5G移动通信技术—5g网络架构网元及接口

5G网络架构：
5G有两种组网架构，分别是NSA与SA。

NSA：非独立组网架构，意思是此架构下，5G必须依赖4G网络来部署。5G终端与核心网之间***用4G的协议栈架构实现，4G核心网只要经过简单的升级就可以支持NSA，实现5G基站接入。NSA终端需要支持同时接入到4G基站与5G基站（称为双连接），在此架构中，5G基站主要是发挥其高带宽的特性，提升用户数据的传输能力。***用NSA架构可以快速建设5G网络，建设成本低。

SA：独立组网架构，就是说5G独立组网，不依赖4G网络。在此架构中，终端不需要接入4G基站，所有的信令与数据都由5G基站完成。此时，必须新建全新的5G核心网，5G核心网引入了很多新的技术特性（如服务化架构等），一般***用虚拟化技术部署在数据中心，建设成本较高。

SA架构，引入了很多新的特性，最重要的特性是切片（其意思是在一张网络上构建出多张独立的虚拟网络，满足不同的业务需求）。SA网络是NSA网络的演进方向。

目前全球已经建成的5G网络，绝大部分都是NSA，只有少量的5G网络是SA。我国三个运营商已经***用SA架构建成了世界上最大、最先进的5G网络，是值得骄傲的事情。

5G接入网有哪几部分组成?各部分功能是什么?
5G接入网（AN）有无线侧网络架构和固定侧网络架构。

无线侧：手机或者集团客户通过基站接入到无线接入网，在接入网侧可以通过RTN或者IPRAN或者PTN解决方案来解决，将信号传递给BSC/RNC。在将信号传递给核心网，其中核心网内部的网元通过IP承载网来承载。

固网侧：家客和集客通过接入网接入，接入网主要是GPON，包括ONT、ODN、OLT。

扩展：

网络特点

峰值速率需要达到Gbit/s的标准，以满足******、虚拟现实等大数据量传输。

空中接口时延水平需要在1ms左右，满足自动驾驶、远程医疗等实时应用。

超大网络容量，提供千亿设备的连接能力，满足物联网通信。

频谱效率要比LTE提升10倍以上。

连续广域覆盖和高移动性下，用户体验速率达到100Mbit/s。

流量密度和连接数密度大幅度提高。

系统协同化、智能化水平提升，表现为多用户、多点、多天线、多摄取的协同组网，以及网络间灵活地自动调整。

5g网络架构网元及接口（5g网络架构网元及接口是什么）

5G核心网(5GC)
IPLOOK 5G核心网，网元包括: UPF, AU***, UDM, AMF, SMF, PCF, NS***, NRF, NEF。

IPLOOK 5GC 将数据面和控制面分离，控制面***用 SBA 服务化架构，针对每个网络功能 NF 定义服务，用户面归一为 UPF。

IPLOOK 5GC支持百万用户接入，时延低于1ms，满足用户对大宽带、大连接、低时延等应用场景的接入。支持3G、4G和5G用户同时接入，支持Non-3GPP用户（如WiFi、卫星等）接入，可以同时提供3G、4G和5G服务。

5G核心网产品形态

产品优势

支持 VoNR/VoLTE/C***B： 支持运营商接入并满足各种语音应用场景

3G/4G/5G 融合核心网： 实现 3G/4G/5G 网络之间平滑切换

双模 5G 核心网： 支持 NSA / SA 组网方式

全栈核心网产品： 提供端到端核心网解决方案

端到端的 5GC 切片： 根据不同业务场景选择特定的网络切片

高可靠性： 高扩展能力、支持冗余部署

5G核心网(5GC)产品功能：

5GC网元全功能

AMF: 用户移动性和接入管理

SMF: 会话管理功能

PCF: 用户策略控制功能

UPF: 用户面的路由和转发

UDM:  用户数据标识、管理

AU***:  用户数据鉴权的处理

NS***:  管理网络切片

NRF:  业务发现

NEF:  网络能力开发

5GS 互通

PGW-C/SMF 

PGW-U/UPF

PCRF/PCF

MME/AMF

HLR/HSS/UDM/AU***

N26 接口

Roadmap: R17 标准

HTTP2 GW

SM***

SEPP

UDR

5GC NFV 架构

云原生

容器化

模块化功能设计

基于服务化架构(SBA)

用户平面(UP)功能与控制平面(CP)功能分开

分布式UPF简洁设计

端到端、灵活高效的网络切片选择

网络功能服务自动化管理

支持3GPP/Non-3GPP接入

支持WEB/CLI/SNMP常用网管操作软件

5g核心网的网元：

1、AMF：Access and Mobility Management Function，接入和移动性管理功能，执行注册、连接、可达性、移动性管理。为UE和SMF提供会话管理消息传输通道，为用户接入时提供认证、鉴权功能，终端和无线的核心网控制面接入点。

2、SMF：Session Management function，会话管理功能，负责隧道维护、IP地址分配和管理、UP功能选择、策略实施和QoS中的控制、计费数据***集、漫游等。

3、UPF：The User plane function，用户面功能，分组路由转发，策略实施，流量报告，Qos处理。类似于4G中sgw和pgw用户面功能。

4、UDM：The Unified Data Management，统一数据管理功能，3GPP AKA认证、用户识别、访问授权、注册、移动、订阅、短信管理等。

5、AU***：Authentication Server Function，认证服务器功能，实现3GPP和非3GPP的接入认证 。

6、PCF：Policy Control function，策略控制功能，统一的政策框架，提供控制平面功能的策略规则。

7、NRF：NF Repository Function， 该功能是一个提供注册和发现功能的新功能，可以使网络功能（NF）相互发现并通过API接口进行通信。

8、NS***：The Network Slice Selection Function，网络切片选择，根据UE的切片选择辅助信息、签约信息等确定UE允许接入的网络切片实例。

9、NEF：Network Exposure Function，网络开放功能，开放各NF的能力，转换内外部信息。用于边缘计算场景。

5gtob业务集中部署的网元：
AMF、SMF和UPF。

5G核心网主要网元功能 5G核心网主要包括的网元有AMF、SMF和UPF。

目前UPF一般放在需求方，及在地市或县城，AMF和SMF一般集中在省公司。各网元之间的接口如下：AMF（Access and Mobili。

网元由一个或多个机盘或机框组成， 能够独立完成一定的传输功能。

网管系统中的网元其实和这个差不多，简单理解就是网络中的元素，网络中的设备。总之，网元是网络管理中可以监视和管理的最小单位，值得注意的是，网络元素与网元和被管设备是同义语，但被管设备容易被人误解成硬件。

对于LTE架构来说，网元包含的很多，其中，基站也是其中的一个网元，除此外还有MME、SGW、PDN等等。基站就是一个网元，基站和网元的关系类似苹果和水果的关系。网元划分的粒度很多，看用途了，有物理网元，逻辑网元，等效网元数等。

网元，不能不提网元管理系统。网元管理系统(EMS)是管理特定类型的一个或多个电信网络单元(NE)的系统。一般来说，EMS管理着每个NE的功能和容量，但并不理会网络中不同NE之间的交流。为了支持NE间的交流，EMS需要与更高一级的网络管理系统(NMS)进行通信，NMS也是电信管理网络(TMN)层次模型中的一元。EMS是基于TMN层次模型的运作支持系统(OSS)构架的基础，这个构架使得服务提供商(SP)能够满足客户对高速发展着的服务的需求，同时也能满足严厉的服务质量(QOS)要求。