5G核心網(wǎng)介紹復(fù)習(xí)進(jìn)程

1、5G核心網(wǎng)介紹 精品文檔 5G 核心網(wǎng)介紹 再見 MME 5G 核心網(wǎng)你徹底變了 想必你已聽說，由中國移動牽頭提出的 SBA 構(gòu)架已被 3GPP 確認(rèn)為 5G 核心網(wǎng)基礎(chǔ)構(gòu) 架，實在令人欣喜自豪。 但是，相對于傳統(tǒng)核心網(wǎng)，這一構(gòu)架變動之大，不禁讓人感嘆技術(shù)創(chuàng)新步伐之快，有 點猝不及防之感。 5G 核心網(wǎng)構(gòu)架主要包含三大關(guān)鍵技術(shù)： SBA 、 CUPS 和網(wǎng)絡(luò)切片，在小編看來，這是 最終實現(xiàn)化整為零、由硬變軟的徹底演進(jìn)。 什么是 SBA ？ SBA ( Service Based Architecture )，即基于服務(wù)的架構(gòu)。它基于云原生構(gòu)架設(shè)計， 借鑒了 IT 領(lǐng)域的“微服務(wù) ”理念。 收集

2、于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請聯(lián)系管理員刪除 精品文檔 眾所周知，傳統(tǒng)網(wǎng)元是一種緊耦合的黑盒設(shè)計， NFV （網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化）從黑盒設(shè)備 中解耦出網(wǎng)絡(luò)功能軟件，但解耦后的軟件依然是 “大塊頭 ” 的單體式構(gòu)架，需進(jìn)一步 分解為細(xì)粒度化的模塊化組件，并通過開放 API 接口來實現(xiàn)集成，以提升應(yīng)用開發(fā)的 整體敏捷性和彈性。 為此，業(yè)界提出了基于 Cloud Native 的設(shè)計原則。 Cloud Native 的使命是改變世界如何構(gòu)建軟件，其主要由微服務(wù)架構(gòu)、 DevOps 和以 容器為代表的敏捷基礎(chǔ)架構(gòu)幾部分組成，目標(biāo)是實現(xiàn)交付的彈性、可重復(fù)性和可靠 性。 微服務(wù)就是指將 Monolithic （這個詞太難

3、傳神翻譯了，本文翻譯成單體式應(yīng)用程序） 拆分為多個粒度更小的微服務(wù)，微服務(wù)之間通過 API 交互，且每個微服務(wù)獨立于其他 服務(wù)進(jìn)行部署、升級、擴(kuò)展，可在不影響客戶使用的情況下頻繁更新正在使用的應(yīng) 用。 收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請聯(lián)系管理員刪除 精品文檔 正是基于這樣的設(shè)計理念，傳統(tǒng)網(wǎng)元先是轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò)功能（NF ），然后 NF 再被分解 為多個 “網(wǎng)絡(luò)功能服務(wù) 收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請聯(lián)系管理員刪除 精品文檔 SBA= 網(wǎng)絡(luò)功能服務(wù) + 基于服務(wù)的接口。網(wǎng)絡(luò)功能可由多個模塊化的 “網(wǎng)絡(luò)功能服務(wù) 組成，并通過 “基于服務(wù)的接口 ”來展現(xiàn)其功能，因此 “網(wǎng)絡(luò)功能服務(wù) ” 可以被授權(quán) 的 NF 靈活使用。

4、其中， NRF（ NF Repository Function ，NF 貯存功能）支持網(wǎng)絡(luò)功能服務(wù)注冊登 記、狀態(tài)監(jiān)測等，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)功能服務(wù)自動化管理、選擇和可擴(kuò)展。 CUPS CUPS（ Control and User Plane Separation），即控制與用戶面分離。目的是讓網(wǎng) 絡(luò)用戶面功能擺脫 “中心化 ”的囚禁，使其既可靈活部署于核心網(wǎng)（中心數(shù)據(jù)中 心），也可部署于接入網(wǎng)（邊緣數(shù)據(jù)中心），最終實現(xiàn)可分布式部署。 事實上，核心網(wǎng)一直沿著控制面和用戶面分離的方向演進(jìn)。比如，從 R7 開始，通過 Direct Tunnel 技術(shù)將控制面和用戶面分離，在 3G RNC 和 GGSN 之間

5、建立了直連用 收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請聯(lián)系管理員刪除 精品文檔 戶面隧道，用戶面數(shù)據(jù)流量直接繞過 SGSN 在 RNC 和 GGSN 之間傳輸。到了 R8 ， 出現(xiàn)了 MME 這樣的純信令節(jié)點。 PS：移動性管理實體（ MME ）:MME 的主要功能是支持 NAS （非接入層）信令及其 安全、跟蹤區(qū)域（ TA ）列表的管理、 P-GW 和 S-GW 的選擇、跨 MME 切換時進(jìn)行 MME 的選擇、在向 2G/3G 接入系統(tǒng)切換過程中進(jìn)行 SGSN 的選擇、用戶的鑒權(quán)、漫 游控制以及承載管理、 3GPP 不同接入網(wǎng)絡(luò)的核心網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間的移動性管理（終結(jié) 于 S3 節(jié)點），以及 UE 在 ECM_I

6、DLE 狀態(tài)下可達(dá)性管理（包括尋呼重發(fā)的控制和執(zhí) 行）。 收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請聯(lián)系管理員刪除 精品文檔 只是到了 4.5G 和 5G 時代，這一分離的趨勢更加徹底，也更加必要。 其中一大原因就是，為了滿足 5G 網(wǎng)絡(luò)毫秒級時延的 KPI 收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請聯(lián)系管理員刪除 精品文檔 光纖傳播速度為 200km/ms ，數(shù)據(jù)要在相距幾百公里以上的終端和核心網(wǎng)之間來回傳 送，顯然是無法滿足 5G 毫秒級時延的。物理距離受限，這是硬傷。 因此，需將內(nèi)容下沉和分布式的部署于接入網(wǎng)側(cè)（邊緣數(shù)據(jù)中心），使之更接近用 戶，降低時延和網(wǎng)絡(luò)回傳負(fù)荷。 網(wǎng)絡(luò)切片 5G 服務(wù)是多樣化的，包括車聯(lián)網(wǎng)、大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)

7、、工業(yè)自動化、遠(yuǎn)程醫(yī)療、 VR/AR 等等。 這些服務(wù)對網(wǎng)絡(luò)的要求是不一樣的，比如工業(yè)自動化要求低時延、高可靠但對數(shù)據(jù)速 率要求不高；高清視頻無需超低時延但要求超高速率；一些大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)不需要切 換，部分移動性管理對之而言是信令浪費等等，為此 5G 要像一把瑞士軍刀一樣，多 功能滿足差異化的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。 收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請聯(lián)系管理員刪除 精品文檔 于是，我們就要把網(wǎng)絡(luò)切成多個虛擬且相互隔離的子網(wǎng)絡(luò)，分別應(yīng)對不同的服務(wù)。 當(dāng)然，這么靈活的切片工作豈是傳統(tǒng)大塊頭的黑盒設(shè)備能擔(dān)當(dāng)?shù)?，自然要虛擬化、軟 件化，再將網(wǎng)絡(luò)功能進(jìn)一步細(xì)粒度模塊化，才能實現(xiàn)靈活組裝業(yè)務(wù)應(yīng)用。 因此， 3GPP 就確認(rèn)了由中國

8、移動牽頭 26 家公司提出的 SBA 構(gòu)架為 5G 核心網(wǎng)基礎(chǔ)構(gòu) 架。 5G 系統(tǒng)構(gòu)架 構(gòu)架如下： 收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請聯(lián)系管理員刪除 精品文檔 ?Authentication Server Function (AUSF) ?Core Access and Mobility Management Function (AMF) ?Data network (DN), 比如運(yùn)營商服務(wù)、互聯(lián)網(wǎng)接入和三方服務(wù) ?Structured Data Storage network function (SDSF) 收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請聯(lián)系管理員刪除 精品文檔 ?Unstructured Data Stor

9、age network function (UDSF) ?Network Exposure Function (NEF) ?NF Repository Function (NRF) ?Policy Control function (PCF) ?Session Management Function (SMF) ?Unified Data Management (UDM) ?User plane Function (UPF) ?Application Function (AF) ?User Equipment (UE) ?(Radio) Access Network (R)AN) 這個 5G

10、核心網(wǎng)基礎(chǔ)構(gòu)架正是基于云原生的微服務(wù)構(gòu)架設(shè)計原則，以模塊化、軟件化 的構(gòu)建方式來構(gòu)架 5G 核心網(wǎng)，以高效執(zhí)行不同服務(wù)類型的網(wǎng)絡(luò)切片。我們看到上圖 中網(wǎng)絡(luò)節(jié)點名稱后面都帶有 Function (功能)，這些功能是基于軟件化的，以便動態(tài) 靈活調(diào)整網(wǎng)絡(luò)。 遵循控制面和用戶面分離的原則，在此簡單介紹一下： 收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請聯(lián)系管理員刪除 精品文檔 控制面 控制面被分為 AMF 和 SMF ：單一的 AMF 負(fù)責(zé)終端的移動性和接入管理； SMF 負(fù)責(zé) 對話管理功能，可以配置多個 基于靈活的微服務(wù)構(gòu)架的 AMF 和 SMF 對應(yīng)不同的網(wǎng)絡(luò)切片 AMF 和 SMF 是控制面的兩個主要節(jié)點，配合它倆的

11、還有UDM 、AUSF 、PCF，以執(zhí) 行用戶數(shù)據(jù)管理、鑒權(quán)、策略控制等。另外還有 NEF 和 NRF 這兩個平臺支持功能節(jié) 點，用于幫助 expose 和 publish 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，以及幫助其他節(jié)點發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。 用戶面 5G 核心網(wǎng)的用戶面由 UPF（用戶面功能）節(jié)點掌控大局， UPF 也代替了原來 4G 中執(zhí) 行路由和轉(zhuǎn)發(fā)功能的 SGW 和 PGW 。 收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請聯(lián)系管理員刪除 精品文檔 比較一下 2/3/4G 核心網(wǎng)構(gòu)架 . 到了 4G 時代，核心網(wǎng)構(gòu)架再次發(fā)生了變化，這一次引入了移動管理實體（ MME ）和 分組數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)（ PGW ）等網(wǎng)元。 收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請聯(lián)系管

12、理員刪除 精品文檔 通用的 LTE 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架 4G 核心網(wǎng)中的 MME 、SGW 和 PGW 消失了。 4G 中 MME 的功能被分解到 AMF （接入和移動管理功能）和 SMF （會話管理功能）中， SGW 和 PGW 被 UPF 替代 收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請聯(lián)系管理員刪除 精品文檔 網(wǎng)絡(luò)注冊流程也變成了這樣 收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請聯(lián)系管理員刪除 精品文檔 收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請聯(lián)系管理員刪除 精品文檔 從 2G 時代的 MSC/HLR 到軟交換，再到 4G 時代引入 MME 和 GW ，總得來說，核 心網(wǎng)一直沿著分離和軟件化方向演進(jìn)。 這一次更加徹底。傳統(tǒng) “黑盒 ”硬件被解耦，網(wǎng)絡(luò)功能軟件進(jìn)一步分解為微服務(wù)，以 靈活構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)功能，網(wǎng)絡(luò)功能運(yùn)行于通用 COTS 服務(wù)器或遷移至云，實現(xiàn)靈活的網(wǎng)絡(luò) 切片?？偟膩碚f，是一次化整為零、由硬變軟的徹底演進(jìn)。 傳統(tǒng)核心網(wǎng)網(wǎng)元的物理形式從此在我們眼前消失了？ 收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請聯(lián)系管理員刪除 精品文檔 2/3 時代的核心網(wǎng)機(jī)房