目录
前言
1. 5G核心网系统架构主要特征
1.1 5G核心网与4G核心网EPC区别
1.2 5G核心网系统架构主要特征
2. 5G网络逻辑架构
2.1 新型基础设施平台
2.2 逻辑架构
首先需要理解核心网的角色定位,作为移动通信网络的核心部分,核心网起着承上启下的作用,主要负责处理终端用户的移动管理、会话管理以及数据传输(核心功能)。
将5G核心网与4G核心网EPC进行比较,可以看出5G相比4G在基本功能如认证、移动性管理、连接、路由等方面不变,但是方式和技术手段发生了变化,更加灵活。主要体现以下两点:
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移动性管理(AMF)和会话管理(SMF)分离,AMF和SMF的部署可层级分开;承载与控制分离,UPF和SMF的部署层级也可以分开;
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AMF和UPF根据业务需求、信令和话务流量以及传输资源灵活部署;采用服务化架构设计,网元功能进行了模块化解耦,接口进行了简化。
总体上看,5C 核心网的组网更加灵活,但部署灵活性也对传输、以及网络规划、网络运营管理等能力提出更高的要求。
5G核心网架构为用户提供数据连接和数据业务服务,基于NFV(Network Function Virtualization,网络功能虚拟化)和 SDN(Software Defined Network,软件定义网络)等新技术,其控制面网元之间使用服务化的接口进行交互。5G核心网系统架构主要特征如下:
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承载和控制分离:承载和控制可独立扩展和演进,可集中式或分布式灵活部署;
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模块化功能设计:可以灵活和高效地进行网络切片;
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网元交互流程服务化:按需调用,并服务可重复使用;
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每个网元可以与其他网元直接交互,也可通过中间网元辅助进行控制面的消息路由;
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无线接入和核心网之间弱关联:5G核心网是与接入无关并起到收敛作用的架构,3GPP和非3GPP均通过通用的接口接入5G核心网;
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支持统一的鉴权框架;
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支持无状态的网络功能,即计算资源与存储资源解耦部署;
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基于流的QoS:简化了QoS架构,提升了网络处理能力;9) 支持本地集中部署的业务的大量并发接入, 用户面功能可部署在靠近接入网络的位置,以支持低时延业务、本地业务网络接入。
根据“IMT-2020(5G) 5G网络技术架构白皮书”。
实现5G新型设施平台的基础是网络功能虚拟化(NFV)和软件定义网络(SDN) 技术。
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NFV技术通过软件与硬件的分离,为5G网络提 供更具弹性的基础设施平台,组件化的网络功 能模块实现控制面功能可重构。NFV使网元功 能与物理实体解耦,采用通用硬件取代专用硬 件,可以方便快捷的把网元功能部署在网络中 任意位置,同时对通用硬件资源实现按需分配 和动态伸缩,以达到最优的资源利用率。
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SDN 技术实现控制功能和转发功能的分离。控制功 能的抽离和聚合,有利于通过网络控制平面从 全局视角来感知和调度网络资源,实现网络连 接的可编程。
为了满足业务与运营需求,5G接入网与核心网功能需要进一步增强。接人网和核心网的逻辑功能界面清晰,但是部署方式却更加灵活,甚至可以融合部署。
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5G接入网是一个满足多场景的以用户为中心的多层异构网络。宏站和微站相结合,统一容纳空口多种接入技术,提升小区边缘协同处理效 率,提高无线和回传资源利用率。5G无线接入网 由孤立的接入“盲”管道转向支持多接人和多连 接、分布式和集中式、自回传和自组织的复杂网 络拓扑,并且具备无线资源智能化管控和共享能 力,支持基站的即插即用。
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5G核心网需要支持低时延、大容量和高速率 的各种业务。能够更高效的实现对差异化业务需 求的按需编排功能。核心网转发平面进一步 简化下沉,同时将业务存储和计算能力从网络中心下移到网络边缘,以支持高流量和低时延的业务要 求,以及灵活均衡的流量负载调度功能。
5G网络逻辑架构如下图所示:
新型5G网络架构包含接入、控制和转发三个功能平面。控制平面主要负责全局控制策略的生成,接人平面和转发平面主要负责策略执行。
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接入平面
包含各种类型基站和无线接入设备。基站间交互能力增强,组网拓扑形式丰富,能够实现快速灵活的无线接入协同控制和更高的无线资源利用率。 -
控制平面
通过网络功能重构,实现集中 的控制功能和简化的控制流程,以及接人和转发资源的全局调度。面向差异化业务需求,通过按需编排的网络功能, 提供可定制的网络资源,以及友好的能 力开放平台。