5G核心网基本概念
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核心网基础知识概述
国内运营商5G核心网策略
路线：目前基于市场形势先部署NSA，后期部署SA策略：NSA小规模预商用应对外部竞争，采用商用加速方案催熟SA，实现技术架构领先进展：2019.10月NSA商用，2020年部署SA 5G核心网
如何能够快速上线业务
如何能够降低运维复杂度
如何能够适应多种业务场景
基础设施虚拟化 提供IaaS
云感知软网络（CSN）
核心网引入云化架构满足业务成本创新需求
核心网网元重构实现网络的灵活弹性
架构设计以网元为单位移动性功能分离，但会话控制功能分散在MME、S/P-GW等网元集中的出口网关网元之间直接互通
IMT-2020 技术规范
Waveform/CodingNumerologyFrame StructureMassive MIMO
Non-standalone NR Standalone NRCU/DU RAN Split
eMBBURLLC
新空口
网络架构
应用场景
R15主要聚焦eMBB，支持eMBB&uRLLC，2018Q2主交付冻结，具备规模部署能力；
万物互联促进了终端接入数量激增，5G势在必行！！
4G时代：主要是人与人之间的连接
5G时代：万物互联
ITU对5G应用场景的划分
GB/秒移动通信
智能家居
智慧城市
语音
工业自动化
增强现实
云办公和游戏
3D、超高清视频
车联网
远程医疗
5G KPI全方位超越4G
5G通信技术和架构
5G通信技术和架构
5G通信技术是一种新一代移动通信技术，它具有更高的数据传输速度、更低的延迟和更多连接设备的能力。
下面将介绍5G通信技术的架构。
5G通信技术的架构
5G通信技术的架构主要由三个核心部分组成：用户设备（UE）、无线接入网（RAN）和核心网（CN）。
用户设备（UE）
用户设备是指使用5G网络进行通信的终端设备，如手机、平板电脑和物联网设备等。
UE是与网络进行通信的起始和终止点。
无线接入网（RAN）
无线接入网是连接用户设备和核心网的关键环节，它提供无线
接入服务。
RAN包括基站和天线等设备，用于接收和发送无线信号。
核心网（CN）
核心网是整个5G网络的核心部分，它负责处理用户数据和提
供各种网络服务。
CN包括多个功能模块，如用户管理、移动性管
理和安全认证等。
5G通信技术的架构是层次分明的，各个部分之间通过接口进
行通信和协作，以提供高效稳定的通信服务。
注意事项
- 在使用5G通信技术时，需要注意保护个人信息和数据安全。
- 5G通信技术的应用范围广泛，除了移动通信外，还可以应用
于智能交通、智能家居等领域。
- 5G通信技术的发展将对社会经济产生重要影响，提升了信息
交流的效率和便利性。
以上是对5G通信技术和架构的简要介绍，希望对您有所帮助。
参考资料：。
5g基本概念
5g基本概念
5G基本概念指的是第五代移动通信技术（5G）的核心概念。
以下是5G基本概念的简要介绍：
1. 高速移动通信：5G技术能够提供比4G更高的数据传输速度，从而实现更快的下载和上传速度，支持高清视频流、VR 游戏等应用。
2. 低延迟通信：5G技术将延迟降低到毫秒级别，使得实时应用（如无人驾驶车辆）能够实现更高的精确性和反应速度。
3. 大容量通信：5G技术能够提供更高的频谱效率，使得通信网络能够支持更多用户和设备的同时连接，满足不断增长的移动数据需求。
4. 多连接技术：5G技术支持多个设备同时连接，实现设备间的高速互联，为物联网和智能城市等应用提供基础设施。
5. 网络切片技术：5G技术可以通过将网络资源切割为不同的虚拟网络来满足不同应用的需求，从而实现对网络资源的灵活配置和管理。
6. 边缘计算：5G技术能够将计算和存储功能移动到网络的边缘，减少传输延迟，支持更多边缘设备。
7. 天线技术：5G技术采用了多天线技术（如MIMO），能够实现更好的信号覆盖和信号质量，提高网络性能和用户体验。
总的来说，5G基本概念体现了高速、低延迟、大容量、多连接、网络切片、边缘计算和新的天线技术等特点，为未来的移动通信和物联网应用提供了更先进的技术基础。
5G核心网网络功能
加强数据加密和完整性保 护
采用先进的加密算法和完整性 校验技术，对传输的数据进行 加密和完整性保护，防止数据 泄露和篡改。
建立安全审计和应急响应 机制
对核心网设备和系统的操作进 行记录和审计，以便及时发现 和处理安全问题；同时建立应 急响应机制，对安全事件进行 快速响应和处理。
未来发展趋势预测与展望
智能化
利用人工智能和机器学习技术，5G 核心网将实现智能化运维和自优化， 提高网络性能和用户体验。
02
5G核心网网络功能组 成
接入和移动性管理功能（AMF）
负责处理终端的接入和移动性 管理，包括注册、认证、授权 等过程。
与终端进行通信，提供位置管 理和移动性管理功能，确保终 端在网络中的无缝移动。
THANK YOU
支持非3GPP接入技术，实现多 种接入技术的统一管理和互操 作性。
会话管理功能（SMF）
负责建立、修改和释 放PDU会话，管理用 户平面数据路径。
与UPF、PCF等网元 进行交互，协同完成 会话管理和业务控制。
提供QoS控制、计费、 策略执行等功能。
用户平面功能（UPF）
负责用户数据的路由和转发，提供数据包的分类、 标记、计费等处理。
统一数据管理功能（UDM）
负责存储和管理用户数据，包括签约数据、认证数据、授权数据等。 提供统一的用户数据视图和访问接口，支持多业务、多网络环境下的用户数据管理。
与AMF、SMF等网元进行交互，协同完成用户身份认证、授权和会话管理等操作。
03
5G核心网关键技术
网络切片技术
切片实例化和配置
01
通过创建和管理多个独立的网络切片，以满足不同应用场景的
架构
5G核心网采用服务化架构（SBA），基 于网络功能虚拟化（NFV）和软件定义 网络（SDN）技术构建，实现网络功能 的灵活部署、扩展和升级。
5G 核心网的构架和基础概念
5G 核心网的构架和一些基础概念上期我们说到5G无线接入网络架构，主要包括5G 接入网和5G 核心网，其中NG-RAN 代表5G 接入网，5GC 代表5G 核心网。
还是这张图：5G核心网主要包括哪些呢？先说一下关键的AMF，SMF，UPFAMF：全称Access and Mobility Management Function，接入和移动管理功能，终端接入权限和切换等由它来负责。
SMF：全称Session Management Function，会话管理功能，提供服务连续性，服务的不间断用户体验，包括IP地址和/或锚点变化的情况。
UPF：全称User Plane Function，用户面管理功能，与UPF关联的PDU会话可以由（R）AN节点通过（R）AN和UPF之间的N3接口服务的区域，而无需在其间添加新的UPF或移除/重新- 分配UPF。
我们看一下5G的系统构架图：AMF\SMF\UPF 处于主体的作用。
非漫游状态下的过程AMF承载以下主要功能：接入和移动管理功能（AMF）包括以下功能。
在AMF的单个实例中可以支持部分或全部AMF功能：▪-终止RAN CP接口（N2）。
▪-终止NAS（N1），NAS加密和完整性保护。
▪-注册管理。
▪-连接管理。
▪-可达性管理。
▪-流动性管理。
▪-合法拦截（适用于AMF事件和LI系统的接口）。
▪-为UE和SMF之间的SM消息提供传输。
▪-用于路由SM消息的透明代理。
▪-接入身份验证。
▪-接入授权。
▪-在UE和SMSF之间提供SMS消息的传输。
▪-安全锚功能（SEAF）。
▪-监管服务的定位服务管理。
▪-为UE和LMF之间以及RAN和LMF之间的位置服务消息提供传输。
▪-用于与EPS互通的EPS 承载ID分配。
▪-UE移动事件通知。
无论网络功能的数量如何，UE和CN之间的每个接入网络只有一个NAS接口实例，终止于至少实现NAS安全性和移动性管理的网络功能之一。
除了上述AMF的功能之外，AMF还可以包括以下功能以支持非3GPP 接入网络：-支持N2接口与N3IWF。
5G核心网基本概念
5G核心网协议
5G核心网协议 是5G网络的核 心组成部分负 责管理和控制 5G网络的运行。
5G核心网协议 主要包括：用 户面协议（Uplne）和控制 面协议（C-
plne）。
用户面协议负 责用户数据的 传输和处理控 制面协议负责 网络资源的管
理和调度。
5G核心网协议 还支持多种接 入技术如LTE、 Wi-Fi等实现 多种接入技术 的融合和协同。
智能交通
车联网：实现 车辆与车辆、 车辆与基础设 施之间的实时
通信
自动驾驶：通 过5G网络实现 车辆自动驾驶 提高驾驶安全
性和效率
交通管理：实 时监控交通流 量实现交通信 号灯智能调控 提高道路通行
效率
公共交通：实 现公交车、地 铁等公共交通 工具的实时调 度和监控提高 服务质量和效
率
虚拟现实与增强现实
5G核心网架构
5G核心网分为控制面和用 户面
控制面负责信令处理和资 源管理
用户面负责数据传输和用 户服务
5G核心网采用服务化架构 实现网络功能虚拟化
5G核心网支持网络切片实 现网络资源的灵活分配
5G核心网支持边缘计算实 现数据就近处理和低延迟 传输
5G核心网特点
高速率：5G核心网支持更高的数据 传输速率满足未来数据传输需求。
5G核心网是6G网络的基础6G网络将在5G核心网的基础上进行扩展和升级。 5G核心网将支持6G网络的高速率、低延迟、高可靠性等特性。 5G核心网将支持6G网络的大规模连接实现万物互联。 5G核心网将支持6G网络的智能化、自动化和自主化实现网络自治。
5G核心网未来发展方向
网络切片 技术：实 现网络资 源的灵活 分配和优 化
边缘计算： 提高数据 处理效率 降低网络 延迟
核心网基础知识培训
核心网基础知识培训一、核心网基础概念1. 核心网的定义核心网是移动通信网络的中枢部分，也是整个移动通信网络的核心部分。
它主要负责移动通信网络中的信令控制和数据传输，是移动通信网络中各种业务的统一接入和交换平台，承担着移动通信网络的调度和资源管理等重要任务。
2. 核心网的功能核心网负责移动通信网络中的信令控制和数据传输，主要包括移动性管理、接入控制、业务处理、计费和安全认证等功能。
它还承担着移动通信网络中各种业务的统一接入和交换平台，为用户提供高效、安全、可靠的移动通信服务。
3. 核心网的组成核心网由多个功能相互配合的组件构成，主要包括移动交换机、业务支持节点、接入网关、传输网等组件。
这些组件通过标准的接口和协议相互连接，共同构成了移动通信网络的核心部分。
二、核心网技术知识1. 移动性管理移动性管理是核心网的重要功能之一，主要包括位置登记、位置更新、呼叫寻呼等功能。
通过移动性管理，用户可以在移动通信网络中实现无缝的漫游，并且能够随时随地进行通信。
2. 接入控制接入控制是核心网的另一个重要功能，它主要负责用户接入认证、接入权限控制、访问控制和接入性能管理等功能。
通过接入控制，核心网可以保障网络资源的合理利用，并且为用户提供安全、可靠的接入服务。
3. 业务处理业务处理是核心网的核心功能之一，它主要包括呼叫控制、短信业务、数据业务和增值业务等功能。
通过业务处理，核心网可以实现各种不同类型的业务处理，为用户提供丰富多样的通信服务。
4. 计费计费是核心网的重要功能之一，它主要包括计费策略的制定、计费数据的采集和处理等功能。
通过计费，核心网可以实现对用户通信行为的监控和统计，为用户提供合理的计费服务。
5. 安全认证安全认证是核心网的重要功能之一，它主要包括用户身份鉴别、加密解密和安全通信等功能。
通过安全认证，核心网可以保障用户通信的安全性和隐私性，为用户提供安全可靠的通信服务。
三、核心网发展趋势1. 虚拟化技术随着云计算和大数据技术的发展，核心网将会逐渐采用虚拟化技术，实现网络功能的软件定义和灵活部署，降低网络运维成本，提高网络资源利用率。
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VNFM
VIM/PIM
ZTE or 3rd party VIM
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
目录
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
1G
1980
模拟 语音
2G -100Kbps
3G/HSPA -100Mbps
4G /LTE -1Gbps
1990
数字 语音
2000
语音
数据
互联网
2010
数据
海量应用
高移动性
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/A来自NEF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/A
5GC漫游架构- Home routed
NG CP
PCF
NEF NRF
Npcf
ZTE 5G核心网基本概念
讲师：倪欣 10072225 电信云及核心网产品支持团队
培训导引
5GC基本概念
5GC VNF特性 介绍
5G 时代
5GC U盘一键 开通介绍
5GC产品组网 介绍
5GC安装介绍
5GC数据配置 及调测经验
5GC部署演进 方案
5GC产品业务 流程介绍
5GC运维自动 化介绍
5G 时代
5G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
Control Plane
NEF
5G Core Network
uRLLC
NRF
PCF
…
mMTC
AUSF
CMF
AMF
SMF
…
CDB
User Plane
UPF
TCF
Computing
VM/Container
Storage
ZTE or 3rd party
Network
Service Assurance
MANO
5G Evolution 5G 演进
Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4
2016
2017
2018
2019
2020
2021
阶段3完成 Non-standalone 5GNR(Option 3)
阶段3完成 Standalone 5G-NR (Option 2)
Ncdb
CDB
Nlrf
LIF
Nsmsf
SMSF
UT Non3GPP
N2 N1 N2
N3IWF
N3
N3
N4
N6
UPF
DN
SGd
GMSC -SMS
UE
(R)AN
TCF
SFs
标准NF
自定义NF
亮点：4S
Service
based
Stateless Network C/U plane
NF
Slicing Separation
5G and Beyond–10G+bps
2020+
10-100x 带宽增长 移动互联网
大用户连接 物联网
5G将在3大领域多种场景提供连接服务
超高宽带
10G+bps 峰值速率/用户
eMBB
动态的体验管理
5G
业务定义的连接 按需的移动性
mMTC
低功耗 大连接通信
100万连接/km2
uRLLC
高可靠 低时延通信
Option 3 比 Option 2 提前了六个月
5G 时代
目录
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
Big Data
MICT-OS
Open API
OSS
Monitoring
Policy
eMBB
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。
ZTE 5G核心网亮点与目标
CAF
Ncaf
NEF
Nnef
NRF
Nnrf
PCF
Npcf
UDM
Nudm
FAF
Nfaf
AF
Naf
Ncmf
CMF
Nausf
AUSF
Namf
AMF
Nsmf
SMF
1ms时延
快速的流量转发
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。
eMBB/URLLC/mMTC全新数字体验
eMBB: 无缝广域覆盖
eMBB
eMBB: 热点与高速率
视频/语音/互联网/视频电话 20Mbps速率的4K高清体验 @公路/铁路/村落/郊区/偏远地区
mMTC: 低功耗、高连接密度
目标：3A
Any
Access
Any
Where
Any
Service
5G核心网网络功能介绍
网络功能
AMF SMF
中文全称
功能描述
接入和移动性管理 完成移动性管理、NAS MM信令处理、NAS SM
功能
信令路由、安全锚点和安全上下文管理等
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
与4G网元对比
MME中NAS接入控制功能
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、SPR
AUSF
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
3GPP 5G标准进展
RReelelaesaes1e4 （14TR(）TR)
Release 15 （Phase 1 Release 15 （）Phase 1）
RReelelaesae s1e6 （16Ph（aseP2h）ase 2）
需求定义
通用技术实施方案
接口定义
R15-Stage1 R15-Stage2 R15-Stage3
mMTC
FTP/下载/超高清3D视频/VR/AR 100Mbps体验速率，峰值速率超过1Gbps @ 热点/室内/咖啡厅/办公室/体育场
uRLLC
URLLC: 低时延和高可靠性
监控、传感器、智慧城市 低功耗、低成本 100万连接每平方公里
车联网、工业控制、远程医疗
1ms时延@人工智能 接近100%的可靠性