五G核心網基本概念專題培訓課件

1、五G核心網基本概念培訓導引5G 時代 5GC基本概念5GC VNF特性介紹5GC部署演進方案5GC產品業(yè)務流程介紹5GC產品組網介紹5GC U盤一鍵開通介紹5GC安裝介紹5GC數據配置及調測經驗5GC運維自動化介紹目錄5G 時代 5G核心網行業(yè)趨勢ZTE 5G核心網總體架構ZTE 5G 核心網特色解決方案ZTE 5G運營商合作與試驗案例移動通信的趨勢3G/HSPA -100Mbps4G /LTE -1Gbps2000語音數據互聯網數據海量應用高移動性201010-100 x 帶寬增長大用戶連接移動互聯網物聯網2020+5G and Beyond10G+bps1G1980模擬語音2G -100K

2、bps1990數字語音5G將在3大領域多種場景提供連接服務5G時代的網絡必須按需滿足業(yè)務的多樣性和相應性能需求。eMBBuRLLCmMTC超高寬帶10G+bps 峰值速率/用戶 低功耗大連接通信 100萬連接/km25G 高可靠低時延通信 1ms時延動態(tài)的體驗管理業(yè)務定義的連接 按需的移動性快速的流量轉發(fā)eMBB/URLLC/mMTC全新數字體驗eMBBeMBB: 無縫廣域覆蓋 視頻/語音/互聯網/視頻電話 20Mbps速率的4K高清體驗 公路/鐵路/村落/郊區(qū)/偏遠地區(qū) eMBB: 熱點與高速率 FTP/下載/超高清3D視頻/VR/AR 100Mbps體驗速率，峰值速率超過1Gbps 熱點/

3、室內/咖啡廳/辦公室/體育場 監(jiān)控、傳感器、智慧城市 低功耗、低成本 100萬連接每平方公里mMTC: 低功耗、高連接密度 車聯網、工業(yè)控制、遠程醫(yī)療 1ms時延人工智能 接近100%的可靠性URLLC: 低時延和高可靠性mMTCuRLLC5G核心網的5大核心挑戰(zhàn) 5G核心網面臨的挑戰(zhàn)支持多樣的商業(yè)模式從消費者市場拓展到工業(yè)和企業(yè)市場提供靈活按需的業(yè)務傳統(tǒng)的單體軟件架構無法提供靈活服務更加復雜的網絡管理5G核心網需要處理不同的接入技術網絡安全和隱私保護更加廣泛的應用和環(huán)境帶來很多安全問題更加開放的服務生態(tài)需要開放平臺快速、安全引入新業(yè)務3GPP 5G標準進展Release 14 （TR）Rel

4、ease 15 （Phase 1）Release 16 （Phase 2）5G EvolutionRelease 14 (TR) Release 15 （Phase 1） Release 16 （Phase 2）5G 演進Q1Q2Q3Q4Q1Q2Q3Q42016201720182019Q1Q2Q3Q42020Q1Q2Q3Q4Q1Q2Q3Q4Q1Q2Q3Q42021R15-Stage1階段3完成 Non-standalone 5G-NR(Option 3)階段3完成 Standalone 5G-NR (Option 2)R15-Stage2R15-Stage3需求定義通用技術實施方案接口定義Op

5、tion 3 比 Option 2 提前了六個月目錄5G 時代 5G核心網行業(yè)趨勢ZTE 5G核心網總體架構ZTE 5G 核心網特色解決方案ZTE 5G運營商合作與試驗案例5G 核心網解決方案整體架構標準與開放遵循 3GPP, ETSI NFV等標準支持開放的架構與接口 (OPNFV, OpenStack, 等.)云原生架構服務化架構控制面和用戶面分離無狀態(tài)設計按需的業(yè)務靈活的網絡切片跨DC的靈活部署端到端的編排SDN/NFV實現跨域資源和網絡業(yè)務的統(tǒng)一編排和管理層次化的編排架構，結構清晰，便于系統(tǒng)維護。VM/ContainerOrchestratorVIM/PIMZTE or 3rd par

6、ty VIMOSSBig DataPolicyOpen API MICT-OS MonitoringZTE or 3rd partyVNFMComputingStorageNetworkService Assurance5G Core NetworkMANONEFNRFPCFAUSFCMFAMFSMFCDBUPFTCFUser PlaneControl PlaneeMBBuRLLCmMTCZTE 5G核心網亮點與目標AUSFAMFSMFPCFCDBNEFNRFAFNpcfCAFNcafNnefNnrfUDMNudmFAFNfafNafCMFNcmfNausfNamfNsmfNcdbLIFNlr

7、fSMSFNsmsfN3IWFUE(R)ANUT Non-3GPPN2N1N2UPFDNN3N3N4N6TCFSFsGMSC-SMSSGd標準NF自定義NF亮點：4SService based Stateless NF Network Slicing C/U planeSeparation目標：3AAny AccessAny WhereAny Service5G核心網網絡功能介紹 網絡功能中文全稱功能描述與4G網元對比AMF接入和移動性管理功能完成移動性管理、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MME中NAS接入控制功能SMF會話管理功能完成會話管理、UE I

8、P地址分配和管理、UP選擇和控制等MME+SGW+PGW中會話和承載管理的控制面功能UDM統(tǒng)一數據管理管理和存儲簽約數據、鑒權數據HSS、SPRAUSF認證服務器功能完成用戶接入的身份認證功能MME中鑒權功能UPF用戶面功能完成不同的用戶面處理SGW/PGW中用戶面功能PCF策略控制功能支持統(tǒng)一策略框架，提供策略規(guī)則PCRF NRF網絡存儲功能維護已部署NF的信息，處理從其他NF過來的NF發(fā)現請求N/ANEF網絡開放功能使內部或外部應用可以訪問網絡提供的信息或業(yè)務，為不同的使用場景定制化網絡能力N/AUERANAUSFAMFSMFUPFPCFNEFNRFNpcfN4N2N1N3N6NG CPS

9、MFUDMNEFNRFPCFAFUPFN9N4VPLMNHPLMNNnefNnrfNsmfNamfNausfNsmfNpcfNnefNnrfNudmNaf5GC漫游架構- Home routedUERANAUSFAMFSMFUPFPCFNEFNRFN4N2N1N3N6NG CPUDMNEFNRFAFVPLMNHPLMNNpcfNnrfNnefNnrfNnefNudmNafNausfNamfNsmfPCFNpcf5GC漫游架構- Local breakout with AF in VPLMNUERANAUSFAMFSMFUPFPCFNEFNRFN4N2N1N3N6NG CPUDMNEFNRFPC

10、FVPLMNHPLMNNpcfNpcfNnrfNnefNnrfNnefNudmNausfNamfNsmfAFNaf5GC漫游架構- Local breakout with AF in HPLMN目錄5G 時代 5G核心網行業(yè)趨勢ZTE 5G核心網總體架構ZTE 5G 核心網特色解決方案ZTE 5G運營商合作與試驗案例ZTE 5GC 基于服務的架構NF服務到獨立NRF注冊/注銷NRF和NF服務之間的狀態(tài)檢測NF服務自動管理，自動選擇和自動擴展NE改為NF，NF可分為NF服務（VNFC）服務是自包含的，可重復使用的，可獨立擴展的按需編排和分布式部署MMEPCRFPDNGWServing GW網元N

11、F Service網絡功能生產者消費者Service 1基于服務的接口生產者和消費者通信模式：P to P, P to MPoint 1Point3Point2NRF全網通信縮短網絡路徑IP 地址FQDN支持的服務UDMPCFAMFSMF基于場景服務按需定制分布式部署Edge DCLocal DCCentral DCSDMCDNProtocolAuthDPILBAmf-cFWCDB服務定制服務拆分Common ServicesAPP ServicesSBA 5GCeMBBURLLC企業(yè)eMBB 網絡切片URLLC 網絡切片企業(yè)網絡切片AMF.VRouterVPNDesignVerifyDepl

12、oyDevOpsUDMUPFMQHTTPDPIFW.AMFUDMUPFMQHTTPVPN.AMFUDMUPFMQHTTPVPNFW.服務化拆分原則及形式可被消費自包含可重用自管理拆分原則Namf_CommunicationNamf_EventExposureUEContextTransferPeer AMFN1MessageNotifySubscribeN2InfoSubscribeSMFSMF, SMSF, PCF, NEFNEF, SMF, PCF, UDMUnSubscribeNotifyNamf_MobileTerminationEnableUEReachabilityNEF, SMF

13、, PCF, UDMService NameService OperationsKnown Consumer(s)AMF拆分形式什么是無狀態(tài) 不需要處理狀態(tài)信息的VNFC是無狀態(tài)的VNFC。需要處理狀態(tài)信息的VNFC可以實現為： 一個有狀態(tài)的VNFC。 具有外部狀態(tài)的無狀態(tài)VNFC。Stateful vs Stateless -Definition in ETSI Transaction lifecycle level起始于NF收到請求，結束于NF返回響應；Procedure lifecycle levelProcedure由多個為實現某項功能的Transaction構成；Session li

14、fecycle level起始于UE會話建立，結束于UE會話結束。 Session可以包含1個或多個Procedure 。Transaction Procedure Session Local Context CacheCDB子集，持續(xù)時長最短CDB子集，持續(xù)時長次之CDB全集，持續(xù)時間長彈性伸縮、可靠性恢復時長最短次之最長性能與CDB交互頻繁，流程時延最長次之最少 3 level of stateless5GC 無狀態(tài)設計原則Cloud Database (UDSF/SDSF)Other NFStateless Load BalancerService Logic無狀態(tài)LB保證流量在無狀態(tài)服

15、務之間更加平衡LBProcedure 級無狀態(tài)處理完成后，將數據存儲在CDB的上下文中，刪除本地數據CDBNew scaled有狀態(tài)處理和無狀態(tài)服務邏輯解耦有狀態(tài)本地緩存的輕量級上下文，容納更多數據使用獨立數據層計算與存儲的分離，符合3GPP UDSFSDSF基于數據切片的數據復制和遷移通用NF無狀態(tài)設計原則Local CacheStateless ServiceLocal CacheStateful ServiceService Logic網絡切片實現智能管道，滿足多種應用場景需求Slice1Video MonitoringSlice2Automatic DriveSlice3Slice4S

16、mart IndustrySmart Home平臺基礎設施應用編排編排和管理網絡切片實現了統(tǒng)一物理設施支撐多種垂直行業(yè)，邏輯隔離的網絡切片為不同應用場景提供SLA的NaaS服務。統(tǒng)一的底層物理設施基礎實現了多種網絡服務，降低了運營商多個不同業(yè)務類型的建網成本。網絡切片邏輯隔離可以實現業(yè)務功能定制。網絡切片管理實現了切片的設計、實例化、運行時業(yè)務保障和退服的全生命周期管理，提升運維效率。網絡切片亮點Dev: 在線設計網絡切片NS DesignNS VerificationPolicy DesignPolicy ValidationPolicyRepositoryService CatalogDa

17、ta Repositories共享沙盒策略處理中心NFVI For TestProduction/Test 組件自動化測試工具正確性檢測沖突性檢測TOSCAHOTYANG軟件倉庫系統(tǒng)支持上千軟件包軟件包支持本地上傳和互聯網下載滿足用戶要求。設計過程圖形化界面，簡單的拖拽操作，完成復雜的網絡服務編排設計3分鐘，3步驟完成設計所有組件，連接點和鏈接都可以設置和定制可視化架構Overview物理資源監(jiān)控物理服務器、網絡設備和儲存虛擬資源監(jiān)控vCPU、vMem、存儲和網絡使用率健康診斷根據告警的嚴重性和數量，對網絡狀況進行評估。Ops: 全方位實時監(jiān)控應用服務監(jiān)控VNF,網絡服務，網絡切片組件CU分離

18、-有助于滿足不同部署場景的要求邊緣數據中心或設備機房企業(yè)業(yè)務區(qū)域數據中心運營商及互聯網業(yè)務UPF 前傳 1UPF 前傳 2解決方案:控制面和用戶面分離, 可依據切片需求靈活部署控制面和用戶面的位置。例如：控制面可以按要求集中部署便于集中管理。而用戶面可以依據下列要求部署：基于位置(就近分流)依據 NSSAI (基于切片)優(yōu)勢:降低TCO，在一些應用場景下了一集中部署用戶面，便于集中管理。高可靠性，沒有用戶上下文前傳點，快速自愈。高靈活性, 在UE快速移動的場景，UE的控制面VNF（如SMF）可以選擇就近的用戶面網元（UPF） 提供服務。便于節(jié)省傳輸資源，減少時延。SMF容器UPF容器用戶上下文

19、及資源AMF容器.容器UDM容器InternetUPF容器UPF在網絡中部署位置設備容量(bps)300G1.2T F/400G B2.4T F/2.4T B5T 12.8T0.6ms150us傳輸時延10 km40 km200-300 km500-1500 km50us16.5ms1 km無線當地節(jié)點邊緣DC區(qū)域DC中心DC接入環(huán)匯聚環(huán)核心環(huán)BTNIIIBTNIIBTNI二級前傳FTNIIIRRUDUFTNI一級前傳CUgNB融合MECBTNI/IIC-RAND-RAN光纖直驅分組交換FTNIIAMFSMFPCFUPFeMBB/mMTC-UPFUPFSMFeMBB-UPFUPFMEC/eMB

20、B-UPFUPFuRLLC-UPFsliceEnhancement注冊管理(RM-DEREGISTERED, RM-REGISTERED )連接管理(CM-IDLE, CM-CONNECTED)New state in RAN: RRC connected inactive (CM-CONNECTED)Mainly used for URLLC case移動性限制: allowed areanon-allowed areaforbidden areaUE可達性：New Mobile Initiated Connection Only (MICO) modeMainly used for MTC

21、 UENGCM_IDLENGCM_CONNECTEDRM_DE-REGISTEDRM_REGISTEDAttach/DetachRM_DE-REGISTEDRM_REGISTEDRRC_IDLERRC_INACTIVERRC_CONNECTEDN2 connection Setup/ReleaseRRC_IDLERRC_CONNECTEDAttach/DetachRRC Setup/ReleaseN2&RRC Setup/ReleaseRRC Setup/ReleaseN2 ReleaseUE state modelRAN state modelCN state model5G移動性管理融合核

22、心網原則和收益Multi Access UPF2/3/4/5G4GMulti Access AMF5GMulti Access SMFMulti Access UDMMulti Access PCFNRFAUSFNSSF5G2/3/4/5G2/3/4/5G2/3G2/3/4GeMBBuRLLCmMTCMBBNB-IoTeMTCvRouterHTTPMQCDBPre5G Scenarios5G ScenariosUser PlaneControl planeCommon Service融合原則有別于共虛擬化平臺的煙囪式部署，實現深度融合，共享數據，靈活調整網絡接入占比，資源利用最大化可通過按需服

23、務編排組成單制式網絡獨立部署，出單制式網絡標準接口與其他網絡互操作控制面功能5G建模方式4G化，便于平滑演進到5G媒體面對接入制式不敏感，實現全融合融合部署時優(yōu)選本網絡，減少與外部核心網的互操作不同制式的運維數據區(qū)分統(tǒng)計，管理和分析NFVI資源共用MANO共管依托于云原生的公用組件共用降低CAPX按場景選擇需要的組件編排網絡切片，減少網絡數量降低OPEX上下文深度融合，減少核心網間的外部互操作過程，更好的無縫業(yè)務體驗為5G與2/3G互操作提供便利（例如語音）統(tǒng)一構架，消除網絡解決方案差異性（例如MEC，UPF分布式部署）統(tǒng)一建模方式，便于向FMC演進，代價小更平滑以EPC形式存在，提供2/3/

24、4G核心網標準接口，支持與其他2/3/4/5G核心網互操作S11/S5S84GMulti Access AMFMulti Access SMF2/3/4GMulti Access UDM2/3/4/5GMulti Access PCF2/3/4/5GHSS/HLR/UDMPCRF/PCFS6a/Gr/N8Gx/N7S1-MME/Iu/Gb/N2Multi Access UPF2/3/4/5GS1-U/Gn/N3/N9Gi/SGi/N6Gn/S10/Nx/N142/3GGnSxx/N45G5GN11N15N105GC New NFs以4/5G融合網絡形式存在原部署在NFVI上的NF實例不變，NF

25、VI根據資源模型進行擴容Common NF例如MQ，CDB等保留，根據業(yè)務模型進行擴容AMF/SMF/UDM/PCF等控制面NF增加部署相應的service，支持相關參考點UPF升級支持各種制式轉發(fā)，或新部署對應制式UPF滿足話務需求如vEPC演進到5G，新增部署5G 特有網絡功能，如AUSF等，支持5G相關新參考點以5GC形式存在，提供5G核心網標準接口，支持與其他4/5G核心網互操作融合核心網滿足多種制式場景，像拼搭樂高積木一樣構建網絡MEC概述多種網絡接入模式，如LTE、WiFi、5G等各種網絡應用場景多接入實現無處不在的一致性用戶體驗網絡功能和應用部署在網絡的邊緣側，盡可能靠近最終用戶

26、，降低傳輸時延，節(jié)省傳輸帶寬Cloud + Fog 計算，采用云計算 + 霧計算的技術，降低大規(guī)模分布式網絡建設和運維成本MEC是一種使能網絡邊緣業(yè)務的技術，具備超低時延、超高帶寬、實時性強等特性，是IT與CT業(yè)務結合的理想載體平臺。ComputingEdgeMulti-access物聯網應用智能物流智能生產智能機器智能工廠車聯網應用本地V2X 服務道路廣播智能交通本地視頻業(yè)務賽事、演唱會視頻直播室內場館視頻業(yè)務體驗博物館、展館AR直播、VR體驗室內LBS業(yè)務商業(yè)廣場，機場、高鐵候車室地下停車庫博物館、展館智能感知服務網絡服務與優(yōu)化建議用戶個性化業(yè)務推薦精準廣告社會、公益服務通道本地能力開放第

27、三方APP部署無線能力開放本地業(yè)務加速應用場景MEC相關標準進展MEC 概念提出者，標準組織和推動者 第一階段 已完成 MEC參考架構，以及面向應用的能力開放研究第二階段 完善計費及監(jiān)聽方案，簡化應用布署，探索新應用案例IMT 2020 在2016年的5G網絡架構白皮書里，將MEC作為5G性能提升的重要組成部分NGMNNGMN已經同意將MEC納入到5G需求和架構中（NGMN P1 Project）3GPP 已正式接受MEC作為5G架構關鍵議題2016.4月，3GPP SA2已經接受MEC 關鍵議題作為5G架構的一部分 3GPP內C/U分離架構演進與MEC方向吻合5GAA5GAA 聚焦5G車聯網

28、，5GAA將邊緣計算及分布云架構視為車聯通信架構降低時延重要課題OPENFOG聚焦物聯網，定義邊緣計算在未來物聯網架構中的功能和應用，關注邊緣計算對于物聯網更低時延、邊緣數據協(xié)作處理、更高的安全性等方面帶來的優(yōu)勢MEC作為5G的原生特性，由ETSI提出，逐漸被 3GPP、IMT2020等標準組織接納并重視，成為5G關鍵議題MEC服務垂直行業(yè)、滿足差異化應用場景，與垂直行業(yè)組織開展廣泛合作，推進MEC產業(yè)發(fā)展 MEC 4/5G融合部署邊緣DC5G gNB4G5G RRU+DU接入機房地區(qū)（中心）DC融合核心網媒體面 融合管理面 MEC+融合核心網媒體面 （或MEC+本地SGW）5G CU融合核心

29、網控制面 S1N2/N3N2/N3N9N45G技術4G化，方案統(tǒng)一4/5G融合媒體面，就近部署4/5G融合Service chain，可與MEC結合5G技術4G化，控制面融合4/5G融合媒體面，統(tǒng)一錨點融合管理面，統(tǒng)一管理虛擬化資源4/5G融合Service chain，作為Gi-LAN對EPC的改動用戶面和控制面分離，SGW-U與MEC一起部署如網絡無法進行CU分離改造，SGW整體下沉與MEC一起部署SGW-U支持作為Uplink Classifier實現數據本地分流控制面支持MEC路徑選擇，數據分流規(guī)則管理和下發(fā)等同時兼容 IaaS + PaaS, 適配不同網絡環(huán)境存儲計算網絡服務發(fā)現和管

30、理實例 aRESTFUL 私有接口服務邏輯注冊實例 bRESTFUL 私有接口服務邏輯注冊服務發(fā)現和管理實例 cRESTFUL 私有接口服務邏輯注冊實例 dRESTFUL 私有接口服務邏輯注冊VMVMVM資源類型虛機虛機 + 容器容器云計算平臺IaaSPaaS統(tǒng)一的軟件版本基于服務架構和RESTFUL 接口支持自管理統(tǒng)一的MANO統(tǒng)一編排端到端生命周期管理MANO編排FCAPSOPS策略部署彈性升級ContainerVMVMContainer公共服務組件庫目錄5G 時代 5G核心網行業(yè)趨勢ZTE 5G核心網總體架構ZTE 5G 核心網特色解決方案ZTE 5G運營商合作與試驗案例開放開源，構建5G生態(tài)圈積極參與5G標準制定、開源貢獻、主流運營商戰(zhàn)略合作，構建5G生態(tài)圈 ETSI NFV、3GPP會員. IMT2020網絡架構組副組長 OpenStack黃金會員 OPNFV白金會員 ONAP白金會員 ODL亞太地區(qū)唯一白金會員 Docker，K8S,OpenShift積極貢獻者5G標準制定大T合作開源貢獻開源社區(qū)重要貢獻者開源項目成員等級貢獻排名/當前進展近期目標Funder,Platinum Member2提交代碼占總代碼量20%Gold MemberTop 10繼續(xù)為社區(qū)發(fā)展