5G核心网基础知识

5G核心网基础知识——5G系列课程一、核心网的演进二、4G核心网介绍三、5G核心网介绍什么是核心网？■核心网基本概念=1口核心网是移动通信网络的大脑，负责对整个网络进行管理和控制。口核心网是很多网元设备的统称，并非特指某一种网元设备。口核心网分为移动核心网和固网核心网。移动通信里面的核心网，是移动核心网□手机唧接入网承载网移动核心网■核心网的演进口2G核心网核心网部分MSCATR公共电话网络HLR/AUCEIRISDNPSTNPLMN■核心网的演进口2.5G核心网WL基遍附I團——[bscBTS2GGSM2.5GGPRS3GWCDMAGeneralPacketRadioService通用分斯线服务公共电话网络■核心网的演进口电路核心网(CS)口分组核心网(PS)■核心网的演进CS电路交换（一旦有数据要传，就建专门的连接，一直占用）XXXX•••••••..••••THfMffffMtffMtffTiiPS分组交换（如果有数据要传，就分成几个包，分别送过去）布"方舍■核心网的演进口3G核心网基站部分BSC手机（曾）----RNCNodeB讣祝TBTS■核心网的演进口3G核心网—4G核心网>SC一>GC—MME：MobilityManagementEntity移动管理实体SGW：ServingGateway服务网关PGW：PDNGatewayPDN网关基站部分ip数据网络3G基站部分核心网部分控制面用户面SGSN:RNCIGGSNIPNetwoikNodeRWlIP数据网络I基站部分4GSGWPGWIPNetwoikIP数据网络I翌-Wi[eNodeBII核心网部分II------------------------------II・MME■核心网的演进口综上所述，核心网的演进主要是两条思路:＞从TDM向IP化演进＞媒体面和控制面分离解耦用户面控制面用户面：用户的实际业务数据，例如语音数据，视频流数据。控制面：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，4G核心网基本介绍IEI-■4G核心网口EPC（EvolvedPacketCore,演进分组核心网）＞EPC是广义LTE的组成部分。＞广义的LTE,也就是现在大家通常所说的LTE,泛指整个EPS系统（既包括无线接入网部分，也涵盖了核心网部分）。＞狭义的LTE（LongTermEvolution，长期演进计划），是3GPP当年制定的新一代宽带移动通信标准项目。EPS(EvolvedPacketSystem)LTE(LongTermEvolution)长期演进计划E-UTRAN(UMTSTerrestrialRadioAccessNetwork)UMTS陆地无线接入网接入网网演进分组系统SAE(SystemArchitectureEvolution)系统架构演进项目EPC(EvolvedPacketCore)演进分组核心网核心网■4G核心网口IMS（IPMultimediaSubsystem,IP多媒体子系统）>IMS,全称是IMS是3GPPR5阶段提出的一个新的"域">IMS基于IP承载，叠加在PS域（分组域）之上。>IMS为用户提供文本,语音、图片、视频等不同的IP多媒体信息服务。>IMS不是一个具体的产品，而是一种网络架构，是对IP多媒体业务进行控制的网元的总称。IP-基于IP的传输-会话控制•业务实现多媒体•语音•视频•图片•文本子系统•依赖于现有网络的发展•最大程度重用现有网络■4G核心网□4G核心网的完整业务实现(EPC+IMS)IMS:加强版的CSEPC:加强版的PSVoLTE:加强版的“打电话"■4G核心网的网元和接口BOSS系统运营商的IP服务网络（例如IMS,PSS等）计费系统OCS■4G核心网的网元功能类型协议名称位置功能S1APS1-MMEeNodeB-MME用于传送会话管理(SM)和移动性管理(MM)等控制面信息S3MME-SGSN采用GTP协议，在MME和SGSN设备间建立隧道，传送信令GTPv2-CS10MME-MME采用GTP协议，在MME设备间建立隧道，传送信令控制面S11MME-S-GW采用GTP协议，在MME和GW设备间建立隧道，传送信令S6aMME-HSS用于完成用户位置信息的交换和用户签约信息的管理DiameterGxP-GW-PCRF提供QoS策略和计费准则的传递RxAF-PCRF用于AF传递应用层会话信息给PCRF用户面GTPv1-US1-UeNodeB-S-GW在GW与eNodeB设备间建立隧道，传送数据包S12S-GW-UTRAN在UTRAN与GW之间建立隧道，传送数据控制面GTPv2-CS4S-GW-SGSN采用GTP协议，在S-GW和SGSN设备间建立隧道，传送数据和信令+用户面GTPv1-US5/S8S-GW-P-GW采用GTP协议，在S-GW和P-GW设备间建立隧道，传送数据和信令■4G核心网的协议栈eNodeB小区间无线资源管理无线承载控制连接移动性管理无线接入控制eNodeB测量动态资源分配RRCPDCPRLCMACPHYEUTRANS1MMENAS安全安全状态移动性管理EPC承载控制SGW移动性管理接入点EPC■4G核心网的协议栈（控制面）NASNASRRCS1-APRRCS1-APPDCPPDCPSCTP•SCTPRLCRLCIPIPMACMACL2■L2L1L1L1L1UELTE-UueNodeBS1-MMEMMEMMES6aHSSMMES11S-GW■4G核心网的协议栈（媒体面）UEeNodeBServingGWPDNGW4G核心网的硬件平台□ATCA平台：AdvancedTelecomComputingArchitecture,先进电信计算架构□ETCA平台：enhancedATCA,增强型ATCA□电信级路由器平台ATCA平台（中兴）MME、IMS相关网元使用电信级路由器平台（中兴T8000）SGW、PGW网元使用5G核心网基本介绍IEI-■5G核心网口5G核心网，也被称为5GC(5GCore)。■5G核心网的网络架构NEFNnefNRFNnrfPCFNpefNausfNamf(R)AN终端（手机）接入网（基站）UDMNndmNafDN运营商数据网络■5G核心网的网元功能5G网络功能中文名称类似4GEPC网元AMF接入和移动性管理MME中NAS接入控制功能SMF会话管理MME、SGW-C、PGW-C的会话管理功能UPF用户平面功能SGW-U+PGW-U用户平面功能UDM统一数据管理HSS、SPR等PCF策略控制功能PCRFAUSF认证服务器功能HSS中鉴权功能NEF网络能力开放SCEFNSSF网络切片选择功能5G新增，用于网络切片选择NRF网络注册功能5G新增，类似增强DNS功能■5G核心网的特点口5G核心网采用，将原先“单个网元多个功能”，变成“多个网元单个功能”。口微服务的理念，源自IT行业。各司其职，可以分担业务和风险，还能够引入“虚拟化”。■虚拟化(NFV)口我们通常所说的虚拟化，实际上全称是网络功能虚拟化(NFV,NetworkFunctionVirtualization)。口网络功能虚拟化：就是采用虚拟化技术、基于X86等通用硬件实现业务功能节点的软件化。业务■控制■媒体硬件合一控制专有硬件媒体专有硬件全合一的架构控制和媒体分离r、业务r、控制r、媒体专有硬件LJ专有硬件k___________________J专有硬件k___________________J业务、控制、媒体分离NFVX86通用硬件网网元功能软件与运行资源分离I虚拟化(NFV)口NFV将网元功能与硬件资源解耦，实现了系统功能软件化和硬件资源通用化。口NFV使得专有硬件被COTS通用硬件所取代。口COTS：CommercialOff-The-Shelf，商用现成品或技术。传统厂家专有硬件IT业界通用硬件■虚拟化(NFV)的架构口虚拟化是云计算技术的重要组成部分。口虚拟化通过创建虚拟机，实现网元功能之间的隔离。虚拟化平台硬件资源物理计算节点物理存储物理网络虚拟机应用程序A应用程序B执行文件/库文件客户机操作系统执行文件/库文件客户机操作系统Hypervisor操作系统物理硬件资源■虚拟化(NFV)的架构~|aOSS/BSS现网接口VNFifmVe-Nf业务域]l虚拟计算节点虚拟存储虚拟网络虚拟化层(Hypervisor)物理计算节点物理存储物理网络—Vl-HaOs-MHi土Vn-Nf1

NFV.EMS11EMS21EMS3VNFVNFVNF(vlMS)|■(vEPC)，,(…...)Orchestrator编排ManagerVNF生命周期管理硬件资源、虚拟化资源管理监控■5G核心网的架构口网络切片：虚拟化和微服务架构，可以更好地支持网络切片。EdgeCloud(NFV)CoreCloud(NFV)〔DU]海量物联网切片[du]任务关键性物联网切片_网DUCoreCache[DU=<Core—V2XSvr口

高清视频切片~~口.手机切片MVOCoreIoTSvrCoreV2XSvr」接入管理会话管理移动性管理会话管理HypervisorHypervisor