家庭隨身網(wǎng)絡(luò)場景及關(guān)鍵技術(shù)研究

IMT-2020(5G)推進(jìn)組目 錄需求及價值場景 2智能家居市場前景分析 2遠(yuǎn)程訪問家庭智能設(shè)備的場景 3“雙千兆”催生遠(yuǎn)程訪問家庭設(shè)備的市場需求 4現(xiàn)有解決方案分析 6家庭隨身網(wǎng)絡(luò)解決方案及關(guān)鍵技術(shù) 8家庭隨身網(wǎng)絡(luò)解決方案 8家庭隨身網(wǎng)絡(luò)解決方案概述 8家庭隨身網(wǎng)絡(luò)端側(cè)關(guān)鍵技術(shù) 8家庭隨身網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)側(cè)關(guān)鍵技術(shù) 10家庭隨身網(wǎng)絡(luò)總體流程 11家庭隨身網(wǎng)絡(luò)方案優(yōu)勢 12方案對比 13家庭隨身網(wǎng)絡(luò)解決方案驗(yàn)證情況 15驗(yàn)證基本情況 15手機(jī)遠(yuǎn)程訪問網(wǎng)絡(luò)存儲服務(wù)器設(shè)備下載文件 15手機(jī)遠(yuǎn)程訪問攝像頭 17家庭隨身網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)網(wǎng)試點(diǎn)介紹 19家庭隨身網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化及商用落地建議 21近期建議：家庭擴(kuò)展端家庭隨身網(wǎng)絡(luò)插件標(biāo)準(zhǔn)化 21遠(yuǎn)期建議：3GPP繼續(xù)推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程 227 總結(jié) 24縮略語 25貢獻(xiàn)單位 261IMT-2020(5G)推進(jìn)組智能家居市場前景分析AI圖1中國智能家居市場規(guī)模機(jī)增長率預(yù)測9523AI基于IDC在2023年1月的預(yù)測，2026年中國智能家居設(shè)備市場出貨量3.9億臺，其2IMT-2020(5G)推進(jìn)組中智能家電1.26億臺，視頻娛樂設(shè)備0.42億臺，家庭安全監(jiān)控0.79億臺，智能音箱0.28億臺，智能照明1.12億臺。遠(yuǎn)程訪問家庭智能設(shè)備的場景手機(jī)/車機(jī)和家庭安防遠(yuǎn)場互訪：隨著老齡化的加劇，社會中出現(xiàn)大量的獨(dú)自居家圖2手機(jī)/車機(jī)和家庭安防遠(yuǎn)場互訪場景手機(jī)/車機(jī)和家庭網(wǎng)絡(luò)存儲服務(wù)器/打印機(jī)等遠(yuǎn)場互訪：隨著社會的發(fā)展，人們對圖3手機(jī)/車機(jī)和家庭安防遠(yuǎn)場互訪場景3IMT-2020(5G)推進(jìn)組手機(jī)/PC/在工PC/平板獲取文件。圖4手機(jī)/車機(jī)和家庭PC文件遠(yuǎn)場互訪場景“雙千兆”催生遠(yuǎn)程訪問家庭設(shè)備的市場需求5G8.5148.8%；固定互聯(lián)網(wǎng)6.081.72圖5移動用戶/固定寬帶用戶數(shù)對比4IMT-2020(5G)推進(jìn)組圖6固網(wǎng)寬帶用戶數(shù)及千兆寬帶用戶滲透率FTTR（Fibertotheroom）WIFI網(wǎng)絡(luò)無盲區(qū)覆蓋到家庭的每個角落，家中處處是千兆。2023FTTRFTTRFTTR1FTTR圖7移動端訪問家庭設(shè)備帶寬受限5

IMT-2020(5G)推進(jìn)組圖8移動端訪問家庭智能設(shè)備現(xiàn)有解決方案STUNSTUNTURN兩個需要通信的設(shè)備通過訪問網(wǎng)絡(luò)中部署的STUNIPSTUN服務(wù)器獲取對端IPIPTURN服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)的代理轉(zhuǎn)發(fā)，TURNTURN。此解決方案也存在以下痛點(diǎn)問題：【安全隱私風(fēng)險】家庭用戶內(nèi)網(wǎng)隱私數(shù)據(jù)(安防視頻/私照等)經(jīng)過公有云互聯(lián)網(wǎng)或者第三方網(wǎng)絡(luò)（跨【業(yè)務(wù)體驗(yàn)受限】6IMT-2020(5G)推進(jìn)組高峰時段易擁塞，體驗(yàn)差，非單獨(dú)付費(fèi)的用戶普遍的遠(yuǎn)場訪問帶寬在1~5Mbps左右?！靖叱杀疽种粕虡I(yè)發(fā)展】（7家庭隨身網(wǎng)絡(luò)解決方案家庭隨身網(wǎng)絡(luò)解決方案概述圖9家庭隨身網(wǎng)絡(luò)解決方案家庭隨身網(wǎng)絡(luò)解決方案是為用戶提供手機(jī)高速安全極簡直連家庭內(nèi)網(wǎng)的創(chuàng)新解決方案。UPF，通過家庭擴(kuò)展端可信接入、廣域?qū)尤彝ソM網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)人、車、OverlayUPFUPF5GCUPFUPFOTT5G-AtoH/toB市場空間。家庭隨身網(wǎng)絡(luò)端側(cè)關(guān)鍵技術(shù)8IMT-2020(5G)推進(jìn)組圖10手機(jī)可信擴(kuò)展使能多擴(kuò)展接入點(diǎn)方案為了實(shí)現(xiàn)手機(jī)到家庭內(nèi)網(wǎng)的IPWIFI5GCR10/R15非可信接入4G/5G核心網(wǎng)的方式，讓帶SIM卡的普通終端可以通過標(biāo)準(zhǔn)的IPSec/IKEv2/EAPSIM通過對當(dāng)前主要的家庭設(shè)備現(xiàn)狀和能力的調(diào)研分析，家庭擴(kuò)展端基本都支持運(yùn)營商要求的插件機(jī)制，即家庭擴(kuò)展端可以基于運(yùn)營商要求，通過插件方式安裝指定功能的功能軟件。家庭隨身網(wǎng)絡(luò)適配功能需要具備的能力和機(jī)制包括：IPSecIKEv2、EAPESPSHA1/SHA2565GC5GCIPSec9IMT-2020(5G)推進(jìn)組家庭隨身網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)側(cè)關(guān)鍵技術(shù)5GCSIMUE5GC/路由器視作可信家SIM5G-AIID可用于E5G-A手機(jī)隨行，跨域訪問（即在家庭局域網(wǎng)之UE）在任意地點(diǎn)通過蜂窩接入時，需要實(shí)現(xiàn)跨地域家庭業(yè)務(wù)互通，建立手機(jī)UEUE對5G-A網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)需求包括：支持對手機(jī)用戶從任意錨點(diǎn)UPF位置建立到家庭歸屬地UPF的引流通道，并實(shí)現(xiàn)最優(yōu)路徑和網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量保障。靈活的業(yè)務(wù)管控（即家庭隨身網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)開通人10IMT-2020(5G)推進(jìn)組5G-AUE家庭隨身網(wǎng)絡(luò)總體流程圖11家庭隨身網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)總體流程家庭隨身網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)總體流程如下：5GC光貓/路由器作為家庭隨身網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)主體的家庭可信擴(kuò)展端，通過數(shù)字身份憑證安5GCUPFIPSec（VxLAN）；5GC網(wǎng)絡(luò)對家庭可信擴(kuò)展端數(shù)字身份進(jìn)行鑒權(quán)認(rèn)證，通過后為擴(kuò)展端創(chuàng)建相應(yīng)的家庭業(yè)務(wù)訪問會話上下文；11IMT-2020(5G)推進(jìn)組家庭隨身網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)主體的UE在蜂窩連接情況下，遠(yuǎn)場發(fā)起家庭業(yè)務(wù)訪問，5GCUPF；家庭UPFIP家庭可信擴(kuò)展端將報文轉(zhuǎn)發(fā)給家庭設(shè)備。家庭隨身網(wǎng)絡(luò)方案優(yōu)勢【電信級安全】SIM【超寬直連體驗(yàn)】10050~100倍，極大提高了用戶遠(yuǎn)場訪問業(yè)務(wù)體驗(yàn)。IP【成本下降】12IMT-2020(5G)推進(jìn)組OTT【近場和遠(yuǎn)場操作極簡】IPIPWIFI(4/5GAPPWIFIIP方案對比領(lǐng)域傳統(tǒng)解決方案家庭隨身網(wǎng)絡(luò)方案安全安全差，隱私數(shù)據(jù)經(jīng)過公有云或者3rd網(wǎng)絡(luò)。隱私內(nèi)容泄露風(fēng)險：從公有云/P2P網(wǎng)絡(luò)中繼服務(wù)中解密后轉(zhuǎn)發(fā)（跨地域、跨國），存在隱私泄露風(fēng)險?！铩镫娦偶壐甙踩杭彝?nèi)容安全接入移動核心網(wǎng)，重用電信級安全接入能力，家庭隱私數(shù)據(jù)不出運(yùn)營商內(nèi)網(wǎng)★★★★★體驗(yàn)體驗(yàn)差，帶寬速度受限，數(shù)據(jù)迂回時延高★極致體驗(yàn)（100%互通）：固移融合網(wǎng)絡(luò)直連交互，實(shí)現(xiàn)★★★★★13IMT-2020(5G)推進(jìn)組訪問帶寬低，無保障：用戶從互聯(lián)網(wǎng)公網(wǎng)繞行，多用戶共享帶寬高峰時段易擁塞可靠100%網(wǎng)絡(luò)穿透，遠(yuǎn)場直連不經(jīng)過3rd網(wǎng)絡(luò)，上傳下載速度高成本OPEX抑制業(yè)務(wù)發(fā)展OPEX租用公有云的中繼云服務(wù)(算力+帶寬)費(fèi)用當(dāng)前是折合到產(chǎn)品定價中，隨服務(wù)年限增加，OPEX負(fù)擔(dān)重★★★更優(yōu)成本和效率：減少公有云租用戶開通手機(jī)遠(yuǎn)場通訊業(yè)務(wù)，多個家庭設(shè)備均可使用★★★★生態(tài)IOTAPP作復(fù)雜★★極簡使用：用戶簽約即開通，免配置接入核心網(wǎng)，構(gòu)筑手機(jī)UE到家庭內(nèi)網(wǎng)的“直連網(wǎng)線”泛在連接IOT00適配，近場、遠(yuǎn)場一致體驗(yàn)，無感直連家庭服務(wù)★★★14IMT-2020(5G)推進(jìn)組驗(yàn)證基本情況針對家庭隨身網(wǎng)絡(luò)解決方案的可行性和方案效果，信通院與華為聯(lián)合進(jìn)行了驗(yàn)證，在本次驗(yàn)證整體的驗(yàn)證方案組網(wǎng)為：圖12驗(yàn)證方案說明驗(yàn)證使用的設(shè)備信息如下：ABCAA5GCSMF/UPFDNNUEFTTRUPF；FTTR。手機(jī)遠(yuǎn)程訪問網(wǎng)絡(luò)存儲服務(wù)器設(shè)備下載文件場景1：手機(jī)通過云中繼方式遠(yuǎn)程訪問廠家A網(wǎng)絡(luò)存儲服務(wù)器，觀察下載速率；15IMT-2020(5G)推進(jìn)組A3B云中繼家庭隨身網(wǎng)絡(luò)廠家A網(wǎng)絡(luò)存儲服務(wù)器7.66Mbps(957.6KBps)858.4Mbps(107.3MBps)云中繼家庭隨身網(wǎng)絡(luò)廠家A網(wǎng)絡(luò)存儲服務(wù)器7.66Mbps(957.6KBps)858.4Mbps(107.3MBps)廠家B網(wǎng)絡(luò)存儲服務(wù)器4.1Mbps(516.61KBps)278.16Mbps(34.77MBps)（設(shè)備有限速）驗(yàn)證結(jié)論：通過本次對業(yè)界兩款網(wǎng)絡(luò)存儲服務(wù)器產(chǎn)品進(jìn)行的文件下載速率驗(yàn)證對比，APPAPPIP16IMT-2020(5G)推進(jìn)組驗(yàn)證截圖：手機(jī)遠(yuǎn)程訪問攝像頭手機(jī)通過遠(yuǎn)程訪問家庭攝像頭，通過抓包觀察數(shù)據(jù)包流向。驗(yàn)證結(jié)果:IPUPFUPFUPFVxLAN17IMT-2020(5G)推進(jìn)組驗(yàn)證結(jié)論:18IMT-2020(5G)推進(jìn)組20244網(wǎng)絡(luò)部智能網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。https:///other/241/a1259767.html2024516Plus”產(chǎn)品。廣東聯(lián)通與華為聯(lián)合發(fā)布“快叻5G-A”創(chuàng)新成果-新華社客戶端()19IMT-2020(5G)推進(jìn)組廣東聯(lián)通發(fā)布隨行私網(wǎng)Plus產(chǎn)品，引領(lǐng)5G-A固移融合新潮流-今日頭條()20245G（5GusG20IMT-2020(5G)推進(jìn)組近期建議：家庭擴(kuò)展端家庭隨身網(wǎng)絡(luò)插件標(biāo)準(zhǔn)化3GPP已在討論相關(guān)話題，預(yù)計(jì)在R20會完成國際標(biāo)準(zhǔn)的定義，據(jù)R20標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)的家庭隨身網(wǎng)絡(luò)預(yù)計(jì)2028年左右會具備商用能力，但隨今年國內(nèi)聯(lián)通等運(yùn)營商的推進(jìn)，2025年國內(nèi)即面臨規(guī)模商用訴求，如何在2025年解決各廠家家庭擴(kuò)展端支持家庭隨身網(wǎng)絡(luò)成為急需解決的生態(tài)斷點(diǎn)。為解決此產(chǎn)業(yè)斷點(diǎn)，目前識別存在如下兩種備選方案：備選方案詳細(xì)內(nèi)容優(yōu)缺點(diǎn)方案一：家庭擴(kuò)展端部署適配功能已支持插件部署家庭擴(kuò)展端廠家或運(yùn)營商開發(fā)插件家庭擴(kuò)展端可預(yù)置或后續(xù)安裝插件終端方案歸一，研發(fā)投入小網(wǎng)絡(luò)對接成本低，周期短。方案二：家庭擴(kuò)展端開發(fā)家庭隨身網(wǎng)絡(luò)功能各家庭擴(kuò)展端廠家需獨(dú)立開發(fā)。個對接。獨(dú)立開發(fā)，研發(fā)投入大網(wǎng)絡(luò)對接成本高，周期長。202521IMT-2020(5G)推進(jìn)組定義歸一的插件方案標(biāo)準(zhǔn)，有兩種備選路徑：備選路徑詳細(xì)建議優(yōu)缺點(diǎn)路徑一：運(yùn)營商定義各自企標(biāo)件家庭擴(kuò)展端可預(yù)置或后續(xù)安裝插件并和各家庭擴(kuò)展端對接投入大大網(wǎng)絡(luò)對接成本高，周期長保留了各運(yùn)營商差異化能力路徑二：定義行標(biāo)/國標(biāo)各運(yùn)營商可擴(kuò)展并按需開發(fā)運(yùn)營擴(kuò)展定制功能家庭擴(kuò)展端可預(yù)置或后續(xù)安裝插件并按需開發(fā)定制功能。量定制，研發(fā)投入較小量定制，研發(fā)投入較小網(wǎng)絡(luò)對接成本相對較低保留了各運(yùn)營商差異化能力基于以上的分析，建議多方合作，優(yōu)選路徑二，定義統(tǒng)一的家庭隨身網(wǎng)絡(luò)插件行標(biāo)/國標(biāo)，為產(chǎn)業(yè)規(guī)模部署減少障礙，同時在此基礎(chǔ)上各運(yùn)營商可按需擴(kuò)展，增加各自產(chǎn)異化能力。遠(yuǎn)期建議：3GPP3GPP/SA1R185GC的場景需求，具體研究了住宅環(huán)境（例如家庭和小型辦公室）5GC22IMT-2020(5G)推進(jìn)組能終端（如手機(jī)）或non-3GPP末端設(shè)備的服務(wù)要求，詳見TS22.261，包括：5GC5GC傳輸，支持有線或/QoSUSIMUSIMOAM關(guān)聯(lián)訂閱SA1R185GC5GCQoS3GPP5GC3GPPR20SA1究智能家居用例，進(jìn)行差距分析，并定義演進(jìn)的家庭網(wǎng)關(guān)（USIM）3GPP5GC身份驗(yàn)證和授權(quán)方面；基于運(yùn)營商政策，5GC（USIM）的家庭網(wǎng)關(guān)與用戶的安全注冊和認(rèn)證。家庭網(wǎng)關(guān)（eRG）的標(biāo)識（USIM）；當(dāng)前在1R0GPP（WIEnhncdGResidentphaseII）SA25GC23總結(jié)

IMT-2020(5G)推進(jìn)組技術(shù)的發(fā)展和普惠將更加深刻的改變?nèi)藗兊纳罘绞?。家庭隨身網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以智能手24IMT-2020(5G)推進(jìn)組縮略語縮略語英文全稱說明FTTRFibertoTheRoom光纖入戶NATNetworkAddressTranslation網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換STUNSimpleTraversalofUDPthroughNAT一種用于穿越NAT的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，由RFC5389定義TURNTraversalUsingRelaysaroundNAT一種用于穿越NAT的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，由RFC8656定義IPSecInternetProtocolSecurity是一種安全的