（中國移動(dòng)通信集團(tuán)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(dòng)通信的發(fā)展背景

隨著移動(dòng)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(gè)移動(dòng)通信系統(tǒng)也經(jīng)歷了一個(gè)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(shí)現(xiàn)了移動(dòng)多媒體業(yè)務(wù)，再到當(dāng)前普遍使用的4G LTE，進(jìn)一步提升用戶的感知體驗(yàn)，推動(dòng)了移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的高速發(fā)展。

目前，移動(dòng)通信系統(tǒng)進(jìn)入了一個(gè)嶄新的階段，5G網(wǎng)絡(luò)正在全面建設(shè)，不久隨著運(yùn)營商正式商用基于SA的5G網(wǎng)絡(luò)，我們將進(jìn)入到一個(gè)“萬物互聯(lián)”的全新時(shí)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(dú)立組網(wǎng))和SA(Standalone,獨(dú)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(yùn)營采用的是NSA構(gòu)架方案，最終目標(biāo)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(biāo)準(zhǔn)化組織在5G規(guī)范制定時(shí)，明確定義了5G的三大典型應(yīng)用場景：eMBB（增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶）、mMTC(海量機(jī)器類通信)、uRLLC（超可靠、低時(shí)延通信）的三大應(yīng)用場景。

（一）eMBB（Enhance Mobile Broadband增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶）

該場景是指在現(xiàn)有的移動(dòng)寬帶業(yè)務(wù)場景的基礎(chǔ)上，對(duì)用戶體驗(yàn)等性能的進(jìn)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(dòng)性保證等，達(dá)到100Mbps體驗(yàn)速率，峰值速率甚至達(dá)到10Gbps，能夠滿足4K高清體驗(yàn)、偏遠(yuǎn)地區(qū)覆蓋、VR/AR和熱點(diǎn)區(qū)域覆蓋等。

（二）mMTC(Massive Machine Type of Communication海量機(jī)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(shí)延高可靠等特點(diǎn)，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(biāo)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(shí)延通信）

該場景要求網(wǎng)絡(luò)端到端的傳輸時(shí)延達(dá)到ms級(jí)，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(yuǎn)程制造、遠(yuǎn)程培訓(xùn)、遠(yuǎn)程手術(shù)等，其中無人駕駛業(yè)務(wù)和遠(yuǎn)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(shí)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(shí)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(dòng)性管理功能，其功能是完成移動(dòng)性管理、NAS MM信令處理、NAS SM信令路由、安全錨點(diǎn)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(huì)話管理功能，主要完成會(huì)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(huì)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(chǔ)用戶的簽約數(shù)據(jù)、鑒權(quán)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了4G中的HSS、SPR功能。

（四）AUSF（Authentication Server Function），認(rèn)證服務(wù)器功能，完成用戶接入的身份認(rèn)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(duì)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(duì)應(yīng)4G中的PCRF網(wǎng)元。

（七）NRF (NF Repository Function)，網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)功能，用于維護(hù)已部署NF的信息，處理從其他NF過來的NF發(fā)現(xiàn)請(qǐng)求，是5G網(wǎng)絡(luò)中新增的功能節(jié)點(diǎn)，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(huì)。預(yù)見未來，5G滲透到各行各業(yè)，推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷進(jìn)步，無人駕駛、智慧家居、智能制造、遠(yuǎn)程醫(yī)療、4K/8K高清直播等將會(huì)一一實(shí)現(xiàn)。