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1.2.1 5G核心网演进背景

相对于4G核心网专用硬件和封闭生态,进入5G时代后,NFV和软件定义网络(Software Defined Network,SDN)技术推动核心网网络架构再次发生了变革。借鉴IT微服务的理念,5GC变成服务化架构(Service Based Architecture,SBA),从而软件和硬件彻底解耦,打破了核心网专用硬件设备垄断,实现网元自动部署、弹性伸缩、故障隔离和自愈等功能,可以大幅提升5G网络运维效率、降低风险和能耗。 /lvGmIhgKrM19h/a6qep5w2splkAL1TsbqYgeR1OITcepQVCgZwF8EtgBPupNioO



1.2.2 5G NSA组网

在4G向5G演化过程中,为了快速部署5G和充分利用4G存量的网络资源,在5G建设初期,5G基站到4G核心网的控制信令是通过4G接入网传递的,使5G在核心网相关协议尚未定稿的情况下,即可完成5G空口部分的商用部署。

3GPP R15版本Phase1.1定义了5G NR NSA架构,Phase1.2定义了5G NR独立组网(Standalone,SA)架构。因此,运营商有两大类组网选择:NSA架构和SA架构。其中,NSA架构是5G先发的主要选择,5G NSA架构是以现有的LTE接入和演进的分组核心网(Evolved Packet Core,EPC)作为移动性管理和覆盖的锚点,新增了5G接入的组网方式,引入双连接概念,信令面由主站处理,用户面可选择主站或者从站。当LTE作为主站,5G作为从站时,从站根据LTE/5G的空口质量、RLC buffer等判决是从LTE分流还是从5G分流。

5G组网演变概览如图1-24所示。目前,运营商大多选择图1-24中Option3x版本作为NSA架构。

图1-24 5G组网演变概览 QSrrjWMit3VfVZ0CSt78PRmMo6Njad+mdGE5Q6aC+PFAr9y1P1dbfBJIN5fRrARd



1.2.3 5G SA组网

5G核心网最终演变架构是5G SA,相对于4G NSA,5G SA 其中一个最大的技术变革点是实现了网络功能虚拟化,融入了SDN和NFV虚拟化技术,可以实现网络切片、边缘计算等关键技术。

在5G SA网络架构中,控制面与转发面分离,便于灵活部署和运维。其中,控制面使用服务化架构集中运维,用户面能够按照业务需要进行下沉,在数据传输过程中实现上行分流(Uplink Classifier,ULCL),快速卸载流量,提供定制化、差异化服务的灵活网络部署能力。

NFV架构如图1-25所示。5G SA核心网的虚拟化架构从底层往上分为硬件层、云操作系统、虚拟化网元层;图1-25中的管理和编排(Management and Orchestration,MANO)单元分为虚拟基础架构管理(Virtual Infrastructure Management,VIM)、虚拟网络功能管理(Virtual Network Functions Manager,VNFM)和网络功能虚拟化编排器(Network Functions Virtualization Orchestrator,NFVO)。其中,NFVO负责跨资源中心的资源管理和业务生命周期的管理,VNFM负责业务网元的生命周期管理,提供包括网络部署、查询、扩缩容等自动化能力,VIM负责网络基础设施层资源的管理,包括具备开放式标准的硬件和资源管理。

图1-25 NFV架构

5G SA为最终网络架构,一方面,由于SA独立组网不需要对现网做过多的升级改造;另一方面,SA不需要双连接,对终端要求相对较低。因此,5GC相对于EPC实现了变革式演进,基于虚拟机和容器的网元功能,其实现方式抛弃了以前的专用设备,网络部署变得更加灵活方便。

5G核心网的服务化架构实现了网络功能(Network Functions,NF)间的解耦与整合,各解耦后的网络功能抽象为网络的服务,独立扩容、独立演进、按需部署。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。5GC组网架构如图1-26所示。

图1-26 5GC组网架构

相对4G网元的表现形式,5G核心网的网元功能与其有所区别,5G核心网的网元业务分布做了重组和优化,总体功能基本不变。 QSrrjWMit3VfVZ0CSt78PRmMo6Njad+mdGE5Q6aC+PFAr9y1P1dbfBJIN5fRrARd

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