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关于5G核心网(5GC)

浏览:8322  来源:通信人在线  日期:2022-03-21

我们知道,在5GIMT-2020)网络部署的初期,存在着两种组网部署模式,即非独立部署模式(NSANon-Stand Alone)和独立部署模式(SAStand Alone)。NSA模式简单地说就是先建设部署5G接入网(称之为新无线(NR)),然后利用其4G的核心网(EPC),以快速实现其5G的相关应用。所谓SA模式,顾名思义就是完全用5G的接入网(NR)和5G的核心网(5GC)来组建5G系统。两种组网部署模式各有利弊,NSA模式初期建网成本低、能快速实现5G的相关应用,但毕竟是利用4GEPC,终端还要具备4G5G的双连接,互联更加复杂;而SA模式可以充分体现5G系统特性(低时延、高带宽、广互联(物联)等),关键是得益于5GC异于EPC的网络架构。但SA模式将受制于初期的建设投资的影响而难以快速部署。

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下述将对基于SA模式的5G核心网(5GC5G Core)做一简要的介绍。在我国通信行业标准YD/T 36155G移动通信网 核心网总体技术要求》中,规范了5GC的相关概念、系统架构、主要功能及特性等。

一、相关概念

1、概述

相对于2G3G4G系统,5G核心网(5GC)是一次颠覆式设计。5G系统架构可采用软件定义网络(SDN/网络功能虚拟化(NFV)技术来实现数据连接和业务接入,并采用控制平面网络功能(NFNetwork Funtion)之间基于服务化的交互。下表1-1汇总了5G系统架构的一些关键原则和相关概念。

1-15G系统架构的一些关键原则和相关概念

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2、网络功能与实体

5G系统架构是由多个网络功能(NF)与实体所构成,具体详见下表1-2中所列。这些网络功能(NF)在我国通信行业标准YD/T 36165G移动通信网 核心网网络功能技术要求》中有详细的描述。

1-25G系统架构的网络功能(NF)与实体

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二、系统架构模型

1、概述

5G的系统架构是按照服务化架构来定义的,网络功能(NF)间的交互以下述两种方式来表述:

服务化表述:控制平面的NF(如接入和移动性管理功能(AMF))允许其它授权的NF接入自身的服务。5G核心网共定义了如下表2-1-1所示的12类服务化接口,用以NF间的交互。5G核心网控制平面的NF,只能使用服务化接口来进行交互。另外,这种表述方式,在必要时也包含参考点。

2-1-15G核心网定义的服务化接口

参考点表述:通过两个任意NF(如AMFSMF)间的参考点(如N11),来描述NF间服务交互。5G核心网共定义了多达三十几种参考点,具体详见下表2-1-2中。

2-1-25G核心网定义的参考点

温馨提示:服务化接口和参考点是5G架构所引入的两种不同的网络实体之间的模型化的交互方式,通过对网络功能块和网络实体之间的接口和连接的灵活的定义来实现5G网络对于多样的特定的服务类型在各个协议层的灵活的处理方法和处理流程的实现。服务化接口和参考点有联系、相同点,也有区别。一个服务化接口只针对于某个NFNF通过这个接口向外与其它的NF进行交互,而其它的NF通过与那个接口相应的接口与此NF进行交互;而参考点是特定两个NF之间的交互界面,是标准的双方之间的协议映射关系。所以,两个NF之间的参考点一般可以通过一个或更多的服务化接口来代替,从而提供完全相同的功能实现。)

2、相关架构模型

根据上述5GC架构的两种表述方式,在YD/T 3615标准中给出了基于非漫游和基于漫游的不同情形的5G系统架构参考模型,主要有:

非漫游时的架构:包括基于服务化接口的非漫游架构;基于参考点的非漫游架构;UE同时接入多个数据网络(DN)的架构、等。

漫游时的架构:包括基于服务化接口的漫游架构(分为本地疏导和用户归属地路由两种情况);基于参考点的漫游架构(分为本地疏导和用户归属地路由两种情况)等。

下图2-2-1为基于参考点的非漫游架构示例;下图2-2-2为基于服务化接口的漫游架构(用户归属地路由)示例,以供了解其5GC丰富的参考点和服务化接口的应用。其它情形下的架构参考模型具体见YD/T 3615标准。

2-2-1:基于参考点的非漫游5G系统架构示例

2-2-2:基于服务化接口的漫游5G系统架构(用户归属地路由)示例

三、主要业务

YD/T 3615标准中给出了三大类业务:

1SMS业务

5G系统的短消息业务(SMS)业务是通过非接入层(NAS)来实现的,称之为SMS Over NAS。同样其实现机理也可以基于服务化接口的方法或基于参考点的方法,包括漫游和非漫游的情况。

欲更多了解短消息业务(SMS)业务的请进入

2IMS业务

IMS业务的相关要求在3GPP TS 23.228中定义。5GC应支持5GPCF4GP-CSCF之间Rx接口以支持IMS业务,具体要求遵照3GPP TS 23.2283GPP TS 23.203

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3、应用触发业务

应用触发消息包含允许网络将消息路由到合适的UE,以及允许UE路由消息到合适的应用的信息,发往应用程序的信息(不包括用于路由它的信息)称为触发载荷。触发器载荷由具体实现决定。

四、主要功能特性

5GC的主要功能有下表4所列的16项,在YD/T 3615标准中对这些主要功能的特性做出了详细地具体描述。

45GC的主要功能名称

五、与4G网络的互操作

1、互操作架构

5GC4GEPS互操作的架构分为非漫游的互操作架构(如下图5-1所示)和漫游的互操作架构(又包括本地疏导情形和归属地路由情形)。注意,在这些架构中,专门定义了参考点N26,它是5GCAMFEPSMME之间的参考点,专门用于5GCEPS之间的互操作(注意:参考点N26并未包含在表2-1-2中)。

5-1:非漫游时5GCEPS的互操作架构

2、互操作和迁移

YD/T 3615标准中,对5GCEPS间的互操作和迁移过程给出了要求与描述。

上述依据YD/T 36155G移动通信网 核心网总体技术要求》通信行业标准,对5G核心网(5GC)的相关概念及要求做出了简单介绍,若要详细了解该标准具体内容的请查阅下附件。

附件:YD/T 3615-20195G移动通信网 核心网总体技术要求》

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