5G核心网基础知识概述
5G网络(接入网+承载网+核心网)
再例如，如果是车联网这样的低时延要求场景，你的DU，就要想办法往前 放（靠近AAU部署），你的MEC、边缘云，就要派上用场。
这样，我们的RAN就变成了D-RAN，也就是Distributed RAN（分布式无线接入 网）。
这样做有什么好处呢？
一方面，大大缩短了RRU和天线之间馈线的长度，可以减少信号损耗，也可以 降低馈线的成本。
另一方面，可以让网络规划更加灵活。毕竟RRU加天线比较小，想怎么放，就 怎么放。
说到这里，请大家注意：通信网络 的发展演进，无非就是两个驱动力 ，一是为了更高的性能，二是为了 更低的成本。
另外，拉远之后的RRU搭配天线，可以安装在离用户更近距离的位置。距离近 了，发射功率就低了。
低的发射功率意味着用户终端电池寿命的延长和无线接入网络功耗的降低。说 白了，你手机会更省电，待机时间会更长，运营商那边也更省电、省钱！
更重要一点，除了运营商可以省钱之外，采用C-RAN也会带来很大的社会效益 ，减少大量的碳排放（CO2）。
注意，在图中，EPC（就是4G核心网）被分为New Core（5GC，5G核 心网）和MEC（移动网络边界计算平台）两部分。MEC移动到和CU一 起，就是所谓的“下沉”（离基站更近）。
核心网部分功能下沉
之所以要BBU功能拆分、核心网部分下沉，根本原因，就是为了满足5G不同场景 的需要。
5G是一个“万金油”网络，除了网速快之外，还有很多的特点，例如时延低、支 持海量连接，支持高速移动中的手机，等等。
不同的切片，用于不同 的场景
5G核心网基础知识
目录
• 5G核心网概述 • 5G核心网关键技术 • 5G核心网协议栈与接口 • 5G核心网部署与演进 • 5G核心网安全与挑战 • 5G核心网应用与前景
01
5G核心网概述
5G核心网定义与特点
定义
5G核心网是第五代移动通信网络 的核心组成部分，负责提供高速、 低时延、大连接等特性的网络服
谢谢观看
协议栈组成及功能
控制面协议栈
包括NGAP（Non-Access Stratum Protocol for 5G）、NAS（Non-Access Stratum）等协议，用于实现网络接入、移动性管理、会话管理等功能。
用户面协议栈
包括GTP-U（GPRS Tunnelling Protocol for User Plane）、UDP/IP（User Datagram Protocol/Internet Protocol）等协议，用于实现用户数据传输。
控制面与用户面分离
边缘计算
5G核心网支持边缘计算，将部分计算 任务下沉到网络边缘，降低数据传输 时延。
5G核心网将控制面与用户面分离，降 低网络复杂性，提高网络效率。
5G核心网与4G核心网对比
架构差异
时延优化
5G核心网采用服务化架构，而4G核心网主要 采用一体化架构。
5G核心网通过优化网络协议和架构，降低数 据传输时延，而4G核心网在时延方面相对较 高。
连接能力
业务支持
5G核心网支持海量设备连接，满足物联网等 应用场景的需求，而4G核心网在连接能力上 相对较弱。
5G核心网支持更多样化的业务类型和服务模 式，如超高清视频、虚拟现实等，而4G核心 网在业务支持上相对有限。
02
5G核心网关键技术
5G核心网的构架和一些基础概念
5G核心网的构架和一些基础概念5G无线接入网络架构，主要包括5G 接入网和5G 核心网，其中NG—RAN 代表5G 接入网，5GC 代表5G 核心网.5G核心网主要包括哪些呢?先说一下关键的AMF，SMF,UPF。
•AMF:全称Access and Mobility Management Function，接入和移动管理功能，终端接入权限和切换等由它来负责.•SMF：全称Session Management Function，会话管理功能,提供服务连续性，服务的不间断用户体验，包括IP地址和/或锚点变化的情况。
•UPF：全称User Plane Function，用户面管理功能，与UPF关联的PDU 会话可以由(R)AN节点通过(R)AN和UPF之间的N3接口服务的区域，而无需在其间添加新的UPF或移除/重新—分配UPF。
我们看一下5G的系统构架图:AMF/SMF/UPF 处于主体的作用。
AMF承载以下主要功能：接入和移动管理功能(AMF）包括以下功能。
在AMF的单个实例中可以支持部分或全部AMF功能：•终止RAN CP接口(N2)。
•终止NAS（N1），NAS加密和完整性保护。
•注册管理.•连接管理。
•可达性管理。
•流动性管理。
•合法拦截(适用于AMF事件和LI系统的接口)。
•为UE和SMF之间的SM消息提供传输.•用于路由SM消息的透明代理.•接入身份验证。
•接入授权.•在UE和SMSF之间提供SMS消息的传输.•安全锚功能（SEAF）。
•监管服务的定位服务管理。
•为UE和LMF之间以及RAN和LMF之间的位置服务消息提供传输。
•用于与EPS互通的EPS 承载ID分配。
•UE移动事件通知.无论网络功能的数量如何，UE和CN之间的每个接入网络只有一个NAS接口实例,终止于至少实现NAS安全性和移动性管理的网络功能之一.除了上述AMF的功能之外,AMF还可以包括以下功能以支持非3GPP 接入网络: •支持N2接口与N3IWF. 在该接口上，可以不应用通过3GPP 接入定义的一些信息（例如，3GPP 小区标识)和过程(例如,与切换相关)，并且可以应用不适用于3GPP接入的非3GPP 接入特定信息。
5G核心网网络功能
加强数据加密和完整性保 护
采用先进的加密算法和完整性 校验技术，对传输的数据进行 加密和完整性保护，防止数据 泄露和篡改。
建立安全审计和应急响应 机制
对核心网设备和系统的操作进 行记录和审计，以便及时发现 和处理安全问题；同时建立应 急响应机制，对安全事件进行 快速响应和处理。
未来发展趋势预测与展望
智能化
利用人工智能和机器学习技术，5G 核心网将实现智能化运维和自优化， 提高网络性能和用户体验。
02
5G核心网网络功能组 成
接入和移动性管理功能（AMF）
负责处理终端的接入和移动性 管理，包括注册、认证、授权 等过程。
与终端进行通信，提供位置管 理和移动性管理功能，确保终 端在网络中的无缝移动。
THANK YOU
支持非3GPP接入技术，实现多 种接入技术的统一管理和互操 作性。
会话管理功能（SMF）
负责建立、修改和释 放PDU会话，管理用 户平面数据路径。
与UPF、PCF等网元 进行交互，协同完成 会话管理和业务控制。
提供QoS控制、计费、 策略执行等功能。
用户平面功能（UPF）
负责用户数据的路由和转发，提供数据包的分类、 标记、计费等处理。
统一数据管理功能（UDM）
负责存储和管理用户数据，包括签约数据、认证数据、授权数据等。 提供统一的用户数据视图和访问接口，支持多业务、多网络环境下的用户数据管理。
与AMF、SMF等网元进行交互，协同完成用户身份认证、授权和会话管理等操作。
03
5G核心网关键技术
网络切片技术
切片实例化和配置
01
通过创建和管理多个独立的网络切片，以满足不同应用场景的
架构
5G核心网采用服务化架构（SBA），基 于网络功能虚拟化（NFV）和软件定义 网络（SDN）技术构建，实现网络功能 的灵活部署、扩展和升级。
5G 核心网的构架和基础概念
5G 核心网的构架和一些基础概念上期我们说到5G无线接入网络架构，主要包括5G 接入网和5G 核心网，其中NG-RAN 代表5G 接入网，5GC 代表5G 核心网。
还是这张图：5G核心网主要包括哪些呢？先说一下关键的AMF，SMF，UPFAMF：全称Access and Mobility Management Function，接入和移动管理功能，终端接入权限和切换等由它来负责。
SMF：全称Session Management Function，会话管理功能，提供服务连续性，服务的不间断用户体验，包括IP地址和/或锚点变化的情况。
UPF：全称User Plane Function，用户面管理功能，与UPF关联的PDU会话可以由（R）AN节点通过（R）AN和UPF之间的N3接口服务的区域，而无需在其间添加新的UPF或移除/重新- 分配UPF。
我们看一下5G的系统构架图：AMF\SMF\UPF 处于主体的作用。
非漫游状态下的过程AMF承载以下主要功能：接入和移动管理功能（AMF）包括以下功能。
在AMF的单个实例中可以支持部分或全部AMF功能：▪-终止RAN CP接口（N2）。
▪-终止NAS（N1），NAS加密和完整性保护。
▪-注册管理。
▪-连接管理。
▪-可达性管理。
▪-流动性管理。
▪-合法拦截（适用于AMF事件和LI系统的接口）。
▪-为UE和SMF之间的SM消息提供传输。
▪-用于路由SM消息的透明代理。
▪-接入身份验证。
▪-接入授权。
▪-在UE和SMSF之间提供SMS消息的传输。
▪-安全锚功能（SEAF）。
▪-监管服务的定位服务管理。
▪-为UE和LMF之间以及RAN和LMF之间的位置服务消息提供传输。
▪-用于与EPS互通的EPS 承载ID分配。
▪-UE移动事件通知。
无论网络功能的数量如何，UE和CN之间的每个接入网络只有一个NAS接口实例，终止于至少实现NAS安全性和移动性管理的网络功能之一。
除了上述AMF的功能之外，AMF还可以包括以下功能以支持非3GPP 接入网络：-支持N2接口与N3IWF。
核心网基础知识培训教材
语音信箱
允许用户在不方便接听电话时，将来电 留言保存在语音信箱中，稍后再听取。
呼叫转移
用户可将来电转移到其他电话号码上， 确保不会错过重要来电。
呼叫等待
用户在通话过程中，可以接收到其他来 电的提醒，并选择是否接听。
数据业务
短信服务
提供文本信息的发送和接 收功能，支持点对点和群 发短信。
彩信服务
允许用户发送和接收包含 图片、音频、视频等多媒 体内容的彩信。
防火墙通过包过滤技术、代理服务技术、 状态检测技术等技术手段来保护网络安 全。它可以对进出网络的数据包进行过 滤、检查、分析等处理，从而防止未经 授权的访问和数据泄露。
按技术可分为包过滤型防火墙、代理服 务型防火墙和状态检测型防火墙；按应 用部署位置可分为边界防火墙、个人防 火墙和混合防火墙等。
服务器与存储设备
路由器的分类
按性能档次可分为高、中、低档路由器；按结构可分为模块化路由器和 非模块化路由器；按网络位置可分为核心路由器、汇聚路由器和接入路 由器等。
防火墙
防火墙的定义
防火墙的工作原理
防火墙的分类
防火墙指的是一个由软件和硬件设备组 合而成、在内部网和外部网之间、专用 网与公共网之间的界面上构造的保护屏 障.是一种获取安全性方法的形象说法， 它是一种计算机硬件和软件的结合，使 Internet与Intranet之间建立起一个安 全网关（Security Gateway），从而 保护内部网免受非法用户的侵入。
交换机的工作原理
交换机的分类
交换机根据收到数据帧中的源 MAC地址建立该地址同交换机端 口的映射，并将其写入MAC地址 表中。当交换机收到数据帧时， 会检查该数据帧的目的MAC地址， 并在MAC地址表中查找对应的端 口。如果找到，则将该数据帧从 对应端口转发出去；否则，将数 据帧广播到所有端口。
全面：一文看懂5G网络(接入网+承载网+核心网)
全面：一文看懂5G网络（接入网+承载网+核心网）本文以无线接入网为线索，梳理一下无线侧接入网+承载网+核心网的架构，主讲无线接入网，浅析承载网和核心网，帮助大家更深入的了解5G，也帮助新手更好的入门。
在我们正式讲解之前，我想通过这张网络简图帮助大家认识一下全网的网络架构，通过对全网架构的了解，将方便对后面每一块网络细节的理解。
这张图分为左右两部分，右边为无线侧网络架构，左边为固定侧网络架构。
无线侧：手机或者集团客户通过基站接入到无线接入网，在接入网侧可以通过RT N或者IP R A N或者PT N解决方案来解决，将信号传递给BS C/R N C。
在将信号传递给核心网，其中核心网内部的网元通过IP承载网来承载。
固网侧：家客和集客通过接入网接入，接入网主要是GP O N，包括ON T、OD N、OL T。
信号从接入网出来后进入城域网，城域网又可以分为接入层、汇聚层和核心层。
B R A S为城域网的入口，主要作用是认证、鉴定、计费。
信号从城域网走出来后到达骨干网，在骨干网处，又可以分为接入层和核心层。
其中，移动叫CM N E T、电信叫169、联通叫163。
固网侧和无线侧之间可以通过光纤进行传递，远距离传递主要是有波分产品来承担，波分产品主要是通过WD M+S D H的升级版来实现对大量信号的承载，OT N是一种信号封装协议，通过这种信号封装可以更好的在波分系统中传递。
最后信号要通过防火墙到达IN T E R N E T，防火墙主要就是一个N A T，来实现一个地址的转换。
这就是整个网络的架构。
看完宏观的架构，让我们深入进每个部分，去深入解读一下吧。
什么是无线接入网？首先大家看一下这个简化版的移动通信架构图：无线接入网，也就是通常所说的RAN（Radio Access Network）。
简单地讲，就是把所有的手机终端，都接入到通信网络中的网络。
大家耳熟能详的基站（Ba s e S t a t i o n），就是属于无线接入网（RA N）。
5G核心网基本概念
5G核心网协议
5G核心网协议 是5G网络的核 心组成部分负 责管理和控制 5G网络的运行。
5G核心网协议 主要包括：用 户面协议（Uplne）和控制 面协议（C-
plne）。
用户面协议负 责用户数据的 传输和处理控 制面协议负责 网络资源的管
理和调度。
5G核心网协议 还支持多种接 入技术如LTE、 Wi-Fi等实现 多种接入技术 的融合和协同。
智能交通
车联网：实现 车辆与车辆、 车辆与基础设 施之间的实时
通信
自动驾驶：通 过5G网络实现 车辆自动驾驶 提高驾驶安全
性和效率
交通管理：实 时监控交通流 量实现交通信 号灯智能调控 提高道路通行
效率
公共交通：实 现公交车、地 铁等公共交通 工具的实时调 度和监控提高 服务质量和效
率
虚拟现实与增强现实
5G核心网架构
5G核心网分为控制面和用 户面
控制面负责信令处理和资 源管理
用户面负责数据传输和用 户服务
5G核心网采用服务化架构 实现网络功能虚拟化
5G核心网支持网络切片实 现网络资源的灵活分配
5G核心网支持边缘计算实 现数据就近处理和低延迟 传输
5G核心网特点
高速率：5G核心网支持更高的数据 传输速率满足未来数据传输需求。
5G核心网是6G网络的基础6G网络将在5G核心网的基础上进行扩展和升级。 5G核心网将支持6G网络的高速率、低延迟、高可靠性等特性。 5G核心网将支持6G网络的大规模连接实现万物互联。 5G核心网将支持6G网络的智能化、自动化和自主化实现网络自治。
5G核心网未来发展方向
网络切片 技术：实 现网络资 源的灵活 分配和优 化
边缘计算： 提高数据 处理效率 降低网络 延迟
5G核心网基础知识概述
虚拟存储
虚拟化层(Hypervisor)
Vl-Ha
物理存储
Os-Ma
VNF
EMS 3
VNF (……)
Ve-Vnfm
NFVI
虚拟网络
Nf-Vi
物理网络
业务域
NFVO
MANO
Or-Vnfm
VNFM
Vi-Vnfm
Or-Vi
Orchestrator 编排
Manager VNF 生命周 期管理
VIM
eNodeB – S-GW S-GW – UTRAN S-GW – SGSN
S-GW – P-GW
功能
用于传送会话管理(SM)和移动性管理(MM)等控制面信息 采用GTP协议，在MME和SGSN设备间建立隧道，传送信令 采用GTP协议，在MME设备间建立隧道，传送信令 采用GTP协议，在MME和GW设备间建立隧道，传送信令 用于完成用户位置信息的交换和用户签约信息的管理 提供QoS策略和计费准则的传递 用于AF传递应用层会话信息给PCRF 在GW与eNodeB设备间建立隧道，传送数据包 在UTRAN与GW之间建立隧道，传送数据 采用GTP协议，在S-GW和SGSN设备间建立隧道，传送数据和信令
虚拟化是云计算技术的重要组成部分。 虚拟化通过创建虚拟机，实现网元功能之间的隔离。
操作 系统
操作 系统
虚拟机 1#Leabharlann 虚拟机 2#虚拟化平台
硬件资源 物理计算节点
物理存储
操作 系统 虚拟机 3#
物理网络
EMS 1 VNF (vIMS)
虚拟计算节点
物理计算节点
OSS/BSS
现网接口
EMS 2
VNF (vEPC)
5g架构基础知识
5g架构基础知识5G架构基础知识随着技术的不断发展，5G已经成为当前热门的话题之一。
作为下一代移动通信技术，5G架构具有许多独特的特点和优势。
本文将介绍5G架构的基础知识，包括其核心网络结构、网络切片和物联网等相关内容。
一、5G架构的核心网络结构5G架构的核心网络结构主要由三个关键组件组成：用户面、控制面和管理面。
用户面负责处理数据传输，控制面负责控制用户面的连接和流量，而管理面则负责管理整个网络的运行和配置。
1. 用户面：用户面是5G网络中负责数据传输的部分。
它通过无线接入网络（RAN）将用户设备连接到核心网，并通过核心网将数据传输到目标设备。
用户面的设计旨在提供高速、低延迟的数据传输，以满足各种应用场景的需求。
2. 控制面：控制面是5G网络中负责控制用户面连接和流量的部分。
它通过核心网与用户设备进行通信，负责建立和管理用户设备的连接，以及调度用户设备之间的数据流量。
控制面的设计旨在实现智能化的无线资源管理和优化，以提供更好的用户体验。
3. 管理面：管理面是5G网络中负责管理整个网络的运行和配置的部分。
它包括网络管理和服务管理两个方面。
网络管理负责监控和管理网络设备的状态和性能，以确保网络的正常运行；服务管理负责配置和管理不同的服务，以满足不同应用场景的需求。
二、5G网络切片技术5G网络切片是5G架构中的一项重要技术，它可以将网络资源按照不同的业务需求进行灵活划分和分配，以实现不同应用场景的定制化服务。
1. 网络切片的概念：网络切片是指将5G网络中的物理资源（如带宽、计算资源等）按照不同的业务需求进行划分和分配，以实现不同应用场景的定制化服务。
每个网络切片都是一个独立的逻辑网络，可以根据需要进行灵活配置和管理。
2. 网络切片的应用：网络切片可以应用于各种不同的场景，如智能交通、工业自动化、远程医疗等。
通过网络切片，可以为不同的应用场景提供定制化的网络服务，以满足其特定的需求。
三、5G与物联网的结合5G与物联网的结合是5G架构中的另一个重要方面。
核心网基础知识培训
核心网基础知识培训一、核心网基础概念1. 核心网的定义核心网是移动通信网络的中枢部分，也是整个移动通信网络的核心部分。
它主要负责移动通信网络中的信令控制和数据传输，是移动通信网络中各种业务的统一接入和交换平台，承担着移动通信网络的调度和资源管理等重要任务。
2. 核心网的功能核心网负责移动通信网络中的信令控制和数据传输，主要包括移动性管理、接入控制、业务处理、计费和安全认证等功能。
它还承担着移动通信网络中各种业务的统一接入和交换平台，为用户提供高效、安全、可靠的移动通信服务。
3. 核心网的组成核心网由多个功能相互配合的组件构成，主要包括移动交换机、业务支持节点、接入网关、传输网等组件。
这些组件通过标准的接口和协议相互连接，共同构成了移动通信网络的核心部分。
二、核心网技术知识1. 移动性管理移动性管理是核心网的重要功能之一，主要包括位置登记、位置更新、呼叫寻呼等功能。
通过移动性管理，用户可以在移动通信网络中实现无缝的漫游，并且能够随时随地进行通信。
2. 接入控制接入控制是核心网的另一个重要功能，它主要负责用户接入认证、接入权限控制、访问控制和接入性能管理等功能。
通过接入控制，核心网可以保障网络资源的合理利用，并且为用户提供安全、可靠的接入服务。
3. 业务处理业务处理是核心网的核心功能之一，它主要包括呼叫控制、短信业务、数据业务和增值业务等功能。
通过业务处理，核心网可以实现各种不同类型的业务处理，为用户提供丰富多样的通信服务。
4. 计费计费是核心网的重要功能之一，它主要包括计费策略的制定、计费数据的采集和处理等功能。
通过计费，核心网可以实现对用户通信行为的监控和统计，为用户提供合理的计费服务。
5. 安全认证安全认证是核心网的重要功能之一，它主要包括用户身份鉴别、加密解密和安全通信等功能。
通过安全认证，核心网可以保障用户通信的安全性和隐私性，为用户提供安全可靠的通信服务。
三、核心网发展趋势1. 虚拟化技术随着云计算和大数据技术的发展，核心网将会逐渐采用虚拟化技术，实现网络功能的软件定义和灵活部署，降低网络运维成本，提高网络资源利用率。
5G核心网基础知识
硬件资源、
虚拟化资源
管理监控
管理编排域
网络切片：虚拟化和微服务架构，可以更好地支持网络切片。 Edge Cloud （NFV）
高清视频切片 DU Core Cache
手机切片
DU
海量物联网切片
DU
任务关键性物联网切片 DU Core CVa2cXheSvr
Hypervisor
Core Cloud （NFV）
UE
Relay PDCP GTP-U RLC UDP/IP
MAC
L2
L1
L1
LTE-Uu
eNodeB
Relay GTP-U GTP-U
UDP/IP UDP/IP
L2
L2
L1
L1
S1-U
Serving GW
IP GTP-U
UDP/IP L2
L1
S5/S8 a
SGi
PDN GW
5GC
NG-RAN
采用GTP协议，在S-GW和P-GW设备间建立隧道，传送数据和信令
eNodeB
小区间无线资源管理 无线承载控制
连接移动性管理 无线接入控制 eNodeB测量 动态资源分配 RRC
PDCP RLC MAC PHY
EUTRAN
MME
NAS安全
安全状态 移动性管理
EPC承载控制
SGW
PGW
UE IP分配
Vn-Nf
虚拟存储
虚拟化层(Hypervisor)
Vl-Ha
物理存储
Os-Ma
VNF
EMS 3
VNF (……)
Ve-Vnfm
NFVI
虚拟网络
Nf-Vi
物理网络
2024年移动通信核心网基础知识培训
移动通信核心网基础知识培训一、引言移动通信网络是现代通信技术的重要组成部分，为全球数十亿用户提供无线通信服务。
核心网作为移动通信网络的关键部分，负责处理用户通信请求、数据传输、信令控制等功能。
为了帮助大家更好地了解移动通信核心网的基本知识，我们特此举办此次培训。
本培训将从移动通信核心网的概述、架构、关键技术、发展趋势等方面进行详细讲解，旨在提高大家对移动通信核心网的认知水平，为我国移动通信事业的发展贡献力量。
二、移动通信核心网概述1.定义与作用移动通信核心网（MobileCoreNetwork）是指移动通信网络中负责处理用户通信请求、数据传输、信令控制等关键功能的部分。
核心网是移动通信网络的大脑和心脏，负责将用户数据从发送端传输到接收端，并确保通信过程的安全、稳定、高效。
2.发展历程移动通信核心网的发展历程可以分为几个阶段：第一代移动通信网络（1G）采用模拟通信技术，核心网主要实现语音通信功能；第二代移动通信网络（2G）采用数字通信技术，核心网开始支持数据业务；第三代移动通信网络（3G）引入了分组交换技术，核心网支持更高速的数据传输；第四代移动通信网络（4G）采用全IP架构，核心网实现高速、高效的数据传输；第五代移动通信网络（5G）进一步优化核心网架构，支持更高速度、更低时延的通信需求。
三、移动通信核心网架构1.总体架构（1）接入网：负责将用户设备接入移动通信网络，包括基站、控制器等设备。
（2）传输网：负责将接入网与核心网之间的数据进行传输，包括光纤、微波等传输设备。
（3）核心网：负责处理用户通信请求、数据传输、信令控制等功能，包括移动交换中心（MSC）、服务网关（SGSN）、分组数据网关（GGSN）等设备。
（4）支撑系统：为核心网提供运营、维护、管理等功能，包括业务支撑系统（BSS）、运营支撑系统（OSS）等。
2.主要设备与功能（1）移动交换中心（MSC）：负责处理语音通信、短信业务、信令控制等功能。
5G技术基础知识简介
智慧安防
智慧出行
资料来源：德勤研究
智慧能源
5G+智慧城市（2）
12
资料来源：德勤研究
5G+智慧农业+工业
13
资料来源：德勤研究
谢谢！
11
……
终端
汽车、手机、家电、穿戴设备、 工程设备、工业设备……
网
基站系统
络 规
划
、
优
化
网络架构
、 维
护
天线
射频模块
小微基站
核心网 传输网 承载网
应用场景
VR/AR、车联网、自动驾驶、远 程医疗、智慧城市……
核心产业链，包括通信芯片、 通信模组、天线、射频等……
此环节包括基站天线、射频模 块、小微基站等……
移动通信技术
1G
2G
3G
时间
1980s
1990
2003
4G
5G
2009
2020之后
技术特征
频分多址（FDMA） 时分多址（TDMA） 码分多址（CDMA）
正交频分多 址（OFDMA）技术
NFV云平台
应用 业务 用户体验速率
基础语音通信 语音通信 2.4kb/s
文本、语言通信 实现多媒体应用
移动互联网应用
2013前
5G早期研究
华为就已经展开了 相关技术的早期研 究，并在在2018年 前投资6亿美元对 5G的技术进行研发
与创新。
2014
2015
2016
2017
2018
2019
2020
5G标准发布
5G场景和需求
5G策略研究 5G候选频谱研究
第一个5G标准
5G技术与标准介绍----第3部分：5G网络技术之核心网介绍
• 软硬件紧耦合、专有设备
软硬件解耦
• 软硬件解耦，通用化硬件，单体化应用软件 • 基于NFV提供自动部署和弹性伸缩 • 开发和运营分离
Telecom IaaS/PaaS
• 服务化架构，符合云原生基本要求，支 持敏捷开发、快速升级
• 基于大数据和人工智能的全自动化 • 开发和运营协同
15
5G网络关键技术1-网络切片管理（1/2）
b+c
优化部署 1、增加基站数量 2、优化基站部署位置 3、使用低频段 4、网关下沉靠近用户
新技术引入 a、控制转发分离 b、信令/连接的优化及增强 c、新空口技术 d、用户面简化及灵活部署 e、本地卸载/Cache、CDN
仅靠优化部署无法满足5G的应用场景及指标要求，引入新技术成为必然
3
5G网络变革的驱动力-网络自身发展的驱动
传统的核心网
虚拟化后的核心网
VNFs
VNF 1
VNF 2
…
VNF n
MAN O
总体目标：面向5G 2020年可规模商用 能力，需要高质量、标准化的系统设计
云原生的电信系统
Network Service
eMBB
mIoT
uRLLC
NF Services
SMF AMF NRF NEF PCF AF AUSF ……
2018-06-22
基于服务的控制面架构：解读
• 核心网：基础平台的云化、功能的软件化以及逐渐被业界所认可 • 将软件系统架构中“微服务”的理念引入5G控制面设计 •“基于服务的系统架构”（SBA: Service-based architecture)
核心点1：基于“微服务”的网络功能设计 • 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，并且可以
10--5G-NR核心网基础概念介绍复习过程
永久标识-SUPI 永久标识-PEI
永久标识-GPSI 临时标识-5G-GUTI
临时标识-5G-S-TMSI 临时标识-SUCI
位置区标识-TAI&TAC
用户状态
注册管理CM
注册管理-3GPP/Non- 3GPP双接入
连接管理CM
连接管理（CM-CONNECTED） with RRC Inactive State
5QI
标准5QI的QoS特性参数映射（1）
标准5QI的QoS特性参数映射（2）
标准5QI的QoS特性参数映射（3）
ARP
Reflective QoS
GFBR、MFBR 通知控制（Notification control）
Session-AMBR UE-AMBR
数据网络名称DNN 移动边缘计算MEC
UL CL
IPv6-Multi homing
LADN
5G核心网基本流程介绍
移动性管理-通用注册流程
移动性管理-通用注册流程
会话管理-会话建立流程
会话管理-会话建立流程
RRC恢复
RRC状态改变通知
网络切片
控制面功能共享
网络切片类型和标识
标准化SST
用户注册过程中的切片选择
会话建立过程中的切片选择
会话管理SM
PDU会话 PDU会话类型和IP地址分配
会话和业务模式连续性
QoS Flow
QFI 5G QoS Flow映射
QoS Rule
5G QoS 模型
基于服务化的接口- AMF Service模板示例（续）
网络切片，实现应用之间的隔离及U分离架构，支持融合演进
用户面部署位置和传输时延关系
5G核心网介绍
5G核心网介绍再见MME…5G核心网你彻底变了想必你已听说，由中国移动牵头提出的SBA构架已被3GPP确认为5G核心网基础构架，实在令人欣喜自豪。
但是，相对于传统核心网，这一构架变动之大，不禁让人感叹技术创新步伐之快，有点猝不及防之感。
5G核心网构架主要包含三大关键技术：SBA、CUPS和网络切片，在小编看来，这是最终实现化整为零、由硬变软的彻底演进。
什么是SBA？SBA（Service Based Architecture），即基于服务的架构。
它基于云原生构架设计，借鉴了IT领域的“微服务”理念。
众所周知，传统网元是一种紧耦合的黑盒设计，NFV（网络功能虚拟化）从黑盒设备中解耦出网络功能软件，但解耦后的软件依然是“大块头”的单体式构架，需进一步分解为细粒度化的模块化组件，并通过开放API接口来实现集成，以提升应用开发的整体敏捷性和弹性。
为此，业界提出了基于Cloud Native的设计原则。
Cloud Native的使命是改变世界如何构建软件，其主要由微服务架构、DevOps和以容器为代表的敏捷基础架构几部分组成，目标是实现交付的弹性、可重复性和可靠性。
微服务就是指将Monolithic（这个词太难传神翻译了，本文翻译成单体式应用程序）拆分为多个粒度更小的微服务，微服务之间通过API交互，且每个微服务独立于其他服务进行部署、升级、扩展，可在不影响客户使用的情况下频繁更新正在使用的应用。
正是基于这样的设计理念，传统网元先是转换为网络功能（NF），然后NF再被分解为多个“网络功能服务”。
SBA=网络功能服务+基于服务的接口。
网络功能可由多个模块化的“网络功能服务”组成，并通过“基于服务的接口”来展现其功能，因此“网络功能服务”可以被授权的NF灵活使用。
其中，NRF（NF Repository Function，NF贮存功能）支持网络功能服务注册登记、状态监测等，实现网络功能服务自动化管理、选择和可扩展。
5G核心网基础总结
NFV架构1.NFVI层FusionSphere将服务器，存储的物理资源进行虚拟化。
VIM：华为产品FusionSphere OM(FM)，负责虚拟化资源管理PIM：华为产品eSight，负责硬件管理eSight汇聚硬件告警，FM汇聚虚拟化资源告警，FM将虚拟化资源告警报给eSight，eSight 将硬件告警和虚拟化资源告警上报给U20202.NFVP层5GC网元(VNF)采用容器架构，容器建立在VM中，为虚机型容器。
VNFM：华为产品LCM，负责VNF的生命周期管理，可以对VNF进行扩缩容等。
CaaS-Master：华为产品FusionStage，负责容器的生命周期管理。
FusionStage告警作为VNFM的一部分向U2020上报网元VNF告警直接上报给U20203.VNFO层OSS：华为产品U2020NFVO：华为产品NFVO5GC网络架构5GC网元控制面网元间接口为服务化接口5GC网元功能简介AMF：(AMF执行MME中的接入控制和移动性管理功能)注册管理：连接管理，可达性管理，移动性管理，接入鉴权，接入授权合法监听转发UE和SMF间的SM消息转发UE和SMSF间的SMS消息SMF：(SMF相当于MME中的会话管理功能、SGW-C 和PGW-C功能的聚合)会话管理：UE IP 地址分配和管理，选择和控制UPF，配置UPF的流量定向，转发至合适的目的网络策略控制和Qos合法监听CDR搜集下行数据通知（Downlink Data Notification）.UPF: (UPF相当于SGW-U和PGW-U)数据面锚点连接数据网络的PDU会话点报文路由和转发：报文解析和策略执行合法监听(UP collection)UDM：(UDM相当于HSS)签约数据管理用户服务NF注册管理产生3GPP AKA 鉴权参数基于签约数据的接入授权(e.g. 漫游限制)保证业务/会话连续性AUSF：(AUSF相当于3GPP AAA Server)支持鉴权服务功能PCF: (PCF相当于PCRF)支持统一策略管理网络行为提供策略规则给控制面功能，由其执行从UDR获取签约相关信息以便做策略决策NEF: (NEF相当于SCEF，但是现在NEF开放的能力还未包括IMS部分向AF、第三方、边缘计算提供3GPP网络的能力和事件从AF获取外部应用信息以便提高给3GPP网络内部信息与外部信息的翻译功能将用于向外部开放的信息存储在UDR中UDR:存储和检索UDM的签约数据存储和检索PCF的策略数据存储和检索NEF的结构化数据，供网络能力开放存储和检索NEF的应用数据，供应用检测NSSF:选择服务UE的一组网络切片实例确定允许的NSSAI，并且如果需要的话，映射到签约的S-NSSAI确定配置的NSSAI，并且如果需要的话，映射到签约的S-NSSAI确定用于服务UE的AMF集合，或者可能基于配置通过查询NRF来确定候选AMF的列表NRF: (类似于dns功能)支持服务和网络功能发现功能维护网络功能信息，包括可用性及其支持服务5G网络接口及协议介绍控制面所有NF之间的交互采用服务化接口，同一种服务可以被多种NF调用，降低NF之间接口定义的耦合度，最终实现整网功能的按需定制，灵活支持不同的业务场景和需求服务化接口：服务化接口包含以下接口：Namf, Nsmf, Nudm, Nnrf, Nnssf, Nausf, Nnef, Nsmsf, Nudr, Npcf, N5g-eir, Nlmf.应用层包括JSON、Protobuf等编解码协议5G SBA接口协议栈的5层（从上到下）所采取的协议是：（1）API设计方式以Restful为主；（2）IDL（接口描述语言）采取OpenAPI 3.0；（3）序列化协议采取JSON；（4）应用层采取HTTP/2；（5）传输层采取TCP。
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移动性管理
S1
接入点
基于每用户的
包过滤
Internet
EPC
NAS
RRC
PDCP
RLC MAC L1
UE
LTE-Uu
Relay
RRC PDCP
S1-AP SCTP
RLC
IP
MAC
L2
L1
L1
eNodeB
S1-MME
NAS
S1-AP SCTP
IP L2 L1
MME
Application IP
PDCP RLC MAC L1
EPS (Evolved Packet System)
演进分组系统
LTE (Long Term Evolution)
长期演进计划
SAE (System Architecture Evolution)
系统架构演进项目
E-UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access Network) UMTS陆地无线接入网
中文名称 接入和移动性管理
会话管理 用户平面功能 统一数据管理 策略控制功能 认证服务器功能 网络能力开放 网络切片选择功能 网络注册功能
类似4G EPC网元 MME中NAS接入控制功能 MME、SGW-C、PGW-C的会话管理功能 SGW-U+PGW-U用户平面功能
HSS、SPR等 PCRF
HSS中鉴权功能 SCEF
IP
• 基于IP的传输 • 会话控制 • 业务实现
多媒体
• 语音 • 视频 • 图片 • 文本
子系统
• 依赖于现有网络的发展 • 最大程度重用现有网络
打电话 （语音业务）
对方所在网络
互联网
上网 （数据业务）
语音及多媒体业务
CS 电路域
MSCS
MGW
IMS：加强版的CS EPC：加强版的PS VoLTE：加强版的“打电话”
EPC (Evolved Packet Core)
演进分组核心网
接入网 核心网
➢ IMS，全称是IMS是3GPP R5阶段提出的一个新的“域” 。 ➢ IMS基于IP承载，叠加在PS域（分组域）之上。 ➢ IMS为用户提供文本、语音、图片、视频等不同的IP多媒体信息服务。 ➢ IMS不是一个具体的产品，而是一种网络架构，是对IP多媒体业务进行控制的网元的总称。
UE
Relay PDCP GTP-U RLC UDP/IP
MAC
L2
L1
L1
LTE-Uu
eNodeB
Relay GTP-U GTP-U
UDP/IP UDP/IP
L2
L2
L1
L1
S1-U
Serving GW
IP GTP-U
UDP/IP L2
L1
S5/S8
SGi
PDN GW
5GC
NG-RAN
gNB ng-eNB
CG
计费系统
类型
控制面
用户面 控制面 +用户面
协议
S1AP GTPv2-C
Diameter
GTPv1-U GTPv2-C GTPv1-U
名称
S1-MME S3 S10 S11 S6a Gx Rx
S1-U S12 S4
S5/S8
位置
eNodeB – MME MME – SGSN MME – MME MME – S-GW MME – HSS P-GW – PCRF AF – PCRF
采用GTP协议，在S-GW和P-GW设备间建立隧道，传送数据和信令
eNodeB
小区间无线资源管理 无线承载控制
连接移动性管理 无线接入控制 eNodeB测量 动态资源分配 RRC
PDCP RLC MAC PHY
EUTRAN
MME
NAS安全
安全状态 移动性管理
EPC承载控制
SGW
PGW
UE IP分配
LTE
基站 手机
IMS
BTS BSC/PCU
Um GPRS
UE
NodeB
Uu UMTS
UE
Abis
RNC Iub
Gb
SGSN
S3 Iu
MME S4
S10
S11
HSS/SPR
PCRF Rx
Gx Gy
LTE-Uu LTE
S1-U
S5/8
SGi
UE
eNodeB
S-GW
P-GW
BOSS系统
OCS 运营商的IP服务网络 (例如IMS,PSS等)
gNB ng-eNB
UE
UE
UE
UE
NEF
NRF
PCF
UDM
Nnef Nausf
AUSF
Nnrf Namf
AMF
Npef
Nndm
Nsmf
SMF
N1
N2
N4
UE
(R)AN
N3
UPF
终端（手机）
接入网（基站）
核心网
AF
Naf
N6
DN
运营商数据网络
5G网络功能 AMF SMF UPF UDM PCF AUSF （一旦有数据要传，就建专门的连接，一直占用）
PS分组交换（如果有数据要传，就分成几个包，分别送过去）
➢
➢
3G
4G
➢ ➢
手机
基站
核心网
用户面
控制面
➢ EPC是广义LTE的组成部分。 ➢ 广义的LTE，也就是现在大家通常所说的LTE，泛指整个EPS系统（既包括无线接入网部分，也涵盖了核心网部分）。 ➢ 狭义的LTE（Long Term Evolution，长期演进计划），是3GPP当年制定的新一代宽带移动通信标准项目。
5G新增，用于网络切片选择 5G新增，类似增强DNS功能
网元A
功能A 功能B 功能C ……
网元A
网元B
网元C
……
我们通常所说的虚拟化，实际上全称是网络功能虚拟化（NFV，Network Function Virtualization）。 网络功能虚拟化：就是采用虚拟化技术、基于X86等通用硬件实现业务功能节点的软件化。
eNodeB – S-GW S-GW – UTRAN S-GW – SGSN
S-GW – P-GW
功能
用于传送会话管理(SM)和移动性管理(MM)等控制面信息 采用GTP协议，在MME和SGSN设备间建立隧道，传送信令 采用GTP协议，在MME设备间建立隧道，传送信令 采用GTP协议，在MME和GW设备间建立隧道，传送信令 用于完成用户位置信息的交换和用户签约信息的管理 提供QoS策略和计费准则的传递 用于AF传递应用层会话信息给PCRF 在GW与eNodeB设备间建立隧道，传送数据包 在UTRAN与GW之间建立隧道，传送数据 采用GTP协议，在S-GW和SGSN设备间建立隧道，传送数据和信令
业务、控制、媒体 硬件合一
全合一的架构
控制
媒体
专有硬件 专有硬件
控制和媒体分离
业务
控制
媒体
专有硬件 专有硬件 专有硬件
业务、控制、媒体分离
NFV
IMS
EPC
虚拟层
HSS
X86通用硬件
网元功能软件与 运行资源分离
NFV将网元功能与硬件资源解耦，实现了系统功能软件化和硬件资源通用化。 NFV使得专有硬件被COTS通用硬件所取代。 COTS：Commercial Off-The-Shelf ，商用现成品或技术。