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轉(zhuǎn)自丨5G通信
作者丨5G哥
即5G核心網(wǎng)，5G核心網(wǎng)對用戶面和控制面分離，采用服務(wù)化架構(gòu)設(shè)計，主要由網(wǎng)絡(luò)功能（NF）組成，采用分布式的功能，根據(jù)實際需要部署，新的網(wǎng)絡(luò)功能加入或撤出，并不影響整體網(wǎng)絡(luò)的功能。
5G系統(tǒng)架構(gòu)被定義為支持?jǐn)?shù)據(jù)連接和服務(wù)，使部署能夠使用諸如網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化（NFV）和軟件定義網(wǎng)絡(luò)(SDN)之類的技術(shù)。5G系統(tǒng)架構(gòu)應(yīng)利用已識別的控制平面（CP）網(wǎng)絡(luò)功能之間基于服務(wù)的交互。
5G采用了全新的架構(gòu)，打破了原來的層級結(jié)構(gòu)，不再使用大而全的集成化節(jié)點，而是將相關(guān)的功能分別拆解，各司其職，通過參考點接入，它們被成為網(wǎng)絡(luò)功能（NF）。
網(wǎng)絡(luò)功能（NF）常見的有AMF，SMF，UPF，UDM等，NF可以隨時新加入和退出，只要資源池中還有其它相同的網(wǎng)絡(luò)功能，就不會影響網(wǎng)絡(luò)，這極大的方便了組網(wǎng)部署。也便于負荷分擔(dān)、升級等。
在5G核心網(wǎng)中，參考點是特定兩個功能之間的交互界面，是標(biāo)準(zhǔn)的雙方之間的協(xié)議映射關(guān)系，類似于以往移動通信中的接口的概念，但又只是邏輯性的。
服務(wù)化接口和參考點是5G架構(gòu)所引入的兩種不同的網(wǎng)絡(luò)實體之間的模型化的交互方式，通過對網(wǎng)絡(luò)功能塊和網(wǎng)絡(luò)實體之間的接口和連接的靈活的定義來實現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)對于多樣的特定的服務(wù)類型在各個協(xié)議層的靈活的處理方法和處理流程的實現(xiàn)。
服務(wù)化接口和參考點有聯(lián)系、相同點，也有區(qū)別。一個服務(wù)化接口只針對于某個網(wǎng)絡(luò)功能塊，網(wǎng)絡(luò)功能塊通過這個接口向外與其他的功能塊進行交互，而其他的功能塊通過與那個接口相應(yīng)的接口與此功能塊進行交互；而參考點是特定兩個功能塊之間的交互界面，是標(biāo)準(zhǔn)的雙方之間的協(xié)議映射關(guān)系。所以，兩個功能塊之間的參考點一般可以通過一個或更多的服務(wù)化接口來代替，從而提供完全相同的功能實現(xiàn)。
移動邊緣計算（MobileEdge Computing, MEC）是5G中的關(guān)鍵技術(shù)，可利用無線接入網(wǎng)絡(luò)就近提供電信用戶所需服務(wù)和云端計算功能，而創(chuàng)造出一個具備高性能、低延遲與高帶寬的電信級服務(wù)環(huán)境。
MEC一方面可以改善用戶體驗，節(jié)省帶寬資源，另一方面通過將計算能力下沉到移動邊緣節(jié)點，提供第三方應(yīng)用集成，為移動邊緣入口的服務(wù)創(chuàng)新提供了無限可能。移動網(wǎng)絡(luò)和移動應(yīng)用的無縫結(jié)合，將為應(yīng)對各種OTT應(yīng)用提供了有力的武器。
NG接口是無線接入網(wǎng)和5G核心網(wǎng)之間的接口。它是一個邏輯接口，規(guī)范了NG接口，NG-RAN節(jié)點與不同制造商提供的AMF的互連。
NG接口分為NG-C接口（NG-RAN和5GC之間的控制面接口）和NG-U接口（NG-RAN和5GC之間的用戶面接口）。分離NG接口無線網(wǎng)絡(luò)功能和傳輸網(wǎng)絡(luò)功能，以便于引入未來的技術(shù)。
接入和移動管理功能，是5G中非常重要的網(wǎng)絡(luò)功能，它直接管理5G無線接入的請求，進行注冊管理，連接管理，可達性管理，移動性管理等功能。
在AMF的單個實例中可以支持部分或全部AMF功能，無論網(wǎng)絡(luò)功能的數(shù)量如何，UE和CN之間的每個接入網(wǎng)絡(luò)只有一個NAS接口實例，至少實現(xiàn)NAS安全性和移動性管理的網(wǎng)絡(luò)功能之一。
用戶平面功能，是5G中重要的網(wǎng)絡(luò)功能之一。分組路由和轉(zhuǎn)發(fā)，數(shù)據(jù)包檢查，用戶平面部分策略規(guī)則實施，例如門控，重定向，流量轉(zhuǎn)向等。
5G核心網(wǎng)的用戶面和控制面徹底分離，使能UPF（用戶面功能）實現(xiàn)下沉和分布式部署。這種分離架構(gòu)，使MEC（多接入邊緣計算）成為可能，并分布式部署于網(wǎng)絡(luò)接入側(cè)、本地側(cè)、匯聚側(cè)和核心側(cè)。
會話管理功能，5G中重要的網(wǎng)絡(luò)功能之一。會話管理，例如會話建立，修改和釋放，包括UPF和AN節(jié)點之間的通道維護，UEIP地址分配和管理等。
有了SMF，5G能輕松對用戶會話進行管理和功能的擴展，如網(wǎng)絡(luò)切片、雙連接等。在SMF的單個實例中可以支持部分或全部SMF功能，并非所有功能都需要在網(wǎng)絡(luò)切片的實例中得到支持。SMF還可以包括與安全策略相關(guān)的功能。
策略控制功能（PCF），5G核心網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)功能之一。它的主要功能是使用統(tǒng)一的策略框架來管理網(wǎng)絡(luò)行為，并協(xié)同UDR中的用戶信息，來執(zhí)行相關(guān)的策略。
PCF類似于以往移動通信系統(tǒng)中的智能網(wǎng)控制部分，PCF包括以下功能：支持統(tǒng)一的策略框架來管理網(wǎng)絡(luò)行為；為控制平面功能提供策略規(guī)則以強制執(zhí)行它們；訪問與統(tǒng)一數(shù)據(jù)存儲庫（UDR）中的策略決策相關(guān)的用戶信息。
統(tǒng)一數(shù)據(jù)存儲庫（UDR），通過UDM存儲和檢索用戶數(shù)據(jù)，由PCF存儲和檢索策略數(shù)據(jù)，存儲和檢索用于開放的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。
在5G核心網(wǎng)中，用戶數(shù)據(jù)通過UDM進行鑒權(quán)和存儲，有UDR進行整體的管理，并按照規(guī)范提供標(biāo)準(zhǔn)接口供調(diào)取和查詢，既實現(xiàn)開發(fā)，又保障數(shù)據(jù)的安全性。
統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理（UDM），5G核心網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)功能之一。通過生成3GPPAKA身份驗證憑據(jù)，通過對SUPI的存儲和管理，對用戶進行識別處理，對用戶進行合法性驗證。
通過UDM，可以對非法用戶進行有效攔截，UDM使用可能存儲在UDR中的用戶數(shù)據(jù)（包括身份驗證數(shù)據(jù)），在這種情況下，UDM實現(xiàn)應(yīng)用流程邏輯，不需要內(nèi)部用戶數(shù)據(jù)存儲。
網(wǎng)絡(luò)存儲庫功能（NRF），5G核心網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)功能之一。支持服務(wù)發(fā)現(xiàn)功能，從NF實例接收NF發(fā)現(xiàn)請求，并將發(fā)現(xiàn)的NF實例（被發(fā)現(xiàn)）的信息提供給NF實例。
在5G中可以靈活配置，在網(wǎng)絡(luò)分切片的背景下，基于網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)，可以在不同級別部署多個NRF，包括：PLMN級別（NRF配置有整個PLMN的信息），共享切片級別（NRF配置有屬于一組網(wǎng)絡(luò)切片的信息），切片特定級別（NRF配置有屬于S-NSSAI的信息）。
網(wǎng)絡(luò)開放功能（NEF），是5G對外開放和提供標(biāo)準(zhǔn)接口的網(wǎng)絡(luò)功能?；?GPP網(wǎng)絡(luò)功能通過NEF向其他系統(tǒng)公開功能和事件，既提供開放性，又能保障系統(tǒng)的安全。
NEF的存在，將5G系統(tǒng)的功能實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化的展現(xiàn)，極大的便利了第三方接入，例如應(yīng)用功能，邊緣計算等，同時，對網(wǎng)絡(luò)和用戶敏感信息的屏蔽，又保證了系統(tǒng)的安全。
數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)名稱（DNN），DNN在5G中的定義等同于以往定義的APN。兩個標(biāo)識符具有相同的含義并且具有相同的信息。
DNN可以應(yīng)用為PDU會話選擇SMF和UPF，為PDU會話選擇N6接口，以及確定要應(yīng)用于此PDU會話的策略。DNN可以與S-NSSAI一起用于運營商，以允許訂戶接入與S-NSSAI關(guān)聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)切片中支持的任何數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。
UE無線能力管理功能（UCMF），用于存儲與PLMN分配或制造商分配的UE無線功能ID對應(yīng)的字段條目。AMF可以向UCMF用戶，以從UCMF獲得UCMF分配的UE無線功能ID的新值，以在本地緩存它們。
從與UCMF直接交互或通過NEF（或通過網(wǎng)絡(luò)管理）與UCMF交互的AF執(zhí)行UCMF中制造商分配的UE無線功能ID條目的配置。UCMF還分配PLMN分配的UE無線功能ID值。每個PLMN分配的UE無線能力ID也與其相關(guān)的UE模型的TAC相關(guān)聯(lián)。當(dāng)AMF請求UCMF為一組UE無線能力分配UE無線能力ID時，它指示UE無線能力與之相關(guān)的UE的TAC。
短信網(wǎng)絡(luò)功能（SMSF），支持基于NAS的SMS，主用用于管理用戶數(shù)據(jù)檢查并相應(yīng)地進行SMS傳遞。
SMSF將帶有UE的SM-RP / SM-CP傳遞，將SM從UE中繼到SMS-GMSC / IWMSC / SMS-Router，將SMS從SMS-GMSC / IWMSC / SMS-Router中繼到UE。同時，驗證短信相關(guān)的CDR，并進行合法攔截。
與AMF和SMS-GMSC的交互，用于UE不可用于SMS傳輸?shù)耐ㄖ鞒蹋?，?dāng)UE不可用于SMS時，通知SMS-GMSC通知UDM）。
網(wǎng)絡(luò)切片選擇功能（NSSF），是5G支持網(wǎng)絡(luò)切片網(wǎng)絡(luò)功能。選擇為UE提供服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)切片實例集，以為用戶提供個性化的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。
NSSF確定允許的NSSAI，并在必要時確定到用戶的S-NSSAI的映射，對于已配置的NSSAI，并在需要時確定到已用戶的S-NSSAI的映射，確定AMF集用于服務(wù)UE，或者，基于配置，可能通過查詢NRF來確定候選AMF列表。
網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分析功能（NWDAF），是運營管理的網(wǎng)絡(luò)分析邏輯功能。NWDAF為NF提供特定于網(wǎng)絡(luò)切片的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分析。NWDAF在網(wǎng)絡(luò)切片實例級別上向NF提供網(wǎng)絡(luò)分析信息（即，負載級別信息），并且NWDAF不需要知道使用該網(wǎng)絡(luò)切片的當(dāng)前用戶。
NWDAF將網(wǎng)絡(luò)切片特定的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)分析信息通知給用戶它的NF。NF可以直接從NWDAF收集切片特定的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)分析信息，這極大的增強了5G網(wǎng)絡(luò)對切片用戶的大數(shù)據(jù)掌握。PCF和NSSF都是網(wǎng)絡(luò)分析的使用者。PCF可以在其策略決策中使用該數(shù)據(jù)。NSSF可以使用NWDAF提供的負載級別信息進行切片選擇。
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