5G核心网基本概念课件.ppt

1、讲师：倪欣 10072225电信云及核心网产品支持团队培训导引5G 时代 5GC基本概念5GC VNF特性介绍5GC部署演进方案5GC产品业务流程介绍5GC产品组网介绍5GC U盘一键开通介绍5GC安装介绍5GC数据配置及调测经验5GC运维自动化介绍目录5G 时代 5G核心网行业趋势ZTE 5G核心网总体架构ZTE 5G 核心网特色解决方案ZTE 5G运营商合作与试验案例移动通信的趋势3G/HSPA-100Mbps4G/LTE-1Gbps2000语音数据互联网数据海量应用高移动性201010-100 x 带宽增长大用户连接移动互联网物联网2020+5G and Beyond10G+bps1G1

2、980模拟语音2G -100Kbps1990数字语音5G将在3大领域多种场景提供连接服务5G时代的网络必须按需满足业务的多样性和相应性能需求。eMBBuRLLCmMTC超高宽带10G+bps 峰值速率/用户 低功耗大连接通信 100万连接/km25G 高可靠低时延通信 1ms时延动态的体验管理业务定义的连接 按需的移动性快速的流量转发eMBB/URLLC/mMTC全新数字体验eMBBeMBB:无缝广域覆盖n 视频/语音/互联网/视频电话n 20Mbps速率的4K高清体验n 公路/铁路/村落/郊区/偏远地区 eMBB:热点与高速率n FTP/下载/超高清3D视频/VR/ARn 100Mbps体验

3、速率，峰值速率超过1Gbpsn 热点/室内/咖啡厅/办公室/体育场n 监控、传感器、智慧城市n 低功耗、低成本n 100万连接每平方公里mMTC:低功耗、高连接密度n 车联网、工业控制、远程医疗n 1ms时延人工智能n 接近100%的可靠性URLLC:低时延和高可靠性mMTCuRLLC5G核心网的5大核心挑战 5G核心网面临的挑战支持多样的商业模式从消费者市场拓展到工业和企业市场提供灵活按需的业务传统的单体软件架构无法提供灵活服务更加复杂的网络管理5G核心网需要处理不同的接入技术网络安全和隐私保护更加广泛的应用和环境带来很多安全问题更加开放的服务生态需要开放平台快速、安全引入新业务3GPP 5

4、G标准进展Release 14（TR）Release 15（Phase 1）Release 16（Phase 2）5G EvolutionRelease 14(TR)Release 15（Phase 1）Release 16（Phase 2）5G 演进Q1Q2Q3Q4Q1Q2Q3Q42016201720182019Q1Q2Q3Q42020Q1Q2Q3Q4Q1Q2Q3Q4Q1Q2Q3Q42021R15-Stage1阶段3完成 Non-standalone 5G-NR(Option 3)阶段3完成 Standalone 5G-NR(Option 2)R15-Stage2R15-Stage3需求定义

5、通用技术实施方案接口定义Option 3 比比 Option 2 提前了六个月提前了六个月目录5G 时代 5G核心网行业趋势ZTE 5G核心网总体架构ZTE 5G 核心网特色解决方案ZTE 5G运营商合作与试验案例5G 核心网解决方案整体架构标准与开放 遵循 3GPP,ETSI NFV等标准 支持开放的架构与接口(OPNFV,OpenStack,等.)云原生架构 服务化架构 控制面和用户面分离 无状态设计按需的业务 灵活的网络切片 跨DC的灵活部署端到端的编排 SDN/NFV实现跨域资源和网络业务的统一编排和管理 层次化的编排架构，结构清晰，便于系统维护。VM/ContainerOrchest

6、ratorVIM/PIMZTE or 3rd party VIMOSSBig DataPolicyOpen API MICT-OS MonitoringZTE or 3rd partyVNFMComputingStorageNetworkService Assurance5G Core NetworkMANONEFNRFPCFAUSFCMFAMFSMFCDBUPFTCFUser PlaneControl PlaneeMBBuRLLCmMTCZTE 5G核心网亮点与目标AUSFAMFSMFPCFCDBNEFNRFAFNpcfCAFNcafNnefNnrfUDMNudmFAFNfafNafCMFN

7、cmfNausfNamfNsmfNcdbLIFNlrfSMSFNsmsfN3IWFUE(R)ANUT Non-3GPPN2N1N2UPFDNN3N3N4N6TCFSFsGMSC-SMSSGd标准NF自定义NF亮点：亮点：4SService based Stateless NF Network Slicing 目标：目标：3AAny AccessAny WhereAny Service5G核心网网络功能介绍 网络功能网络功能中文全称中文全称功能描述功能描述与与4G网元对比网元对比AMF接入和移动性管理功能完成移动性管理、NAS MM信令处理、NAS SM信令路由、安全锚点和安全上下文管理等MME

8、中NAS接入控制功能SMF会话管理功能完成会话管理、UE IP地址分配和管理、UP选择和控制等MME+SGW+PGW中会话和承载管理的控制面功能UDM统一数据管理管理和存储签约数据、鉴权数据HSS、SPRAUSF认证服务器功能完成用户接入的身份认证功能MME中鉴权功能UPF用户面功能完成不同的用户面处理SGW/PGW中用户面功能PCF策略控制功能支持统一策略框架，提供策略规则PCRF NRF网络存储功能维护已部署NF的信息，处理从其他NF过来的NF发现请求N/ANEF网络开放功能使内部或外部应用可以访问网络提供的信息或业务，为不同的使用场景定制化网络能力N/AUERANAUSFAMFSMFDN

9、UPFPCFNEFNRFNpcfN4N2N1N3N6NG CPSMFUDMNEFNRFPCFAFUPFN9N4VPLMNHPLMNNnefNnrfNsmfNamfNausfNsmfNpcfNnefNnrfNudmNaf5GC漫游架构-Home routedUERANAUSFAMFSMFDNUPFPCFNEFNRFN4N2N1N3N6NG CPUDMNEFNRFAFVPLMNHPLMNNpcfNnrfNnefNnrfNnefNudmNafNausfNamfNsmfPCFNpcf5GC漫游架构-Local breakout with AF in VPLMNUERANAUSFAMFSMFDNUPFP

10、CFNEFNRFN4N2N1N3N6NG CPUDMNEFNRFPCFVPLMNHPLMNNpcfNpcfNnrfNnefNnrfNnefNudmNausfNamfNsmfAFNaf5GC漫游架构-Local breakout with AF in HPLMN目录5G 时代 5G核心网行业趋势ZTE 5G核心网总体架构ZTE 5G 核心网特色解决方案ZTE 5G运营商合作与试验案例ZTE 5GC 基于服务的架构NF服务到独立NRF注册/注销NRF和NF服务之间的状态检测NF服务自动管理，自动选择和自动扩展NE改为NF，NF可分为NF服务（VNFC）服务是自包含的，可重复使用的，可独立扩展的按需

11、编排和分布式部署MMEPCRFPDNGWServing GW网元网元NF Service网络功能网络功能生产者生产者消费者消费者Service 1基于服务的接口生产者和消费者通信模式：P to P,P to MPoint 1Point3Point2NRF全网通信缩短网络路径IP 地址FQDN支持的服务UDMPCFAMFSMF服务化基于场景服务按需定制分布式部署Edge DCLocal DCCentral DCSDMCDNProtocolAuthDPILBAmf-cFWCDB服务定制服务拆分Common ServicesAPP ServicesSBA 5GCeMBBURLLC企业企业eMBB 网

12、络切片网络切片URLLC 网络切片网络切片企业网络切片企业网络切片AMF.VRouterVPNDesignVerifyDeployDevOpsUDMUPFMQHTTPDPIFW.AMFUDMUPFMQHTTPVPN.AMFUDMUPFMQHTTPVPNFW.服务化服务化拆分原则及形式可被消费可被消费自包含自包含可重用可重用自管理自管理拆分原则拆分原则Namf_CommunicationNamf_EventExposureUEContextTransferPeer AMFN1MessageNotifySubscribeN2InfoSubscribeSMFSMF,SMSF,PCF,NEFNEF,S

13、MF,PCF,UDMUnSubscribeNotifyNamf_MobileTerminationEnableUEReachabilityNEF,SMF,PCF,UDMService NameService OperationsKnown Consumer(s)AMF拆分形式拆分形式服务化什么是无状态 不需要处理状态信息的VNFC是无状态的无状态的VNFC。需要处理状态信息的VNFC可以实现为：l 一个有状态的一个有状态的VNFC。l 具有外部状态的无状态具有外部状态的无状态VNFC。Stateful vs Stateless -Definition in ETSI lTransaction

14、lifecycle level起始于NF收到请求，结束于NF返回响应；lProcedure lifecycle levelProcedure由多个为实现某项功能的Transaction构成；lSession lifecycle level起始于UE会话建立，结束于UE会话结束。Session可以包含1个或多个Procedure。Transaction Procedure Session Local Context CacheCDB子集，持续时长最短CDB子集，持续时长次之CDB全集，持续时间长弹性伸缩、可靠性恢复时长最短次之最长性能与CDB交互频繁，流程时延最长次之最少 3 level of

15、stateless无状态设计5GC 无状态设计原则Cloud Database(UDSF/SDSF)Other NFStateless Load BalancerService Logic无状态无状态LB保证流量在无状态保证流量在无状态服务之间更加平衡服务之间更加平衡LBProcedure 级无状态级无状态处理完成后，将数据存储在处理完成后，将数据存储在CDB的上下文中，删除本地数的上下文中，删除本地数据据CDBNew scaled有状态处理和无状态服务逻有状态处理和无状态服务逻辑解耦辑解耦有状态本地缓存的轻量级上有状态本地缓存的轻量级上下文，容纳更多数据下文，容纳更多数据使用独立数据层计算与

16、存储的使用独立数据层计算与存储的分离，符合分离，符合3GPP UDSFSDSF基于数据切片的数据复制和迁基于数据切片的数据复制和迁移移通用NF无状态设计原则Local CacheStateless ServiceLocal CacheStateful ServiceService Logic无状态设计网络切片实现智能管道，满足多种应用场景需求Slice1Video MonitoringSlice2Automatic DriveSlice3Slice4Smart IndustrySmart Home平台基础设施应用编排编排和管理网络切片实现了统一物理设施支撑多种垂直行业，逻辑隔离的网络切片为不同

17、应用场景提供SLA的NaaS服务。统一的底层物理设施基础实现了多种网络服务，降低了运营商多个不同业务类型的建网成本。网络切片逻辑隔离可以实现业务功能定制。网络切片管理实现了切片的设计、实例化、运行时业务保障和退服的全生命周期管理，提升运维效率。网络切片亮点网络切片Dev:在线设计网络切片NS DesignNS VerificationPolicy DesignPolicy ValidationPolicyRepositoryService CatalogData Repositories共享沙盒共享沙盒策略处理中心策略处理中心NFVI For TestProduction/Test 组件组件自

18、动化测试工自动化测试工具具正确性检测正确性检测冲突性检测冲突性检测TOSCAHOTYANGl系统支持上千软件包l软件包支持本地上传和互联网下载l满足用户要求。l图形化界面，简单的拖拽操作，完成复杂的网络服务编排设计l3分钟，3步骤完成设计l所有组件，连接点和链接都可以设置和定制l可视化架构网络切片物理资源监控物理资源监控物理服务器、网络设备和储存虚拟资源监控虚拟资源监控vCPU、vMem、存储和网络使用率健康诊断健康诊断根据告警的严重性和数量，对网络状况进行评估。Ops:全方位实时监控应用服务监控应用服务监控VNF,网络服务，网络切片网络切片组件CU分离-有助于满足不同部署场景的要求边缘数据中

19、心或设备机房企业业务区域数据中心运营商及互联网业务UPF 前传 1UPF 前传 2解决方案:控制面和用户面分离,可依据切片需求灵活部署控制面和用户面的位置。例如：控制面可以按要求集中部署便于集中管理。而用户面可以依据下列要求部署：基于位置(就近分流)依据 NSSAI(基于切片)优势:降低TCO，在一些应用场景下了一集中部署用户面，便于集中管理。高可靠性，没有用户上下文前传点，快速自愈。高灵活性,在UE快速移动的场景，UE的控制面VNF（如SMF）可以选择就近的用户面网元（UPF）提供服务。便于节省传输资源，减少时延。SMF容器UPF容器用户上下文及资源AMF容器.容器UDM容器UPF容器CU分

20、离UPF在网络中部署位置设备容量(bps)300G1.2T F/400G B2.4T F/2.4T B5T 12.8T0.6ms150us传输时延10 km40 km200-300 km500-1500 km50us16.5ms1 km无线当地节点边缘DC区域DC中心DC接入环汇聚环核心环BTNIIIBTNIIBTNI二级前传FTNIIIRRUDUFTNI一级前传CUgNB融合MECBTNI/IIC-RAND-RAN光纤直驱分组交换FTNIIAMFSMFPCFUPFeMBB/mMTC-UPFUPFSMFeMBB-UPFUPFMEC/eMBB-UPFUPFuRLLC-UPFsliceCU分离En

21、hancementu注册管理注册管理(RM-DEREGISTERED,RM-REGISTERED)u连接管理连接管理(CM-IDLE,CM-CONNECTED)New state in RAN:RRC connected inactive(CM-CONNECTED)Mainly used for URLLC caseu移动性限制移动性限制:allowed areanon-allowed areaforbidden areauUE可达性：可达性：New Mobile Initiated Connection Only(MICO)modeMainly used for MTC UENGCM_IDL

22、ENGCM_CONNECTEDRM_DE-REGISTEDRM_REGISTEDAttach/DetachRM_DE-REGISTEDRM_REGISTEDRRC_IDLERRC_INACTIVERRC_CONNECTEDN2 connection Setup/ReleaseRRC_IDLERRC_CONNECTEDAttach/DetachRRC Setup/ReleaseN2&RRC Setup/ReleaseRRC Setup/ReleaseN2 ReleaseUE state modelRAN state modelCN state modelMM&SM5G移动性管理融合核心网原则和收

23、益Multi Access UPF2/3/4/5G4GMulti Access AMF5GMulti Access SMFMulti Access UDMMulti Access PCFNRFAUSFNSSF5G2/3/4/5G2/3/4/5G2/3G2/3/4GeMBBuRLLCmMTCMBBNB-IoTeMTCvRouterHTTPMQCDBPre5G Scenarios5G ScenariosUser PlaneControl planeCommon Service融合原则有别于共虚拟化平台的烟囱式部署，实现深度融合，共享数据，灵活调整网络接入占比，资源利用最大化可通过按需服务编排组成单

24、制式网络独立部署，出单制式网络标准接口与其他网络互操作控制面功能5G建模方式4G化，便于平滑演进到5G媒体面对接入制式不敏感，实现全融合融合部署时优选本网络，减少与外部核心网的互操作不同制式的运维数据区分统计，管理和分析融合NFVI资源共用MANO共管依托于云原生的公用组件共用降低CAPX按场景选择需要的组件编排网络切片，减少网络数量降低OPEX上下文深度融合，减少核心网间的外部互操作过程，更好的无缝业务体验为5G与2/3G互操作提供便利（例如语音）统一构架，消除网络解决方案差异性（例如MEC，UPF分布式部署）统一建模方式，便于向FMC演进，代价小更平滑以EPC形式存在，提供2/3/4G核心

25、网标准接口，支持与其他2/3/4/5G核心网互操作S11/S5S84GMulti Access AMFMulti Access SMF2/3/4GMulti Access UDM2/3/4/5GMulti Access PCF2/3/4/5GHSS/HLR/UDMPCRF/PCFS6a/Gr/N8Gx/N7S1-MME/Iu/Gb/N2Multi Access UPF2/3/4/5GS1-U/Gn/N3/N9Gi/SGi/N6Gn/S10/Nx/N142/3GGnSxx/N45G5GN11N15N105GC New NFs以4/5G融合网络形式存在u原部署在NFVI上的NF实例不变，NFVI根

26、据资源模型进行扩容uCommon NF例如MQ，CDB等保留，根据业务模型进行扩容uAMF/SMF/UDM/PCF等控制面NF增加部署相应的service，支持相关参考点uUPF升级支持各种制式转发，或新部署对应制式UPF满足话务需求u如vEPC演进到5G，新增部署5G 特有网络功能，如AUSF等，支持5G相关新参考点以5GC形式存在，提供5G核心网标准接口，支持与其他4/5G核心网互操作融合融合核心网满足多种制式场景，像拼搭乐高积木一样构建网络MEC概述多种网络接入模式，如LTE、WiFi、5G等各种网络应用场景多接入实现无处不在的一致性用户体验网络功能和应用部署在网络的边缘侧，尽可能靠近最

27、终用户，降低传输时延，节省传输带宽Cloud+Fog 计算，采用云计算+雾计算的技术，降低大规模分布式网络建设和运维成本MEC是一种使能网络边缘业务的技术，具备超低时延、超高带宽、实时性强等特性，是IT与CT业务结合的理想载体平台。C ComputingE EdgeM Multi-access物联网应用l智能物流l智能生产l智能机器l智能工厂车联网应用l本地V2X 服务l道路广播l智能交通本地视频业务l赛事、演唱会视频直播l室内场馆视频业务体验l博物馆、展馆AR直播、VR体验室内LBS业务l商业广场，机场、高铁候车室l地下停车库l博物馆、展馆智能感知服务l网络服务与优化建议l用户个性化业务推荐

28、l精准广告l社会、公益服务通道本地能力开放l第三方APP部署l无线能力开放l本地业务加速应用场景MECMEC相关标准进展MEC 概念提出者，标准组织和推动者 第一阶段 已完成 MEC参考架构，以及面向应用的能力开放研究 第二阶段 完善计费及监听方案，简化应用布署，探索新应用案例IMT 2020 在2016年的5G网络架构白皮书里，将MEC作为5G性能提升的重要组成部分NGMNNGMN已经同意将MEC纳入到5G需求和架构中（NGMN P1 Project）3GPP 已正式接受MEC作为5G架构关键议题 2016.4月，3GPP SA2已经接受MEC 关键议题作为5G架构的一部分 3GPP内C/U

29、分离架构演进与MEC方向吻合5GAA 聚焦5G车联网，5GAA将边缘计算及分布云架构视为车联通信架构降低时延重要课题OPENFOG聚焦物联网，定义边缘计算在未来物联网架构中的功能和应用，关注边缘计算对于物联网更低时延、边缘数据协作处理、更高的安全性等方面带来的优势 MEC作为5G的原生特性，由ETSI提出，逐渐被 3GPP、IMT2020等标准组织接纳并重视，成为5G关键议题 MEC服务垂直行业、满足差异化应用场景，与垂直行业组织开展广泛合作，推进MEC产业发展 MECMEC 4/5G融合部署边缘DC5G gNB4G5G RRU+DU接入机房地区（中心）DC融合核心网媒体面 融合管理面 MEC

30、+融合核心网媒体面（或MEC+本地SGW）5G CU融合核心网控制面 S1N2/N3N2/N3N9N45G技术4G化，方案统一4/5G融合媒体面，就近部署4/5G融合Service chain，可与MEC结合5G技术4G化，控制面融合4/5G融合媒体面，统一锚点融合管理面，统一管理虚拟化资源4/5G融合Service chain，作为Gi-LAN对EPC的改动用户面和控制面分离，SGW-U与MEC一起部署如网络无法进行CU分离改造，SGW整体下沉与MEC一起部署SGW-U支持作为Uplink Classifier实现数据本地分流控制面支持MEC路径选择，数据分流规则管理和下发等MEC同时兼容

31、IaaS+PaaS,适配不同网络环境存储计算网络服务发现和管理实例 aRESTFUL 私有接口服务逻辑注册实例 bRESTFUL 私有接口服务逻辑注册服务发现和管理实例 cRESTFUL 私有接口服务逻辑注册实例 dRESTFUL 私有接口服务逻辑注册VMVMVM资源类型虚机虚机+容器容器云计算平台IaaSPaaS统一的软件版本基于服务架构和RESTFUL 接口支持自管理统一的MANO统一编排端到端生命周期管理MANO编排FCAPSOPS策略部署弹性升级ContainerVMVMContainer公共服务组件库性能目录5G 时代 5G核心网行业趋势ZTE 5G核心网总体架构ZTE 5G 核心网

32、特色解决方案ZTE 5G运营商合作与试验案例开放开源，构建5G生态圈积极参与5G标准制定、开源贡献、主流运营商战略合作，构建5G生态圈 ETSI NFV、3GPP会员.IMT2020网络架构组副组长 OpenStack黄金会员 OPNFV白金会员 ONAP白金会员 ODL亚太地区唯一白金会员 Docker，K8S,OpenShift积极贡献者标准制定大T合作开源贡献开源社区重要贡献者开源项目开源项目成员等级贡献排名贡献排名/当前进展当前进展近期目标Funder,Platinum Member2提交代码占总代码量20%Gold MemberTop 10继续为社区发展做贡献Platinum Mem

33、ber4继续为社区发展做贡献CooperationCore Team Member2继续为社区发展做贡献Silver Member参与Linux Foundation 的多个项目继续为社区发展做贡献Silver Member领导OF-CONFIG项目持续改进OF-CONFIG项目，增加新项目 Developer4开放商用版本，提交新功能和bug修正，保持年排名第10Developer3保持年排名第4中兴与全球运营商的战略合作推动5G发展Strategic Partnership and MoU定期与主流运营商进行沟通与合作Telefonica 5G 一阶段测试l 平台即服务（PaaS）l 5G

34、核心网l 核心网网络切片 l 自适应用户面2016年11月，Telefonica与设备商的第一个5G核心网测试!中国国家5G技术研发试验关键技术验证网络切片核心网络重设计移动边缘计算控制面与用户面分离国内第一个基于Docker容器的5G网络国内第一个包含RAN和Core虚拟化的5G网络国内第一个支持多DC部署的5G网络2017MWC全球第一个网络切片运营商级DevOps演示秒级弹性 分钟级部署Dev向导E2E 切片生命周期试图AI驱动的OpsSliceDemandsTemplateSelectionBlueprint AssembleResourceAssignmentSLA/KPIDefin

35、eOne keyLaunchSliceViewOnlineConfigAutoElasticityAnalysis(AI)SandboxTestDevOps12461234535切片生命周期的切片生命周期的“6+5”DevOps工作流程工作流程v Dev闭环：网络切片的开发环境v Ops闭环：网络切片的OM环境v DevOps 8字形闭环：Ops过程中基于大数据的实时监控和关联分析，以重新调整切片开发设计的需求和业务参数2016 MWC 网络切片原型演示中兴通讯与中国移动演示网络切片原型网络切片实例支持的功能nMBBnMECn网络切片实例化n网络切片的拓扑和组件n网络切片实例的选择n网络切片实例的终止2018年5GC试点中国移动集团试点：广东，江西，福建，北京（大区），南京（大区）省份自己开展：湖南、浙江中国联通集团试点：河南、广东、天津，福建，重庆省份自己开展：浙江中国电信 集团试点：河北、江苏、湖北、海南、江西省份自己开展：浙江国际法电，西班牙测试分支谢谢！谢 谢！谢 谢