5g核心网和关键技术和功能介绍-nokia

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5G移动通信核心网关键技术分析

5G移动通信核心网关键技术分析

5G移动通信核心网关键技术分析摘要:在目前,每个行业内都加入通信技术,5G 通信技术要远比4G 更加稳定可靠,并具备通信实效性。

同时,5G 技术也在部分较为特殊业务中灵活应用。

以此为前提,我们需要深入探究现阶段的5G 通信技术,充分了解其技术特征和应用优势,根据核心网系统所使用的关键技术,对未来发展做出有效判断。

关键词:5G技术;移动通信网络技术;核心网;关键技术引言:移动通信在科技快速发展的大环境下,企业平台的主要业务就是移动数据的流量,这为用户带来了极大的便利,但同时伴随新问题的出现。

技术人员每天需要面对大量信息数据的处理,通过合理利用5G 网络,实现功能与资源的有效划分,将核心网的关键技术应用在行业中。

事实上,通信行业的首要目标是为了满足人们对于信息的交互功能,因此移动通信属于具备服务属性的工作,需要技术人员合理分配网络构建方案的完成。

一、5G移动通信技术特征及应用1、高传输速率5G移动通信作为最新通信传输技术,它使用无线传输作为主要形式,具有较高的传输能力。

以通信技术为例,2G通信技术仅能够实现通话和短信的传输;3G通信技术增加了网络图片与动态图像的传输;4G通信技术可以很好完成网络语音通话、网络视频通话;5G通信技术下载速度快,传输频率可以达到10GB 每秒,是4G网络的数百倍,通过使用5G可以瞬间完成大容量文件的下载。

总之,5G技术的应用给予了人们在工作和生活上更大的便利性。

2、高应用价值5G移动通信技术不仅仅是一种网络通信技术,可多个领域中实现技术创新融合,满足多种设备信息数据传输的要求,从而实现设备传输效率的提升和改善,并且能够为行业带来了新的动力。

5G移动通信技术可以很好实现技术智能化与系统协同化,逐步成为人们随时随地都在使用的通信手段,同时可以将城市建设、交通建设、网络建设等领域配备该技术,进而保障交互信息的实时传输。

在我国通信传输的进程中,计算机技术、通信技术、多媒体技术等手段,其应用价值越高则越受行业认可,让信息交流不在限制于地域和时间,是现代社会发展的一大表现。

5g原理概念、关键技术及应用

5g原理概念、关键技术及应用

5g原理概念、关键技术及应用5G是第五代移动通信技术的简称,是一种新一代的无线通信技术标准。

它具备更高的带宽、更快的传输速度、更低的延迟和更大的连接密度,为用户提供更加稳定和高质量的通信服务。

以下是5G原理概念、关键技术和应用的介绍:1. 原理概念:- 更高的频谱利用率:5G采用了更高的频率范围,能够在相同的频段上实现更高的数据传输速率。

- 基于软件定义网络(SDN)和网络功能虚拟化(NFV):5G网络不仅支持传统的基础设施,更能够灵活地适应不同的应用场景。

- 面向异构网络的融合:5G网络能够融合多种不同类型的网络,如无线网络、有线网络和物联网等,以实现更高效、更可靠的通信服务。

2. 关键技术:- 大规模的天线阵列:采用了更多的天线,能够提供更好的信号覆盖和更高的传输速率。

- 毫米波通信技术:利用更高的频率范围,能够提供更大的带宽和更高的传输速度。

- 低延迟通信技术:通过减少信号传输的时间延迟,能够实现更快的响应速度,适用于实时应用场景。

- 车联网通信技术:支持大规模的车辆连接,实现车辆之间的通信和与基础设施的交互,从而提升道路安全性和交通效率。

- 边缘计算技术:将计算资源放在网络边缘,减少数据的传输延迟,提高数据处理的效率。

3. 应用:- 超高清视频传输:5G网络能够提供更高的带宽和更快的传输速度,能够支持高清视频的实时传输。

- 车联网和自动驾驶:5G网络的低延迟和高可靠性,能够支持车辆之间的实时通信和与交通基础设施的互联互通。

- 物联网:5G网络能够连接大量的物联网设备,实现物物互联和实时数据的传输与分析。

- 增强现实与虚拟现实:5G网络的高带宽和低延迟,能够提供更好的用户体验,支持增强现实和虚拟现实应用的实时传输和处理。

总之,5G技术的发展将会推动各种新型应用的出现,并在未来的通信领域发挥重要作用。

5G核心网基础知识

5G核心网基础知识
5G核心网基础知识
目录
• 5G核心网概述 • 5G核心网关键技术 • 5G核心网协议栈与接口 • 5G核心网部署与演进 • 5G核心网安全与挑战 • 5G核心网应用与前景
01
5G核心网概述
5G核心网定义与特点
定义
5G核心网是第五代移动通信网络 的核心组成部分,负责提供高速、 低时延、大连接等特性的网络服
谢谢观看
协议栈组成及功能
控制面协议栈
包括NGAP(Non-Access Stratum Protocol for 5G)、NAS(Non-Access Stratum)等协议,用于实现网络接入、移动性管理、会话管理等功能。
用户面协议栈
包括GTP-U(GPRS Tunnelling Protocol for User Plane)、UDP/IP(User Datagram Protocol/Internet Protocol)等协议,用于实现用户数据传输。
控制面与用户面分离
边缘计算
5G核心网支持边缘计算,将部分计算 任务下沉到网络边缘,降低数据传输 时延。
5G核心网将控制面与用户面分离,降 低网络复杂性,提高网络效率。
5G核心网与4G核心网对比
架构差异
时延优化
5G核心网采用服务化架构,而4G核心网主要 采用一体化架构。
5G核心网通过优化网络协议和架构,降低数 据传输时延,而4G核心网在时延方面相对较 高。
连接能力
业务支持
5G核心网支持海量设备连接,满足物联网等 应用场景的需求,而4G核心网在连接能力上 相对较弱。
5G核心网支持更多样化的业务类型和服务模 式,如超高清视频、虚拟现实等,而4G核心 网在业务支持上相对有限。
02
5G核心网关键技术

5G网络架构与关键技术

5G网络架构与关键技术

5G网络架构与关键技术随着技术的进步和人们对通信需求的不断增长,5G网络已成为当前科技领域的热门话题。

5G网络将是第五代移动通信技术的缩写,它将以更高的速度、更低的延迟和更稳定的连接来实现更快速、更可靠的数据传输。

本文将主要介绍5G网络的架构和关键技术。

1.5G网络架构核心网络:5G核心网络具有分布式架构,它分为多个网络切片(Network Slicing),每个切片都专门用于实现不同的通信需求,如增强型移动宽带(eMBB)、大规模机器通信(mMTC)和超可靠低延迟通信(URLLC)。

这样的设计可以为不同行业和业务提供个性化的网络体验。

边缘计算:由于5G网络下的大量数据传输和处理可能导致网络延迟增加,为了使数据传输更加高效,5G引入了边缘计算概念。

边缘计算通过将计算和存储能力推向网络边缘,将计算任务分配到更接近终端用户的边缘节点上,从而降低网络延迟和流量负载,提高网络性能和用户体验。

无线接入网:5G无线接入网具有多层次的分布式结构,包括宏基站、微基站和室内小基站。

宏基站用于覆盖广域,微基站用于提供高密度的覆盖和容量,室内小基站用于提供室内覆盖。

此外,5G还引入了Massive MIMO(Massive Multiple Input Multiple Output)技术,通过使用大量天线和波束成形技术来提高网络容量和覆盖范围。

2.关键技术为了实现5G网络的高速率、低时延和大容量等特点,5G网络依赖于许多关键技术。

毫米波通信:5G网络广泛使用毫米波频段(mmWave),它具有更宽的频谱和更高的传输速率。

然而,由于毫米波频段的特殊传播特性,如高传输损耗和较短的传输距离,需要使用波束成形和中继技术来克服这些问题。

超密集组网:5G网络可以实现超密集组网,即高密度的基站部署。

通过将基站部署在更多的地方,并使用更小的基站,可以提供更好的覆盖和更高的容量。

网络切片技术:5G网络可以根据不同的应用需求,将网络划分为多个独立的逻辑切片,每个切片都适用于不同的应用场景。

5G核心网介绍范文

5G核心网介绍范文

5G核心网介绍范文传统的移动通信网络中,核心网主要由三个部分组成:移动交换中心(MSC)、服务控制平台(SCP)和数据传送网(DTN)。

而在5G核心网中,这些传统组件被重新定义和优化,并引入了新的概念和技术。

首先,5G核心网中引入了网络功能虚拟化(NFV)和软件定义网络(SDN)的概念,以实现更高的网络灵活性和可扩展性。

NFV允许网络功能以软件的形式运行在标准的商用服务器上,而SDN则将网络控制平面和数据平面分离,使得网络的管理和配置变得更加灵活和集中。

其次,5G核心网采用了分布式架构,将传统的集中式控制平面划分为多个分布式控制节点。

这些节点分布在不同的地域,可以提供更低的时延和更高的可靠性。

同时,分布式架构还可以支持更好的负载均衡和容错能力。

另外,5G核心网还引入了网络切片的概念,即将网络资源按需分割为多个独立的逻辑网络,每个网络切片可以根据不同的应用需求进行定制。

这种灵活的网络切片技术可以满足不同行业和应用的需求,如智能交通、工业自动化和远程医疗等。

此外,5G核心网还引入了边缘计算的概念,将网络计算和存储能力推向网络边缘,以降低数据传输时延和减轻核心网络负担。

边缘计算可以为应用提供更低的时延和更高的带宽,适用于需要高速计算和低时延的应用,如增强现实、虚拟现实和自动驾驶等。

最后,5G核心网还支持更高的带宽和更低的时延。

通过引入新的无线接入技术(如毫米波和波束赋形)以及更高的频率资源,5G网络可以实现更高的数据传输速率和更低的时延,为用户提供更好的服务体验和更广泛的应用场景。

总之,5G核心网是第五代移动通信技术的核心网络体系结构,它通过引入网络功能虚拟化、软件定义网络、分布式架构、网络切片、边缘计算等技术,实现了更高的网络灵活性、可扩展性和智能化,为用户提供了更好的服务体验和更广泛的应用场景。

5G SA的网络架构和关键技术

5G SA的网络架构和关键技术

5G SA的网络架构和关键技术5G SA是指基于5G独立组网(Standalone)的网络架构,与之相对应的是5G NSA (Non-Standalone)网络架构。

下面将介绍5G SA的网络架构和关键技术。

1. 网络架构:5G SA网络架构主要包括核心网、无线接入网与用户设备三个部分。

1.1 核心网:5G SA核心网的架构由5G核心网(5GC)和业务支持系统(Business Support System,BSS)组成。

5GC是5G SA核心网的关键组成部分,包括核心用户面、核心控制面和网络管理平面。

在核心用户面上,5GC提供了一系列的业务功能,例如用户识别、安全策略、会话管理等。

核心控制面负责用户数据的传输和路由,以及网络功能的控制和协调。

网络管理平面负责网络的配置、管理和监控。

1.2 无线接入网:5G SA的无线接入网包括5G基站和传输网络两部分。

5G基站负责与用户设备之间的无线通信,通过用户设备接入射频信号进行数据传输。

传输网络负责将用户设备传输的数据进行处理和转发,以保证数据的稳定性和可靠性。

1.3 用户设备:就像其他移动通信网络,5G SA网络中的用户设备包括手机、平板电脑、物联网设备等。

用户设备通过5G基站与核心网和其他用户设备进行通信。

2. 关键技术:2.1 新空口技术:为了实现更高的数据传输速率和更低的时延,5G SA引入了新的空口技术,如高增益多天线技术(Massive MIMO)、波束成形技术(Beamforming)和多路径接收技术等。

这些技术可以增加无线信号的覆盖范围和传输效率,提高网络的容量和性能。

2.2 网络切片:5G SA支持网络切片技术,将网络资源按照不同的业务需求进行划分和分配,可以为不同的应用场景提供定制化的网络服务。

网络切片可以提高网络的灵活性和可扩展性,支持各种不同类型的应用,如增强型移动宽带、物联网和车联网等。

2.3 蜂窝协同传输:5G SA引入了蜂窝协同传输技术,可以将多个基站的传输资源进行协同利用,提高网络的能源效率和容量。

5G的技术原理和应用场景

5G的技术原理和应用场景

5G的技术原理和应用场景一、5G技术原理1.1 5G技术简介5G是第五代移动通信技术的简称,是GSM、3G和4G的后继技术,主要提升了网络速度、覆盖范围、信令处理能力和能耗效率。

5G的理论峰值下载速度可达20Gbps,比4G的100Mbps高出200倍,延迟降至1ms以下,提供实时互动和高清视频传输等更丰富的应用。

1.2 5G技术核心5G技术的核心是采用了大量的新型技术和算法,主要包括以下几个方面:①毫米波通信技术:将频率提高到毫米波段,实现更高的数据传输速率和频谱利用效率,但信号传播距离较短,需设置更多的基站。

②Massive MIMO:使用大规模天线阵列,采用空时编码技术,实现更高的信道容量和抗干扰能力,从而提高网络吞吐量,支持更多用户接入。

③协议优化:引入了更加灵活的协议机制和更高效的控制信令处理方式,从而提升了网络的可靠性和稳定性。

④前瞻式网络设计:通过对网络拓扑结构主动规划和优化,实现更高效的数据传输和更好的用户体验。

1.3 5G技术标准5G技术标准分为两类:一类是3GPP基于5G新空口的技术标准,另一类是由ITU制定的IMT-2020标准。

3GPP标准主要使用sub-6GHz和mmWave两种频段,sub-6GHz频段用于室内和城市等广域覆盖场景,mmWave频段则用于高密度用户场景和室外热点覆盖区域。

而IMT-2020标准目前还在草案阶段,预计将涉及sub-6GHz、mmWave和机器类型通信(MTC)等多种频段和场景。

1.4 5G技术发展趋势未来,5G技术将继续向更高速率、更低功耗、更低时延、更多连接、更高可靠性和更高安全性等多方面发展。

同时,5G技术也将与移动互联网、智能交通、智慧城市、工业4.0、医疗健康、虚拟现实等众多应用领域相结合,为人类带来更多智慧和方便。

二、5G应用场景2.1 智慧城市5G技术在智慧城市建设中将扮演重要角色,主要应用在城市交通、环境监测、安全防护、公共服务等方面,具体包括:①智慧交通:通过车联网和路侧设备联动,实现智慧交通管理和精准出行服务。

史上最完整的5GNR介绍

史上最完整的5GNR介绍

史上最完整的5GNR介绍5GNR(新无线电技术)是第五代移动通信技术(5G)的核心组成部分,它引入了许多创新和先进的功能以满足未来高速、低延迟和大容量通信需求。

本文将介绍5GNR的主要特点、架构和技术。

另一个重要特点是更低的延迟。

5GNR采用了新的无线技术,如调制解调器芯片和多输入多输出(MIMO)天线系统,以实现高速数据传输和快速响应。

这对于需要实时互动的应用,如在线游戏、自动驾驶和远程医疗等,非常重要。

在5GNR中,网络结构也得到了改进。

传统的塔楼基站将被更小、更智能的基站所取代,这些基站可以更好地覆盖城市和农村地区。

此外,5GNR还引入了软件定义网络(SDN)和网络功能虚拟化(NFV)等新技术,以提高网络资源的利用率和灵活性。

5G NR的技术基础包括以下几个方面。

首先是使用更高的频谱。

与4G相比,5G NR可以利用更多的频谱资源,包括高频段(毫米波)和低频段(例如Sub-6 GHz)。

这充分利用了扩展的频谱范围,提供了更大的带宽和更高的容量。

其次,采用了更高级的调制技术。

5GNR使用了更高阶的调制技术,如16QAM、64QAM甚至256QAM,以实现更高的数据传输速率。

这要求在无线信道较差的情况下仍能保持稳定的通信。

第三,引入了更智能的天线系统。

5GNR利用了MIMO技术,在发送和接收端使用多个天线,以提高信号质量和传输速率。

此外,波束赋形技术也被应用于5GNR中,以改善信号的定向性和覆盖范围。

此外,5GNR还采用了更高级的网络切片技术。

网络切片允许将网络资源划分为多个独立的逻辑网络,以满足不同应用的需求。

这样,网络可以根据用户的需求提供不同的服务质量和安全性。

总的来说,5GNR是当前最先进的移动通信技术,具有更高的带宽、更低的延迟和更智能的网络结构。

它将为人们的生活和工作带来巨大的变革,推动各种创新应用的发展,如智能城市、工业自动化和物联网等。

然而,5GNR的全面部署还需要时间和大规模的基础设施投资。

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5G核心网关键技术和功能介绍目录1.5G核心网架构和各主要NF功能描述2.5G核心网关键技术介绍-基于服务的构架SBA-控制面和用户面分离CUPS-计算与存储分离-网络切片构架和选择NSSF3.注册管理和连接管理RM/C M-用户标识-不同的注册管理流程和功能-几种不同的连接管理状态分析4.会话管理SM-PDU会话的一些特性介绍-会话和业务连续性模式介绍-基于流的QoS模型介绍-边缘计算和本地路由功能5.5G的关键呼叫流程-注册流程-PDU会话建立流程-切换流程1.5G核心网架构和各主要NF功能描述5G Service Based Architecture (SBA)AUSF UE(R)AN UPF N2N3N1N9AMF N4AF PDNN6N4PCF SMF UDM USER PLANE CONTROL PLANE Local PDN UPF N1N2UE AP N3IWF N3NEF 3rd party appl.DSF NRF Service based interfaces (APIs) “on demand”Authenti-ficationAccess &Mobility MgmtUnified data mgmt 5G Core (SBA)Service Based ArchitectureApplication Function Session Mgmt Data Storage Function User Plane FunctionPolicy Ctrl Function Network repository Function Network Exposure function AMF: Access and Mobility management FunctionSMF: Session Management FunctionUPF: User Plane FunctionUDSF: Unstructured Data Storage Function AUSF: Authentication Server Function UDM: Unified Data Management UDR: Unified Data Repository N3IWF: Non-3GPP Interworking Function NRF: Network Repository Function NEF: Network Exposure Function NSSF: Network Slice Selection Function PCF: Policy Control FunctionAccess and Mobility Management function (AMF)•Mandatory functionality•Termination of RAN control interface (N2)•Termination of NAS (N1), NAS ciphering and integrity protection•Access authentication and authorization•Security anchor function and security context mgmt for access security key handling•Registration, connection, reachability, and mobility management•Session mgmt message transport and proxy between UE and Session Management Function (SMF)•SMS transport between UE and SMSF•Lawful interception•Optional functionality•Support of mandatory functionality for non-3GPP access•N3IWF N2 interface termination and NAS signaling5G System ArchitectureAMF SMF PCFEIRAUSFUEN1N2N3InternetUPF4G/5GN4IMSN3IWFNSSFN5SMSFNRF UDSF UDR NEF AFUDMn3GPPAll network functions can interact with NRF,UDSF, UDM, UDR, and NEF as necessaryBGWHSSTASIMSN6MRFLMFSession Management function (SMF)•Session establishment, modify and release inc N3 tunnel •UE IP address allocation & management•Selection and control of UP function (UPF)•UPF traffic steering configuration to proper destination •Termination of interfaces towards Policy control functions •Control part of policy enforcement and QoS•Charging data collection and support of charging interfaces •Control and coordination of charging data collection at UPF •Termination of SM parts of NAS messages•Downlink Data Notification•Initiator of AN specific SM information via AMF over N2•Determine SSC mode of a session•Lawful intercept•Roaming functionality (local QoS, charging, LI)5G System ArchitectureAMF SMF PCFEIRAUSFUEN1N2N3InternetUPF4G/5GN4IMSN3IWFNSSFN5SMSFNRF UDSF UDR NEF AFUDMn3GPPAll network functions can interact with NRF,UDSF, UDM, UDR, and NEF as necessaryBGWHSSTASIMSN6MRFLMFUser plane function (UPF)•Anchor point for Intra-/Inter-RAT mobility (when applicable)•External PDU session point of interconnect to Data Network •Packet routing & forwarding•Packet inspection and User plane part of Policy rule enforcement•Lawful intercept (UP collection)•Traffic usage reporting.•Uplink classifier to support routing traffic flows to a data network.•Branching point to support multi-homed PDU session.•QoS handling for user plane, e.g. packet filtering, gating, UL/DL rate enforcement•Uplink Traffic verification (SDF to QoS flow mapping).•Transport level packet marking in the uplink and downlink.•Downlink packet buffering and downlink data notification triggering.5G System ArchitectureAMF SMF PCFEIRAUSFUEN1N2N3InternetUPF4G/5GN4IMSN3IWFNSSFN5SMSFNRF UDSF UDR NEF AFUDMn3GPPAll network functions can interact with NRF,UDSF, UDM, UDR, and NEF as necessaryBGWHSSTASIMSN6MRFLMFNetwork Repository Function (NRF)•Supports service discovery function•Receive NF Discovery Request from NF instance, and provides the information of the discovered NF instances (be discovered) to the NF instance•Maintains the NF profile of available NF instances and their supported services (e.g. ID, Type, PLMN, Slice, FQDN,capabilities, authorization information, service names)•All network functions interact with NRF•Multiple NRFs can be deployed in network slicing per PLMN, per group of slices, or slice specific•In roaming cases VPLMN and HPLMN may be used5G System ArchitectureAMF SMF PCFEIRAUSFUEN1N2N3InternetUPF4G/5GN4IMSN3IWFNSSFN5SMSFNRF UDSF UDR NEF AFUDMn3GPPAll network functions can interact with NRF,UDSF, UDM, UDR, and NEF as necessaryBGWHSSTASIMSN6MRFLMFUnstructured Data Storage Function (UDSF)•Storage and retrieval of information as unstructured data by any NF (e.g. context, state, session)•All network functions can interact with UDSF (via N18/Nudsf interface)•NFs may share a UDSF for storing their respective unstructured data or may each have their own UDSF •Deployments can choose to collocate UDSF with UDRUnstructured Data Storage Function (UDSF)Context State SessionAny NFN18/Nudsf5G System ArchitectureAMF SMF PCFEIRAUSFUEN1N2N3InternetUPF4G/5GN4IMSN3IWFNSSFN5SMSFNRF UDSF UDR NEF AFUDMn3GPPAll network functions can interact with NRF,UDSF, UDM, UDR, and NEF as necessaryBGWHSSTASIMSN6MRFLMFUnified Data Repository (UDR)•Storage and retrieval of subscription data by the UDM FE •Storage and retrieval of policy data by the PCF.•Storage and retrieval of structured data for exposure, and application data (including Packet Flow Descriptions (PFDs) for application detection, application request information for multiple UEs), by the NEF•Deployments can choose to collocate UDSF with UDRUnified Data Repository (UDR)Subscription Policy Exposure ApplicationUDM FE PCF FE NEF FENudr5G System ArchitectureAMF SMF PCFEIRAUSFUEN1N2N3InternetUPF4G/5GN4IMSN3IWFNSSFN5SMSFNRF UDSF UDR NEF AFUDMn3GPPAll network functions can interact with NRF,UDSF, UDM, UDR, and NEF as necessaryBGWHSSTASIMSN6MRFLMFUnified Data Management (UDM)•3GPP AKA Authentication Credential Processing•User Identification Handling•Access Authorization•Registration/Mobility management•Subscription management•SMS management•UDM uses subscription data and authentication data that may be stored in UDR5G System ArchitectureAMFUPFSMFPCFEIRAUSFUEN1N2N3InternetUPF4G/5GN4N9IMSN4N3IWFNSSFN5N7N11N22N12SMSFN20NRF UDSF UDR NEF AFN17N15UDMN8n3GPPAll network functions can interact with NRF,UDSF, UDM, UDR, and NEF as necessaryBGWHSSTASIMSN6MRFNetwork Exposure Function (NEF)•Securely expose the services and capabilities provided by3GPP network functions for e.g 3rd party, internalexposure/re-exposure, Application Functions, EdgeComputing•Provides a means for the Application Functions to securely provide information to 3GPP network, e.g. Mobility Pattern, communication pattern•Authenticate, authorize and throttle the Application Functions•Translation information between AF and internal network function•Receives information from other network functions (based on exposed capabilities of other network functions)•May implement a Front End (NEF FE) to store the received information as structured data using a standardizedinterface to a Unified Data Repository (UDR). The storedinformation can be accessed and "re-exposed" by the NEF to other network functions and Application Functions, and used for other purposes such as analytics.5G System ArchitectureAMF SMF PCFEIRAUSFUEN1N2N3InternetUPF4G/5GN4IMSN3IWFNSSFN5SMSFNRF UDSF UDR NEF AFUDMn3GPPAll network functions can interact with NRF,UDSF, UDM, UDR, and NEF as necessaryBGWHSSTASIMSN6MRFLMFNetwork Slice Selection Function (NSSF)•Selecting the set of network slice instances serving the UE •Determining the Allowed NSSAI•Determining the AMF Set to be used to serve the UE, or, based on configuration, a list of candidate AMF(s), possibly by querying the NRF.5G System ArchitectureAMF SMF PCFEIRAUSFUEN1N2N3InternetUPF4G/5GN4IMSN3IWFNSSFN5SMSFNRF UDSF UDR NEF AFUDMn3GPPAll network functions can interact with NRF,UDSF, UDM, UDR, and NEF as necessaryBGWHSSTASIMSN6MRFLMFAuthentication Server Function (AUSF)•Supports Authentication Server Function (AUSF) as specified by SA WG35G System ArchitectureAMF SMF PCFEIRAUSFUEN1N2N3InternetUPF4G/5GN4IMSN3IWFNSSFN5SMSFNRF UDSF UDR NEF AFUDMn3GPPAll network functions can interact with NRF,UDSF, UDM, UDR, and NEF as necessaryBGWHSSTASIMSN6MRFLMFPolicy Control Function (PCF)•Supports unified policy framework to govern network behavior•Provides policy rules to Control Plane function(s) to enforce them•Implements a Front End (PCF FE) to access subscription information relevant for policy decisions in a Unified Data Repository (UDR)5G System ArchitectureAMF SMF PCFEIRAUSFUEN1N2N3InternetUPF4G/5GN4IMSN3IWFNSSFN5SMSFNRF UDSF UDR NEF AFUDMn3GPPAll network functions can interact with NRF,UDSF, UDM, UDR, and NEF as necessaryBGWHSSTASIMSN6MRFLMFNon-3GPP InterWorking Function (N3IWF)•UE IPSEC/IKE tunnel termination•Termination of N2 and N3 interfaces to 5G Core Network for Control-Plane and user-plane respectively•Relaying uplink and downlink control-plane NAS (N1) signaling between the UE and AMF•Handling of N2 signaling from SMF (relayed by AMF) related to PDU sessions and QoS•Establishment of IPsec Security Association (IPsec SA) to support PDU Session traffic•Relaying uplink and downlink user-plane packets between the UE and UPF. (De-capsulation/Encapsulation of packets for IPSec and N3 tunneling)•Enforcing QoS corresponding to N3 packet marking, taking into account QoS requirements associated to such marking received over N2•N3 user-plane packet marking in the uplink.•Local mobility anchor within untrusted non-3GPP access networks using MOBIKE•Supporting AMF selection5G System ArchitectureAMF SMF PCFEIRAUSFUEN1N2N3InternetUPF4G/5GN4IMSN3IWFNSSFN5SMSFNRF UDSF UDR NEF AFUDMn3GPPAll network functions can interact with NRF,UDSF, UDM, UDR, and NEF as necessaryBGWHSSTASIMSN6MRFLMF2.5G核心网关键技术介绍基于服务的构架SBATechnology behind: Modularity and SBANetwork Function Service Framework•Control Plane•An NF service is one type of capability•NF Service Producer•Authorized NF Service Consumer•Network Function may expose one or more NF services •through a service-based interface, two mechanisms -"Request-response“-"Subscribe-Notify"SBA requires service framework and identification of services Framework ConceptDiscovery•NF discovery, NF service discovery enables a CP NF to discover a NF instance(s) that provides the expected NF service(s). It is implemented either via configuration or optionally by using the NRF •The requester NF performs the selection if the NRF returns more than one options•The requester NF might cache the results of the discovery request for subsequent useMultiple NRFs can be deployed at different levels:•PLMN level (the NRF is configured with information for the whole PLMN)•shared-slice level (the NRF is configured with information relevant for the common NFs of a set of Network Slices)•slice-specific level (the NRF is configured with information belonging to an S-NSSAI) Authorization Entails Two steps:Check whether the requester NF is permitted to discover the requested NF instance during the NFservice discovery procedure NF level granularityCheck whether the requester NF is permitted to access the requested NF for consuming the NFservice. This is either per NF or per UE/roaming agreement granularity. NF Service authorization perUE granularity is embedded in the related NF service logicRegistration and De-registration Registration / De-registration of NF profile and NF services with Network repository function via direct interaction between NF –NRF or OAMSBA protocol solution•Uniform solution for all 5G Service-Based Interfaces•SBA protocol: HTTP/2•Transport: TCP•Serialization protocol: JSON•The OpenAPI3.0.0 is adopted as the Interface Definition Language•API design style: RESTful APIs whenever possible, complemented by custom methods for service operations that cannot be designed as CRUD operations控制面和用户面分离CUPSTechnology behind: CP UP Separation•Centralized CP and BUSstructure•Distributed UP•UPF selection and re-selection•Close to UE (Edge)•ULCL•Branching-pointselective traffic routingUplink Classifier(UL-CL)•IPv4, IPv6 & Ethernet PDU’s•Transparent to UE-exist more than one UPF-but one UL CL is connected to RAN•Classification rules provided in run time by SMF•Classifies based on target characteristics of the flowsUsage of IPv6 multi-homing PDU Session •multi PDU Session Anchorwithmultiple IPv6 prefixes.•branch out at a "Branching Point"UPF-forwarding UL traffic towards differentPDU Session Anchors and merge DLtraffic to UE•The use of multiple IPv6 prefixes :- a Branching Point spread UL trafficbased on Source Prefix-to support make-before-break servicecontinuity –SSC mode 3-to support UE access both local serviceand central service计算与存储分离5G Data Storage architectures•Allows any control plane NF to store and retrieve its unstructured data (session state) into/from a UDSF (Unstructured Data Storage Network Function)•UDSF belongs to the same PLMN where the NF is located •CP NFs may share a UDSF or may each have its own UDSF •5G phase 1 specifies AMF procedures if UE context is stored in UDSF •N18/Nudsf: Protocol will not be specified in Rel. 15Unstructured Data StorageFunction (UDSF)Unified Data Repository (UDR)•Allows the UDM, PCF, NEF to store data in the UDR (Unified Data Repository)•UDR can be deployed in each PLMN. There can be multiple UDRs deployed in a network each accommodating different data sets/subsets. Deployments where a UDR serves a single NF and stores its data and thus can be integrated with this NF, can be possible, e.g. a UDM with build-in UDR•Data exposed via Nudr (subscription, policy, structured data for exposure,application request information for multiple UEs) shall be standardized. In addition it shall be possible to access operator specific data sets/data not standardized. The organization of the data stored in UDR shall not be standardized •Nudr: service based interface http2 based. Nudr is always intra-PLMN, Nudm is inter-PLMN in roamingN18/NudsfAny NFUDSFSubscription DataPolicy DataStructured Data for exposureApplication DataUDRUDM FEPCF FENEF FENudrTechnology behind: Compute –Storage Separation•stateless NFV网络切片构架和选择NSSFNetwork Slice Identification S-NSSAI identifies a Network Slice, comprised of:• A Slice/Service type (SST), refers to theexpected Network Slice behaviour in terms offeatures and services;• A Slice Differentiator (SD), optional todifferentiate multiple Network Slices of thesame Slice/Service type.•can have standard values or non-standard values•The NSSAI is a collection of S-NSSAIs.• a Network Slice instance can be associated with one or more S-NSSAIs, and an S-NSSAIcan be associated with one or more NetworkSlice instances.Slice Examples in 5GC & 5G RANeMBBUPF SMFUPFSMF eMBBCONTROL PLANE AMF UPFSMF eMTCSHARED DEDICATEDSLICE #1SLICE #2SLICE #3AMFRRC/P DCPN2MAC PHYSDAPPDCPSDAPPDCPRRC/P DCPN2SDAPUE 1UE 25G (R)ANN1 ( SST#1, SD#A)N1 ( SST#1, SD#B; SST#2, SD#B)N2N2N3N3N3SHAREDDEDICATEDPDCPSST#1SD#BS-NSSAI#1S-NSSAI#2UE 1 NSSAISST#2SD#B SST#1S-NSSAI#1UE 2 NSSAISD#ASST#1: eMBB Service Slice SST#2: eMTC Service Slice SD#A:Enterprise A SD#B:Enterprise BEnterprise AEnterprise BEnterprise BRRC ( SST#1, SD#A)RRC ( SST#1, SD#B; SST#2, SD#B)RAN Slice SelectionFunction5G Network Architecture for Network SlicingSlice Specific Network FunctionsN3DNN2N7/N10/N11N1N5UPFNG-AFN4NG-SMFN6(*) Could be left up to operator decisionNEFNRFSlice Common Network FunctionsUDM AMF AUSFPCF(*)(*)(*)NSSFUENG-RAN Shared resources Dedicated resources•Slicing privacy not included in Rel. 15Different Network Slice Deployment scheme •Independent CP and UP•Partially-shared CP•Fully-shared CPNetwork Slices Selection•comprises two steps:-performing a RM procedure to select an AMF that supports the required Network Slices.-establishing one or more PDU Session to the required Data network via the Network Slice Instance(s).UE Registration1.Configured NSSAI provisioned to UE and NS Selection Policy (NSSP): Rules associating an App with an S-NSSAI and DNN linked to the App2.UE sends Reg. Req. including Requested NSSAI. RAN selects AMF based on Requested NSSAI (assumption 5G-GUTI is not provided)3.AMF fetches subscription data from UDM. UDM returns (Sub data+ Subscribed NSSAI)4.AMF interrogates NSSF for Slice Selection if it cannot serve the UE: NSSF returns set of NSI ID, Allowed S-NSSAI, target AMF set. A target AMF isselected by the AMF initially received the request and rerouting to the target AMF applies5.AMF sends Registration Accept/Complete (Allowed S-NSSAIs, 5G-GUTI, Registration area. Mobility restrictions, …) to both RAN and UE (NAS)6.Subsequently UE uses updated NSSAI providing list of Allowed S-NSSAIs3.注册管理和连接管理RM/CM用户标识•5G Subscription Permanent Identifier (SUPI)-For interworking with EPC, SUPI shall be IMSI based-SUCI: the concealed SUPI.•Permanent Equipment Identifier (PEI)-PEI can be different formats for different UE types and use cases.-in this release, the only format is IMEI•temporary identifier (5G-GUTI)-AMF allocates-common to both 3GPP and non-3GPP access-<5G-GUTI> := <GUAMI> <5G-TMSI>-<GUAMI> := <MCC> <MNC> <AMF Region ID> <AMF Set ID> <AMF Pointer>-<5G-S-TMSI> := <AMF Set ID> <AMF Pointer> <5G-TMSI>-Load balancing by 5G-AN node is only performed between AMFs of same AMF set•Generic Public Subscription Identifier (GPSI)-for addressing a 3GPP subscription in different data networks outside of the 3GPP system.-GPSIs are public identifiers used both inside and outside of the 3GPP system-either an MSISDN or an External Identifier•SUCI-SUPI should not be transferred in clear text over 5G RAN except routing information,e.g. Mobile Country Code (MCC) and Mobile Network Code (MNC).-home network public key shall be stored in the USIM.Registration Area•per access type i.e., 3GPP access or Non-3GPP access•over 3GPP access, AMF allocates a set of tracking areas in TAI List to UE.-take into account (e.g. Mobility Pattern and Allowed/Non-Allowed Area )-may allocate the whole PLMN ("all PLMN") as registration area to a UE in MICO modeData Network Name (DNN)•equivalent to an APN•DNN may be used e.g. to:-Select a SMF and UPF(s) for a PDU Session.-Select N6 interface(s) for a PDU Session.-Determine policies to apply to this PDU Session.PDU Session•It provide a PDU Connectivity Service between a UE and a data network identified by a DNN.•PDU Sessions ID assigned by UE.•The defined PDU Session types : IPv4, IPv6, IPv4v6, Ethernet,Unstructured.不同的注册管理流程和功能Registration Management•to register/deregister a UE/user with network-establish user context in network.•Initial Registration procedure:•Periodic Registration Update•Mobility Registration Update-to update its capabilities or re-negotiate protocol parameters5GS Registration Management State modelsRM contexts in AMF•UDM manages separate UE Registration procedures for each access •For a serving PLMN, multiple access-specific RM contexts for an UE: - a 5G-GUTI (common to 3GPP/Non-3GPP accesses)- a Registration state per access type- a Registration Area per access type-timers for 3GPP access•Periodic Registration timer; and• a Mobile Reachable timer and an Implicit Deregistration timer.-timers for non-3GPP access•5G-GUTI enables the AN to select an AMF几种不同的连接管理状态分析。

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