2021年中国5G核心网行业概览

报告阅读渠道 详情请咨询 概览摘要 核心网位于网络核心位置，是连接行业网络、电信网络和互联网络的枢纽，融合全制式接入，可调度全网络能力。核心网的功能主要是提供用户连接、用户管理以及业务承载。5G的组网方式包括独立组网与非独立组网。2019年，三大运营商主要采用非独立组网的方式，即在4G核心网的基础上升级5G设备。非独立组网方式主要作为4G至5G的过渡。2020年，独立组网的方式开始大规模部署。独立组网的方式则是打造一套全新的5G网络，包括全新的5G基站和5G核心网。5G独立组网方式是可以真正实现5G低延时、大带宽、海量连接的组网方式，是未来主流的组网方式。 u 5G核心网向智能化运维发展 当前网络运维的方式面临两大困境：（1）对人工运维依赖度高，导致运维效率低且成本高：网络运维业务仍停留在“手工业阶段”，日常维护服务与运维人力成本占比高达70%以上，自动化程度低；（2）运营商业务相互割裂，端到端统一运维难度大：全国超过60%的运营商维护着众多孤立的OSS系统。移动网、固网与承载网的运维模式面临着业务系统数据以及工具互相割裂，资源和数据关联性差，端到端运维能力弱的困境。在此背景下，基于AI与大数据等新兴技术的智能化运维成为5G网络运维新思路。智能运维利用大数据分析、机器学习等技术实现运维自动化和智能化，可有效降低5G核心网的运维成本并提升效率。 u 5G核心网极简化 运营商需要在持续创新业务的同时，降低Opex支出占比。历经2G、3G、4G时代叠加建设起来的复杂网络已无法同时满足创新与降本的需求。考虑到运营商的降成本和业务创新迫切需求，运营商急需一个极简核心网，可面向5GNSA与NA、并同时满足2G/3G/4G/5G/Fixed的全接入和全融合。运营商通过站点简化、架构简化、部署简化和运维简化打造端到端的极简网络，实现网络统一承载、敏捷高效，自动智能，满足新兴业务对网络大带宽、低时延的要求。 u 5G核心网开放化 网络开放是将网络能力、业务能力集成在开放平台上，供边缘应用及第三方应用调用，可增强运营商的网络能力价值。边缘计算的网络能力包括位置监控能力、流量引导能力、QoS能力与计费能力等；业务能力包括视频转码能力、视频AI能力、vCDN能力与虚拟现实云端渲染等。用户根据自身需求，在开放平台上获取所需的网络能力与业务能力，获得差异化的网络服务。 传统电信网络体系的封闭和各种能力的分割，导致电信网络的能力未被应用开发者灵活使用，网络的价值没有得到充分的发挥。互联网和云计算服务行业拥有统一的开发环境和标准的开放接口，通过平台汇聚了强大的应用开发者，促进了互联网应用的繁荣。5G时代，电信运营商逐渐意识到网络能力开放的重要性，借助互联网思维实施网络服务平台化战略，打造标准化的网络能力API接口，以API方式将更多的网络服务要素开放。 名词解释（1/2） uNFV：Network Functions Virtualization，网络功能虚拟化，利用虚拟化技术，将网络节点阶层的功能，分割成几个功能区块，分别以软件方式实现，不局限于硬件架构。 uSMF：Session Management Function，会话管理功能，负责处理用户的业务。 uUPF：User Plane Function，用户面管理功能。 uOTT：互联网公司越过运营商，发展基于开放互联网的各种视频及数据服务业务。 uVNF：Virtual Network Function，虚拟功能网元，将传统物理网元虚拟化后的虚拟功能网元。 uNFVI：NFV Infrastructure，基础设施层，将物理的计算、存储、网络资源通过虚拟化转换为虚拟的计算、存储、网络资源池。 uMANO：Management and Orchestration，负责对整个基础设施层资源的管理和编排，实现业务功能层和虚拟化资源的映射和关联。 uVNFM：Virtual Network Function Manager，可以管理若干个虚拟化网络功能VNF。 uVIM：Vitiualized Infrastructure Manager，虚拟设施管理，功能与云管平台相似，可管理若干个虚拟机。 uNFVO：Network Function Virtualization Orchestrator，对虚拟化层进行业务或功能的编排并下发到VNF或虚拟机上。 uOSS：Operation Support System，运营支撑系统，对生产操作流程形成系统化地支撑。 u服务化架构：Service-basedArchitecture，SBA，是第五代移动通信系统（5G）的重要特征，结合移动核心网的网络的特点和技术发展趋势，将网络功能划分为可重用的若干个“服务”。“服务”之间使用轻量化接口通信。其目标是实现5G系统的高效化、软件化、开放化。 uSLA：Service Level Agreement，服务级别协议，提供服务的企业与客户之间就服务的品质、水准、性能等方面所达成的双方共同认可的协议或契约。 uUDM：Unified Data Manager，统一数据管理平台。 uHSS：Home Subscriber Server，归属用户服务器，是IMS（IPmultimediaSubsystem，IP多媒体子系统）中控制层的重要组成部分，包含用户配置文件，执行用户的身验证和授权，并可提供有关用户物理位置的信息等功能。 u交换机：一种用于电（光）信号转发的网络设备。 uHLR：Home Location Register，归属位置寄存器，是移动网络中存储永久用户信息的主数据库。 名词解释（2/2） uVLR：VisitorLocationRegister，拜访位置寄存器，是移动网络中的动态数据库，存储所管辖区域中MS的来话、去话呼叫所需检索的信息以及用户签约业务和附加业务的信息，例如客户的号码，所处位置区域的识别等。 u白盒化：指网络功能软硬解耦后的硬件通用化。 uETSI：EuropeanTelecommunicationsStandardsInstitute，欧洲电信标准化协会，是由欧共体委员会1988年批准建立的一个非营利性的电信标准化组织，其总部设在法国南部的尼斯。ETSI的标准化领域主要是电信业，并涉及与其他组织合作的信息及广播技术领域。 u3GPP：3rd Generation Partnership Project，成立于1998年12月，多个电信标准组织伙伴共同签署了《第三代伙伴计划协议》。3GPP最初的工作范围是为第三代移动信系统制定全球适用的技术规范和技术报告。第三代移动通信系统基于的是发展的GSM核心网络和它们所支持的无线接入技术，主要是UMTS。随后3GPP的工作范围得 到了改进，增加了对UTRA长期演进系统的研究和标准制定。 5G核心网行业综述——定义与组网方式 SA组网方式采用5G核心网，满足5G网络低延时、大带宽、海量连接需求，是未来主流的组网方式 核心网定义与组网方式 NSA组网（非独立组网）：对现有的4G网络，进行改造、升级和增加5G设备，使网络可以让用户体验到5G的超高网速。 成本低：无需建设新的核心网，且可借助已成熟的4G网络扩大5G覆盖范围标准成熟：NSA标准率先制定完成，对应的产品更加的成熟 4G基站 5G基站 Ø定义：核心网位于网络核心位置，是连接行业网络、电信网络和互联网络的枢纽，融合全制式接入，可调度全网络能力 网络性能不足：无法满足5G高可靠、低延时的需求 核心网定义与组网方式 NSA组网是4G过渡至5G的组网方式 成本高：初期部署成本高，无法有效利用现有4G基站资源 5G核心网 SA组网（独立组网）：一套全新的5G网络，包括全新的基站和核心网。 Ø功能：核心网的功能主要是提供用户连接、用户管理以及业务承载 支持5G业务创新：全新5G基站和5G核心网的组网方可以支持5G引入新的功能和业务 与4G网融合难度大：5G信号频率高于4G，初期难以实现连续覆盖，且会出现由于频繁切换5G与4G系统影响用户体验的情形 SA组网是可以真正实现5G低延时、大带宽、海量连接的组网方式，是未来主流的组网方式 5G基站 5G核心网行业综述——发展历程 5G核心网架构发生巨大变化，且逐渐采用云化的部署方式。这些变化均赋能5G网络满足差异化行业应用 头豹分析 2.5G开始才有数据业务，是无线互联网时代的最初形态 2.5G IP网络 2G仅有电话网络，可提供电话与短信服务。2.5G采用 GPRS标准与架构，才开始形成数据业务与IP网络。 GGSN SGSN RNS 核心网 基站系统 SGSN 2G-4G时代，数据核心网架构变化较小，远不及无线网络与终端设备的发展速度。 3G 用户面与控制面分离 IP网络 GGSN RNC 5G核心网架构发生巨大变化，逐渐采用云化的部署方式。 核心网 基站系统 MME SGSN升级为MME，GGSN拆分为SGW与PGW 这些变化赋能5G网络满足差异化行业应用。例如，5G核心网采用云化部署方案，使能5G核心网的切片。通过切片，运营商可提供差异化的网络。 IP网络 RNC网元被置换，功能由核心网与基站提供 4G PGW SGW 网元被拆分，实现更精细度的网元功能由传统的物理网元转变为虚拟化网元设备由定制化程度高的一体化设备转变为标准化程度高的白盒化设备 5G核心网采用SBA架构 5G SBA架构，基于云原生构架设计，借鉴IT领域的“微服务”理念，将核心网网元进一步拆分，每个网元既可独立运作，也可相互合作 5G核心网行业综述——云化核心网产业链图谱 5G网络云化部署后，改变了核心网设备竞争格局。软件厂商与IT厂商的加入打破了设备厂商对核心网网络设备行业的垄断，削减了设备厂商的议价能力 云化部署层级 主要厂商 产品举例 头豹分析 行业概述 AMF UPF SMF NRF NSSF 虚拟化网元 虚拟化网元主要由通信设备厂商提供 5G之前核心网采用一体化的物理网元设备。网络设备厂商寡头垄断硬件设备，产品议价能力高，导致运营商设备成本居高不下。 华为、爱立信与中兴分别占据中国核心网网元市场前三名 G 云化核心网产业图谱 N 5G核心网采用NFV云化部署方案，实现软硬件解耦，解除设备绑定。 F 虚拟化软件NFVO SDN系统系统集成 核心网云化部署方案使更多软件厂商参与竞争 V 平台 虚设 拟备 化 Vmware在全球虚拟化软件市场占据绝对的龙头位置 5G核心网云化部署后，软件厂商与IT厂商成为核心网产业的新入玩家。软件厂商与IT厂商的加入打破了设备厂商对核心网网络设备行业的垄断，削减了设备厂商的议价能力，从而减少运营商的设备成本。 硬件层多采用X86的通用服务器，使IT厂商同样可以参与5G核心网产业的竞争 硬件基础设施 计算存储网络 惠普与戴尔等国际品牌在X86服务器行业的竞争力高于华为与中兴 5G核心网行业综述——市场规模 3G时代与4G时代，运营商在核心网的投资规模年复合增长率在50%-60%之间。三大运营商在5G核心网的投资规模年复合增速预计将超过60% 中国5G核心网市场规模 中国5G核心网市场规模（按采购规模统计），2020-2025年预测 预测逻辑 5G核心网主要设备包括交换机，HRL与VRL [亿元] 1,800 等，这三种设备在核心网设备价值占比超过80%。 CAGR：60.4% 本篇报告采用三大运营商采购核心网交换机，HLR与VLR规模来测算5G核心网设备的市场规模。 1,697 1,600 1,400 2019 年，三大运营商仅在青岛试点部署独立组网，规模较小。2020年是5G 1,200 核心网独立组网大规模部署的第一年，因此5G核心网市场规模从2020年开始统计。 944 1,0