5G核心网的相关安全技术
5G网络(接入网+承载网+核心网)
再例如，如果是车联网这样的低时延要求场景，你的DU，就要想办法往前 放（靠近AAU部署），你的MEC、边缘云，就要派上用场。
这样，我们的RAN就变成了D-RAN，也就是Distributed RAN（分布式无线接入 网）。
这样做有什么好处呢？
一方面，大大缩短了RRU和天线之间馈线的长度，可以减少信号损耗，也可以 降低馈线的成本。
另一方面，可以让网络规划更加灵活。毕竟RRU加天线比较小，想怎么放，就 怎么放。
说到这里，请大家注意：通信网络 的发展演进，无非就是两个驱动力 ，一是为了更高的性能，二是为了 更低的成本。
另外，拉远之后的RRU搭配天线，可以安装在离用户更近距离的位置。距离近 了，发射功率就低了。
低的发射功率意味着用户终端电池寿命的延长和无线接入网络功耗的降低。说 白了，你手机会更省电，待机时间会更长，运营商那边也更省电、省钱！
更重要一点，除了运营商可以省钱之外，采用C-RAN也会带来很大的社会效益 ，减少大量的碳排放（CO2）。
注意，在图中，EPC（就是4G核心网）被分为New Core（5GC，5G核 心网）和MEC（移动网络边界计算平台）两部分。MEC移动到和CU一 起，就是所谓的“下沉”（离基站更近）。
核心网部分功能下沉
之所以要BBU功能拆分、核心网部分下沉，根本原因，就是为了满足5G不同场景 的需要。
5G是一个“万金油”网络，除了网速快之外，还有很多的特点，例如时延低、支 持海量连接，支持高速移动中的手机，等等。
不同的切片，用于不同 的场景
5G概念、关键技术与应用PPT课件
2.3 Massive MIMO 波束赋形
机械下倾： •由机械调整决定的下倾角，同时对公共波束和业务波束进行调整，5G 机械臂支持的机械下倾角调整范围为：-20~20°。 预置电下倾： •考虑典型的应用场景，为支持更大的有效范围范围，5G AAU单元阵子会预置一定度数的下倾，5G 单TRX预置下倾角为6°。
5G概念、关键技术与应用
2019年5月
5G概念 5G关键技术 5G进展与应用
1.1 什么是5G
2G
~ 1990年
3G
IMT-2000
~ 2000年
4G
IMT-Advanced
~ 2010年
5G
IMT-2020
~ 2020年
3GPP
GSM
3GPP2
IS-95
TD-SCDMA WCDMA cdma2000
•对于广播波束，预置下倾仅影响可调电下倾角调整范围和最大增益指向，不影响实际控制信道倾角度数； •对于业务波束，影响业务包络最大增益指向。
可调电下倾： •5G AAU可调电下倾角功能仅支持广播波束下倾角的调整，不支持业务信道动态波束下倾角的调整。 •通过参数配置调整控制信道波束下倾角度，支持以1°为粒度，整体调整控制信道波束下倾角。
AUSF
N13
UDM
N22
N12
N8
N10
Session Management Function，会话管理功能：会话管理（例 如会话建立、修改和释放等）、IP地址分配，用户面功能的选 择与控制等
AMF N11 SMF N7 PCF
N5
AF
Access and Mobility Function，接入与移动性 管理功能：终结N1接口的NAS信令，并负责 注册管理、连接管理、可达性管理、移动性管 理等。
5G承载网面临的挑战及关键技术探究
透视Hot-Point PerspectiveI G I T C W 热点144DIGITCW2020.121 5G 应用场景根据ITU （国际电信联盟）建议，对5G 网络可能要服务的业务类型进行了分类，主要有以下3种。
（1）eMBB （增强型移动宽带），也就是超大带宽，主要满足用户对大流量的需求，随着互联网的发展，流量已成为各个互联网企业必争之地，而运营商5G 商用的第一目标就是提升客户的体验速率，一般使用情况下用户体验速率达到1Gbps ，峰值速率达到数10Gbps ，流量密度最高可达和数10Tbps/km 2。
适用于连续广域覆盖和热点高容量的场景，也是5G 初步商用的第一目标。
（2）uRLLC （超低时延、高可靠），这类应用对时延及其敏感，并具有高可靠性的特点，主要面向的是车联网、工业控制等垂直领域，主要满用户毫秒级的端到端时延，并为时延敏感型的特殊行业提供高可靠性保证。
（3）mMTC （低功耗、大连接），这类应用的主要特点是数据包较小、功耗较低但是连接数量巨大，主要面向的应用场景是智慧城市（例如垃圾分类）、智能农业、森林防火和环境监测等方面。
要求网络能够支持海量连接，具有支持千亿级别的连接的能力，满足100万/km 2的连接密度要求，对终端产品也提出了要求，即满足低功耗和超低成本的特点。
总之，5G 关键能力指标所必须具备的特点有：大带宽高速率、低时延高可靠、海量连接，与4G 网络相比，在速率、时延、移动性、流量密度及连接数密度等关键指标上必须具有较大的飞跃。
表1 5G 关键指标与4G 参考值进行对比关键指标用户体验速率峰值速率时延移动性流量密度连接数密度4G 参考值10Mbps 1Gbps空口10ms 350km/h 0.1Mbps/m 210万/km 25G 取值0.1-1Gbps 20Gbps空口1ms500km/h10Mbps/m 2100万/km 22 5G 承载网应具备的特点（1）灵活性：随着各项业务不断发展，5G 网络必须具有灵活性及丰富性的特点才能够充分适应各类业务要求，与传统的4G 网络相比，必须具有更好的业务实现能力、更强的带宽承载能力、更合理的网络组织架构，与不断更新的新技术能够更好的融合。
3GPP R16 5G核心网标准及关键技术研究
导读：日前负责制定5G通信标准的国际组织3GPP公布5G标准Release16（简称R16）版本，该版本围绕着“技术方案的趋于完整”、“基础能力的持续提升”和“行业赋能的不断扩展”三个方面，对R15进行修订和增强，是5G标准走向成熟和完善的一个关键版本，必将在夯实5G基础设施能力的同时，极大推动社会经济的数字化转型。
为了促进5G通信技术交流，推动我国5G通信技术发展，《电子技术应用》杂志2020年第11期推出“5G R16核心网演进技术”主题专栏，论文内容针对5G R16中的核心网关键特性和能力展开讨论，重点涵盖5G核心网服务化架构增强、无线和有线融合、网络切片增强技术和非公共网络技术等多个领域，期待为5G网络持续演进和发展提供有益的借鉴。
特约主编：朱雪田，北京邮电大学工学博士，教授级高级工程师，中关村国家自主创新示范区高端领军人才，现就职于中国联通研究院。
长期从事4G/5G移动通信技术与业务创新研发工作，作为项目组长先后负责多个4G/5G领域的移动通信国家重大项目，发表学术论文超过100篇，发明专利100余篇，个人专著4本。
3GPP R165G核心网标准及关键技术研究马瑞涛，王光全，任驰，穆佳(中国联通研究院,北京100048)摘要：从2020年开始全球大多数主流运营商已转向5G独立组网架构，并开始了5G独立组网架构的商用部署，同时随着第一个覆盖5G全场景业务需求的3GPP R16国际标准冻结，5G核心网需要再次升级演进。
根据目前3GPP 的标准制定计划和产品路标，R17和R18版本涵盖的功能将错过5G SA建设的高峰期，R16版本将成为未来3~5年重要的商用版本，所以有必要针对R16标准的功能架构、适用场景和影响分析开展系统性分析和研究。
关键词：第三代合作伙伴计划；版本16；5G核心网；国际标准中图分类号：TN915.8文献标识码：A DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.200993中文引用格式：马瑞涛，王光全，任驰，等.3GPP R165G核心网标准及关键技术研究[J].电子技术应用，2020,46 (11)：30-35,40.英文引用格式：Ma Ruitao,Wang Guangquan,Ren Chi,et al.Study on3GPP R165G Core network standards and key technology[J]. Application of Electronic Technique,2020,46(11)：30-35,40.Study on3GPP R165G Core network standards and key technologyMa Ruitao,Wang Guangquan,Ren Chi,Mu Jia(China Unicom Research Institute,Beijing100048,China)Abstract:Since2020,most of global main telecommunication operators have turned to5G standalone architecture,and roll out the the commercial deployment of5G standalone architecture.In the meantime,3GPP R16standard which supports all5G service scenarios was frozen.The5G Core network needs to be upgraded and make a evolution again soon.In line with the3GPP standard schedule and product roadmap,3GPP R17and R18standard version will miss the peak period of5G SA construction,so3GPP R16maybe the most nominated commerical standard version in the next3~5years.As a result,it is very essential to make a systematic study about3GPP R16,especially focusing on function architecture,application scenarios and impact on network.Key words:3GPP；release16；5GC；the international standard0引言作为推动通信行业发展的最重要标准组织,第三代合作伙伴计划(3rd Generation Project Partnership,3GPP)围绕5G技术已经完成了R15和R16两个重要版本,其中 R15作为5G技术的第一个基础版本，支持了增强移动宽带(enhanced Mobile Broadband,eMBB)和部分超高可靠低时延通信(Ultra Reliable Low Latency Communications, URLLC)场景的需求。
5G核心网关键技术及业务能力研究
5G核心网关键技术及业务能力研究摘要:本文结合5G核心网的结构体系特点，对5G核心网关键技术和业务能力进行分析与研究，以供同仁参考。
关键词:5G核心网；结构体系；关键技术；业务能力一、前言5G核心网是一个虚拟化、分层的核心网络。
5G核心网是一种资源可以共享的网络体系架构，极其适用于当下新发展背景所需，并且完成从网络运营到业务服务的经济可持续发展模式。
随着5G标准的出台，商业部署被提上议事日程，描述整个社会更好的信息生活的5G需求变得可以想象。
作为连接社会一切服务和业务支持业务之间的现代社会信息基础设施架构的一项重要基础组成结构部分，移动宽带核心网络架构将力争在移动5G阶段时实现对其整体架构、功能和平台等的一次全面的重新配置。
与目前传统运营商的移动4G核心网部署(EPC)技术相比，5G核心网技术采用了适应云平台技术的先进设计规划思想，采用了面向云服务的底层架构技术和功能优化设计，提供用户更方便通用的和更经济适合的数据接入、更灵活快速的数据控制操作和网络传输功能以及用户更多易于扩展使用的扩展能力开放。
二、5G核心网网络架构体系分析为了能够满足不同情景下多样化服务的需求，必须建设一个核心网络，必要时进行灵活部署。
随着NFV技术和SDN技术等新兴技术的日益深入的发展，第五代移动通信基础网络系统也已经通过整合运用了这些移动网络基础新的架构技术来有效实现和完成实现了运营商对原有网络功能进行划分和的网络重新分配，传统的移动通信基础技术网络结构模式将向逐渐地面向基于移动基础IT支撑服务的网络新技术方向的转变。
图1中所示便是以第五代核心体系结构为设计理论基础，将移动第五代核心网络体系结构依次再拆分为成若干个功能模块。
5G核心网络模块系统的网络基本的功能特性设计之一即是要通过设计将其每个核心网络功能块都划分为至少几个功能不同的层次上的核心功能模块，在这种将核心网络功能模块完全按照模块化原理设计出来的新技术基础上，网络模块中的控制面功能又可被和核心网络的转发和平台功能相较完全有效地分离。
5G网络架构分析
5G网络架构分析5G时代将是一张网络满足多样化业务需求，基于NFV/SDN技术，采用通用硬件，实现 网络功能软件化和基于差异化业务的资源编排。
业务及网络平台运营通过数字化平台实现网络能力和业务需求的对接，开放网络能力，按用户面部署，减小业务时延。
降低传输网压力，打破传 统数据仅能从省级出口的路径，用户及业务数据下沉到本地，高频和低频混合组网。
5G核心网与 NFV基础设施结合，为普通消费者、应用提供商和垂直行业需求方提供网络切片、边缘计算等新型业务能力。
5G核心网将从传统的互联网接入管道转型为全社会信息化的赋能者。
5G核心网的创新驱动力源于5G业务场景需求 和新型ICT使能技术，旨在构建高性能、灵活可配的广域网络基础设施，全面提升面向未来的网络运营能力。
5G时代要求未来能形成虚拟化、分层化的核心网络，以及资源开放、适宜开发新业务的网 络架构，从而能够提供从网络运营到业务服务的经济和可持续发展的模式。
随着5G标准冻结，商用部署提上议程，5G需求中所描绘的未来美好的全社会信息化生活正在从畅想变得触手可及。
作为连接万物，赋能业务的社会化信息基础设施的重要环节，移动核心网在5G阶段实现架构、功能和平台的全面重构。
相比于传统4G核心网(EPC) , 5G 核心网采用原生适配云平台的设计思路、基于服务的架构和功能设计提供更泛在的接入，更灵活的控制和转发以及更友好的能力开放。
5G核心网的网络架构1.1两种5G核心网络架构呈现方式5G核心网采用控制转发分离架构，同时实现 移动性管理和会话管理的独立进行，用户面上去除 承载概念，QoS参数直接作用于会话中的不同流。
通过不同的用户面网元可同时建立多个不同的会话 并由多个控制面网元同时管理，实现本地分流和远 端流量的并行操作，5G的核心网络架构分为两种 架构呈现，即参考点方式呈现和服务化架构方式呈现，如图1所示。
5G核心网的参考点方式架构5G核心网的服务化架构服务化架构是在控制面釆用API能力开放形式 进行信令的传输，在传统的信令流程中，很多的消息在不同的流程中都会出现，将相同或相似的消息提取出来以API能力调用的形式封装起来，供其它网元进行访问，服务化架构将摒弃隧道建立的模式, 倾向于采用HTTP协议完成信令交互。
5G移动通信网络安全问题及防范对策研究
5G移动通信网络安全问题及防范对策研究摘要：随着移动通信技术的不断发展和升级，我们逐渐从4G时代迈入了5G时代。
相比于4G移动通信网络，5G移动通信网络具有更加明显的优势，无论是在传输速度还是延时性上都进行了优化和改进，极大的提升了移动通信网络的数据传输速率，并且降低数据传输的时延。
5G移动通信网络的发展不仅增强了移动通信网络用户的体验，同时还成为推动大数据、物联网、人机交互等应用的重要基础。
但是与此同时，5G移动通信网络也面临着更多的安全问题，尤其是在5G关键技术应用以及场景应用等方面存在着诸多的安全风险，要持续的推动5G移动通信网络的安全发展，我们有必要针对5G通信网络的安全架构及关键技术加以了解和掌握，明确5G移动通信网络存在的安全问题，进而提出相应的技术策略，并且从整体发展的角度来梳理防范5G移动通信网络安全问题的有效举措。
关键词：5G移动通信；网络安全问题；防范对策当前5G通信网络的建设步伐正在持续加快，工信部也明确的提出了进一步加快5G移动通信网络建设、丰富5G应用场景、重视5G关键技术研发、构建5G网络安全保障体系的重点任务。
随着5G移动通信网络的全面覆盖，5G通信网络用户数量不断增多，具体通过下图一组数据进行说明。
5G移动通信网络基站数量、用户数量以及终端连接数量的持续增加，使得5G移动通信网络安全问题日益凸显。
要分析5G移动通信网络的安全问题以及防范对策，首先就要明确到底什么是移动通信网络安全。
从狭义的角度来说，移动通信网络安全主要是指在移动通信网络应用的过程中，要对网络系统中的软硬件设施以及海量的信息和数据进行必要的安全防护，确保软硬件设施的稳定运行，避免信息及数据的泄露，尤其是对移动通信网络网络用户个人信息的安全保护。
从广义的角度来说，移动通信网络安全包含不同的内容，一是关键技术安全应用，二是典型场景安全应用，三是网络访客安全行为管理，四是产业生态安全风险。
[1]本文就主要从关键技术应用以及典型场景应用方面来分析5G移动通信网络的安全问题。
5g ppt课件讲解
平；同时，5G技术还可以应用于智能门禁系统和智能家居，提升居住
安全和便利性。
03
智慧能源
5G技术可以支持智能电网和分布式能源管理，实现能源高效利用和节
能减排；同时，5G技术还可以应用于智能环保和垃圾分类处理等领域
，推动城市可持续发展。
5G技术在智能制造中的应用场景与优势
自动化生产
5G技术可以支持工业机器人和自动化设备的数据传输和控制，提高生产效率和降低成本 ；同时，5G技术还可以应用于智能物流和仓储管理，优化生产流程。
CHAPTER 02
5G技术标准与规范
5G技术标准的发展历程
1 2
5G技术标准的起源
从早期无线通信技术的研究开始，经历了多个阶 段的发展，包括2G、3G、4G和5G。
5G技术标准的制定
国际电信联盟（ITU）和3GPP等国际组织在5G 技术标准的制定中发挥了关键作用。
3
5G技术标准的演进
从R15到R16再到R17，不断优化和完善5G技术 标准。
远程监控和维护
5G技术可以支持远程监控和维护，实时传输设备运行数据和故障信息，提高维护效率和 降低成本；同时，5G技术还可以应用于智能工厂管理，实现工厂智能化和柔性生产。
创新应用
5G技术可以支持高精度测量和定位，应用于无人驾驶、无人机等创新领域；同时，5G技 术还可以支持虚拟现实和增强现实技术的应用，推动智能制造的升级和转型。
CHAPTER 04
5G技术的应用场景与优势
5G技术在智慧城市中的应用场景与优势
01
智慧交通
5G技术可以提供低延迟、高可靠性的交通信号灯控制，实现车流优化
，减少拥堵；同时，5G技术还可以支持自动驾驶和车联网通信，提高
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
5G核心网的相关安全技术介绍
5G移动网络的开放性，首先体现在接入的多样性上。
前几代的移动网络仅支持宏蜂窝基站以及家庭基站方式的接入，这些接入方式都是基于3GPP无线制式的。
前几代移动网络对于其他接入方式（如Wi-Fi、Cable、有线等）的支持都是十分有限的，基本上采用独立的与接入相关的非3GPP网络来服务使用相应接入方式的用户，再通过网络间的有限交互实现低层次的互通。
5G移动网络针对多制式的接入方式，采用了统一的认证框架（见下图）：
▲5G统一认证框架示意
无论终端用户采用何种制式，5G移动网络都可以使用这个统一的认证框架与终端用户实现相互认证，真正做到了认证的接入无关。
5G移动网络的统一认证框架中，SEAF为安全锚点，与4G移动网络中的MME的认证功能相似，而新增的AUSF主要用于支持基于可扩展认证协议（EAP）框架的认证。
EAP认证框架是目前所知最能满足5G统一认证需求的方案，它是一个能封装各种认证协议的统一框架，框架本身并不提供安全功能，认证期望取得的安全目标，由所
封装的认证协议来实现，它支持多种认证协议，如预共享密钥（EAP-PSK），传输层安全（EAP-TLS），鉴权和密钥协商（EAP-AKA’）等。
5G移动网络支持不同制式的接入方式，而不同的接入网使用不同的协议，这意味着5G移动网络需要一个能适配各种认证协议的统一框架，EAP正好能满足这样的应用场景和技术实现的要求。
统一认证框架扩展了5G移动网络的认证能力，考虑到5G还将允许垂直行业的设备和网络使用其特有的技术接入，统一认证框架将为满足这一需求提供极大的便利。
统一认证框架还能使5G移动网络实现统一的密钥层次体系，进而可实现用户在不同接入网间的无缝切换。
由于支持多接入不仅仅是网络的需求，也是终端的需求，这势必会导致终端与5G核心网间的信令存在多个连接的情况。
为了应对这一新增场景，5G核心网需要隔离同一个用户的不同信令连接，以防止其中一个连接上的信息泄露威胁到其他连接上的数据。
5G核心网目前采用了简单的多连接共享核心网密钥及算法的方案，为了实现不同连接的安全隔离，不同连接采用不同的密钥流生成参数以及消息校验码生成参数，这样做简化了同步技术，有利于实现移动场景下的无缝多路传输。
5G移动网络的开放性也体现在向第三方开放的网络能力上。
5G 核心网的各网络功能采用基于业务的架构（SBA——ServiceBasedArchitecture），可实现类似于受控的fullmesh方式的交互，这区别于前几代的点到点静态网状互联方式，使网络的一些功能可以通过RESTful接口开放给第三方业务或垂直行业。
这其中也包括了5G
移动网络的安全功能，主要体现在以下几方面：基于网络接入认证向第三方提供业务层的访问认证，即如果业务层与网络层互信，用户在通过网络接入认证后可以直接访问第三方业务，这简化了用户访问业务的认证流程并提高了业务访问效率；基于终端智能卡（如UICC、嵌入式UICC）的安全能力，拓展业务层的认证维度，增强业务认证的安全性。
通过网络安全能力开放，可以让第三方应用便捷地使用移动网络的安全能力，从而让第三方业务提供商能有更多的时间和精力专注于具体应用业务逻辑的开发，进而快速、灵活地部署各种新业务，以满足用户不断变化的需求；同时，运营商也通过提供更开放的5G 网络能力，拓展全新的业务渠道。
网络能力的开放对调用者认证和访问授权提出了更高的要求，因此专门设计了5G移动网络通用API框架（CAPIF——CommonAPIFramework）来保障能力开放的安全，具体如下图所示。
▲通用API框架功能安全模型示意
G移动网络能力开放的一种终极手段就是网络切片，即通过虚拟化一个完整的5G移动核心网来定制化地满足特定业务或特定业务提供方的移动通信需求。
5G移动网络通过引入网络功能虚拟化（NFV）技术和软件定义网络（SDN）架构，实现了切片化。
目前5G移动网络的切片架构分为公共域和切片相关域，如下图所示：
▲切片安全机制
切片相关域中主要包括会话管理功能（即SMF）和用户面功能（即UPF）。
切片安全机制主要包含3个方面：UE和切片间安全、切片内网络功能与切片外网络功能间的安全、切片内网络功能间的安全。
平台技术（即NFV和SDN）本身提供了一定的安全保障，比如SDN控制器防护、虚拟机安全隔离等，此外，5G移动网络主要通过NetworkRepository功能提供的访问授权机制来确保以上3方面的安全。