g-3-next-generation-core-ngc-or-5g.html

https://blog.csdn.net/gongxifacai_believe/article/details/80804841?utm_source=app

https://blog.csdn.net/gongxifacai_believe/article/details/80807176?utm_source=app

https://blog.csdn.net/gongxifacai_believe/article/details/80811247?utm_source=app

https://mp.weixin.qq.com/s/-5wx2cuL7tppho0_wA9mSA

https://www.etsi.org/deliver/etsi_gs/MEC/001_099/003/02.01.01_60/gs_MEC003v020101p.pdf

https://www.etsi.org/deliver/etsi_gr/MEC/001_099/017/01.01.01_60/gr_MEC017v010101p.pdf

https://www.etsi.org/images/files/ETSIWhitePapers/etsi_wp28_mec_in_5G_FINAL.pdf

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