5g网络架构_5G之核心网技术一-核心网网络架构及网元功能介绍

本文的学习内容（包含前两节）：

5G总体情况

5G核心网网络架构及网元功能

5G核心网关键技术

5G核心网演进思路

5G网络畅想

采用通用硬件，一张网络满足多样化业务需求

网络平台级运营，灵活适配业务需求，满足能力开放

用户面部署下沉，减小业务时延，降低传输网压力

支持多制式统一接入与管理，实现异构组网

5G网络技术升级

移动通信系统标准演进

l移动通信每十年出现新一代技术，通过关键技术的引入，实现频谱效率和容量的成倍提升，推动新的业务类型不断涌现

l随着4G在全球范围内规模商用，5G已成为全球业界的研发焦点，制定全球统一5G标准已经成为业界共识

标准进展

•2017年12月完成NGC第一个版本(R15)制定：仅满足eMBB业务需求，不支持与2G/3G互操作

完成EPC增强支持NR功能（Option-3）

•2019年底完成NGC R16版本：支持网络切片，满足5G全业务需求

•2018年9月发布NR第一个版本(R15)，满足eMBB以及URLLC的部分功能

•R15 5G标准化加速，2017年12月冻结NSA标准

•2019年底发布R16，满足5G全业务需求

5G移动通信需求

1.开放网络和基础设施能力,提升盈利能力

2. 新的业务（移动互联网（高清视频，AR，VR，在线游戏）和物联网业务（车联网等））；大流量，低时延，大连接，快速灵活部署

3. 降低运维成本；

5G应用场景需求

5G网络演进需求

网络架构演进除了业务需求之外，独立扩容、技术发展和独立演进也是驱动网络架构发生变化的三个重要发面。

5G核心网网络架构及网元功能

5G核心网网元（1）

5G核心网网元（2）

5G核心网架构图（3）

5G核心网采用控制转发分离架构，同时实现移动性管理和会话管理的独立进行

用户面上去除承载概念，QoS参数直接作用于会话中的不同流。通过不同的用户面网元可同时建立多个不同的会话并由多个控制面网元同时管理，实现本地分流和远端流量的并行操作

用户标识符

5G核心网状态模型

5G核心网移动性管理（1）

5G移动性管理与3/4G下的移动性管理相比有很大的改变，为了满足RAN-CN功能解耦、垂直行业应用、大数据、能力开放等需

求，5G移动性管理提出了灵活化、智能化的移动性管理能力，重点包含轻连接、区域监测和限制、以及用户行为特征三大方面

5G核心网移动性管理（2）

5G核心网会话管理（1）— 总体描述

经由3GPP或者非3GPP接入网，UE可与同一或不同数据网络同时建立多个PDU会话。UE与同一个数据网络建立多个PDU会话，可以由不同的UPF（终结N6接口）提供服务。建立了多个PDU会话的UE可以与多个SMF建立服务关系。

属于同一UE的不同PDU会话的用户面路径（AN到数据网络终接的UPF）可以是完全不相交的，即归不同的SMF管理并经过不同的UPF.

5G核心网支持UE和数据网络间的PDU（Packet Data Unit）连接业务。PDU连接业务通过PDU会话的形式来体现，PDU会话应UE请求而建立

每个PDU会话支持单一的PDU会话类型，目前定义的PDU会话类型包括：IPv4, IPv6, 以太网(Ethernet)和Unstructured（UE和数据网之间交互的类型对5G网络透明）

PDU会话通过N1接口（UE和SMF间）的NAS SM信令实现建立、修改和释放的操作

SMF负责检查UE的请求是否与用户签约一致，因此SMF需要从UDM获取SMF方面的签约数据，主要包括：准许的PDU会话类型、准许的SSC模式等

建立PDU会话时，UE应提供PDU会话标识，以及PDU会话类型、切片信息和数据网络名和SSC模式

描述PDU Session的关键参数

建立PDU Session架构图

5G核心网会话管理（2）— 支持多会话方案

5G多PDU会话功能

为了支持流量疏导和业务连续性，SMF需控制PDU会话的数据路径，使得PDU会话可以与一个或多个N6接口关联，每个中介N6接口的UPF应支持PDU会话锚点功能。支持PDU会话的每一个PDU会话锚点为同一数据网络提供不同的接入

方案一：插入上行分类功能

针对IPv4、IPv6和以太网的PDU会话，SMF可以决定给会话的数据路径插入上行分类标记（UL CL），按SMF提供的流量模板匹配业务留的UPF支持UL CL功能。ULCL提供到不同PDU锚点的业务流前转和下行数据流汇聚功能

UL CL功能插入在网络侧UPF上，UE无感知

方案二：Multi-home功能

PDU会话可以与多个IPv6前缀关联，即multi-homed PDU会话。PDU会话将提供多个IPv6 PDU锚点来接入数据网络。不同用户平面路径的IP锚点引出特定的支持“Branching点”的UPF功能。“Branching点”提供到不同IP锚点的上行流量，汇聚到UE的下行流量

UE来决定不同应用数据包与不同IPv6地址的绑定关系

模式选择5G核心网会话管理（3） — SSC模式选择