【《5G SA网络架构概述》3000字】

5GSA网络架构概述目前5G主要有SA与NSA两不开5G网络的支撑，、5G无线基站、5G核心网及上层应用。其中5G核心网基于网络功能虚拟化（NFV），采用服务化架构（SBA）定义网络功能和服务化接口，与4G核心网相比有较大的区别。相较4G,5G的S和SA,该网络已经成功引入了一种服务化、切片式、移动化网络管理与移动会话网络管理的无缝分离,以及其与C/U、C/D端的分离等创新功能。先简单对比一下4G和5G的无线网络物理架构，如图2-1-1、2-1-2所示。图2-1-14G架构图2-1-25G架构为了对5G各网元有更深入的了解，将5G网元的功能和4G进行对比。如表2-1所示。表2-15G和4G网元功能对比的参数5GNF网络功能对应4G网元AMF：接入移动性管理MMESMF：会话管理功能SGW-C、PGW-CUPF：用户面功能SGW-U、PGW-UPCF：策略控制管理功能PCRFUDM：统一数据管理HSS-FEUDR：统一数据存储HSS-BEAUSF：认证服务器功能AuCNSSF：网络切片选择功能NRF：网络功能发现SMSF：NAS短消息处理功能5G大区核心主体网络部署摒弃了4G的传统分省网络部署,而是直接集中采用了整个大区内部主体网络的组合形式对整个用户系统进行了直接部署,所有的系统控制台界面和所有数据中心面向的网元都直接集中部署到了整个大区内部合二为一的主体网络进行直接部署,用户其他面向的网元也同样可以按照自己的具体业务部署要求将其直接部署到各个地方城市乃至大区边缘。中移的核心网8大区部署情况，如图2-1-3所示。图2-1-3中移的核心网8大区部署情况5G的终极目标网络就是把它建设起来形成一张2G/3G/4G/5G融合的核心网,所以就必须实现这样的如下功能:SMF:可以同时实现基于SGW-C、PGW-C和GGSN-C的多种音频信号采集控制处理功能;UDF:都可以轻松实现其与SGW-U、PGW-U以及GGSN-U等多种应用功能的无缝整合;AMF:实现MME和SGSN功能的融合。如图2-1-4所示。图2-1-4融合核心网传统的2/3/4G点的核心路由网络都必须是需要通过准直相互连接的路由信令网进行连接,这样才能真正地实现路由信令网连接时的数据汇集、路由信令寻址、路由信令捆绑,这种路由网络组装时的最大主要缺点之一就是常常有机会对路由信令网络连接发起雷电风暴,路由的配置和信令网络连接时的安全管理都必须由有人负责。而5Gc作为一个以核心的移动互联网已经被广泛地引入并逐步达到了一个面向服务化的互联网架构,使用的是HTTP/2协议。在新的R16标准中,协议已经分别提出了一种可自行选择的service和communication连和分离的两种方式可自行选择NF非直连的配置方式,但该技术标准还很不成熟,所以,在5GSA中的商业早期,NF的用户数量相对比较少,NF用户可以通过配置直连和分离静态两种配置方式来轻松实现无线路由(其配置方法与4G中的类似)。Proxy对于一个链路的数据汇聚器设计可以大大减轻使用NF信号指令处理连接数据管理的系统复杂性和减少NRF信令处理的流量负荷,尽管初期有些时候我们认为可以不需要考虑直接引入,后期有些时候我们还是可以根据该链路设备的相关技术开发能力和相关标准要求来成熟,建议考虑引入。如图2-1-5所示。图2-1-5NF直连和静态配置5G互联网下的语音架构,大家都很清楚,目前5G的语音主要是通过EPCFallback的一种形式来进行实现,最终目标就是需要使用VONR,两者的网络架构其实基本上是相同的。如图2-1-6所示。图2-1-6语音架构对比(1)为了有效保持IP地址的稳定和连续性,需要在线上部署SMF+PGW-C、UPF+PGW-U和UDM+HSS等新型融合装置;(2)为了保持策略控制一致,PCRF和PCF需要融合;(3)5G的网络接口是由一个UPF+PWG-U两个融合后的设备和一个IMC+I的网络相互连接,接口方式有点像SGI的网络接口;(4)IMSTE网络与VOUDM+HSS,PCC与VOUE的所有网络接口、协议都必须与它的VOLTE网络保持一致;(5)5GC与EPC之间的操作引入了一个互斥式操作的协议接口N26,采用一个GTP-C操作协议。如图2-1-7所示。图2-1-7IP融合VONR和EPSFallback方案的区别仅在与5G到4G触发的条件不同：(1)VONR基于网络覆盖点在网络周围环境特定条件下的切换触发,GNB在5G范围网络覆盖环境情况不好时,为了保证能够更好保持网络话音的稳定和网络连续性,切换触发到4G覆盖网络。(2)EPSFallback基于业务的触发,GNB在5G上搭建语音传输承载器时会进行触发切换或者将其重定向至4G网络。(3)5G的短和长时间内容的消息传输服务,5G消息支持两种不同的传输方式可用来同时承载每个终端端的消息,分别为它的SMSOverIP和它的SMSOverNAS。其中作为SMSOverIP对5G不需要存在任何额外的技术要求,而S.R15中主要是被用来重新定义作为SMSOverNAS的一个主要技术问题解决协议方案。所以我们同时引入了一个新的互联网元叫ISMSF,实现了与中国短信客户服务管理中心之间的一个互联网短信接口,并且我们可以通过连接IP-SW-GW并且我们可以直接实现一个长度达到5G的一个短信服务领域应用选项。因为5G初期,再加之所有的设备只能在每个终端都可以支持一个SMSOverIP,部署一个SMSF主要工作目的就是为各个不同行业的终端用户同时提供一个SMSOverNAS的服务。如图2-1-8所示。图2-1-8VPLMMN和HPLMN示意图1.15G基站选址原则建设范围:室外,城市密集区域与现网1.8G同站网络部署可以实现室外基本连续网络覆盖;室内,在相邻区域的室内、营业大堂、行为技术应用、交通枢纽等地方进行同步设置有源分布式系统。站型选择：当前室外采用BBU+AAU，初期AAU以64T64R为主，满足密集城区的覆盖和容量需求；室内采用有源分布系统，以4T4R为主。后续结合容量、覆盖、成本及共享等因素综合考虑满足多场景的站型。站址要求：建网初期，5G基站（AAU）与现网宏站天面配套建设可以进行分类。共站新建，同时积极协调各类杆塔资源，便于满足5G各类场景覆盖需求。无线基站的站址选址应遵循以下；（1）按照站间距选取合适的站址，确保网络拓扑结构，小区方向应有效覆盖业务目标区域。（2）避免选择过高站址，以免越区覆盖造成干扰。（3）优先共享铁塔公司（或其他铁塔出租方）现有站址，最大限度提升铁塔共享率、节省铁塔租金。（4）考虑市政路灯杆、交通杆、监控杆等基础设施，弥补城市站址资源获取困难引起的弱覆盖。隔离要求：对于NSA与SA并存的城市，NSA和SA应相对地理隔离，避免二者的相互影响。1.2设备供电配套解决方案新建室外基站电源原则上采用租用铁塔公司电源配套的方式建设。站址产权归属铁塔的基站，电源改造原则上铁塔负责。针对自主协调新建站点可考虑自建电源配套。自建站点电源配套包含两种方案，方案一：市电稳定极少停电区域可采用交流建设模式，通过交流+交转直模块方式给AAU设备供电；方案二：停电频次较高区域可采用自建MINI机柜（含蓄电池）方式，通过嵌入式开关电源给AAU设备供电，具体参数如表2-1-2所示。表2-1-25G自建电源配套需求表电源配套建设内容电源配套设备需求交流引入容量≥15KVA300A开关电源容量300A直流配电单元空开配置一次下电：2*100A、6*50A、4*32A、6*16A后备电源容量（蓄电池2组150AH蓄电池）二次下电：2*16A1.3天面配套部署方案5G室外站主要采用AAU设备代替原来的“RRU+天线”设备。5G网络原则上采用利旧空抱杆、新增独立天馈方案进行建设，对于现有天面资源不满足的场景，优先采用现有天线整合、杆塔改造等方式进行改造，无法通过新建或改造满足天面需求的，可以考虑换址新建，如表2-1-3所示。表2-1-3改造方案站址类型塔桅类型铁塔改造方案楼面站新增支臂新增抱杆1.新增美化罩，整合现网天面1.新增支臂新增铁塔3.整合现网天面地面站现有塔桅满足新增支臂，直接加支臂1.现有空间有条件新增配套，直接加单抱杆1.现有楼面有空间但协调较困难地采用新增美化外罩对于现网多系统并存的如无法加支臂抱杆，则可以考虑整合现网天面,现网地面铁塔在满足挂高及承重的情况下