5GC核心网基本概念
5GC核心网基本概念
Session lifecycle level
起始于UE会话建立，结束于UE会话结束。 Session 可以包含1个或多个Procedure 。
Transaction Procedure Session
不需要处理状态信息的VNFC是无状态的VNFC。 需要处理状态信息的VNFC可以实现为： 一个有状态的VNFC。 具有外部状态的无状态VNFC。
Service Logic
Stateless Load Balancer
Other NF 通用NF无状态设计原则
无状态设计
•有状态处理和无状态服务逻 辑解耦 •有状态本地缓存的轻量级上 下文，容纳更多数据
•无状态LB保证流量在无状态 服务之间更加平衡
LB
网络切片实现智能管道，满足多种应用场景需求
网络切片
Cloud Database (UDSF/SDSF)
Stateless Service Local Cache
Stateful Service Local Cache
•Procedure 级无状态 •处理完成后，将数据存储在 CDB的上下文中，删除本地数 据
CDB
New scaled
Service Logic
•全网通信 •缩短网络路径
PDNGW
PCRF
MME
Serving GW
AMF SMF
…
PCF
UDM
服务化
•IP 地址
NRF
•FQDN
•支持的服务
•…
•NF服务到独立NRF注册/注销 •NRF和NF服务之间的状态检测 •NF服务自动管理，自动选择和自动扩展
5G网络架构与关键技术
5G网络架构与关键技术随着技术的进步和人们对通信需求的不断增长，5G网络已成为当前科技领域的热门话题。
5G网络将是第五代移动通信技术的缩写，它将以更高的速度、更低的延迟和更稳定的连接来实现更快速、更可靠的数据传输。
本文将主要介绍5G网络的架构和关键技术。
1.5G网络架构核心网络：5G核心网络具有分布式架构，它分为多个网络切片（Network Slicing），每个切片都专门用于实现不同的通信需求，如增强型移动宽带（eMBB）、大规模机器通信（mMTC）和超可靠低延迟通信（URLLC）。
这样的设计可以为不同行业和业务提供个性化的网络体验。
边缘计算：由于5G网络下的大量数据传输和处理可能导致网络延迟增加，为了使数据传输更加高效，5G引入了边缘计算概念。
边缘计算通过将计算和存储能力推向网络边缘，将计算任务分配到更接近终端用户的边缘节点上，从而降低网络延迟和流量负载，提高网络性能和用户体验。
无线接入网：5G无线接入网具有多层次的分布式结构，包括宏基站、微基站和室内小基站。
宏基站用于覆盖广域，微基站用于提供高密度的覆盖和容量，室内小基站用于提供室内覆盖。
此外，5G还引入了Massive MIMO（Massive Multiple Input Multiple Output）技术，通过使用大量天线和波束成形技术来提高网络容量和覆盖范围。
2.关键技术为了实现5G网络的高速率、低时延和大容量等特点，5G网络依赖于许多关键技术。
毫米波通信：5G网络广泛使用毫米波频段（mmWave），它具有更宽的频谱和更高的传输速率。
然而，由于毫米波频段的特殊传播特性，如高传输损耗和较短的传输距离，需要使用波束成形和中继技术来克服这些问题。
超密集组网：5G网络可以实现超密集组网，即高密度的基站部署。
通过将基站部署在更多的地方，并使用更小的基站，可以提供更好的覆盖和更高的容量。
网络切片技术：5G网络可以根据不同的应用需求，将网络划分为多个独立的逻辑切片，每个切片都适用于不同的应用场景。
5GC 系统架构 知识分享教程
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5GC协议流程
• 无线接口协议栈 • 从接入到核心 • 典型PDU会话流程
无线接口协议栈
➢ 网络层 ➢ 数据链路层 ➢ 物理层
➢ 控制面 ➢ 用户面
空口控制面协议栈
空口用户面协议栈
NFV 三大功能模块
基础网络虚拟化架构（Network Functions Virtualization Infrastructure, NFVI ）
NFVI就好比各手机厂商推出的手机系统，它给硬件设备赋予基本的组件，支持网络应用所需要的软件或者容器管理平台。
虚拟网络功能（Virtual Network Functions, VNF）
是一种控制与转发分离，并直接可编程的网络架构
N F V Network Function Virtualization
网络功能虚拟化 K8S、Docker等技术
针 对 服 务 器 资 源 （ 计 算 、 存 储 、 网 络 ， 如 C P U 、 M e m o r y 、 S S D 、 N e t w o r k ···） 的 虚 拟 化 。
VNF是实现网络功能（转发服务、IP配置等）的软件应用，就好比手机上的APP。在NFV架构中，各种VNF在NFVI的基础 上实现。由于NFVI是标准化的架构，使得不同的VNF获得了通用性，不再依赖于原来的黑盒设备。
管理自动化及网络编排（Management and orchestration, MANO）
3GPP：五系列十种组网
2
5GC主要网元
• 部分网元列表 • 常用网元介绍
部分网元列表
网元
5G核心网基础知识概述
国内运营商5G核心网策略
路线：目前基于市场形势先部署NSA，后期部署SA策略：NSA小规模预商用应对外部竞争，采用商用加速方案催熟SA，实现技术架构领先进展：2019.10月NSA商用，2020年部署SA 5G核心网
如何能够快速上线业务
如何能够降低运维复杂度
如何能够适应多种业务场景
基础设施虚拟化 提供IaaS
云感知软网络（CSN）
核心网引入云化架构满足业务成本创新需求
核心网网元重构实现网络的灵活弹性
架构设计以网元为单位移动性功能分离，但会话控制功能分散在MME、S/P-GW等网元集中的出口网关网元之间直接互通
IMT-2020 技术规范
Waveform/CodingNumerologyFrame StructureMassive MIMO
Non-standalone NR Standalone NRCU/DU RAN Split
eMBBURLLC
新空口
网络架构
应用场景
R15主要聚焦eMBB，支持eMBB&uRLLC，2018Q2主交付冻结，具备规模部署能力；
万物互联促进了终端接入数量激增，5G势在必行！！
4G时代：主要是人与人之间的连接
5G时代：万物互联
ITU对5G应用场景的划分
GB/秒移动通信
智能家居
智慧城市
语音
工业自动化
增强现实
云办公和游戏
3D、超高清视频
车联网
远程医疗
5G KPI全方位超越4G
5g基本概念
5g基本概念
5G基本概念指的是第五代移动通信技术（5G）的核心概念。
以下是5G基本概念的简要介绍：
1. 高速移动通信：5G技术能够提供比4G更高的数据传输速度，从而实现更快的下载和上传速度，支持高清视频流、VR 游戏等应用。
2. 低延迟通信：5G技术将延迟降低到毫秒级别，使得实时应用（如无人驾驶车辆）能够实现更高的精确性和反应速度。
3. 大容量通信：5G技术能够提供更高的频谱效率，使得通信网络能够支持更多用户和设备的同时连接，满足不断增长的移动数据需求。
4. 多连接技术：5G技术支持多个设备同时连接，实现设备间的高速互联，为物联网和智能城市等应用提供基础设施。
5. 网络切片技术：5G技术可以通过将网络资源切割为不同的虚拟网络来满足不同应用的需求，从而实现对网络资源的灵活配置和管理。
6. 边缘计算：5G技术能够将计算和存储功能移动到网络的边缘，减少传输延迟，支持更多边缘设备。
7. 天线技术：5G技术采用了多天线技术（如MIMO），能够实现更好的信号覆盖和信号质量，提高网络性能和用户体验。
总的来说，5G基本概念体现了高速、低延迟、大容量、多连接、网络切片、边缘计算和新的天线技术等特点，为未来的移动通信和物联网应用提供了更先进的技术基础。
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无线接入网(NG-RAN) 基础概念
5G 无线接入网(NG-RAN) 的一些基础概念上期我们说到5G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无线接入网主要就包括两种节点：gNB和ng-eNB。
它们是什么？有什么作用？先不着急解读，看3GPP官方解释gNB：向UE提供NR用户面和控制面协议终端的节点，并且经由NG 接口连接到5GC。
ng-eNB：向UE提供E-UTRA用户面和控制面协议终端的节点，并且经由NG接口连接到5GC。
懂的已经看出来了，gNB是独立组网需要用到的，而ng-eNB是为了向下兼容4G网络，为了不同核心网而生。
而gNB 和gNB 之间，gNB 和ng-eNB 之间，ng-eNB 和gNB 之间的接口都为Xn 接口于是，Xn接口的概念也呼之欲出：Xn接口：NG-RAN节点之间的网络接口。
gNB和ng-eNB承载以下功能：▪-无线资源管理的功能：无线承载控制，无线接纳控制，连接移动性控制，在上行链路和下行链路中向UE的动态资源分配（调度）;▪-IP报头压缩，加密和数据完整性保护;▪-当不能从UE提供的信息确定到AMF的路由时，在UE附着处选择AMF;▪-用户面数据向UPF的路由;▪-控制面信息向AMF的路由;▪-连接设置和释放;▪-调度和传输寻呼消息;▪-调度和传输系统广播信息（源自AMF或O＆M）;▪-用于移动性和调度的测量和测量报告配置;▪-上行链路中的传输级别数据包标记;▪-会话管理;▪-支持网络切片;▪-QoS流量管理和映射到数据无线承载;▪-支持处于RRC_INACTIVE状态的UE;▪-NAS消息的分发功能;▪-无线接入网共享;▪-双连接;▪-NR和E-UTRA之间的紧密互通。
也就是承接以前nodeB的一些功能，并进行了拓展。
它们在整体5G 网络的功能划分：5G 用户终端（UE）通过gNB接入5G网络的信令流程如下：1.UE向gNB-DU发送RRC连接请求消息。
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。
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专用术语详解(篇一)
5G专用术语详解（篇一）一、什么是5GC5G技术作为一种尖端通信技术，涉及众多专用术语。
本文将为您详细解析5G中的一个重要术语——5GC。
5GC，全称5th Generation Core，意为第五代核心网。
作为5G 技术的核心部分，5GC负责处理网络中的数据传输、连接管理和业务支持等功能。
相较于4G核心网，5GC在性能、容量、延迟、安全性等方面实现了显著的提升，以满足日益增长的移动数据需求和新兴的垂直行业应用。
5GC采用了多种新技术和改进措施，主要包括以下几点：1.网络切片（Network Slicing）：5GC通过网络切片技术，将物理网络划分为多个虚拟网络，每个虚拟网络针对不同业务需求提供定制化的服务。
这使得5G网络能够同时支持多种应用场景，如高速率、低延迟、高可靠性等。
2.边缘计算（Edge Computing）：5GC将部分计算任务从中心节点迁移到网络边缘，靠近数据产生源。
这有助于降低数据传输延迟，提高网络性能，同时减轻了中心节点的负担。
3.软件定义网络（Software Defined Networking，SDN）：5GC 采用了SDN技术，通过将网络控制功能从数据平面分离到控制平面，实现了网络的集中管理和配置。
这提高了网络的可编程性、灵活性和可扩展性。
4.网络功能虚拟化（Network Function Virtualization，NFV）：5GC 采用NFV技术，将网络功能实现为软件模块，以便于动态部署、升级和迁移。
这有助于降低网络部署和维护成本，加快创新速度。
5.服务化架构（Service-Based Architecture，SBA）：5GC采用了SBA，将网络功能划分为多个独立的服务，实现模块化、可组合的网络服务。
这有助于简化网络管理和优化，提高网络的可维护性。
6.集成安全：5GC将网络安全融入网络架构设计，实现端到端的安全保障。
通过加密、身份认证、访问控制等技术，确保网络数据和用户隐私的安全。
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
5G网络缩写和术语
5G(NR)网络中的Non-Standalone模式是指依赖现有4G(LTE)网络的控制面来实现控制功能的5G(NR)部署；相关缩写和术语如下：新RAN:一种无线接入网络，可以支持NR/E-UTRA或两者，并且它们具有与下一代核心网络(NG-CN)接口的能力。
NG-C/U是面向核心网络的控制/用户平面接口。
gNB:新无线(NR)基站能够通过NG-C/U(NG2/NG3)接口与称为NG-CN的5G核心以及称为S1-C/U接口上的EPC的4G 核心进行接口. 5GC:新一代5G核心网基于基于服务架构，该架构实现了IT网络原则和云原生设计方法。
在5GC中存在网络功能，其中每个NF由称为微服务的小块软件代码组合而成。
每个NI通过API(应用程序编程接口)向其他NF提供一个或多个服务。
5GC自动允许升级和添加新功能，而不会影响已经运行的服务。
eLTE eNB:eLTE eNB是eNB 的演进，支持连接到演进分组核心和NGC下一代核心）。
Non-Standalone NR:5G(NR)的Non-Standalone模式是指5G(NR)部署的一种选择，依赖于现有4G LTE网络的控制平面来实现控制功能，5G(NR)只专注于用户平面。
在这种情况下新的无线基站(gNB)通过4G网络连接。
控制平面通信和移动性管理程序需要4G EPC(演进分组核心)。
5G NSA的好处是上市时间短、移动宽带速度更快、效率更高。
NSA 部署选项:•选项3:EPC下的NSA LTE和NR，•选项4:5GC下的NSA NR和LTE，•选项7:5GC下的NSA LTE和NR。
Standalone NR:新无线和5G核心因此独立于LTE 技术。
语音服务也将在这方面得到支持，并且5G和其他代之间将在语音和数据服务方面进行切换。
此类核心的优势包括增强的最终用户体验、简化的操作和服务敏捷性、改进的网络功能以及面向未来的网络架构。
SA部署选项有•选项1:EPC下的SA LTE;•选项2:5GC下的SA NR;•选项5:5GC下的SA LTE。
5G核心网的构架和一些基础概念
5G焦点网的构架和一些基本概念【2 】5G无线接入收集架构,重要包括5G 接入网和5G 焦点网,个中NG-RAN 代表5G 接入网,5GC 代表 5G 焦点网.5G焦点网重要包括哪些呢?先说一下症结的 AMF,SMF,UPF.•AMF：全称 Access and Mobility Management Function,接入和移动治理功效,终端接入权限和切换等由它来负责.•SMF：全称 Session Management Function,会话治理功效,供给办事持续性,办事的不间断用户体验,包括IP地址和/或锚点变化的情形.•UPF：全称 User Plane Function,用户面治理功效,与UPF联系关系的PDU会话可以由(R)AN节点经由过程(R)AN和UPF之间的N3接口办事的区域,而无需在其间添加新的UPF或移除/从新 - 分派UPF.我们看一下5G的体系构架图：AMF/SMF/UPF 处于主体的感化.AMF承载以下重要功效：接入和移动治理功效(AMF)包括以下功效.在AMF的单个实例中可以支撑部分或全体AMF 功效：•终止RAN CP接口(N2).•终止NAS(N1),NAS加密和完全性破坏.•注册治理.•衔接治理.•可达性治理.•流淌性治理.•正当拦阻(实用于AMF事宜和LI体系的接口).•为UE和SMF之间的SM新闻供给传输.•用于路由SM新闻的透明代理.•接入身份验证.•接入授权.•在UE和SMSF之间供给SMS新闻的传输.•安全锚功效(SEAF).•监管办事的定位办事治理.•为UE和LMF之间以及RAN和LMF之间的地位办事新闻供给传输.•用于与EPS互通的EPS 承载 ID分派.•UE移动事宜通知.无论收集功效的数目若何,UE和CN之间的每个接入收集只有一个NAS接话柄例,终止于至少实现NAS安全性和移动性治理的收集功效之一.除了上述AMF的功效之外,AMF还可以包括以下功效以支撑非3GPP 接入收集：•支撑N2接口与N3IWF.在该接口上,可以不运用经由过程3GPP 接入界说的一些信息(例如,3GPP 小区标识)和进程(例如,与切换相干),并且可以运用不实用于3GPP接入的非3GPP 接入特定信息.•经由过程N3IWF上的UE支撑NAS信令.由3GPP 接入上的NAS信令支撑的一些进程可能不实用于不可托的非3GPP(例如寻呼)接入.•支撑经由过程N3IWF衔接的UE的认证.•治理经由过程非3GPP 接入衔接或经由过程3GPP和非3GPP同时衔接的UE的移动性,认证和单独的安全高低文状况.•支撑调和的RM治理高低文,该高低文对3GPP和非3GPP拜访有用.•支撑针对UE的专用CM治理高低文,用于经由过程非3GPP 接入进行衔接.留意：并非所有功效都须要在收集片的实例中得到支撑.UPF承载以下重要功效用户平面功效(UPF)包括以下功效.在UPF的单个实例中可以支撑部分或全体UPF功效：•用于RAT内/ RAT间移动性的锚点(实用时).•外部PDU与数据收集互连的会话点.•分组路由和转发(例如,支撑上行链路分类器以将营业流路由到数据收集的实例,支撑分支点以支撑多宿主PDU会话).•数据包检讨(例如,基于办事数据流模板的运用程序检测以及从SMF吸收的可选PFD).•用户平面部分策略规矩实行,例如门控,重定向,流量转向).•正当拦阻(UP收集).•流量运用报告.•用户平面的QoS处理,例如UL / DL速度实行,DL中的反射QoS标记.•上行链路流量验证(SDF到QoS流量映射).•上行链路和下行链路中的传输级分组标记.•下行数据包缓冲和下行数据通知触发.•将一个或多个“停止标记”发送和转发到源NG-RAN节点.•ARP代理和/或以太网PDU的IPv6 Neighbor Solicitation Proxying. UPF经由过程供给与要求中发送的IP地址相对应的MAC地址来响应ARP和/或IPv6邻人要求要求.会话治理功效(SMF)承载以下重要功效会话治理功效(SMF)包括以下功效.在SMF的单个实例中可以支撑部分或全体SMF功效：•会话治理,例如会话树立,修正和释放,包括UPF和AN节点之间的地道破坏.•UE IP地址分派和治理(包括可选的授权).•DHCPv4(办事器和客户端)和DHCPv6(办事器和客户端)功效.•ARP代理和/或以太网PDU的IPv6 Neighbor Solicitation Proxying. SMF经由过程供给与要求中发送的IP地址相对应的MAC地址来响应ARP和/或IPv6邻人要求要求.•选择和掌握UP功效,包括掌握UPF代理ARP或IPv6邻人发明,或将所有ARP / IPv6邻人要求流量转发到SMF,用于以太网PDU会话.•设置装备摆设UPF的流量掌握,将流量路由到准确的目标地.•终止接口到策略掌握功效.•正当拦阻(用于SM事宜和LI体系的接口).•收费数据收集和支撑计费接口.•掌握和调和UPF的收费数据收集.•终止SM新闻的SM部分.•下行数据通知.•AN特定SM信息的提议者,经由过程AMF经由过程N2发送到AN.•肯定会话的SSC模式.漫游功效：•处理本地实行以运用QoS SLA(VPLMN).•计费数据收集和计费接口(VPLMN).•正当拦阻(在SM事宜的VPLMN和LI体系的接口).•支撑与外部DN的交互,以便经由过程外部DN传输PDU会话授权/认证的信令.。
《5G核心网原理与实践》札记
《5G核心网原理与实践》读书札记目录一、5G核心网概述 (2)1.1 5G网络的发展背景 (3)1.2 5G核心网的定义与功能 (4)1.3 5G核心网的技术特点 (5)二、5G核心网架构 (7)2.1 5G核心网的组成结构 (8)2.2 5G核心网的网络切片技术 (10)2.3 5G核心网的虚拟化技术 (11)三、5G核心网关键技术 (12)四、5G核心网的性能优化 (14)4.1 网络切片管理 (15)4.2 负载均衡技术 (16)4.3 资源调度策略 (18)4.4 性能监控与评估 (19)五、5G核心网的部署与实施 (21)5.1 5G核心网的部署模式 (22)5.2 5G核心网的实施步骤 (23)5.3 5G核心网的运维与管理 (25)六、5G核心网的应用案例 (26)6.1 5G+工业互联网 (28)6.2 5G+智慧交通 (29)6.3 5G+远程医疗 (31)6.4 5G+智慧城市 (32)七、5G核心网的未来发展趋势 (34)7.1 5G核心网的技术创新 (35)7.2 5G核心网的产业应用 (36)7.3 5G核心网的挑战与机遇 (37)八、总结与展望 (39)8.1 5G核心网的发展成果 (40)8.2 5G核心网的未来趋势 (41)8.3 对5G核心网发展的展望 (43)一、5G核心网概述随着移动通信技术的迅猛发展，5G作为新一代移动通信技术，其核心网（5GC）在架构、功能和技术上均实现了重大突破。
5G核心网不再局限于传统的LTE网络架构，而是采用了全新的网络切片技术，以灵活、高效的方式满足不同应用场景的需求。
在5G核心网中，网络功能（NF）被划分为多个服务化网络功能（SFN），每个SFN都基于一个独立的逻辑网络切片实例。
这种划分方式不仅提高了网络的灵活性和可扩展性，还使得网络资源能够更高效地利用。
5G核心网还引入了网络功能虚拟化（NFV）和软件定义网络（SDN）技术，进一步降低了网络运维的成本，提高了网络的智能化水平。
5g高级知识点
5g高级知识点一、5G网络架构。
1. 核心网（5GC）- 基于服务的架构（SBA）- 5G核心网采用SBA，将网络功能模块化、服务化。
各个网络功能（如认证服务器功能 - AUSF、接入和移动性管理功能 - AMF等）以服务的形式提供，通过服务接口进行交互。
这种架构提高了网络的灵活性、可扩展性和可定制性。
例如，不同的运营商可以根据自身业务需求组合这些服务，快速推出新的业务。
- 网络切片。
- 概念：网络切片是5G核心网的关键特性。
它允许在同一个物理网络基础设施上创建多个逻辑网络，每个网络切片针对不同的业务场景（如eMBB - 增强移动宽带、uRLLC - 超高可靠低时延通信、mMTC - 海量机器类通信）进行优化。
- 实现方式：通过对网络资源（如带宽、计算资源、存储资源等）的隔离和分配，不同切片可以有不同的网络拓扑、协议配置和安全策略。
例如，对于自动驾驶这种uRLLC场景的网络切片，会优先保证低时延和高可靠性，而对于物联网的mMTC切片，则侧重于大规模连接的支持。
2. 接入网（5G - RAN）- 云化RAN（C - RAN）- 特点：C - RAN将基站的基带处理单元（BBU）集中化，形成基带池。
多个远端射频单元（RRU）通过前传网络连接到基带池。
这种架构降低了基站建设成本，提高了资源利用率。
例如，在人口密集区域，可以通过共享基带池资源，灵活分配处理能力给不同的RRU，满足高流量需求。
- 大规模MIMO（多输入多输出）- 原理：在基站侧使用大量的天线（例如64根或更多）同时与多个用户设备（UE）进行通信。
通过波束赋形技术，将信号能量集中在特定方向上，提高信号的传输效率和覆盖范围。
- 优势：大规模MIMO可以显著提高频谱效率，增加系统容量。
在相同的频段下，能够同时服务更多的用户，并且提高每个用户的数据传输速率。
二、5G关键技术。
1. 毫米波（mmWave）通信。
- 频段特点。
- 毫米波频段通常指30 - 300GHz的频段。
5GC核心网基本概念
Naf Nnrf
NRF
HPLMN
5G 时代
目录
5G核心网行业趋势 ZTE 5G核心网总体架构 ZTE 5G 核心网特色解决方案 ZTE 5G运营商合作与试验案例
ZTE 5GC 基于服务的架构
NF Service
网元
网络功能
•NE改为NF，NF可分为NF服务（VNFC） •服务是自包含的，可重复使用的，可独立扩展的 •按需编排和分布式部署
超高宽带
10G+bps 峰值速率/用户
eMBB
动态的体验管理
5G
业务定义的连接 按需的移动性
mMTC
低功耗 大连接通信
100万连接/km2
uRLLC
高可靠 低时延通信
1ms时延
快速的流量转发
5G时代的网络必须按需满足业务的多样性和相应性能需求。
eMBB/URLLC/mMTC全新数字体验
eMBB: 无缝广域覆盖
什么是无状态
Stateful vs Stateless
------Definition in ETSI
无状态设计
3 level of stateless
Transaction lifecycle level
起始于NF收到请求，结束于NF返回响应；
Procedure lifecycle level
OpenStack, 等.)
云原生架构
• 服务化架构 • 控制面和用户面分离 • 无状态设计
按需的业务
• 灵活的网络切片 • 跨DC的灵活部署
端到端的编排
• SDN/NFV实现跨域资源和网络业 务的统一编排和管理
• 层次化的编排架构，结构清晰， 便于系统维护。
2024年度5G核心网基础知识
06
5G核心网应用与前景
2024/3/23
24
行业应用案例分享
智能制造
5G核心网在智能制造领域的应用 ，可以实现设备远程监控、实时 数据传输、高精度定位等功能，
提高生产效率和产品质量。
2024/3/23
智慧城市
5G核心网可以支持大规模物联网 设备的接入，为智慧城市的建设提 供高速、低时延的数据传输和处理 能力。
2024/3/23
自动化运维定义
01
自动化运维是一种通过自动化工具和流程，实现系统部署、监
控、故障处理等任务的运维方式。
自动化运维优势
02
提高运维效率、降低运维成本、减少人为错误等。
自动化运维在5G核心网中的应用
03
包括自动化部署、自动化监控和自动化故障处理等，确保5G核
心网稳定、高效地运行。
11
03
片按需、安全、可靠地运行。
2024/3/23
8
边缘计算技术
01
02
03
边缘计算定义
边缘计算是一种将计算、 存储、应用等能力部署在 网络边缘，就近提供服务 的计算模式。
2024/3/23
边缘计算优势
降低数据传输时延、减轻 核心网负担、提高数据安 全性等。
边缘计算应用场景
智能制造、智慧城市、智 能交通、虚拟现实等。
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。
2024/3/23
6
02
5G核心网关键技术
5G核心网基本概念详解
HPLMN
5GC漫游架构- Local breakout with AF in HPLMN
NG CP
PCF
NEF NRF
Npcf
Nnef
Nnrf
Namf
AMF
Nsmf
SMF
N1
UE
N2
N4
RAN
N3
UPF
N6
VPLMN
DN
UDM NEF
AF
Nudm Nausf
AUSF
Nnef Npcf
PCF
Naf Nnrf
移动通信的趋势
1G
1980
模拟 语音
2G -100Kbps
3G/HSPA -100Mbps
4G /LTE -1Gbps
1990
数字 语音
2000
语音
数据
互联网
2010
数据
海量应用
高移动性
5G and Beyond–10G+bps
2020+
10-100x 带宽增长 移动互联网
大用户连接 物联网
5G将在3大领域多种场景提供连接服务
超高宽带
10G+bps 峰值速率/用户
eMBB
动态的体验管理
5G
业务定义的连接 按需的移动性
mMTC
低功耗 大连接通信
100万连接/km2
uRLLC
高可靠 低时延通信
1ms时延
快速的流量转发
5G时代的网络必须按需满足业务的多样性和相应性能需求。
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eMBB: 无缝广域覆盖
5G核心网基本概念详解
navy 2020.7.9
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完成移动性管理、NAS MM信令处理、NAS SM 信令路由、安全锚点和安全上下文管理等
完成会话管理、UE IP地址分配和管理、UP选 择和控制等
统一数据管理 管理和存储签约数据、鉴权数据
与4G网元对比
MME中NAS接入控制功能
MME+SGW+PGW中会话和承载 管理的控制面功能 HSS、SPR
5G 核心网解决方案整体架构
Big Data
MICT-OS
Open API
OSS
Monitoring
Policy
eMBB
Control Plane
NEF
5G Core Network
uRLLC
NRF
PCF
…
mMTC
AUSF
CMF
AMF
SMF
…
CDB
User Plane
UPF
TCF
Computing
更加复杂的网络管理
5G核心网需要处理不同的接入技术
网络安全和隐私保护
更加广泛的应用和环境带来很多安全问题
更加开放的服务生态
需要开放平台快速、安全引入新业务
3GPP 5G标准进展
RReelelaesaes1e4 （14TR(）TR)
RReelleeaasese151（5P（hasPeh1a）se 1）
超高宽带
10G+bps 峰值速率/用户
eMBB
动态的体验管理
5G
业务定义的连接 按需的移动性
mMTC
低功耗 大连接通信
100万连接/km2
uRLLC
高可靠 低时延通信
1ms时延
快速的流量转发
5G时代的网络必须按需满足业务的多样性和相应性能需求。
eMBB/URLLC/mMTC全新数字体验
eMBB: 无缝广域覆盖
AUSF
认证服务器功能 完成用户接入的身份认证功能
MME中鉴权功能
UPF
用户面功能
完成不同的用户面处理
SGW/PGW中用户面功能
PCF
策略控制功能 支持统一策略框架，提供策略规则
PCRF
NRF
网络存储功能
维护已部署NF的信息，处理从其他NF过来的 NF发现请求
N/A
NEF
网络开放功能
使内部或外部应用可以访问网络提供的信息或 业务，为不同的使用场景定制化网络能力
2016
2017
2018
2019
2020
2021
阶段3完成 Non-standalone 5G-NR(Option 3)
阶段3完成 Standalone 5G-NR (Option 2)
Option 3 比 Option 2 提前了六个月
5G 时代
目录
5G核心网行业趋势 ZTE 5G核心网总体架构 ZTE 5G 核心网特色解决方案 ZTE 5G运营商合作与试验案例
SFs
标准NF
自定义NF
亮点：4S
Service
based
Stateless Network C/U plane
NF
Slicing Separation
目标：3A
Any
Access
Any
Where
Any
Service
5G核心网网络功能介绍
网络功能
AMF SMF UDM
中文全称
功能描述
接入和移动性管理 功能
VM/Container
Storage
ZTE or 3rd party
Network
Service Assurance
MANO Orchestrator
VNFM
VIM/PIM
ZTE or 3rd party VIM
标准与开放
• 遵循 3GPP, ETSI NFV等标准 • 支持开放的架构与接口 (OPNFV,
移动通信的趋势
1G
1980
模拟 语音
2G -100Kbps
3G/HSPA -100Mbps
4G /LTE -1Gbps
1990
数字 语音
2000
语音
数据
互联网
2010
数据
海量应用
高移动性
5G and Beyond–10G+bps
2020+
10-100x 带宽增长 移动互联网
大用户连接 物联网
5G将在3大领域多种场景提供连接服务
OpenStack, 等.)
云原生架构
• 服务化架构 • 控制面和用户面分离 • 无状态设计
按需的业务
• 灵活的网络切片 • 跨DC的灵活部署
端到端的编排
• SDN/NFV实现跨域资源和网络业 务的统一编排和管理
• 层次化的编排架构，结构清晰， 便于系统维护。
ZTE 5G核心网亮点与目标
CAF
NEF
eMBB
eMBB: 热点与高速率
视频/语音/互联网/视频电话 20Mbps速率的4K高清体验 @公路/铁路/村落/郊区/偏远地区
mMTC: 低功耗、高连接密度
mMTC
FTP/下载/超高清3D视频/VR/AR 100Mbps体验速率，峰值速率超过1Gbps @ 热点/室内/咖啡厅/办公室/体育场
RReelelaesae s1e6 （16Ph（aseP2h）ase 2）
需求定义
通用技术实施方案
接口定义
R15-Stage1 R15-Stage2 R15-Stage3
Hale Waihona Puke 5G Evolution 5G 演进
Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4
N/A
5GC漫游架构- Home routed
NG CP
PCF
NEF NRF
Npcf
Nnef
Nnrf
Namf
Nsmf
AMF SMF
UDM NEF NRF
ZTE 5G核心网基本概念
培训导引
5GC基本概念
5GC VNF特性 介绍
5G 时代
5GC U盘一键 开通介绍
5GC产品组网 介绍
5GC安装介绍
5GC数据配置 及调测经验
5GC部署演进 方案
5GC产品业务 流程介绍
5GC运维自动 化介绍
5G 时代
目录
5G核心网行业趋势 ZTE 5G核心网总体架构 ZTE 5G 核心网特色解决方案 ZTE 5G运营商合作与试验案例
NRF
PCF
UDM
FAF
AF
Ncaf
Nnef
Nnrf
Npcf
Nudm
Nfaf
Naf
Ncmf
Nausf
Namf
Nsmf
Ncdb
Nlrf
Nsmsf
CMF
AUSF
AMF
SMF
CDB
LIF
SMSF
UT Non3GPP
N2 N1 N2
N3IWF
N3
N3
N4
N6
UPF
DN
SGd
GMSC -SMS
UE
(R)AN
TCF
uRLLC
URLLC: 低时延和高可靠性
监控、传感器、智慧城市 低功耗、低成本 100万连接每平方公里
车联网、工业控制、远程医疗
1ms时延@人工智能 接近100%的可靠性
5G核心网的5大核心挑战
5G核心网面临的挑战
支持多样的商业模式
从消费者市场拓展到工业和企业市场
提供灵活按需的业务
传统的单体软件架构无法提供灵活服务