移动通信核心网的演进和关键技术
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。
移动核心网的发展历程和演进趋势
Network World •网络天地Electronic Technology & Software Engineering 电子技术与软件工程• 21【关键词】电路域 分组域 TDM 交换 软交换全IP 网 5G 核心网1 前言移动通信从1G 模拟系统到2G 数字、再到3G 、4G 以及正在建设的5G ，经过5代的发展历程，业务从最初的简单通话到高清语音，再到高速数据和5G 时代业务的泛在化，移动通信技术逐渐走向更广泛的应用。
2 我国移动通信发展历史（1）1987年11月18日，第一个模拟蜂窝移动电话系统在广东省邮电局建成并投入商用。
（2）1995年，原邮电局正式开通GSM 网络，2000年中国移动剥离后由中国移动经营。
（3）1995年7月19日，中国联通GSM 数码移动电话网络正式开通。
（4）1998年，CDMA （IS95）网络由中国联通承建，2008年由中国电信经营。
（5）2002年5月17日，中国移动率先在全国范围内正式推出GPRS 业务。
（6）2008年4月， 中国移动3G TD-SCDMA 试商用放号。
（7）2009年5月17日，中国联通3G WCDMA 试商用放号。
（8）2009年3月，中国电信推出CDMA2000网络并投入商用。
（9）2013年7月，中国联通开放4G 网络，2015年12月8日，正式发布4G+网络。
（10）2013年12月18日，中国移动开放4G 网络。
（11）2014年2月3日，电信4G 正式在全国开放运行。
3 2G核心网技术2G （含2.5G ）核心网技术包括GSM 、GPRS 、CDMA （IS95）。
GSM 、CDMA （IS95）技术分别是由欧洲和北美的标准组织提出的，移动核心网的发展历程和演进趋势文/马为贞 董雪娥 邓彩利仅提供语音和短信业务，GPRS 是基于GSM 体系下演进的分组数据承载技术，存在兼容性差、安全性不高、数据速率低等问题。
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 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。
浅谈5G移动通信网络架构及关键技术
浅谈 5G移动通信网络架构及关键技术摘要：本文以5G移动通信系统为研究对象，重点阐述2G-5G网络架构的演进，分析5G移动通信关键技术，为通信学习者提供一定的理论借鉴。
关键词：5G；网络结构；关键技术5G作为4G技术的“升级”版，其中一个重要因素是，5G是一个更聪明的网络，而4G的网络是一个预定义的网络。
这个聪明的网络不光体现在网络架构上，还体现在采用的关键技术上。
与2G/3G/4G网络相比，5G 网络架构是一个更加灵活、智能、高效和开放的网络系统，要求5G接入网与核心网功能需要进一步增强、逻辑功能界面清晰，但是部署方式却更加灵活，甚至可以融合部署。
此外，由于引入了SDN、NFV等多种关键技术，5G可以根据你的需求，不停地变形，找到你个人最需要的业务。
本文重点从网络结构和关键技术两个角度进行5G介绍。
1.2G-5G移动通信网络结构的演进随着公用移动通信网络从1G到5G技术不断的发展、业务不断的演进，网络结构也在不断的发生变化。
对比2G-5G系统网络结构的演进过程，变化主要有5个方面：（1）整体架构名称的演变2G到5G的网络架构分成了终端、无线接入网以及核心网三个部分，但是具体的名称发生了变化。
2G网络由移动台MS、基站子系统BSS、网络子系统NSS组成；3G网络由用户设备UE、无线接入网RAN和核心网CN组成；4G网络由用户设备UE、无线接入网RAN、核心网EPC构成；5G网络由用户设备UE、无线接入网NG-RAN、核心网NGC构成。
（2）基站系统的演进2G基站系统称为基站子系统BSS，由BSC基站控制器和BTS基站收发信台组成。
在一个BSC下有多个BTS，BSC主要完成无线信道的分配、BTS和MS发射功率的控制以及越区信道切换等功能。
BTS主要负责无线传输功能，受BSC控制。
3G基站系统称为UTRAN，由RNC和NodeB组成。
在一个RNC下可以有多个NodeB。
RNC是交换和控制单位，实现无线资源管理和控制功能。
5G SA的网络架构和关键技术
5G SA的网络架构和关键技术【摘要】5G SA是第五代移动通信的一种网络架构，它有着独特的特点和关键技术。
在5G SA网络架构中，核心网和无线接入网都是基于云原生架构设计的，实现了网络切片和网络功能虚拟化。
5G SA采用了分布式用户面和核心网架构，提高了网络的灵活性和可靠性。
在关键技术方面，5G SA采用了新型的调制解调技术，如波束赋形和大规模MIMO，提升了网络的容量和覆盖范围。
网络切片和边缘计算等技术也被广泛应用于5G SA网络中。
5G SA的网络架构和关键技术为用户提供了更高效、更安全、更可靠的通信服务，有望成为未来通信网络的主流发展方向。
【关键词】5G SA、网络架构、关键技术、引言、正文、结论。
1. 引言1.1 介绍5G SA的网络架构和关键技术5G Standalone（SA）是第五代移动通信技术中的一项重要发展，其网络架构和关键技术对于推动数字化转型和实现智慧社会具有重要意义。
5G SA网络架构主要包括核心网、无线接入网和传输网，其中核心网采用云原生架构，实现灵活部署和资源共享；无线接入网采用虚拟化技术，支持灵活的网络切片和多连接服务；传输网采用高速光纤和微波技术，实现低时延和高可靠性。
5G SA的关键技术包括大规模MIMO、毫米波通信、网络切片、多址接入和SDN等，这些技术的应用使得5G SA网络能够满足不同场景和应用的需求，为用户提供更加快速和稳定的通信服务。
5G SA的网络架构和关键技术的不断创新和优化将极大地推动5G应用的发展，为数字经济的蓬勃发展奠定坚实的基础。
2. 正文2.1 5G SA网络架构5G SA网络架构是基于全新的核心网架构设计，具有更高的灵活性和可扩展性。
其主要组成部分包括用户面和控制面。
在用户面，5G SA网络采用了云原生架构，将网络功能虚拟化，实现了灵活的网络切片和服务定制。
控制面则包括了核心网和RAN，实现了完全分离的核心网和无线接入网。
这种分离架构使得网络更加灵活，可以更好地应对不断增长的数据流量和服务需求。
4G系统网络结构及其关键技术资料
4G系统网络结构及其关键技术资料1. 4G系统概述4G系统是第四代移动通信技术，主要特点是高速、海量和全数字。
4G系统包括TD-LTE和FDD-LTE两种制式，其中TD-LTE是LTE技术的国际标准，FDD-LTE是全球领先的LTE技术。
2. 4G系统网络结构4G系统的网络结构包括核心网、无线接入网和终端设备三个层次。
2.1 核心网核心网是4G系统的核心部分，主要功能是提供高速互联网连接和多媒体业务处理。
4G系统的核心网由多个网络元素组成，包括MME、SGW、PGW和PCRF 等。
其中，MME是移动管理实体，负责控制用户的接入和切换；SGW是服务网关，负责用户数据的转发；PGW是分组网关，负责IP地址分配和流量控制；PCRF是策略和充值功能实体，负责用户计费和策略控制。
2.2 无线接入网无线接入网是4G系统的重要组成部分，主要负责用户的接入和数据传输。
4G系统的无线接入网采用LTE技术，主要包括基站子系统和无线网关子系统两个部分。
基站子系统主要负责用户数据的发射和接收，无线网关子系统主要负责用户数据的转发和控制。
2.3 终端设备4G终端设备包括智能手机、平板电脑、移动路由器等多种类型，能够实现高速网络接入和多媒体业务处理。
3. 4G系统关键技术4G系统的关键技术包括LTE技术、MIMO技术和VoLTE技术等。
3.1 LTE技术LTE技术可实现高速数据传输和低时延的空口接入。
在LTE技术中，数据包通过IP方式传输，实现了真正的全IP网络。
同时，通过多天线技术和动态频谱分配能够有效提高网络性能和用户体验。
3.2 MIMO技术MIMO技术是一种多天线技术，它通过多个天线发送和接收数据，从而提高网络吞吐量和覆盖范围。
4G系统使用的MIMO技术是2x2或4x4的天线技术，能够有效提高网络性能和用户体验。
3.3 VoLTE技术VoLTE技术是一种基于IP网络的语音通信技术，相比传统的语音通信技术，VoLTE能够提供更高质量的语音通话和更快的接通速度。
移动通信核心网的演进
移动通信核心网的演进在当今数字化时代，移动通信已经成为人们生活中不可或缺的一部分。
从简单的语音通话到高速的数据传输，再到丰富多彩的多媒体应用，移动通信技术的发展日新月异。
而在这背后，移动通信核心网的演进起着至关重要的作用。
移动通信核心网，简单来说，就是移动通信系统中负责管理和控制用户数据、连接不同网络以及提供各种服务的关键部分。
它就像是一个指挥中心，确保着整个通信系统的高效运行。
回顾移动通信的发展历程，第一代移动通信（1G）主要采用模拟技术，提供的服务仅限于语音通话。
那时候的核心网非常简单，功能也相对单一。
随着技术的进步，第二代移动通信（2G）引入了数字技术，不仅提高了语音质量，还能支持短信等简单的数据业务。
此时的核心网开始具备一定的分组交换能力，为数据传输奠定了基础。
进入 21 世纪，第三代移动通信（3G）蓬勃发展。
3G 网络能够提供更高速的数据传输速率，使得移动互联网成为可能。
在 3G 时代，核心网的架构发生了较大的变化，引入了软交换技术，将控制与承载分离，提高了网络的灵活性和可扩展性。
同时，为了支持各种多媒体业务，核心网还增加了许多新的功能模块，如多媒体消息业务中心、WAP 网关等。
而到了第四代移动通信（4G）时代，核心网又迎来了一次重大变革。
LTE 网络的出现，使得全IP 化成为主流。
核心网的架构进一步扁平化，减少了网络层次，降低了传输时延。
同时，引入了移动性管理实体（MME）、服务网关（SGW）和分组数据网关（PGW）等关键网元，实现了对用户的高效管理和数据的快速传输。
4G 核心网还支持多种接入技术的融合，如 WiFi 与蜂窝网络的无缝切换，为用户提供了更加便捷的网络体验。
如今，我们正步入第五代移动通信（5G）时代。
5G 不仅仅是速度的提升，更是一次全方位的技术革新。
5G 核心网基于服务化架构（SBA），将网络功能模块化、服务化，通过接口进行交互。
这种架构使得网络更加灵活，能够快速响应业务需求的变化。
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5c. Reloc /HO Req 6b. Reloc /HO Req
7b. Forward Reloc Resp
7a. Reloc /HO Req Ack
8a. Reloc /HO Req Ack 8b. Prep HO Resp
8c. Establish circuit
15. UE tunes to UTRAN/GERAN
16. HO Detection
11. Release of IMS access leg
17a. Reloc/HO Complete 17b. SES (HO Complete)
17c. ANSWER
17d. PS to CS Complete/Ack
To eUTRAN Coordinates SRVCC and PS HO response
PS HO response to MME (CS resources)
3GPP IMS
关键技术：CS业务连续性(CDMA)
1xCS SRVCC
UE
1xCS SRVC C UE
1xRTT CS
A1
Access
BSC
RNC
BTS BTS
BTS BTS Node_B
LTE/SAE核心网与传统核心网的共存
数据中 电子商务
游戏娱乐 个人生活
随着LTE的引入， NP数心据融库合的会话类 业务
移动
数字家庭 M2M 互联网
非会话类 业务
与LTE同覆盖的
PoC
业务
电路域网络升 数据 DSMP
IM VoIP Centrex
Target SGSN
Target RNS/BSS
SGW
IMS (SCC AS)
1. Measurement reports 2. Decision for HO 3. Handover Required
4. Bearer Splitting
5a. PS to CS Req 5b. Prep HO Req
MME
逐步演进到
SBC
SAE架构
关键技术：互联互通（CS域）
TMSS/CMN
TMG
MSS
电路域
TMSS/CMN SCP
MSC MGWMGW
HLR
互 通
MGCF
CM-IMS域
BGCF
S-CSCF
MRFC/MRFP
HSS
I-CSCF
MGCF和 MGW
方案1：独立设置（IMS域） 方案2：网元兼作（CS域）
EUTRAN Direct Tunnel
关键技术：CS业务连续性
• SRVCC：Single Radio Voice Call Continuity • CS fall back • TS 23.216 • /ftp/specs/archive/
关键技术：CS业务连续性
移动通信核心网的演进和关键 技术
2G/3G核心网的现状（CMCC）
其他运营商网络
GMSC GMSC
HLR
中国移动七号信令网 STP
中国移动TD-SCDMA网（38城市）
MSC SERVER
CS域
MGW TDM承载
GMGSMCSC
MSC SERVER MGW
IP承载
GGSN/BG
SGSN
PS域
BSC
1xRTT MSC
A1
IMS 1xCS IWS
S102 MME
S1-MME E-UTRAN
SIP signalling Bearer before HO Bearer after HO
S1-U
S11
Serving/PDN
SGi
GW
Tunnelled 1xRTT messages
关键技术：CS业务连续性(GSM)
SharingX 高清 视频
WAP
流媒体
基于移动/固定融
合的宽带多媒体
级支持话音回 HLR HSS
控制能力，
落功能，保证
IMS
IMS与Web2.0相
LTE覆盖区的基 础通信能力
逐步实现电路 域与IMS域的 完全融合
MServer/mAGCF
CS
MGW
CSCF
PS
S/P-GW
MRFC
结合，面向互联 网开放电信网络 能力
AGW AGW
AGW
AGW
AGW
S1 Flex
• 接入双注册 • 被叫寻呼 • LTE->GERAN • 语音 短信 • 并发PS切换 • 并发TAU
GERAN->LTE
关键技术：CS业务连续性
UE
E-UTRAN
MME
MSC Server
Target UTRAN/GERAN
Measurement Reports
Handover to UTRAN/GERAN required
17e. UpdateLoc
HSS/ HLR
18b. Forward Reloc Complete/Ack
18a. Reloc/HO Complete 18c. Update bearer
19. Subscriber Location Report GMLC
关键技术：设备池
AGW
AGW
AGW
AGW
1）TMSS/TMG兼作 2）GMSS/GMGW兼作 3）MSS/MGW兼作
TMSC Server TMGW
CS Network
G/MSC Server G/MGW
MGCF
IMS Core
关键技术：PS域互通/共存
IP网络
SAE PGW
SGSN
MME
Serving Gateway
GERAN
UTRAN
UE
Um/Uu
Target Iu-cs/A
UTRAN/GERAN
MSC Server
Iu-ps/Gb
SGSN Gn
Iu-ps
Sv
SGSN
Gr HN
(HSPA)
GGSN
IMS
Gi
UE
Source
Source
E-UTRAN
MME
MSC Server/ MGW
Target MSC
9. Initiation of Session Transfer (STN-SR or E-STN-SR)
12. PS to CS Resp 13. Handover Command
10. Session transfer and update remote leg
14. HO from EUTRAN command
Initiates SRVCC for voice component
Handles PS-PS HO for non-voice if needed
CS handover preparation IMS Service Continuity Procedure
Handover CMD
Handover execution