5G分组核心网专题20171019

1、Security Level: 中国移动计划部5G汇报23/ 10/ 20172目录1EPC网关的C/U分离与5G核心网协同标准、产业及产品进展演进策略建议233标准进展： 3GPP 5G 进展情况201620172018Q4Q1Q2Q3Q4Q1Q2Q3Q4SA, CT #75SA #78SA, CT #80 (Rel-15 completion)5G Phase 1架构和流程 (R15)EPC+支持NSAEPC 对NSA的支持SA#775G Phase 1接口协议（R15）NGC支持SA组网5G系统安全架构 （R15）SA#79网管与计费（R15）Phase1 SA3进展30%5G Stag

2、e 3协议标准于17年Q1启动，目前进展35%。已确定使用服务化接口Phase1 SA5 切片管理进展30%；计费进展40%5G Phase 2架构和流程 (R16)Today5G 研究5G NR工作5G NR NSA Completion后续演进5G NR SA Completion无线4标准进展： 3GPP 5G 的主要功能特性列表NSA支持无线双连接、QoS改变、计费增强切片：支持端到端网络切片、网络切片的选择、一个UE同时接入多个网络切片等移动性管理MICO、service area restriction、RRC inactive、reachability、AMF failure和m

3、aintenance会话管理SSC mode1/2/3、ULCL、multihoming、LADN、MEC的支持、以太类型和无结构类型的PDU等QOS和PCCReflective QoS、5GC QoS flow与RAN bearer的映射不限定只是1:1，移动性和会话策略服务化架构控制面实体间采用基于restful框架进行通信，非3GPP的支持仅支持untrusted non 3GPP数据融合用户签约数据、能力开放的数据、应用数据都统一保存到UDR能力开放NEF统一对外提供能力开放接口与4G的互通支持有N26接口和没有接口两个场景R15主要功能增强的V2X服务架构增强支持5G系统架构的FMC

4、VoLTE性能增强5G对接入数据流的导流、交换、和分流支持EPC对 E-UTRAN URLLC的支持.5G网络自动化使能的研究5G网络对SMF和UPF增强拓扑的支持对ProSe UE-to-Network Relay架构增强的支持加密报文检测和验证的能力研究5G CIoT支持与演进R16主要立项5业界方案选择：基于应用场景NSA是海外运营商的主流选择RegionOperatorOptionsUse CaseKoreaJapanXNSA+SAeMBB+Slicing+TBDXNSAeMBBX ?XNSAeMBBX？XSAeMBB +V2XUS&CanadaXNSAwTTXX?wTTXEUX？XN

5、SAeMBBX？XNSAeMBBCategoryEPC+NG Core部署与升级部署5G NReNB升级EPC升级部署5G NR核心网升级或新部署NGCeNB升级到Evolved eNB标准时间表2017年底2018年23季度功能大带宽网络支持：eMBB高吞吐能力升级支持4G/5G互操作完全的5G功能：服务化架构，服务化接口分布式用户面与5G边缘计算网络切片多种业务连续性模式支持5G QoS流管理框架5G安全接入5G移动性支持VoNR终端NSA模式5G终端4G NAS UE with 5G RRCNSA/SA模式5G终端5G NAS UE65G全球主要市场商用节奏，NSA是海外运营商的当前的主

6、流选择东京奥运2020.74.6G+28G规模商用低频商用3GPP版本商用部署商用扩大商用部署20H2预商用友好用户友好用户eMBB早期商用(Data only)实验局规模商用高频系统测试规模测试欧洲本土测试早期商用实验室测试4.6GHz发放3.5GHz发放冬奥会部署规模测试17Q117Q217Q317Q418Q118Q218Q318Q419H119H220H1各成员国商用美国(WTTx/eMBB28/39GHz)日本(4.6GHz+28GHz)韩国(28GHz+3.5GHz)欧洲(3.5GHz)7华为5G核心网路标5G Core 1.0NSA EPC+双连接QoS增强，单用户高带宽CU分离N

7、SA支持SA NGC试点网络切片移动性管理框架会话管理框架策略管理框架服务化架构，服务化接口分布式用户面边缘计算5G Core 2.05G Core 3.020172018H12018H22019H25G TrialPhase1.1 NSA AccessPhase1.2 SA AccessPhase2：Non-3GPP Access and enhancement3GPPVerticalIndustryWTTXTrialeMBBNon-3GPP Access5G核心网规划SA NGC商用固定移动多接入固定移动统一策略控制8华为产品功能路标应答 功能厂家 CP/UP分离SBA及SBIE2E网络切

8、片边缘计算（MEC）5GC-EPC互操作华为2017H2：4G CUPS2018H2：5G CU架构2018H22018年H2：动态核心网切片2019H1:端到端切片4G MEC已支持2018H2:5G MEC2018H2华为所有版本支持三层解耦的原生云架构NSA(基于R15的Option3)SA(基于R15的Option2)5G Qos及PCF5G数据中心（UDM ）5G移动性管理及会话管理 支持R15支持R16 2018H1 2018H22018H1: NSA2018H2：SA2018H1: NSA2018H2：SA 2018H22018H1: NSA2018H2：SA2020H19中国移

9、动2020年SA商用倒推测试节奏多厂家实验室互通测试多节点对接互通切片功能互通外场验证端到端对接测试现网计费、网关系统升级及对接现网语音及IMS系统对接数据管理和用户迁移准备2019.62019.122018.6统一电信云建设，具备三层云化解耦能力CU分离试点PNF和VNF混合组Pool测试NSA内外场测试2017.12 NSA标准冻结R15 SA标准冻结基于NGC的预商用2018.12支持NSA商业部署5G部署准备NSA规模试点转商用NGC实验室功能验证与4/5G系统互操作、多切片支持、网络管理和切片管理、能力开放、安全、业务发现和授权、语音方案、融合组网SA功能验证NGC的商用规模试点转商

10、用端到端切片管理验证105G商业场景：eMBB和垂直市场场景共同驱动2020年NGC部署需求eMBB是早期商用场景垂直市场孵化空中覆盖4G网络存在网络覆盖/速率/时延/精度等诸多挑战彩虹大型无人机：2万米高空飞行，可搭载太阳能电池，具备与地面通信需求应用场景：无线Relay，高空通信小型无人机巡检网联通信巡检/监管等；应用场景：高带宽低时延的组队飞行、超视距飞行遥控等企业移动办公、视频监控企业存在园区低时延无线网络建设需求，已经具备5G能力需求某工业企业需求：满足企业智能办公业务能力； 日常移动办公、企业通信； 企业数据内部传输； 设备间的互联互通需求、信息同步等； 厂区视频监控等。主要技术需

11、求：边缘计算、切片、广覆盖等主要技术需求：高带宽、高QoS、低时延需求场景：VR直播等大众市场需求已经开始出现，演唱会直播、马拉松直播、中超直播、综艺直播均已探索VR化。主要需求：上行带宽40M以上下行2K/4K视频质量移动性和实时互动能力VR直播、场馆互动11Docomo认为视频和VR是5G的典型应用场景OOREDOO展示了通过3D眼镜及VR眼镜观看足球赛，体验在内容领域的创新 STC展示了VR视频：通过VR眼镜观看本国的自然风光和风土人情Orange展示 VR 360应用三星：TraVRer，开启VR旅游的新市场高通：骁龙835+VR开发套件，集成手部动作捕捉VR：成为运营商展示的亮点，变

12、现模式越来越丰富12智能电网无人机智能医疗智能制造以及更多 监控和控制 故障自恢复 公共安全 农林 远程手术 机器人通信与控制案例网络需求时延要求550ms可靠性要求Ultra-High时延要求10100ms可靠性要求Ultra-High时延要求1030ms可靠性要求High时延要求10100ms可靠性要求Ultra-HighSource: 5GPPP White Papers5G业务未来将涵盖新兴垂直行业应用132020年SA商用的主要挑战满足低时延需求的边缘数据中心的准备垂直行业商业拓展及合作新核心网服务节点多、多厂家混合对接复杂端到端切片管理、运维模式搭建NEFNRFUDMPCFAFAM

13、FSMFUEANUPFDNNnefNnrfNudmNpcfNafNamfNsmfN1N2N4N3N6AUSFNausfNsmsfSMSF切片管理5G切片云管租户视图运营商视图网元视图切片管理的搭建、以及运维模式、经营模式的挑战5G节点多、服务多，厂家对接IoT复杂，SLA保证难商业逻辑如何定义？业务如何发放？能力开放生态搭建？垂直行业合作模式？垂直行业的商业模式开拓，流程打通的新挑战Regional DCTransmission NetworkEdge DCCentral DCLatency: 15msLatency: 1020msLatency: 50ms低时延能力的边缘DC的建设满足5G

14、URLLC业务14目录1EPC网关的C/U分离与5G核心网协同标准、产业及产品进展演进策略建议23155G网络技术演进两条路径比较选项分析：SA引入速度要考虑到生态成熟周期SA建设速度受云化、SA架构标准进展等因素影响周边计费、网管等采用新接口，建设周期可能对5G引入有影响现网改动相对小：引入新网络，现网周边计费网关等可以不变传统设备仍需升级保证切换业务连续性，避免业务中断新建融合网元可与传统设备融合组Pool，保证用户体验以及平滑迁移只需要支持Option 2终端选项分析：eMBB早期快速部署：NSA EPC升级简单，快速大规模部署架构/组网改动小现网升级，投资保护：现网EPC长期存在，保护

15、投资云化扩容升级支持全业务场景网络平滑演进，用户平滑迁移需要支持多种制式终端长期共存选项2：SA叠加网传统EPCLTENR双模终端4G 终端EPC+LTENR双模终端4G 终端升级NReMBB + uRLLC + mMTCeMBBPooleMBB + uRLLC + mMTCMBB选项1：NSA -SA升级两个路径的选择取决于5G引入的时间点，5G频谱、终端生态Pool16NSA部署: Option3/3a/3X的选择EPC+LTENRS1XxEPC+LTENRS1S1-UXxOption3Option3XDual Mode UEDual Mode UEDual Mode UEEPC+LTEN

16、RS1S1-UXx-COption3aNRNRPDCP Split NRPDCP Split Option 3Option 3aOption 3x升级成本EPC：协议无影响RAN：硬件扩容&协议升级，升级工作量最大LTE-NR重绑定EPC：协议升级RAN：协议升级LTE-NR轻绑定，对UE/传输/RAN要求低EPC：协议升级RAN：协议升级LTE-NR重绑定性能数据流迂回最高速率受限数据流直达一个RAB一个RAT数据流迂回一个RAB汇聚多个RAT流 信令接口数据接口用户数据17基于NSA接入的EPC+对网络节点的升级要求NRMME功能升级Option3a/3x双连接高带宽QoS支持独立的统计和

17、告警4/5G用户分流GW功能升级CUPS高带宽QoS支持Option3a/3x双连接5G NR/UE性能独立统计&告警 4/5G UE分流单用户10Gbps（快速转发 + 计费） HSS功能升级支持AMBR QoS最大带宽取值范围S1-u支持Option 3 NSA部署的EPC+核心网重用4G现有接口和协议PCRF功能升级识别4/5G UE差异并下发不同的计费控制策略支持AMBR QoS最大带宽取值范围18Page 18省份NRLTENB-IoT2/3GCloud OSMME/IMS统一电信云GW-CvMME vHSS vPCRF边缘地市PooLSAE-GWGW-UGW-USxSx融合用户面云

18、化+NSA阶段5G阶段统一电信云（多业务共平台）、I层收敛PNF VNF融合组PooLGW专有硬件、U面现网升级C/U分离融合控制面2/3/4/5G全接入MEC（V2x）2017201820192020第一步第二步第三步网络演进建议：两阶三步，迈向融合5G目标网AMFSMFCloud OSUDM统一电信云PCFAUSFAFURFCloud OS统一电信云融合用户面业务链IP MetroIP CoremCDNMEC切片vIMS 55vDRAMME19E-eNBNSA MMENSA GWNSA MME + NG-CP（GW-C） GW-U + NG-UP阶段二: 5G融合商用阶段（Option 3

19、/7/2）NRE-eNBNG-CPNG UP阶段三: 云化全融合网络（Option 7/2）POOLeNB（2/3/4/NB/eMTC）NSA MMENSA GWSxNSA MME （GW-C）eNB（2/3/4/NB/eMTC）MMEGW当前阶段: 全网融合引入C-IoT阶段一: 云化初步引入和5G NSA部署（Option 3）NRPOOLIOTP-GW2017年2019年2025年后2020年中移动EPC网络技术演进建议路径IOT P-GW* 红色为新建* 蓝色为基于前一阶段的现网升级2018年关键工作l全网升级支持one LTE（核心网需要支持2/3/4G/eMTC/NB共接入）l现网

20、：1、MME升级支持NSA2、GW升级支持NSA和GW-U，沿用现网硬件lNFV：1、新建NSA vMME（GW-C），连接NSA GW2、vMME与现网MME混合组pooll1、云化NSA MME升级为融合控制面2、新建融合用户面3、5G云化网络规模部署建设l2/3/4/5G全云化融合网IOT P-GWS12021年S11S11S1S1S1-US5S1NRNRS11S10S10/N26N2/S1N2S1-UN3N4N4N2N320GW + UPF演进的四个原则：业务连续、融合接入、信令最优、配置简化数据业务连续切换IP锚点不变 各演进阶段LTE、NSA、SA终端在接入间切换始终要保持锚点唯一

21、，IP地址不变关键技术：2/3/4/5G融合用户面信令精简优化移动控制面不变 降低外部信令消耗 增加切换成功率 运维简化关键技术：2/3/4/5G融合控制面融合接入体验管理和配置简化4G5GInternet核心网融合组Pool 一个位置区的RAN只需接入一个池组，避免网络选择难题 池组覆盖范围内，控制面不变 用户平滑迁移关键技术：2/3/4/5G控制面Pool控制面与用户面分离 云化控制面与云化或非云化用户面的生命周期管理分离 集中接口与控制面，运维简化， 便于灵活分布的用户面部署关键技术：控制面集中融合LTE切换信令融合控制面HSS/UDM位置上报信令MME大量切换NR覆盖范围小LTE融合控

22、制面EMSMME大量切换NR覆盖范围小EMS融合用户面融合用户面CGLIPCF融合控制面EPC GW-U21融合组网，2/3/4/5G一张网支持N26接口的互操作方式：可以支持4/5G融合组网和平滑演进，以及业务的平滑迁移具备融合能力的节点：UPF具备PGW-U能力SMF具备PGW-C能力PCF具备PCRF能力UDM具备HSS能力互操作节点：MME&AMFMME与AMF之间支持N26进行互通不支持N26接口的互操作方式：通过Handover Attach进行切换互操作节点：无假定MME不升级，AMF与MME之间没有接口，但实际部署容易影响业务连续性3GPP基于N26接口的互通支持基于N26接口

23、的4/5G互操作与3/4G的S3互操作类似，建议新的节点支持N26和类似MME的S10接口的互操作22融合用户面，支撑演进网络的业务连续性融合用户面（GW-U/UPF）LTENR双模终端5G SA终端IP锚点切换IP:1.1.1.1IP:1.1.1.1IP锚点EPC GW融合用户面确保多模终端业务连续数据业务连续4G5GPGWUPFInternet用户面锚点挑战统一用户面系统切换时保持互联网上唯一的IP地址运维简化4G5G融合用户面Internet用户面锚点挑战Internet23节省切换信令融合控制面AMF/SMF/MMEHSS/UDM节省位置上报信令MMEN2融合控制面实现5G核心网最优体

24、验切换切换5G5G4G覆盖S1融合控制面，优化网络信令信令精简优化融合控制面降低外部信令消耗增加切换成功率运维简化4G5GMMEAMFUDMHSS控制面流程挑战4G5G融合控制面UDMHSS控制面流程挑战244G核心网SCEF与5G NEF能力开放的演进与融合AMF/MMESMF/GW-CPCF/PCRFOSSSCEF/NEF(云化统一智能中心)OTT、企业、政府、个人QoS加速类API流量统付类API监控类APIRAN统付规则(L34/URI, SNI，标签)增加统付规则(L34/URI, SNI，标签)删除统付规则(L34/URI, SNI，标签)修改.QoS资源申请QoS资源修改QoS资

25、源释放QoS状态事件通知Loss of connectivity(UE失联)UE Reachability(UE可达)Location reporting(UE位置)Roaming Status(U漫游状态)Communication Failure(通信故障)Change of IMSI-IMEI(SV) Association(UE标识切换)Availability after DDN Failure(DDN故障后UE可达)位置LCS类API立即位置查询延迟(UE可达和周期）位置查询NEF能力开放的定义还在制定中，但3GPP CT3已经在考虑对NEF采用与SCEF统一的北向接口255G用户

26、面5G控制面云化EPC（EPC+）节点融合升级到5G NGCGW-UMMESMF/GW-CGW-CUPF/GW-U/ULCL/BPNSSFAMF/MMENRFSCEF/NEFSCEFPCRFPCF/PCRFHSSHSS/UDM4G当前主要网络节点4/5G NGC主要网络节点5G新引入节点4G升级节点4G节点到5G节点可以平滑升级，通过合设和融合组网，优化网络结构和业务体验26A省NRFNRFSCEF/NEFPCF/PCRFHSS/UDM融合控制AMFSMF/GW-CNSSFB省5G核心网控制面NF的部署和发现跨省服务发现跨省服务发现服务发现NRFSCEF/NEFPCF/PCRFHSS/UDM融

27、合控制AMFSMF/GW-CNSSF服务发现跨国服务发现NRFZ国M国27NSAvMMEPNF和VNF混合组POOL平滑引入NSA EPC+ ONE LTE- 共基站- 统一规划ONE CORE- 重用接口链路- 容量统一规划-用户平滑迁移-切换信令防护-统一管理运维-NFV可靠性多业务阶段一NSA初期，NR少量部署，小范围覆盖vSGSN/vMME/vSGW大网 NSAGGSN/PGW物联网GGSN/PGWNSA SGWNSAMME 重用HSS/PCRF/AAA等设备的接口链路 无需S1等接口改造，无需新增Ga/S11/S6a等接口统一运维管理 NR初期覆盖小，融合pool内一套MME融合接入

28、，Pool间切换变成系统内切换，减少开销由于网间切换的不确定性，变动较大，实际非常难于单独评估VNF和PNF的容量 融合Pool内，用户平滑迁移，传统设备随生命周期自然消亡 网络构造简单 对接调测简单 运维方式简单 稳定定位简单重用接口链路容量统一规划切换信令减少90%用户平滑迁移PCRFDRAHSS2/3/4/C-IOTNRNRNR 同厂家组pool能做到无损Pool内用户迁移，对网元的操作用户不感知可靠性提升28目录1EPC网关的C/U分离与5G核心网协同标准、产业及产品进展演进策略建议2329MEC ISG Launch2015/07Phase 1 StandardizationPhas

29、e2 Standardization2014/122015Q3CUPS SI2016Q3CUPS SA2 Freeze2016Q2CUPS WI2018Q2R15 WI SA3 FreezeCCF, Slice, Programming2019Q4R15 SA3 Freeze3GPP R153GPP R14CUPS Public publish all the MEC GS Key technologies based WI (e.g. RNIS, Platform, Management)2017Q2CUPS Stage3 Freeze2016.23GPP R162015Q4R15 SICC

30、F, Slice, Programming2018R16 SI 2017Q22016Q22018Q2MEC是包含一系列商用场景的解决方案组合实现角度: MEC对 CUPS有更细粒度管理的要求R15/R16 为5G标准核心网CU架构演进的标准已经冻结，5G支持CU分离和MEC303gpp RAN架构关键描述：1.网关的控制面和用户面分离：SGW拆分成SGW-C和SGW-U，PGW拆分成PGW-C和PGW-U；同时仍支持SGW/PGW合一场景，此时网关拆分为GW-C (SGW/PGW-C)和GW-U(SGW/PGW-U) ；2.与现有网络兼容：CU分离后网关(GW-C+GW-U)的网元功能和外部业

31、务接口无变化，无需改变周边网元（UE、RAN等），可以与现有网络各网元正常对接。3.GW-C集中部署：GW-C统一出信令接口连接周边设备，简化网络部署；4.GW-U分布部署： GW-U可贴近用户，部署到城域甚至更低，缩短业务访问路径，提升用户业务体验。SGW-UMMECGPCRFAAAInternet/IntranetOCSSGW-CPGW-UPGW-CSGW/SGSNPGWGn/S5/S8-CSGiS1-U/S12S1-CS11GyGxGi/S6bnon 3gpp RANnon 3gppGWS2a/b-US2a/b-CGn/S5/S8-UGa/GzDHCP3GPP 4G标准CUPS介绍网络架

32、构信令接口数据接口315G基于UL-CL和IPv6 multi-homing的边缘边缘计算的架构计算的架构3GPP TS 23.501 UE AN DN N1 N2 N4 N4 N4 N6 N6 DN N9 N9 N3 UPF Uplink Classifier N11 AMF SMF UPF PDU session anchor 1 UPF PDU session anchor 2 UE AN DN N1 N2 N4 N4 N4 N6 N6 DN N9 N9 N3 UPF Branching Point N11 AMF SMF UPF PDU session anchor 1 UPF PDU

33、 session anchor 2 基于UL CL的用户面架构基于Branching Point的Multi-homed 用户面ULCL根据目标地址进行分流；终端地址可以不变，减少应用层的交互；IP v6 multihoming是根据源地址分流，终端对不同连接使用不同前缀，应用层负责业务连续性技术方案：本地内容访问（企业网）、本地业务分流（eMBB场景）、车联网等技术方案：应用场景：IPv6的Multi-homing，基于多IPv6地址前缀的业务连接和移动性支持，例如物联网，高可靠性专网连接等应用场景：32对低时延业务来讲通过本地分流考虑满足移动性体验DNANUPFUL CLUEUPFIP a

34、nchor Local Network1ANUPFUL CLUELocal Network2UPFIP anchor Local NetworkDNANUPFUL CLUEANUPFUL CLUEMEC网关切换，内容服务器不变MEC网关切换，内容服务器改变33 C/U 分离架构5G的C/U演进5G融合CP5G融合UP5G融合UP（包含ULCL/BP）5G融合UP5G融合UPGW-CGW-UGW-UGW-UMMEPCRFAAADHCP优势: 减少接口集中配置优势: 统一策略与控制，部署更敏捷 减少网络节点种类，成为融合的控制面和用户面MEC结合C/U分离架构支撑网络向5G平滑演进边缘GW步骤3：核心网C/U重构步骤2: 网关C/U分离重构EPC GWMMEPCRFAAADHCP边缘GW接入城域核心 移动边缘计算MEC优势: 用户体验提升 提升传输效率步骤1: 优化网关部署34大众市场流量持续增长驱动CU分离的分层部署满足大带宽需求 4/5G控制面专用用户面云化用户面（硬件加速）+20172