当前课程知识点：移动通信技术 > 第七章 第五代移动通信系统 > 7.3 5G网络架构 > 7.3.1 5G网络架构
同学们好
本知识点我们讲解5G网络架构
我们将讲解5G新型网络架构
5G无线接入网
5G核心网结构三个内容
1 5G新型网络架构
5G关键能力指标
对5G网络架构提出了很高的要求
接入平面
要提供统一的多无线接入技术融合
无线资源调度与共享
控制平面
要求控制集中化 简单化
服务差异化 开放化
转发平面
要求用户面下沉分布式网关
提供移动边缘内容与计算
5G网络将向性能更优质
功能更灵活
运营更智能
网络更友好的方向发展
以满足移动互联网应用与物联网应用
接入网和核心网的逻辑功能界面清晰
但是部署方式却更加灵活
甚至可以融合部署
接入平面需要具有以下功能特性
一 提升小区干扰协调能力
二 提高无线资源利用率
三 提升差异化的服务能力
四 多样组网拓扑
控制平面需要提供以下功能特性
一 控制功能集中
全局调度
二 按需功能编排
三 网络能力开放
而转发平面需要提供以下功能特性
一 网关功能简化
二 分布式部署
三 低时延 高带宽业务体验
如图
5G的网络架构主要包括
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接入网主包含以下两个节点
gNB
为5G网络用户提供NR的用户平面
控制平面协议和功能
ng-eNB
为4G网络用户提供NR的用户平面
和控制平面协议和功能
其中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
类似于LTE中X2接口
5GC是5G核心网
NG接口为无线接入网
与5G核心网之间的接口
类似于LTE中S1接口
其中
NG-C
表示NG-RAN和5GC之间的控制面接口
类似于LTE中S1-MME接口
NG-U
为NG-RAN和5GC之间的用户面接口
类似于LTE中S1-U接口
5G接入网与5G核心网之间的功能关系
5GC部分
分别有两个功能单元与NG-RAN部分对接
一个是接入和移动性功能单元 AMF
另一个是用户面的功能单元 UPF
AMF提供控制面的处理能力
UPF提供用户面的处理能力
NG-RAN包含gNB和ng-eNB这些网元
无线接入侧的网元
根据无线接入侧组网的方式不同而有差异
如果是独立组网
无线接入侧就只有gNB网元
没有ng-eNB网元
如果是非独立组网
无线接入侧包含gNB和ng-eNB这些网元
2 5G无线接入网
图中为3G 4G和5G的网络架构
我们可以看到
从扁平化
简化组网出发演进到了4G网络架构
从灵活组网
双/多连接和开放出发
演进到了5G网络架构
组网场景需求的多样性
迫使网络“软”化
5G基站重构为CU和DU两个逻辑网元
5G的基站功能重构为
CU和DU两个功能实体
CU与DU功能的切分
以处理内容的实时性进行区分
CU
主要包括非实时的无线高层协议栈功能
同时也支持部分核心网功能下沉
和边缘应用业务的部署
DU
主要处理物理层功能
和实时性需求的层2功能
考虑节省RRU与DU之间的传输资源
部分物理层功能也可上移至RRU实现
AAU
原BBU基带功能部分上移
以降低DU-RRU之间的传输带宽
RAN切分后带来的5G多种部署方式
如图所示
分别 是CU/DU合设
CU云化和DU分布部署
CU云化和DU集中部署
可根据业务的时延要求
和能耗要求选择合适的部署方式
CU集中和云化面临的挑战主要有
一 信令时延增加
二 管理复杂度增加
三 可靠性要求变高
四 承载网络改造
五 系统交付难度增加
六 CU平台定制化要求
七 uRLLC业务需要相应的CU下沉到基站侧
八 站间协作
CU集中与否
帮助不大
九 CU统计复用增益有限
CU集中虽然能解决NSA组网时的传输迂回问题
但是时延大
成本高
组网复杂度高
建议运营商先进行虚拟化平台建设
再将CU MEC UPF等网元
部署到虚拟化平台上
建议早期CU/DU合设
待虚拟化技术和虚拟化平台成熟后
再考虑CU集中化和云化
3 5G核心网结构
5G核心网采用控制转发分离架构
同时实现移动性管理
和会话管理独立进行
用户面上去除承载概念
QoS参直接作用于会话管理的不同流
通过不同的用户面网元
可同时建立多个不同的会话
并由多个控制面网元同时管理
实现本地分流和远端流量的并行操作
UDM
支持ARPF
支持存储签约信息
支持5G功能增强后的其他签约数据
类似于EPC网元中的HSS
PCF
应用和业务数据流检测
QoS控制
额度管理
基于流的计费
背景数据传送策略协商
对通过NEF和PFDF
从第三方AS配置进来的PFD进行管理
数据流分流管理具备
UDR前端功能以提供用户签约信息
提供网络选择和移动性管理相关的策略
UE策略的配置
类似于EPC网元中的PCRF
AMF
支持NG1接口终止 NG2接口终止接入
和移动管理功能
负责NAS消息的加密和完整性
负责注册
接入
移动性
鉴权
透传短信等功能
此外在和EPS网络交互时
还负责Eps Bearer Id的分配
类似于EPC网元中MME
SMF
负责会话管理
UE IP地址分配和承载QoS控制等
PCF
负责签约策略的下发等功能
AUSF
它是健全服务器网元
实现对用户的鉴权和认证
类似于EPC网元中HSS的AuC功能
NSSF
是网络切片选择功能
负责网络切片的选择
类似于EPC网元中PGW-C
UPF
用户平面功能
负责系统内外移动性锚点
分组路由和转发
数据包检查和用户平面部分的策略规则实施
上行链路分类器
支持将流量路由到数据网络
分支点以支持多宿主PDU会话
用户平面的QoS处理
例如
包过滤
门控
UL/DL速率执行
下行链路分组缓冲和下行链路数据通知触发
类似于EPC网元中PGW-U
NEF
网络能力的分析和重组
网络能力的开放
类似于EPC网元中SCEF
NRF
业务发现
从NF实例接收NF发现请求
并向NF实例提供发现的NF实例的信息
全新的网元
类似于增强的DNS
学习了本知识点
请同学们思考
5G网络结构由哪些部分组成
5G无线接入网有什么变化
为什么
5G核心网有哪些网元
谢谢
-1 光荣与梦想
--1.光荣与梦想
--光荣与梦想讨论
-2 责任与担当
--2.责任与担当
--责任与担当讨论
-3 楷模与巨人
--3.电磁波三巨人
--楷模与巨人讨论
-4 情怀与事业
--情怀与事业讨论
-1.1 移动通信基本概念
--1.1.2 移动通信基本概念--作业
-1.2 移动通信系统的构成
--1.2.4 移动通信系统的构成--作业
-1.3 移动通信发展历史
--1.3.2 移动通信发展历史--作业
-1.4 移动通信的工作方式
-1.5 移动通信的标准化
-第一章 移动通信概述 单元测试
-2.1 移动通信天线技术
--2.1.4 移动通信天线技术--作业
-2.2 无线电波的传播
--2.2.3 无线电波的传播--作业
-2.3 移动信道的传播模型
-第二章 天线与电波传播 单元测试
-3.1 调制技术
--3.1.5 调制技术--作业
-3.2 多址技术
--3.2.3 多址技术--作业
-3.3 编码技术
--3.3.4 编码技术--作业
-3.4 抗衰落技术
--3.4.8 抗衰落技术--作业
-3.5 组网技术
-第三章 移动通信中的关键技术 单元测试
-4.1 GSM概述
--4.1.3 GSM概述--作业
-4.2 GSM系统结构与接口
-4.3 GSM主要技术
-4.4 GSM无线接口
-4.5 GSM系统管理
-4.6 GSM移动通信网络
-4.7 GSM的主要信令流程
-4.8 GSM编号与业务
-4.9 GSM设备及性能指标
-4.11 GPRS概述
-4.12 GPRS协议
-第四章 GSM/GPRS移动通信系统及设备 单元测试
-5.1 CDMA系统概述
-5.2 CDMA系统主要技术
-5.3 CDMA网络结构
-5.4 CDMA主要信令流程
-5.5 第三代移动通信
-第五章 CDMA和第三代移动通信系统 单元测验
-6.1 LTE概述
--6.1.3 LTE概述--作业
-6.2 LTE网络结构
--6.2.3 LTE网络结构--作业
-6.3 LTE空中接口
--6.3.3 LTE空中接口--作业
-6.4 LTE空口信道及分类
--6.4.3 LTE空口信道及分类--作业
-第六章 第四代移动通信系统 单元测验
-6.5 LTE关键技术
--LTE关键技术1
--LTE关键技术2
--LTE关键技术3
-6.6 LTE物理层
--LTE物理层
-6.7 LTE语音实现方式
-6.8 LTE主要信令流程
--6.5.3 LTE Service Request流程动画
-6.9 LTE新技术
-7.1 5G业务需求及应用场景
-7.2 5G标准化及其频谱
-7.3 5G网络架构
-7.4 5G网络部署
-7.5 5G核心网新技术
-7.6 5G物理层
-7.7 5G空口主要关键技术
-7.8 5G端到端切片
-第七章 下一代移动通信系统 单元测试
-8.1 移动通信网络优化简介
--8.1.4 移动通信网络优化简介--作业
-8.2 移动通信基站勘察与配置简介
--8.2.6 基站勘察与配置简介--作业
-8.3 移动互联网业务简介
--8.3.5 移动互联网业务简介--作业
