5G核心网基础知识介绍

5G核心网基础知识介绍目录5G时代

5G核心网行业趋势5G虚拟化简介5G核心网总体架构5G语音解决方案移动通信的趋势3G/HSPA-100Mbps4G/LTE-1Gbps2000语音数据互联网数据海量应用高移动性201010-100x带宽增长大用户连接移动互联网物联网2020+5G

andBeyond–10G+bps1G1980模拟语音2G-100Kbps1990数字语音5G将在3大领域多种场景提供连接服务5G时代的网络必须按需满足业务的多样性和相应性能需求。eMBBuRLLCmMTC超高宽带10G+bps峰值速率/用户

低功耗大连接通信

100万连接/km25G

高可靠低时延通信

1ms时延动态的体验管理业务定义的连接按需的移动性快速的流量转发eMBB/URLLC/mMTC全新数字体验eMBBeMBB:无缝广域覆盖

视频/语音/互联网/视频电话

20Mbps速率的4K高清体验

@公路/铁路/村落/郊区/偏远地区

eMBB:热点与高速率FTP/下载/超高清3D视频/VR/AR

100Mbps体验速率，峰值速率超过1Gbps@热点/室内/咖啡厅/办公室/体育场

监控、传感器、智慧城市

低功耗、低成本

100万连接每平方公里mMTC:低功耗、高连接密度

车联网、工业控制、远程医疗

1ms时延@人工智能

接近100%的可靠性URLLC:低时延和高可靠性mMTCuRLLC5G核心网的5大核心挑战5G核心网面临的挑战支持多样的商业模式从消费者市场拓展到工业和企业市场提供灵活按需的业务传统的单体软件架构无法提供灵活服务更加复杂的网络管理5G核心网需要处理不同的接入技术网络安全和隐私保护更加广泛的应用和环境带来很多安全问题更加开放的服务生态需要开放平台快速、安全引入新业务目录5G时代

5G核心网行业趋势5G虚拟化简介5G核心网总体架构5G语音解决方案

实现虚拟化转型的驱动力

为什么要实现虚拟化资源竖井，利用率低虚拟化架构可以将x86服务器的利用率从15-20%提升到60-80%.虚拟机的使用可以平衡物理机上CPU和内存的负荷.TraditionalDC网络复杂，运维困难CloudDC弹性伸缩替代人工扩容网元自动化部署，业务一键开通自动拓扑发现，减少硬件安装部署环节自动化故障诊断，减少人为的复杂分析工作模式/业务部署革新TraditionalDC云数据中心实现终端用户定制化业务的快捷部署端到端基于业务的网络切片NFV、SDN和企业业务的快捷编排如何降低CAPEX和OPEX软硬件解耦，通用硬件，避免的单厂商锁定运维效率提升，降低人力成本硬件资源利旧，保护现有投资NFV基本概念NFV（NetworkFunctionVirtualization）是采用虚拟化技术、基于通用硬件实现电信功能节点的软件化，是未来通信网络的基础技术。最大吸引力运营商降低成本，提高管理、维护、网络及业务部署效率,节能。以及未来的开放，创新潜力。基本特点通用硬件基础设施、采用虚拟层将电信网元软件化、基于MANO的云化管理、网络自动化配置。核心特征：网元的分层解耦和新的MANO管理体系NFV基本概念NFV架构

NFVO全局资源视图，全局资源调度网络故障管理网络服务、虚链路、网络拓扑管理VNFMVNF软件包及模板管理VNF实例管理VNF监控VNF故障管理VIM硬件资源管理虚拟化资源管理硬件资源监控虚拟化资源监控硬件资源故障管理虚拟化资源故障管理自上而下分层管理逐层细化目录5G时代

5G核心网行业趋势5G虚拟化简介5G核心网总体架构5G语音解决方案NGCPAMF 接入和移动性管理功能SMF 会话管理功能UDM UnifiedDataManagementAUSF 鉴权认证PCF 策略控制功能控制和承载分离统一数据管理（Unifieddatamanagement）移动性管理和会话管理分离公共接入功能设计每一个接入，一个单独的NG1接入点单独的认证功能独立的网络应用简单的互操作通用用户面架构支持网络切片满足不同使用场景网络能力开放（Networkserviceexposure）5G架构设计原则UERANAUSFAMFSMFDNUPFUDMPCFNEFNRFAFNudmNnefNnrfNafNpcfNsmfNamfNausfN1N2N3N4N6NSSFNnssf4G架构架构设计以网元为单位移动性管理功能在MME会话控制功能分散在MME、S/P-GW等网元集中的出口网关网元之间直接互通NSSF网络切片选择功能NEF网络能力开放NRFNetworkRepositoryFunctionUPF 用户面功能AF 应用5GNF架构5G核心网网络功能介绍网络功能中文全称功能描述与4G网元对比AMF接入和移动性管理功能完成移动性管理、NASMM信令处理、NASSM信令路由、安全锚点和安全上下文管理等MME中NAS接入控制功能SMF会话管理功能完成会话管理、UEIP地址分配和管理、UP选择和控制等MME+SGW+PGW中会话和承载管理的控制面功能UDM统一数据管理管理和存储签约数据、鉴权数据HSS、SPRAUSF认证服务器功能完成用户接入的身份认证功能MME中鉴权功能UPF用户面功能完成不同的用户面处理SGW/PGW中用户面功能PCF策略控制功能支持统一策略框架，提供策略规则PCRFNRF网络存储功能维护已部署NF的信息，处理从其他NF过来的NF发现请求N/ANEF网络开放功能使内部或外部应用可以访问网络提供的信息或业务，为不同的使用场景定制化网络能力N/A5G网络功能与4G网元对比ANRAN/eNodeBAMFMME中NAS接入控制功能，终结AM层NAS信令，中继SM层NAS信令SMFMME+SGW+PGW中会话和承载管理的控制面功能，终结SM层NAS信令AUSFMME中鉴权功能UPFSGW/PGW中用户面功能，对应于CU分离架构中：SGW-U+PGW-UPCFPCRFUDMHSS，可能还包括SPRDNPDN，数据网络5G网络功能和4G核心网网元功能对比

网元架构NFNFSNFSNFSCNFSCNFSCNFSCNFSCNFSCNFSNFSCNFSCNFSCNFS---NFService：可以独立对外提供服务NFSC—ServiceComponent微服务架构下研发团队交付的最小单元，具备独立的负荷分担、集群管理、弹性功能。SMFService：

ThefollowingNFservicesarespecifiedforSMF:ServiceNameDescriptionNsmf_PDUSessionThisservicemanagesthePDUSessionsandusesthepolicyandchargingrulesreceivedfromthePCF.TheserviceoperationsexposedbythisNFserviceallowstheconsumerNFstohandlethePDUSessions.Nsmf_EventExposureThisserviceexposestheeventshappeningonthePDUSessionstotheconsumerNFs.

UPF系统架构UPF功能介绍分组路由和转发功能：支持根据SMF发出的命令转发IP和以太网的数据报文。支持上行流量分类功能，通过SMF提供的过滤器匹配到数据网络的不同接入点。支持隧道管理功能，支持根据SMF的指示分配和释放(R)AN和UPF之间的N3隧道和2个UPF之间的N9隧道。ServiceAwarene：ServiceAwareness功能支持基本服务检测，如L3/L4、HTTP1.0/1.1。策略执行功能：支持策略执行功能，包括预定义规则、动态规则或本地规则的执行。执行的动作可以是重定向、流量门限控制、用量监测和上报等。计费功能：支持向SMF上报流量使用情况和使用时长，以实现计费功能。会话管理功能：支持会话管理功能，支持N4会话的建立、修改和释放。UPF在5GC中的位置目录5G时代

5G核心网行业趋势5G虚拟化简介5G核心网总体架构5G语音解决方案5G语音解决方案5G语音解决方案有两种：一是VONR；二是Fallback语音回落。5G网络部署初期，如果5G网络是独立部署（SA）的，通过EPSfallback方式回落4G网络VoLTE甚至CSFB实现语音业务，可以减少切换，确保语音的连续性。但随着