5G核心网解密（英文版）_8页_512kb

5G Core Networks: A Service-Oriented Evolution

核心内容概述

本文档探讨了下一代5G核心网络（NG Core）的设计、演进及部署策略，重点分析了5G Phase 1（Release 15）和Phase 2（Release 16）的架构差异、技术挑战及行业趋势。NG Core旨在支持5G多样化的服务需求，包括增强移动宽带（eMBB）、大规模物联网（mMTC）和URLLC（超可靠低时延通信），并推动网络向云原生和自动化方向发展。

主要观点

1. 5G分两个阶段部署

• Phase 1（Release 15）：主要支持eMBB用例，同时部分支持关键任务通信。预计2018年中期冻结标准，2019年可实现初步商业部署。
• Phase 2（Release 16）：引入mMTC和URLLC服务，增强Release 15功能。预计2019年底冻结标准，可能成为IMT 2020技术的正式版本。

2. NG Core架构设计

• NG Core采用服务导向架构，支持多种服务类型，并通过网络切片实现灵活的资源分配。
• 与4G EPC相比，NG Core在功能上进行了拆分，如将访问控制与会话管理分离，以提高灵活性和可扩展性。
• NG Core需支持云原生设计，以实现更高的自动化、可编程性和资源调度能力。

3. 网络切片与生命周期管理

• 网络切片是5G支持多服务的关键技术，允许为不同服务类型（如工业4.0、车联网、VR）配置特定的性能参数。
• 切片管理涉及从用户设备（UE）到云主机的全链路配置，需在NG Core中实现。
• 切片生命周期管理需要更高的灵活性和自动化，以满足不同服务需求。

4. 多接入支持

• NG Core旨在实现访问无关架构，支持多种接入方式（如WiFi、LTE、5G）。
• 多接入支持对运营商而言是重要目标，但实现起来复杂，需与其他标准组织协作。
• 控制与用户平面的分离是实现多接入的关键，同时支持统一的认证与策略控制。

5. 性能与可扩展性

• NG Core需支持高吞吐量、低延迟、大规模连接等特性。
• 对于URLLC和mMTC，需采用连接无关操作和分布式数据处理，以满足高密度设备连接和实时响应需求。
• 云原生架构与虚拟化技术（如VPP）将有助于提升用户平面转发性能。

关键信息

NG Core功能元素

• AMF（访问与移动管理功能）：管理接入控制和移动性，可能包括网络切片选择。
• SMF（会话管理功能）：根据网络策略建立和管理会话。
• UPF（用户平面功能）：可根据服务类型部署在不同位置。
• PCF（策略控制功能）：提供策略框架，支持网络切片、漫游和移动性管理。
• UDM（统一数据管理）：存储用户数据和配置，支持固定和移动接入。
• NRF（网络功能仓库）：用于网络功能的注册与发现，支持服务导向架构。

架构演进

• 点对点架构：接近传统3GPP架构，适用于Phase 1部署，但扩展性较差。
• 服务导向架构：基于API和模块化设计，更灵活、可编程，适合Phase 2部署，但目前仍需成熟平台支持。

运营商部署计划

• Deutsche Telekom：已实现端到端网络切片，推动5G在垂直行业（如汽车、电网）的应用。
• AT&T：重视整体架构设计，已部署SDN和云基础设施，为NG Core做准备。
• Verizon：在多个市场进行28 GHz试验，计划在2018年推出固定无线服务。
• KT：计划在2018年冬奥会提供5G服务，目标2019年商业化。
• NTT Docomo：全球最广泛的5G研发和试验计划，计划在2020年东京奥运会推出商用服务。

技术趋势与挑战

• 云原生设计：NG Core需具备高自动化、高可配置性，利用云平台和虚拟化技术提升灵活性。
• 网络切片：实现不同服务的差异化支持，需跨网络层级（从UE到云）进行配置。
• 多接入支持：需要统一的控制平面，支持固定和移动接入的无缝切换。
• 性能需求：支持高吞吐量、低延迟、大规模连接，尤其在URLLC和mMTC场景中。
• 标准化进展：3GPP Release 15和Release 16分别定义了Phase 1和Phase 2的核心网络功能和接口。

结论

NG Core是5G演进的核心，其架构和功能设计将直接影响5G服务的多样性和性能。随着Phase 1和Phase 2的推进，运营商将逐步实现从传统4G架构向云原生、服务导向的5G核心网络迁移。这一转型将带来更高的灵活性、可扩展性，但也伴随着技术挑战和部署复杂性。