5G網絡概述

（中國移動通信集團河北有限公司，河北 石家莊 050035）

關鍵字：5G；核心網；網絡架構

一、移動通信的發展背景

隨著移動通信系統的發展，3GPP組織一直致力于開發具備速率更高、處理效率更好的系統。整個移動通信系統也經歷了一個漫長的發展歷程，從2G GSM純語音到2.5G GPRS，具備了低速數據業務，后來出現的3G WCDMA/TD-SCDMA技術，實現了移動多媒體業務，再到當前普遍使用的4G LTE，進一步提升用戶的感知體驗，推動了移動互聯網業務的高速發展。

目前，移動通信系統進入了一個嶄新的階段，5G網絡正在全面建設，不久隨著運營商正式商用基于SA的5G網絡，我們將進入到一個“萬物互聯”的全新時代。

二、5GC的網絡部署

國際規范定義，5GC網絡分NSA(Non-Standalone,非獨立組網)和SA(Standalone,獨立組網)兩種組網架構。在5G的部署初期，考慮到方案成熟程度、部署難度和用戶發展，國內大多數運營采用的是NSA構架方案，最終目標采用SA方案。

NSA是5G SA網絡的過渡方案，可滿足5G的高帶寬（上行10Gbps下行20Gbps）能力要求。5G核心網的NSA組網方案包括Option3、Option4和Option7，分別代表雙連接接入EPC和接入5GC。Option4和Option7基于5GC部署，因此在5GC部署前，NSA只涉及Option3。

三、5G的應用場景

國際標準化組織在5G規范制定時，明確定義了5G的三大典型應用場景：eMBB（增強型移動寬帶）、mMTC(海量機器類通信)、uRLLC（超可靠、低時延通信）的三大應用場景。

（一）eMBB（Enhance Mobile Broadband增強型移動寬帶）

該場景是指在現有的移動寬帶業務場景的基礎上，對用戶體驗等性能的進一步提升，集中表現為超高的傳輸數據速率，廣覆蓋下的移動性保證等，達到100Mbps體驗速率，峰值速率甚至達到10Gbps，能夠滿足4K高清體驗、偏遠地區覆蓋、VR/AR和熱點區域覆蓋等。

（二）mMTC(Massive Machine Type of Communication海量機器類通信)

該場景目前比較可見的發展是NB-IOT，5G低功耗、大連接和低時延高可靠等特點，可以在智慧城市、環境監測、智能農業、森林防火等以傳感器和數據采集為目標的應用場景發揮作用，能夠滿足100萬每平方公里的終端連接，還能保證終端的超低功耗和超低成本。

（三）uRLLC（Ultra Reliable Low Latency Communications超可靠、低時延通信）

該場景要求網絡端到端的傳輸時延達到ms級，可靠性接近100%。應用的場景包括工業應用和控制、交通安全和控制、遠程制造、遠程培訓、遠程手術等，其中無人駕駛業務和遠程醫療方面有用很大的潛力。

四、5GC的網元功能：

5G核心網通過架構和功能重構，實現軟件定義的網絡功能和網絡連接，4G的“網元”重構為 5G的“網絡功能”，控制平面引入服務化架構，高效滿足網絡重構、構建差異化網絡切片等需求，實現5GC核心網軟件化、靈活化、開放化和智能化。5G核心網用戶面網元包含UPF，控制面網元包含AUSF、AMF、SMF、NEF、NRF、PCF和UDM等，其主要功能如下：

（一）AMF（Access and Mobility Management Function），接入和移動性管理功能，其功能是完成移動性管理、NAS MM信令處理、NAS SM信令路由、安全錨點和安全上下文管理等，類似于4G網絡中的MME網元。

（二）SMF（Session Management Function），會話管理功能，主要完成會話管理、UE IP地址分配和管理、UP選擇和控制等，類似4G網絡MME+SGW+PGW中會話和承載管理的控制面功能。

（三）UDM（Unified Data Managemen），統一數據管理，是管理和存儲用戶的簽約數據、鑒權數據，實現了4G中的HSS、SPR功能。

（四）AUSF（Authentication Server Function），認證服務器功能，完成用戶接入的身份認證功能，類似4G中MME的鑒權功能。

（五）UPF（User plane Function），用戶面功能，主要處理用戶的數據面業務，路由真正的業務數據包，對應4G SGW/PGW中的用戶面功能。

（六）PCF（Policy Control function），策略控制功能，支持統一策略框架，提供策略規則，對應4G中的PCRF網元。

（七）NRF (NF Repository Function)，網絡存儲功能，用于維護已部署NF的信息，處理從其他NF過來的NF發現請求，是5G網絡中新增的功能節點，類似4G中的DNS。

（八）NEF(Network Exposure Function)，網絡開放功能，使內部或外部應用可以訪問網絡提供的信息或業務，為不同的使用場景定制化網絡能力，是5G特有的網絡功能。

結束語

4G改變生活，5G改變社會。預見未來，5G滲透到各行各業，推動社會經濟的不斷進步，無人駕駛、智慧家居、智能制造、遠程醫療、4K/8K高清直播等將會一一實現。