5g网络研究报告论文

SDN的主要技术特点

SDN的应用场景与SDN技术本身的特点有很大的相关性，下面是我带来的SDN的主要技术特点。供大家参考。

SDN的主要技术特点体现在3方面：

● 转发与控制分离。SDN具有转发与控制分离的特点，采用SDN控制器实现网络拓扑的收集、路由的计算、流表的生成及下发、网络的管理与控制等功能;而网络层设备仅负责流量的转发及策略的执行。通过这种方式可使得网络系统的转发面和控制面独立发展，转发面向通用化、简单化发展，成本可逐步降低;控制面可向集中化、统一化发展，具有更强的性能和容量。

● 控制逻辑集中。转发与控制分离之后，使得控制面向集中化发展。控制面的集中化，使得SDN控制器拥有网络的全局静态拓扑，全网的动态转发表信息，全网络的资源利用率，故障状态等。因此，SDN控制器可实现基于网络级别的统一管理、控制和优化，更可依托全局的拓扑的动态转发信息帮助实现快速的故障定位和排除，提高运营效率。

● 网络能力开放化。SDN还有一个重要特征是支持网络能力开放化。通过集中的SDN控制器实现网络资源的统一管理、整合以及虚拟化后，采用规范化的北向接口为上层应用提供按需分配的网络资源及服务，进而实现网络能力开放。这样的方式打破了现有网络对业务封闭的问题，是一种突破性的创新。

SDN控制与转发分离的特点，使得设备的硬件通用化、简单化，设备的硬件成本可大幅降低，可促进SDN的应用;但由于设备硬件的变化，转发流表的变化也存在SDN设备与现有网络设备的兼容问题，在一定时期内可能限制SDN在大规模网络中的应用。

SDN控制逻辑集中的特点，使得SDN控制器拥有网络全局拓扑和状态，可实施全局优化，提供网络端到端的部署、保障、检测等手段;同时，SDN控制器可集中控制不同层次的网络，实现网络的多层多域协同与优化，如：分组网络与光网络的联合调度。

SDN网络能力开放化的特点，使得网络可编程，易快捷提供的应用服务，网络不再仅仅是基础设施，更是一种服务，SDN的应用范围得到了进一步的拓展。

关于5G移动通信网络架构中SDN与NFV技术的应用论文

【摘要】

在当前的移动通信网络之中，关键在于突破软件定义网络（SDN）和网络功能虚拟化（NFV）的相关技术难题。在此之前，我们了解到如果在5G网络架构中运用SDN和NFV技术，将产生很大程度上的便利；再者，对国际上SDN与NFV技术最前沿的研究状况进行了阐述，对以SDN/NFV的网络架构为基础的设计理念进行了探究；最后，综合各种因素对在SDN/NFV技术之上的5G网络架构展开了试探性的探讨，并且对其中技术上的重难点进行了剖析，提出了相应的解决方案，希望能够为行业发展做出一定的贡献。

关键词

软件定义网络；网络功能虚拟化；5G网络架构

一些市场研究机构经过调研得出这样一个结论，第五代移动通信（以下简称为5G）网络大概会在2017年左右把相关协议确立下来，实现商业化的时间暂定为2020年。然而，近年来互联网流量消耗量不断升高，市场方面需求紧迫，再加之第五代移动通信技术在未来战略中占据着重要的位置，因此，市场上早已开始了对5G网络技术的研究，5G网络的需求正变得越来越迫切。

在国内市场，部分企业和组织也顺应时代的发展，接连开启了对5G网络的技术攻关。国际上更是如此，各国电信运营商争相提出自己的5G设想，并且都在对自己的方案进行技术论证。显然，不管是国外还是国内，无论是运营商还是设备商，都开始了对5G技术研究的漫漫长路。各组织之间的较量对达成行业内的技术共识是十分重要的，对于行业巨头来说，这是获取专利抢占技术高地，决胜未来的关键时期。现在的5G技术，还没有在关键领域达成技术共识。也正因如此，移动通信领域将迎来巨大的变革，这也将带来前所未有的机遇和挑战。

一、将SDN和NFV引入5G网络架构所带来的好处

SDN严格来说是一种网络创新架构，它有一些明显的特点：

1）控制部分与转发部分是隔离开的；

2）控制集中化；

3）用到的软件接口都是被广泛定义的。

核心要点在于，把控制面与数据面隔开，转发的功能仅由硬件设备的下层实现，其上层则分离，用于集中实现控制，从而实现网络应用与功能的可编程性。在集中化的控制系统中，可以掌握所有用户的网络使用情况，进而在全局上对网络流量进行宏观调控，合理配制网络资源，提高对资源的利用率。

在未来的网络中可以科学合理的利用SDN的这些优势，使其可以在网络通信行业大展拳脚。正是由于SDN技术的合理运用，才使得移动网络的基本功能得到更加有效地发挥，这也使其纵向融合变成现实，简化网络的同时可以适应逐渐增长的接入速率。追根溯源，SDN首创于斯坦福大学，而NFV的概念则来源于运营商联盟，他们的目的在于处理硬件设施笨重、传统与难以拓展等问题的同时，可以更好地使用现有的网络，使得投资利益最大化。

在不久前发布的NFV白皮书中可以了解到，他们对于SDN与NFV的关系是这样定义的：首先，这两者有着一种互补关系，他们是可以实现融合的，不过两者并没有依赖关系，换句话说，也就是NFV可以实现独立的布置，而不用考虑SDN的影响。但是两者是存在互补性的，其主要表现在SDN能使NFV具有更大的兼容性和操作简便的特点，反过来，NFV的虚拟化等技术则可以提升SDN的灵活性。

二、目标网络架构初探

就目前市场现状来看，阿朗及中国的华为、中兴等信息通讯公司、各大主要研究机构与论坛等争相提出自己设想的5G白皮书，这些白皮书分别承载了各大公司对5G网络时代的展望，对市场供需关系的理解。当今世界的5G网络架构并不成熟，几乎所有构想都处于刚刚提出，正在进行技术认证的阶段。

在SDN与NFV等基础思想的指导下，设计的5G移动通信网络架构主要有以下三种设计思路：

（1）对网元功能采用划分处理

当前的网络有着封闭且无序的特点，甚至部分功能存在相互冲突的情况，这就需要重新定义网络功能，进行更加清晰地梳理和划分。第一步要做的就是将控制端与转发端进行分离，以及实现软件与硬件的解耦。通过分离可以实现将控制功能全部置于SDN控制器之上的目的，在转发面使用合适的转发设备，一般都是标准件，其优势在于成本低廉，他们在同一接口实现连接。在控制面和转发面上均可以实现扩容或升级功能，这就使得设备愈发便捷高效。

（2）网络功能抽象

在对各部分网元功能进行分开处理之后，还需要做共性提取的工作，经过一定规律的封装，将具有不同功能的模块分离出来，对各模块之间使用的连接口均采用标准件。对比于未划分之前的网络功能，经过分解的网络功能模块将变得越来越多，这就将使得接口和协议变得极为复杂。

经过抽象处理实现网络功能的模块化，在各功能模块之间使用API接口，使得他们更加具有开放性，在相关标准的基础上对其进行重组，让重组后的网元功能具有全网视图，同时尽量满足用户的需求，为客户带来最佳的业务数据流传送与整合方法，进而实现网络资源的合理利用，强化互联网的服务能力。

当今的互联网技术发展日新月异，基于互联网行业的创新实践多如牛毛，这一切的一切都与其使用公共硬件平台，让客户使用开放的API接口，简化民众创新环节，减少创新要求有着极为重要的联系。故而，将API公布给开发者，使其随意使用，互联网的设计与开发突破传统的只针对运营商，转变为面向更为广大的用户群体，让运营商有着更加灵便的网络能力，进而解决已有的.因硬件问题而引发的升级困难、扩展性差等缺点。

（3）网络功能重构

将已经开放接口的各功能子模块分选出来，按照一定的需求进行组合使用，这样一来不但可以拥有基础的现有网络的基本功能，更重要的是可以让各组件相互独立，甚至实现动态性的伸缩，与此同时，可以结合未来的发展趋势进行快速研发、调试和合理布置，体现全新的功能。因此，在这个基础之上网络资源就能够实现共享，而且还能在实际业务的要求下进行按需编排和故障隔离等。这其实也就是进行重新划分并抽象的目的所在。

众所周知，IT技术具有灵活快速的优点，这一点也被电信网络所学习，在即将到来的5G时代，其网络架构将不可能是以往的固定、封闭的架构，取而代之的将是一个全新的依托于虚拟化技术的构架。对现有的模块进行划分及重组之后，不但可以实现最为基本的现有的网络功能，而且更重要的是可以减持冗余。举例说明，比如一些模块的功能或业务已然超过了使用寿命，而且也达到了退出市场的条件。但实际真的如此吗？根据测算其现有电路交换机的两千余个功能使用率甚至不超过百分之一，在模块化的基础之上，运营商就能够根据自己的实际需求进行选择，在最大限度利用投资资源的同时做到省去无用花费的目标。

三、结束语

文章在SDN和NFV技术的基础上，实现现有网络的解耦、抽象和重构，提出了一些创造性的使用设想，比如控制面与转发面实现分离、控制集中化、可编程的未来移动通信网络架构，并对未来移动通信的网络架构采取了试探性的摸索。经过总结分析可以知道，基于SDN和NFV的新型网络架构，不但能解决传统架构固有的一些缺点，还能够满足未来不断增多的新业务对网络可编程和快速响应的要求。

5G专网有望成为蓝海市场

对于电信运营商而言，公众业务已触到了天花板，而政企业务潜力巨大，尤其是5G网络的到来更是运营商政企业务发展的巨大契机。根据GE预测，到2030年工业互联网将为中国经济带来累计3万亿美元的GDP增量，5G、云计算、大数据、工业互联网等将是未来中国经济转型升级的重要驱动力，而5G网络连接是基础，特别是在工业互联网时代，低时延、高可靠的网络基础设施是各行业深度互联的基石

在面向工业的时代，未来将有大量的5G专网兴起，据ABI Research报告显示，到2036年全球5G专网支出将超过5G公网，因此无论是运营商利用5G专网拓展蓝海市场，还是垂直行业自身的数字化转型，都将5G专网推向了风口。

5G专网需求应用场景分析

5G专网包括超性能异构边缘计算、动态智能网络切片等核心技术，从边缘计算和网络切片两大技术需求出发，对5G专网潜在应用场景进行分析。

根据2020年GSMA调研数据，预计到2025年将有十大主要应用场景有较大的商用市场规模，分属于智能制造、医疗、车联网三大垂直行业应用。发展可分为两个阶段，第一阶段从2021年到2022年，这期间主要是智能制造的垂直行业应用，具体包括：工业机器人、智慧园区、交通管理和安全治安及监控、游戏和电竞，其中智慧园区的市场规模最大;第二阶段从2023年到2025年，主要是车联网和医疗的垂直行业应用，包括：车辆自动驾驶、遥控驾驶、柔性制造、远程医疗手术等。

5G网络切片方面，能源电力、政府、医疗、联网汽车需求迫切程度最高，对网络及数据的安全性的要求也最高，由于政府、能源电力行业的需求迫切，工业制造行业规模大，因此这些行业未来的市场潜力相对较大。

5G专网市场空间巨大

随着边缘云和智能网络切片技术的不断进步、融合。加之部署范围的不断扩大，5G网络的能力将不断增强，5G专网运营将不断进入政企客户的高价值区域，向行业价值场景深入，才能获得新的更大的收益。据GSMA预测，中国未来五年的工业制造、政府安防、交通物流、车联网等行业的市场规模超万亿，且60%的市场新增价值在政企客户，5G真正的应用场景80%在于工业互联网领域，未来5G专网市场空间潜力巨大。

—— 更多本行业研究分析详见前瞻行业研究院《中国5G产业发展前景预测与产业链投资机会分析报告》

大数据、人工智能、物联网、云计算等新型信息技术将驱动和支撑数字经济的发展。数字经济时代，信息成为一种新的生产要素，大数据作为一种新的生产资料服务于各行各业。新一代信息技术的应用离不开高速、安全、可靠的网络信息环境。5G网络的高速、低时延、无处不在、安全等特点，可以很好地满足新一代信息技术的应用，进而满足数字经济的发展需求。也就是说，5G技术将成为大数据、物联网、云计算等新型技术的基石，成为传统行业数字化、信息化的核心驱动力。5G技术将与数字经济的各项产业密切融合，赋能千行百业的创新和发展。虽然5G技术背景下数字经济有着广阔的发展前景，但仍面临不少的现实困境。一是数字政策供给体系薄弱，5G技术与数字经济的融合应用仍处于起步阶段。数字经济的发展涉及信息资源G大数据专业。5G时代已经来临，信息传播的速度更快，在这样的时代环境下，传播行业无疑是最好的发展行业，也最适合女生，因为相比于其他计算机专业，新媒体技术专业比较创意和策划，对于女生来说，这些都是强项。关于就业，毕业生可从事新闻出版行业书刊、杂志、报纸的数字化出版与传播工作或者是从事新媒体、网络与电子商务企业信息的采集、组织与印制工作等，这些工作岗位也是非常

5G产业链投资机会按时间划分主要有四个阶段。第一阶段是前期对终端设备的投资；第二阶段是对基站系统的投资；第三阶段是对网络架构方面的投资；第四阶段是对应用场景方面的投资。目前，我国5G处于接近商用的发展阶段，其推进节奏属于全球最领先水平，与国外移动通信生命周期保持一致。同时由于5G应用场景的多样化及各产业进度的不同，使得5G的投资会是一个相对长期的过程。

首先在总投资方面，前瞻预计我国三大运营商5G总投资有望超万亿，相较于4G时代增长超过60%。每个产业链环节的投资占比不同，其中通信网络设备占比最大，近40%，基站天线、射频、光纤光缆和光模块的投资占比分别为3%、、、。

天线与射频模块率先受益，集中度有望提升

天线与射频模块分别占5G总投资的3%和左右，投资总额分别在416亿和1472亿元左右。基于5G基站数量的关键假设（宏站和小站数量分别以320万座和640万座计算，宏站和小站天线价格分别以3000元/副和1000元/副的价格计算，宏站和小站射频模块单套价格分别以10000元/套和4000元/套计算），前瞻对天线与射频投资规模进行合理测算，预计天线部分总投资在420亿元左右，射频部分总投资在1500亿元左右。

同时，我们对比2G/3G/4G，对5G天线射频的投资节奏进行拆分，对5G时期各年份的投资额做出了一个大致估计。前瞻认为，2020-2022年为天线和射频的投资高峰期，这段时期投资额分别在320亿元、1160亿元左右。

通信网络设备：投资占比最大

通信网络设备占5G总投资近40%，投资总额将超5000亿元。通信网络设备是移动通信系统的核心环节，主要包括无线、传输、核心网及业务承载支撑等系统设备。据测算，在4G系统中通信网络设备的投资超过了4000亿元，前瞻预计5G基于SDN/NFV重构的网络架构，将形成硬件设备和软件定义化解决方案两大部分，实现进一步降价，但由于承载业务和支撑的基站数较4G有明显的增加，预计整体投资将增长30%。

2020~2023年为投资高峰期，2021年迎来峰值。通信网络设备作为5G投资的核心环节，投资周期较长，预计5G建设前4年期间均会有较大规模的投资，2021年随着宏站和小站双双放量提升预计会达到峰值。

无线网光纤光缆：需求提升

无线网光纤光缆约占5G总投资，投资总额在亿元左右。5G无线基站的光纤光缆布置需求分为前传网络和回传网络两个部分。前传网络部分：预计每个宏站所需光纤2KM，采用48芯光缆，基站数320万；小站所需光纤1kM，采用24芯光缆，基站数640万。同时，需充分考虑现有基站光纤网络的报废率情况，前瞻假设现有宏站光纤报废率为40%，现有小站光纤报废率为80%。回传网络部分：C-RAN部署方式下，按照20个基站集中收敛测算，采用144芯光缆回传约3公里接入汇聚层，按照30%报废率计算。则前传网络部分所需光纤数亿芯公里，回传网络部分所需光纤数亿芯公里。

综上，前传+回传网络总计所需亿芯公里，我们按普通光缆价格平均130元每芯公里测算。预计总投资：亿*130元=亿元，且2020~2022年为投资高峰期。

光模块：有望为5G弹性最大环节

光模块约占5G总投资，投资总额将超过600亿元。光模块呈高速升级趋势，主要得益于5G天线通道大幅增加，以及应用场景数据流量的爆发式增长。光模块升级带动的投资增长无论从数量还是从价格上相对于4G时代都有了较大的提升，是5G时代弹性最大的产业链环节之一。

由于低时延的要求，5G时代将传统的BBU分为DU（分布单元）和CU（集中单元）两个部分。前瞻合理假设宏站（小站）、DU、CU的汇聚收敛比为：宏站（小站）：DU：CU=36（120）：12：1，则测算得5G时代DU新增171万个，CU新增14万个。按照每个环节光模块的市场均价，测算得光模块市场规模总计636亿元。

网络规划运维：成本预计与4G持平

5G时代，网络规划运维约占总投资，投资规模相比于4G基本持平，略有增长。尽管5G网络架构比4G要复杂得多，基站总数增多，业务复杂度也随之提高，但集中化、智能化趋势明显。未来，集中化和智能化将有效降低网络规划运维成本，因此5G网络规划运维投资规模不可能大幅提升，以增长10%测算，5G投资规模约为1300亿元。

网络规划运维总体分为两个投资阶段。前期为网络规划阶段，投资窗口为2019和2020年；后期为网络运维阶段，投资窗口主要为2022~2025年。

总体来看，天线、射频、光模块等关键器件最先受益，受益最大为通信网络设备，但随着网络基础的完善，系统集成与行业解决方案、大数据应用等需求将长远收益。

以上数据来源参考前瞻产业研究院发布的《中国5G产业发展前景预测与产业链投资机会分析报告》。

5G意味着网络的传送速度能得到优化，4G网络的时延为10ms，而5G网络则可能达到1ms的端到端的网络时延，这足以满很多智能设备。如近几年很火的无人驾驶。——实时获知道路环境、天气，提供行车信息、智能预测路况……通过它们，真正360度了解自己与周边的车辆状况，遇到危险也可以提前预警。如看直播足球比赛时，我们可以选择任意角度进行观看，而非被动地受限于转播的角度，当赛场安装了大量高清摄像头，海量视频可通过5G网络瞬间传送到我们手机，只要随意切换角度，我们就可以360°了解赛场情况。5G网络的传输速率相比4G有了质的飞越。5G可以实现我们想要的种种体感功能，由于传输速率的大幅提升，VR设备会从根本上解决了线的束缚，而那时候才是VR/AR时代正式到来之时。在过去的30年里，我们的移动通讯使用的主要还是人与人之间的通讯；那么相信在未来的30年里，移动通讯就是人和物、物和物之间的连接，“万物互联”就是5G的一个发展方向。

5g产业研究报告,深度分析发展现状,竞争格局,市场规模,投资前景等.中投顾问—20年专业研究机构,服务世界500强

5G是第五代移动通信技术的简称,具有速度快，支持多连接设备，实现同频全双工等特性。随着5G标准的逐步确定，商用的步伐将会加快，并且5G技术将会很快渗透到更多的垂直行业，推动整个世界的数字化转型。未来，5G技术将成为通信行业发展的趋势。5G技术主导权对一个企业甚至国家来讲都至关重要，它是未来一个时代发展的竞争力，为了抢占5G通讯市场，各个国家及企业都纷纷开始加快5G布局。前瞻产业研究院5G产业研究小组通过研究当前5G产业市场环境发布《中国5G产业发展现状及趋势分析报告》。

也可参考前瞻产业研究院《中国5G产业发展前景预测与产业链投资机会分析报告》。