5G网络介绍

目录

一、网络部署模式

二、4/5G基站网元对标

三、4/5G系统架构对比

四、5G核心单元

五、边缘计算

六、轻量化(UPF下沉)        

方案一:UPF下沉

方案二:UPF+下沉

方案三:5GC下沉基础模式

方案四:5GC下沉独立模式


一、网络部署模式

        5G网络部署方式分为非独立部署(NSA)与独立部署(SA)两种模式
        NSA: 以LTE作为控制面锚点接入核心网,核心网仍采用4G EPC,终端必须采用双连接借助LTE基站提供接入,5G仅作为数据管道的增强。NSA仅能支持eMBB(增强移动宽带)的业务场景
        SA: 以5G基站作为控制面锚点接入5G核心网,5G基站可不依赖LTE基站独立工作。目前,5G专网以SA为主

二、4/5G基站网元对标

        1、4G基站(eNB):内部分为BBU,RRU和天线等模块,每个基站都有一套BBU,并通过BBU直接连到核心网

        2、5G基站(gNB):将4G基站的RRU和天线合并成了AAU,而BBU则拆分成了DU和CU,每个站都有一套DU,然后多个站点共用同一个CU进行集中式管理

        3、初期:小区间深度协同、CU虚拟化需求不迫切,以CU/DU合设方式为主;后期CU可逐步分离开部署在汇聚机房

        4、支持uRLLC就必须要CU和DU合设,对于eMBB和mMTC业务可以把CU和DU分开来在不同的地方部署

三、4/5G系统架构对比

        4G网络基于专用硬件的传统网络设备,功能模块之间紧耦合

        5G控制面重构重新定义控制面网络功能,实现网络功能去耦合,使得功能可灵活组合,可独自演进和更新重构的NF基于数据隔离的原则,分解为更细粒度的功能,实现NF的功能灵活定制和版本管理

        符合服务设计框架:微粒度,松耦合,易操作(如Restful框架)

四、5G核心单元

        5GC:5G核心网

        NG-RAN:无线接入网

        NG接口:NG接口是无线接入网和5G核心网之间的接口,分为NG-C接口(NG-RAN和5GC之间的控制面接口)和NG-U接口(NG-RAN和5GC之间的用户面接口)

        AMF:在5G网络中AMF通过NG接口与无线网络(NG RAN)中的基站(gNB)连接,AMF负责终端(UE)在开机后的整个生命周期内终端的注册、移动性管理及整个业务流程监控

        SMF:全称 Session Management Function,会话管理功能,完成会话管理,用户会话的建立,UE IP地址分配和管理,UPF选择和控制,收费数据收集

        UPF:分组路由和转发,数据包检查,用户平面部分策略规则实施,例如门控,重定向,流量转向等

        PCF:策略控制功能(PCF),支持统一的策略框架来管理网络行为;为控制平面功能提供策略规则以强制执行它们;并协同UDR(统一数据存储库)中的用户信息,来执行相关的策略。

        UDR:统一数据存储库(UDR),通过UDM存储和检索用户数据,由PCF存储和检索策略数据,存储和检索用于开放的结构化数据

        UDM:统一数据管理,通过生成3GPPAKA身份验证凭据,通过对SUPI的存储和管理,对用户进行识别处理,对用户进行合法性验证。通过UDM,可以对非法用户进行有效拦截,UDM使用可能存储在UDR中的用户数据(包括身份验证数据),在这种情况下,UDM实现应用流程逻辑,不需要内部用户数据存储

        DNN:数据网络名称,应用为PDU会话选择SMF和UPF,为PDU会话选择N6接口,以及确定要应用于此PDU会话的策略。DNN可以与S-NSSAI一起用于运营商,以允许订户接入与S-NSSAI关联的网络切片中支持的任何数据网络

        NSSF:网络切片选择功能(NSSF),是5G支持网络切片网络功能。选择为UE提供服务的网络切片实例集,以为用户提供个性化的网络服务,NSSF确定允许的NSSAI,并在必要时确定到用户的S-NSSAI的映射

五、边缘计算

        边缘计算依托低时延、本地分流和能力开放三大能力,可布局于智慧城市、智能工厂、政企专网等多个应用领域。

        三种分流方式(ULCL、DNN、切片),仅需访问本地业务,无需访问internet,推荐使用DNN/切片方案;即需访问本地业务,同时有访问internet需求,2B2C场景推荐使用ULCL方案,2B场景推荐使用DNN/切片方案。

        分流方式ULCL:上行分流。UL-CL根据SMF下发的过滤规则,通过检查数据包目的IP地址进行分流分流方式DNN:通过定制终端,在出场设备预制园区DNN设置,或URSP终端,通过URSP方案网络侧进行配置更改DNN
        分流方式切片:支持多切片终端,需支持URSP能力,以便通过URSP方案进行切片ID与业务流关联配置。

六、轻量化(UPF下沉)        

方案一:UPF下沉

        用户数据管理
                用户数据鉴权由运营商UDM负责,UE签约数据由BOSS系统向运营商UDM签约写入。

        业务管控
                使用运营商UDM管控开卡放号。

        运营商失联容灾保障
                由于使用运营商UDM,新接入用户无法使用网络,后续可支持惯性运行

        对运营商要求
                保障N4口与运营商连接稳定。

方案二:UPF+下沉

        UPF+是在UPF基础上,在设备内部以软件模块的方式集成local AMF、local SMF以及local UDM。针对范围较为封闭、确有大网连接中断带来较大安全隐患的矿井、大型港口等场景。

        用户数据管理
                用户数据鉴权由运营商UDM负责,用户签约数据由BOSS系统向运营商UDM签约写入。
                运营商C面失联时,local UDM临时负责用户接入鉴权。

        业务管控
                使用运营商UDM管控开卡放号。

        运营商失联容灾保障
                存量用户可惯性运行,新接入用户完全由UPF+承载;
                网络恢复后,业务无法自动从UPF+切换至大区控制面网元,需人工踢用户下线。

        对运营商要求
                UPF+内的localAMF需增加与基站的N2接口,local UDM与运营商UDM之间的接口,实现本地用户的签约信息同步。

方案三:5GC下沉基础模式

        5GC下沉基础模式为AMF+SMF+UPF下沉部署,UDM使用大网网元。应用于有高隔离、特定行业安全管控需求的场景,如客户战略价值重要、投资效益高,建网成本不敏感,且端到端网络均由移动建设维护。

                用户数据管理
                        用户数据鉴权由运营商UDM负责,用户签约数据由BOSS系统向运营商UDM签约写入。
                业务管控
                        使用运营商UDM管控开卡放号。

                运营商失联容灾保障
                        由于使用运营商UDM,新接入用户无法使用网络。

                对运营商要求
                        需加强异厂家IOT测试,确保新厂家与现网UDM、PCF间的接口通信质量。

方案四:5GC下沉独立模式

        5GC下沉独立模式为AMF+SMF+UPF+UDM下沉部署,不使用大网网元。适用党政军、核岛生产区、超大型矿业等特殊场景。        

        用户数据管理
                用户签约:一是运营商BOSS连接下沉UDM,负责用户开卡放号;二是采用在下沉UDM批量开户,本地激活;
                用户数据鉴权:由下沉UDM负责。
        业务管控
                使用下沉UDM,运营商严格控制本地UDM操作权限。
        运营商失联容灾保障
                由于5GC全量独立下沉,业务可完成由下沉网络承载,运营商失联不影响本地业务。
        对运营商要求
                与运营商核心网无交互,暂无要求。

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