5G网络介绍-编程知识

一、网络部署模式

二、4/5G基站网元对标

三、4/5G系统架构对比

四、5G核心单元

五、边缘计算

六、轻量化（UPF下沉）

方案一：UPF下沉

方案二：UPF+下沉

方案三：5GC下沉基础模式

方案四：5GC下沉独立模式

一、网络部署模式

        5G网络部署方式分为非独立部署(NSA)与独立部署(SA)两种模式
        NSA: 以LTE作为控制面锚点接入核心网，核心网仍采用4G EPC，终端必须采用双连接借助LTE基站提供接入，5G仅作为数据管道的增强。NSA仅能支持eMBB(增强移动宽带)的业务场景
        SA: 以5G基站作为控制面锚点接入5G核心网，5G基站可不依赖LTE基站独立工作。目前，5G专网以SA为主

二、4/5G基站网元对标

1、4G基站(eNB):内部分为BBU，RRU和天线等模块，每个基站都有一套BBU，并通过BBU直接连到核心网

2、5G基站(gNB):将4G基站的RRU和天线合并成了AAU，而BBU则拆分成了DU和CU，每个站都有一套DU，然后多个站点共用同一个CU进行集中式管理

3、初期:小区间深度协同、CU虚拟化需求不迫切，以CU/DU合设方式为主;后期CU可逐步分离开部署在汇聚机房

4、支持uRLLC就必须要CU和DU合设，对于eMBB和mMTC业务可以把CU和DU分开来在不同的地方部署

三、4/5G系统架构对比

4G网络基于专用硬件的传统网络设备，功能模块之间紧耦合

5G控制面重构重新定义控制面网络功能，实现网络功能去耦合，使得功能可灵活组合，可独自演进和更新重构的NF基于数据隔离的原则，分解为更细粒度的功能，实现NF的功能灵活定制和版本管理

符合服务设计框架:微粒度，松耦合，易操作(如Restful框架)

四、5G核心单元

5GC：5G核心网

NG-RAN：无线接入网

NG接口：NG接口是无线接入网和5G核心网之间的接口，分为NG-C接口（NG-RAN和5GC之间的控制面接口）和NG-U接口（NG-RAN和5GC之间的用户面接口）

AMF：在5G网络中AMF通过NG接口与无线网络(NG RAN)中的基站(gNB)连接，AMF负责终端(UE)在开机后的整个生命周期内终端的注册、移动性管理及整个业务流程监控

SMF：全称 Session Management Function，会话管理功能，完成会话管理，用户会话的建立，UE IP地址分配和管理，UPF选择和控制，收费数据收集

UPF：分组路由和转发，数据包检查，用户平面部分策略规则实施，例如门控，重定向，流量转向等

PCF：策略控制功能（PCF），支持统一的策略框架来管理网络行为；为控制平面功能提供策略规则以强制执行它们；并协同UDR（统一数据存储库）中的用户信息，来执行相关的策略。

UDR：统一数据存储库（UDR），通过UDM存储和检索用户数据，由PCF存储和检索策略数据，存储和检索用于开放的结构化数据

UDM：统一数据管理，通过生成3GPPAKA身份验证凭据，通过对SUPI的存储和管理，对用户进行识别处理，对用户进行合法性验证。通过UDM，可以对非法用户进行有效拦截，UDM使用可能存储在UDR中的用户数据（包括身份验证数据），在这种情况下，UDM实现应用流程逻辑，不需要内部用户数据存储

DNN：数据网络名称，应用为PDU会话选择SMF和UPF，为PDU会话选择N6接口，以及确定要应用于此PDU会话的策略。DNN可以与S-NSSAI一起用于运营商，以允许订户接入与S-NSSAI关联的网络切片中支持的任何数据网络

NSSF：网络切片选择功能（NSSF），是5G支持网络切片网络功能。选择为UE提供服务的网络切片实例集，以为用户提供个性化的网络服务，NSSF确定允许的NSSAI，并在必要时确定到用户的S-NSSAI的映射

五、边缘计算

边缘计算依托低时延、本地分流和能力开放三大能力，可布局于智慧城市、智能工厂、政企专网等多个应用领域。

三种分流方式(ULCL、DNN、切片)，仅需访问本地业务，无需访问internet，推荐使用DNN/切片方案;即需访问本地业务，同时有访问internet需求，2B2C场景推荐使用ULCL方案，2B场景推荐使用DNN/切片方案。

分流方式ULCL:上行分流。UL-CL根据SMF下发的过滤规则，通过检查数据包目的IP地址进行分流分流方式DNN:通过定制终端，在出场设备预制园区DNN设置，或URSP终端，通过URSP方案网络侧进行配置更改DNN
分流方式切片:支持多切片终端，需支持URSP能力，以便通过URSP方案进行切片ID与业务流关联配置。

六、轻量化（UPF下沉）

方案一：UPF下沉

用户数据管理
用户数据鉴权由运营商UDM负责，UE签约数据由BOSS系统向运营商UDM签约写入。

业务管控
使用运营商UDM管控开卡放号。

运营商失联容灾保障
由于使用运营商UDM，新接入用户无法使用网络，后续可支持惯性运行

对运营商要求
保障N4口与运营商连接稳定。

方案二：UPF+下沉

UPF+是在UPF基础上，在设备内部以软件模块的方式集成local AMF、local SMF以及local UDM。针对范围较为封闭、确有大网连接中断带来较大安全隐患的矿井、大型港口等场景。

        用户数据管理
                用户数据鉴权由运营商UDM负责，用户签约数据由BOSS系统向运营商UDM签约写入。
                运营商C面失联时，local UDM临时负责用户接入鉴权。

业务管控
使用运营商UDM管控开卡放号。

  运营商失联容灾保障
                存量用户可惯性运行，新接入用户完全由UPF+承载;
                网络恢复后，业务无法自动从UPF+切换至大区控制面网元，需人工踢用户下线。

对运营商要求
UPF+内的localAMF需增加与基站的N2接口，local UDM与运营商UDM之间的接口，实现本地用户的签约信息同步。

方案三：5GC下沉基础模式

5GC下沉基础模式为AMF+SMF+UPF下沉部署，UDM使用大网网元。应用于有高隔离、特定行业安全管控需求的场景，如客户战略价值重要、投资效益高，建网成本不敏感，且端到端网络均由移动建设维护。

                用户数据管理
                        用户数据鉴权由运营商UDM负责，用户签约数据由BOSS系统向运营商UDM签约写入。
                业务管控
                        使用运营商UDM管控开卡放号。

运营商失联容灾保障
由于使用运营商UDM，新接入用户无法使用网络。

对运营商要求
需加强异厂家IOT测试，确保新厂家与现网UDM、PCF间的接口通信质量。

方案四：5GC下沉独立模式

5GC下沉独立模式为AMF+SMF+UPF+UDM下沉部署，不使用大网网元。适用党政军、核岛生产区、超大型矿业等特殊场景。

        用户数据管理
                用户签约:一是运营商BOSS连接下沉UDM，负责用户开卡放号;二是采用在下沉UDM批量开户，本地激活;
                用户数据鉴权:由下沉UDM负责。
        业务管控
                使用下沉UDM，运营商严格控制本地UDM操作权限。
        运营商失联容灾保障
                由于5GC全量独立下沉，业务可完成由下沉网络承载，运营商失联不影响本地业务。
        对运营商要求
                与运营商核心网无交互，暂无要求。