5G核心網(wǎng)基礎(chǔ)知識(shí)

5G核心網(wǎng)基礎(chǔ)知識(shí)——5G系列課程一、核心網(wǎng)的演進(jìn)二、4G核心網(wǎng)介紹三、5G核心網(wǎng)介紹什么是核心網(wǎng)？■核心網(wǎng)基本概念=1口核心網(wǎng)是移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的大腦，負(fù)責(zé)對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行管理和控制?？诤诵木W(wǎng)是很多網(wǎng)元設(shè)備的統(tǒng)稱(chēng)，并非特指某一種網(wǎng)元設(shè)備?？诤诵木W(wǎng)分為移動(dòng)核心網(wǎng)和固網(wǎng)核心網(wǎng)。移動(dòng)通信里面的核心網(wǎng)，是移動(dòng)核心網(wǎng)□手機(jī)唧接入網(wǎng)承載網(wǎng)移動(dòng)核心網(wǎng)■核心網(wǎng)的演進(jìn)口2G核心網(wǎng)核心網(wǎng)部分MSCATR公共電話(huà)網(wǎng)絡(luò)HLR/AUCEIRISDNPSTNPLMN■核心網(wǎng)的演進(jìn)口2.5G核心網(wǎng)WL基遍附I團(tuán)——[bscBTS2GGSM2.5GGPRS3GWCDMAGeneralPacketRadioService通用分斯線(xiàn)服務(wù)公共電話(huà)網(wǎng)絡(luò)■核心網(wǎng)的演進(jìn)口電路核心網(wǎng)(CS)口分組核心網(wǎng)(PS)■核心網(wǎng)的演進(jìn)CS電路交換（一旦有數(shù)據(jù)要傳，就建專(zhuān)門(mén)的連接，一直占用）XXXX???????..????THfMffffMtffMtffTiiPS分組交換（如果有數(shù)據(jù)要傳，就分成幾個(gè)包，分別送過(guò)去）布"方舍■核心網(wǎng)的演進(jìn)口3G核心網(wǎng)基站部分BSC手機(jī)（曾）----RNCNodeB訃祝TBTS■核心網(wǎng)的演進(jìn)口3G核心網(wǎng)—4G核心網(wǎng)>SC一>GC—MME：MobilityManagementEntity移動(dòng)管理實(shí)體SGW：ServingGateway服務(wù)網(wǎng)關(guān)PGW：PDNGatewayPDN網(wǎng)關(guān)基站部分ip數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)3G基站部分核心網(wǎng)部分控制面用戶(hù)面SGSN:RNCIGGSNIPNetwoikNodeRWlIP數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)I基站部分4GSGWPGWIPNetwoikIP數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)I翌-Wi[eNodeBII核心網(wǎng)部分II------------------------------II?MME■核心網(wǎng)的演進(jìn)口綜上所述，核心網(wǎng)的演進(jìn)主要是兩條思路:＞從TDM向IP化演進(jìn)＞媒體面和控制面分離解耦用戶(hù)面控制面用戶(hù)面：用戶(hù)的實(shí)際業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，例如語(yǔ)音數(shù)據(jù)，視頻流數(shù)據(jù)。控制面：管理數(shù)據(jù)走向的信令、命令。這兩個(gè)面，在通信設(shè)備內(nèi)部，就相當(dāng)于兩個(gè)不同的系統(tǒng)，4G核心網(wǎng)基本介紹IEI-■4G核心網(wǎng)口EPC（EvolvedPacketCore,演進(jìn)分組核心網(wǎng)）＞EPC是廣義LTE的組成部分。＞廣義的LTE,也就是現(xiàn)在大家通常所說(shuō)的LTE,泛指整個(gè)EPS系統(tǒng)（既包括無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)部分，也涵蓋了核心網(wǎng)部分）。＞狹義的LTE（LongTermEvolution，長(zhǎng)期演進(jìn)計(jì)劃），是3GPP當(dāng)年制定的新一代寬帶移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目。EPS(EvolvedPacketSystem)LTE(LongTermEvolution)長(zhǎng)期演進(jìn)計(jì)劃E-UTRAN(UMTSTerrestrialRadioAccessNetwork)UMTS陸地?zé)o線(xiàn)接入網(wǎng)接入網(wǎng)網(wǎng)演進(jìn)分組系統(tǒng)SAE(SystemArchitectureEvolution)系統(tǒng)架構(gòu)演進(jìn)項(xiàng)目EPC(EvolvedPacketCore)演進(jìn)分組核心網(wǎng)核心網(wǎng)■4G核心網(wǎng)口IMS（IPMultimediaSubsystem,IP多媒體子系統(tǒng)）>IMS,全稱(chēng)是IMS是3GPPR5階段提出的一個(gè)新的"域">IMS基于IP承載，疊加在PS域（分組域）之上。>IMS為用戶(hù)提供文本,語(yǔ)音、圖片、視頻等不同的IP多媒體信息服務(wù)。>IMS不是一個(gè)具體的產(chǎn)品，而是一種網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，是對(duì)IP多媒體業(yè)務(wù)進(jìn)行控制的網(wǎng)元的總稱(chēng)。IP-基于IP的傳輸-會(huì)話(huà)控制?業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)多媒體?語(yǔ)音?視頻?圖片?文本子系統(tǒng)?依賴(lài)于現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展?最大程度重用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)■4G核心網(wǎng)□4G核心網(wǎng)的完整業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)(EPC+IMS)IMS:加強(qiáng)版的CSEPC:加強(qiáng)版的PSVoLTE:加強(qiáng)版的“打電話(huà)"■4G核心網(wǎng)的網(wǎng)元和接口BOSS系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商的IP服務(wù)網(wǎng)絡(luò)（例如IMS,PSS等）計(jì)費(fèi)系統(tǒng)OCS■4G核心網(wǎng)的網(wǎng)元功能類(lèi)型協(xié)議名稱(chēng)位置功能S1APS1-MMEeNodeB-MME用于傳送會(huì)話(huà)管理(SM)和移動(dòng)性管理(MM)等控制面信息S3MME-SGSN采用GTP協(xié)議，在MME和SGSN設(shè)備間建立隧道，傳送信令GTPv2-CS10MME-MME采用GTP協(xié)議，在MME設(shè)備間建立隧道，傳送信令控制面S11MME-S-GW采用GTP協(xié)議，在MME和GW設(shè)備間建立隧道，傳送信令S6aMME-HSS用于完成用戶(hù)位置信息的交換和用戶(hù)簽約信息的管理DiameterGxP-GW-PCRF提供QoS策略和計(jì)費(fèi)準(zhǔn)則的傳遞RxAF-PCRF用于AF傳遞應(yīng)用層會(huì)話(huà)信息給PCRF用戶(hù)面GTPv1-US1-UeNodeB-S-GW在GW與eNodeB設(shè)備間建立隧道，傳送數(shù)據(jù)包S12S-GW-UTRAN在UTRAN與GW之間建立隧道，傳送數(shù)據(jù)控制面GTPv2-CS4S-GW-SGSN采用GTP協(xié)議，在S-GW和SGSN設(shè)備間建立隧道，傳送數(shù)據(jù)和信令+用戶(hù)面GTPv1-US5/S8S-GW-P-GW采用GTP協(xié)議，在S-GW和P-GW設(shè)備間建立隧道，傳送數(shù)據(jù)和信令■4G核心網(wǎng)的協(xié)議棧eNodeB小區(qū)間無(wú)線(xiàn)資源管理無(wú)線(xiàn)承載控制連接移動(dòng)性管理無(wú)線(xiàn)接入控制eNodeB測(cè)量動(dòng)態(tài)資源分配RRCPDCPRLCMACPHYEUTRANS1MMENAS安全安全狀態(tài)移動(dòng)性管理EPC承載控制SGW移動(dòng)性管理接入點(diǎn)EPC■4G核心網(wǎng)的協(xié)議棧（控制面）NASNASRRCS1-APRRCS1-APPDCPPDCPSCTP?SCTPRLCRLCIPIPMACMACL2■L2L1L1L1L1UELTE-UueNodeBS1-MMEMMEMMES6aHSSMMES11S-GW■4G核心網(wǎng)的協(xié)議棧（媒體面）UEeNodeBServingGWPDNGW4G核心網(wǎng)的硬件平臺(tái)□ATCA平臺(tái)：AdvancedTelecomComputingArchitecture,先進(jìn)電信計(jì)算架構(gòu)□ETCA平臺(tái)：enhancedATCA,增強(qiáng)型ATCA□電信級(jí)路由器平臺(tái)ATCA平臺(tái)（中興）MME、IMS相關(guān)網(wǎng)元使用電信級(jí)路由器平臺(tái)（中興T8000）SGW、PGW網(wǎng)元使用5G核心網(wǎng)基本介紹IEI-■5G核心網(wǎng)口5G核心網(wǎng)，也被稱(chēng)為5GC(5GCore)?！?G核心網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)NEFNnefNRFNnrfPCFNpefNausfNamf(R)AN終端（手機(jī)）接入網(wǎng)（基站）UDMNndmNafDN運(yùn)營(yíng)商數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)■5G核心網(wǎng)的網(wǎng)元功能5G網(wǎng)絡(luò)功能中文名稱(chēng)類(lèi)似4GEPC網(wǎng)元AMF接入和移動(dòng)性管理MME中NAS接入控制功能SMF會(huì)話(huà)管理MME、SGW-C、PGW-C的會(huì)話(huà)管理功能UPF用戶(hù)平面功能SGW-U+PGW-U用戶(hù)平面功能UDM統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理HSS、SPR等PCF策略控制功能PCRFAUSF認(rèn)證服務(wù)器功能HSS中鑒權(quán)功能NEF網(wǎng)絡(luò)能力開(kāi)放SCEFNSSF網(wǎng)絡(luò)切片選擇功能5G新增，用于網(wǎng)絡(luò)切片選擇NRF網(wǎng)絡(luò)注冊(cè)功能5G新增，類(lèi)似增強(qiáng)DNS功能■5G核心網(wǎng)的特點(diǎn)口5G核心網(wǎng)采用，將原先“單個(gè)網(wǎng)元多個(gè)功能”，變成“多個(gè)網(wǎng)元單個(gè)功能”?？谖⒎?wù)的理念，源自IT行業(yè)。各司其職，可以分擔(dān)業(yè)務(wù)和風(fēng)險(xiǎn)，還能夠引入“虛擬化”。■虛擬化(NFV)口我們通常所說(shuō)的虛擬化，實(shí)際上全稱(chēng)是網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化(NFV,NetworkFunctionVirtualization)?？诰W(wǎng)絡(luò)功能虛擬化：就是采用虛擬化技術(shù)、基于X86等通用硬件實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)功能節(jié)點(diǎn)的軟件化。業(yè)務(wù)■控制■媒體硬件合一控制專(zhuān)有硬件媒體專(zhuān)有硬件全合一的架構(gòu)控制和媒體分離r、業(yè)務(wù)r、控制r、媒體專(zhuān)有硬件LJ專(zhuān)有硬件k___________________J專(zhuān)有硬件k___________________J業(yè)務(wù)、控制、媒體分離NFVX86通用硬件網(wǎng)網(wǎng)元功能軟件與運(yùn)行資源分離I虛擬化(NFV)口NFV將網(wǎng)元功能與硬件資源解耦，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)功能軟件化和硬件資源通用化?？贜FV使得專(zhuān)有硬件被COTS通用硬件所取代?？贑OTS：CommercialOff-The-Shelf，商用現(xiàn)成品或技術(shù)。傳統(tǒng)廠家專(zhuān)有硬件IT業(yè)界通用硬件■虛擬化(NFV)的架構(gòu)口虛擬化是云計(jì)算技術(shù)的重要組成部分?？谔摂M化通過(guò)創(chuàng)建虛擬機(jī)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)元功能之間的隔離。虛擬化平臺(tái)硬件資源物理計(jì)算節(jié)點(diǎn)物理存儲(chǔ)物理網(wǎng)絡(luò)虛擬機(jī)應(yīng)用程序A應(yīng)用程序B執(zhí)行文件/庫(kù)文件客戶(hù)機(jī)操作系統(tǒng)執(zhí)行文件/庫(kù)文件客戶(hù)機(jī)操作系統(tǒng)Hypervisor操作系統(tǒng)物理硬件資源■虛擬化(NFV)的架構(gòu)~|aOSS/BSS現(xiàn)網(wǎng)接口VNFifmVe-Nf業(yè)務(wù)域]l虛擬計(jì)算節(jié)點(diǎn)虛擬存儲(chǔ)虛擬網(wǎng)絡(luò)虛擬化層(Hypervisor)物理計(jì)算節(jié)點(diǎn)物理存儲(chǔ)物理網(wǎng)絡(luò)—Vl-HaOs-MHi土Vn-Nf1

NFV.EMS11EMS21EMS3VNFVNFVNF(vlMS)|■(vEPC)，,(…...)Orchestrator編排ManagerVNF生命周期管理硬件資源、虛擬化資源管理監(jiān)控■5G核心網(wǎng)的架構(gòu)口網(wǎng)絡(luò)切片：虛擬化和微服務(wù)架構(gòu)，可以更好地支持網(wǎng)絡(luò)切片。EdgeCloud(NFV)CoreCloud(NFV)〔DU]海量物聯(lián)網(wǎng)切片[du]任務(wù)關(guān)鍵性物聯(lián)網(wǎng)切片_網(wǎng)DUCoreCache[DU=<Core—V2XSvr口

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