5G網(wǎng)絡(luò)概述

（中國移動通信集團河北有限公司，河北 石家莊 050035）

關(guān)鍵字：5G；核心網(wǎng)；網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

一、移動通信的發(fā)展背景

隨著移動通信系統(tǒng)的發(fā)展，3GPP組織一直致力于開發(fā)具備速率更高、處理效率更好的系統(tǒng)。整個移動通信系統(tǒng)也經(jīng)歷了一個漫長的發(fā)展歷程，從2G GSM純語音到2.5G GPRS，具備了低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，后來出現(xiàn)的3G WCDMA/TD-SCDMA技術(shù)，實現(xiàn)了移動多媒體業(yè)務(wù)，再到當前普遍使用的4G LTE，進一步提升用戶的感知體驗，推動了移動互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的高速發(fā)展。

目前，移動通信系統(tǒng)進入了一個嶄新的階段，5G網(wǎng)絡(luò)正在全面建設(shè)，不久隨著運營商正式商用基于SA的5G網(wǎng)絡(luò)，我們將進入到一個“萬物互聯(lián)”的全新時代。

二、5GC的網(wǎng)絡(luò)部署

國際規(guī)范定義，5GC網(wǎng)絡(luò)分NSA(Non-Standalone,非獨立組網(wǎng))和SA(Standalone,獨立組網(wǎng))兩種組網(wǎng)架構(gòu)。在5G的部署初期，考慮到方案成熟程度、部署難度和用戶發(fā)展，國內(nèi)大多數(shù)運營采用的是NSA構(gòu)架方案，最終目標采用SA方案。

NSA是5G SA網(wǎng)絡(luò)的過渡方案，可滿足5G的高帶寬（上行10Gbps下行20Gbps）能力要求。5G核心網(wǎng)的NSA組網(wǎng)方案包括Option3、Option4和Option7，分別代表雙連接接入EPC和接入5GC。Option4和Option7基于5GC部署，因此在5GC部署前，NSA只涉及Option3。

三、5G的應(yīng)用場景

國際標準化組織在5G規(guī)范制定時，明確定義了5G的三大典型應(yīng)用場景：eMBB（增強型移動寬帶）、mMTC(海量機器類通信)、uRLLC（超可靠、低時延通信）的三大應(yīng)用場景。

（一）eMBB（Enhance Mobile Broadband增強型移動寬帶）

該場景是指在現(xiàn)有的移動寬帶業(yè)務(wù)場景的基礎(chǔ)上，對用戶體驗等性能的進一步提升，集中表現(xiàn)為超高的傳輸數(shù)據(jù)速率，廣覆蓋下的移動性保證等，達到100Mbps體驗速率，峰值速率甚至達到10Gbps，能夠滿足4K高清體驗、偏遠地區(qū)覆蓋、VR/AR和熱點區(qū)域覆蓋等。

（二）mMTC(Massive Machine Type of Communication海量機器類通信)

該場景目前比較可見的發(fā)展是NB-IOT，5G低功耗、大連接和低時延高可靠等特點，可以在智慧城市、環(huán)境監(jiān)測、智能農(nóng)業(yè)、森林防火等以傳感器和數(shù)據(jù)采集為目標的應(yīng)用場景發(fā)揮作用，能夠滿足100萬每平方公里的終端連接，還能保證終端的超低功耗和超低成本。

（三）uRLLC（Ultra Reliable Low Latency Communications超可靠、低時延通信）

該場景要求網(wǎng)絡(luò)端到端的傳輸時延達到ms級，可靠性接近100%。應(yīng)用的場景包括工業(yè)應(yīng)用和控制、交通安全和控制、遠程制造、遠程培訓(xùn)、遠程手術(shù)等，其中無人駕駛業(yè)務(wù)和遠程醫(yī)療方面有用很大的潛力。

四、5GC的網(wǎng)元功能：

5G核心網(wǎng)通過架構(gòu)和功能重構(gòu)，實現(xiàn)軟件定義的網(wǎng)絡(luò)功能和網(wǎng)絡(luò)連接，4G的“網(wǎng)元”重構(gòu)為 5G的“網(wǎng)絡(luò)功能”，控制平面引入服務(wù)化架構(gòu)，高效滿足網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)、構(gòu)建差異化網(wǎng)絡(luò)切片等需求，實現(xiàn)5GC核心網(wǎng)軟件化、靈活化、開放化和智能化。5G核心網(wǎng)用戶面網(wǎng)元包含UPF，控制面網(wǎng)元包含AUSF、AMF、SMF、NEF、NRF、PCF和UDM等，其主要功能如下：

（一）AMF（Access and Mobility Management Function），接入和移動性管理功能，其功能是完成移動性管理、NAS MM信令處理、NAS SM信令路由、安全錨點和安全上下文管理等，類似于4G網(wǎng)絡(luò)中的MME網(wǎng)元。

（二）SMF（Session Management Function），會話管理功能，主要完成會話管理、UE IP地址分配和管理、UP選擇和控制等，類似4G網(wǎng)絡(luò)MME+SGW+PGW中會話和承載管理的控制面功能。

（三）UDM（Unified Data Managemen），統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理，是管理和存儲用戶的簽約數(shù)據(jù)、鑒權(quán)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了4G中的HSS、SPR功能。

（四）AUSF（Authentication Server Function），認證服務(wù)器功能，完成用戶接入的身份認證功能，類似4G中MME的鑒權(quán)功能。

（五）UPF（User plane Function），用戶面功能，主要處理用戶的數(shù)據(jù)面業(yè)務(wù)，路由真正的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)包，對應(yīng)4G SGW/PGW中的用戶面功能。

（六）PCF（Policy Control function），策略控制功能，支持統(tǒng)一策略框架，提供策略規(guī)則，對應(yīng)4G中的PCRF網(wǎng)元。

（七）NRF (NF Repository Function)，網(wǎng)絡(luò)存儲功能，用于維護已部署NF的信息，處理從其他NF過來的NF發(fā)現(xiàn)請求，是5G網(wǎng)絡(luò)中新增的功能節(jié)點，類似4G中的DNS。

（八）NEF(Network Exposure Function)，網(wǎng)絡(luò)開放功能，使內(nèi)部或外部應(yīng)用可以訪問網(wǎng)絡(luò)提供的信息或業(yè)務(wù)，為不同的使用場景定制化網(wǎng)絡(luò)能力，是5G特有的網(wǎng)絡(luò)功能。

結(jié)束語

4G改變生活，5G改變社會。預(yù)見未來，5G滲透到各行各業(yè)，推動社會經(jīng)濟的不斷進步，無人駕駛、智慧家居、智能制造、遠程醫(yī)療、4K/8K高清直播等將會一一實現(xiàn)。