5GC(SA)架构介绍
5GC主要网元及功能对比
5GC网络架构的主要变化
4G主打B2C业务,但人均ARPU值已经接近饱和。如某运营商财报显示,2019年上半年4G用户平均ARPU值为50元左右。较往年无明显增长。
(简单说,人身上难增长,就从物身上想办法)
基于此,5G将重点发力与各行各业的融合、物联网、更好的服务社会。
5G主打的三大应用场景
4G的第一版规范:R8(2008年)
NB-IOT的第一版规范:R13(2014年)
主打eMBB
5G的第二版规范(SA):R16(预计2020一季度)
5G核心网架构的主要功能概述
SBA(Service-Based Architecture)架构:
参考点架构:
注意:并不是所有网元都有SBI接口(或者对外暴露服务),只有核心网控制面网元才有SBI接口。如RAN、UPF都没有SBI接口。依然采用传统的点到点接口,如N2。
5G网络 = UE + 5G-RAN + 5GC,其中SA的5G网络下,5G-RAN就是gNodeB。
gNodeB构成(举例)
gNodeB = AAU + CU + DU
3GPP的5G架构在23.501中定义,v15.4版本(2018年12月)一共定义了以下主要的5GC网元。
为支持5G和4G网络平滑切换及互操作,有很多4G/5G网元在部署时会是合设的。
4G重网元(NF),5G重网元服务。产品架构也利于向微服务化架构(虚拟机->容器)演进。提升灵活性。
网元功能被拆分成一个或多个服务(更小、更微):
5GC中引入了SBA架构,每个网元都需要支持多种服务并引入了HTTP2作为SBI接口的唯一协议,因此网元的选择和发现不再依赖DNS,而是引入了NRF网元来完成。
同样也是三部曲:
4G EPC和5GC网元发现和选择方面的主要异同:
CUPS(Control Plane User Plane Seperation)即控制平面与用户平面的分离,有利于业务的集中控制。
最早在3GPP R14中提出,可应用于4G、5G NSA和5G SA核心网。
可支持边缘计算、切片、分布式云化部署以及和SDN的集成。
5G EPC中是Sx接口,5GC中是N4接口,协议都采用PFCP协议(29.244)
作为MME的演进,AMF不再负责SM(会话管理),会话管理交给专门的网元SMF来处理。
为支持URLLC此类延迟高度敏感的业务,光提升延迟是不够的,还得依赖于架构的优化。将延迟敏感类业务通过5G网络分流到本地服务器就是这样一种设计,也叫边缘计算。
5GC中的边缘计算是通过ULCL(上行分类器,适用于IPv4/v6)和Branching Point(IPv6)两种方法来实现的。首推ULCL。
架构图如下所示:
UDSF:Unstructured Data Storage Function
为支持和非3GPP网络互操作,引入了N3IWF网元。
和4G的主要差别在于实现了控制和用户面的分离:
5G支持和以下非3GPP网络互操作:
4G改变生活(B2C),5G改变社会(B2B2X)
商业模式的改变,意味着5G网络需要加强和社会各行业的互动,而且是自动化的(不是来一个需求就去静态修改很多网元的配置)、有标准的规范(而不是某厂家私有方案)
NEF(Network Exposure Function)应运而生。
QoS能力开放
例如:第三方AF可请求为某个业务流量进行加速或保障
移动性状态事件订阅(只要你感兴趣且合规,我就开放给你)
例如:第三方AF可向5GC订阅UE的可达性、某TA下UE总数、漫游状态等
AF请求的流量引导(或叫流量疏导)
例如:AF可请求5GC对特定业务流重定向到特定的UPF下
AF请求的参数发放
例如:AF可通过NEF,修改UDM中的用户参数,如期望的UE移动轨迹参数
PFD管理
即:由第三方AF提供的应用检测规则,可由AF通过NEF下发给SMF,SMF发给UPF用于应用检测。可以更精准的做应用检测。
和4G相比,变化不是很大。主要有以下差别:
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