5g核心网和关键技术和功能介绍-nokia_84页_1mb

报告摘要

5G核心网关键技术和功能总结

核心内容概述

5G核心网基于服务的架构（SBA）设计，采用模块化和可扩展的方式，支持多种网络功能（NF）之间的灵活交互。其核心网架构包括控制面和用户面分离（CUPS）、计算与存储分离、网络切片架构和选择（NSSF）等关键技术，以满足5G网络的高灵活性、可扩展性和服务质量（QoS）需求。此外，5G核心网还包含注册管理（RM）、连接管理（CM）、会话管理（SM）等关键流程，为用户提供稳定的连接和高质量的会话服务。

主要网络功能（NF）描述

5G Service Based Architecture (SBA)

统一数据存储：UDR（Unified Data Repository）存储结构化数据，如订阅信息、策略数据等，支持NF之间的数据共享。
非结构化数据存储：UDSF（Unstructured Data Storage Function）用于存储非结构化数据（如会话状态），支持多NF共享或独立部署。
网络功能注册：NRF（Network Repository Function）负责NF发现和注册，支持跨PLMN和网络切片的NF服务发现。
网络切片选择：NSSF（Network Slice Selection Function）负责选择适合的网络切片实例，支持基于S-NSSAI的切片选择。
会话管理：SMF（Session Management Function）负责会话建立、修改和释放，支持基于流的QoS模型。
用户面功能：UPF（User Plane Function）负责数据包路由、转发、QoS处理和流量控制。
接入和移动性管理：AMF（Access and Mobility Management Function）负责UE注册、连接管理、安全上下文管理等。
认证功能：AUSF（Authentication Server Function）处理UE的认证和授权。
策略控制：PCF（Policy Control Function）提供统一的策略框架，支持策略规则的下发和执行。
网络暴露功能：NEF（Network Exposure Function）用于暴露网络功能，支持第三方应用和边缘计算。
非3GPP互操作：N3IWF（Non-3GPP Interworking Function）处理非3GPP接入的UE通信，包括IPsec隧道管理。

5G核心网关键技术

基于服务的架构（SBA）

服务发现机制：通过NRF实现NF发现，支持“请求-响应”和“订阅-通知”两种交互方式。
服务接口标准：采用HTTP/2作为SBA协议，支持RESTful API设计，可扩展性强。
模块化设计：每个NF提供特定服务，支持灵活组合和部署。

控制面和用户面分离（CUPS）

控制面集中化：CP（Control Plane）集中部署，便于统一管理和优化。
用户面分布式：UP（User Plane）可部署在边缘，支持本地路由和边缘计算。
流量路由：支持选择性流量路由，通过ULCL（Uplink Classifier）实现基于目标特性的流量分类。

网络切片架构和选择（NSSF）

S-NSSAI定义：由Slice/Service Type（SST）和Slice Differentiator（SD）组成，用于标识网络切片。
切片选择流程：NSSF根据UE的请求和订阅信息选择合适的网络切片实例，支持多种部署方案（独立、部分共享、完全共享）。
切片隐私：目前未在Rel.15中定义。

注册管理和连接管理（RM/CM）

用户标识：包括SUPI（5G Subscription Permanent Identifier）、SUCI（加密的SUPI）、PEI（Permanent Equipment Identifier）、5G-GUTI（临时标识符）和GPSI（Generic Public Subscription Identifier）。
注册管理状态：包括初始注册、周期性注册更新、移动性注册更新等，支持多种注册状态模型。
连接管理状态：包括CM-IDLE、CM-CONNECTED和新增的RRC-INACTIVE状态，优化资源使用和信令开销。
注册流程：UE向AMF发送注册请求，AMF通过NSSF选择合适的网络切片和AMF实例，最终完成注册。

会话管理（SM）

PDU会话特性：支持IPv4、IPv6、IPv4v6、Ethernet和Unstructured等类型，根据DNN选择SMF和UPF。
业务连续性模式（SSC Mode）：
- Mode 1：保持IP地址不变。
- Mode 2：网络释放连接，可能释放IP地址。
- Mode 3：在旧连接终止前建立新连接，支持IP多归属。
基于流的QoS模型：通过QFI（QoS Flow Identifier）标识流量流，支持灵活的QoS策略执行。
边缘计算和本地路由：SMF根据UE位置选择UPF，支持本地数据网络（LADN）访问。