5G核心网基础知识概述
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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。
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。
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 NEF NSSF NRF
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
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
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”
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)
CS电路交换（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
Fra Baidu bibliotek
➢ 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。
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。
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
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
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
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
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
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。
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。
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 NEF NSSF NRF
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
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
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”
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)
CS电路交换（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
Fra Baidu bibliotek
➢ 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。
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。
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
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
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
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
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