网优5G培训-核心网专业

技术交流--核心网5G网络架构5G核心网5G进展洞察ITUR定义5G三大应用场景应用场景5G三类典型场景Source:ITUR.M.[IMT.VISION]4G：1Gbps→5G：10Gbps4G：1万→5G：1百万/平方公里

4G：10毫秒→5G：1毫秒eMBB增强型移动宽带uRLLC高可靠低时延通信mMTC大规模机器通信VR:theNextSocialPlatform—ZuckerbergkeynotesinMWC2016(1000倍

流量)2025年:1000亿联接900亿

物的联接100亿

人的联接更多垂直行业将联接到5G更多垂直行业将联接到5G车联网智能制造智能电网2025年:1000亿联接单基站4-10Gbps密度增加20%时延小于10MS动态三层+灵活调整不同业务资源隔离时间同步精度<±500nsuRLLCeMBB大容量灵活组网低时延时间同步mMTC高密度网络分片3GPP

R15基础版本面向eMBB，R16构建NR完整竞争力频谱规划2017.11.14中国工信部发布5G系统在3000-5000MHz频段内的频率使用规划：3300-3400MHz（原则上限室内使用）、3400-3600MHz和4800-5000MHz。2018.12.6：移动：2515MHz-2675MHz、4800MHz-4900MHz共2段合计260M带宽；电信：3400MHz-3500MHz共100MHz带宽；联通：3500MHz-3600MHz共100MHz带宽。5G全频谱WirelessFibereMBB容量层eMBB覆盖层C-band3.5G将是全球主流频段Sub-3GC-band(3.5/4.5G/4.8G)高频(28/39G)12327.5-28.3538.6-4027.52-28.3227.5-28.2828G39G4.4-4.93.4-3.73.5G（C频段）4.5G/4.8G4.8-5.03.4-3.63.6-3.826G24.25-27.53.3-3.4（室内）3.4-3.62.6G800/700Sub3G1.8-2.1G24.75-27.5高频初期用于WTTX37-42.55G网络架构5G核心网5G进展洞察5G网络架构示意图网络架构AAUAAUAAUAAUDUDUCUCUCPUPuRLLCUPeMBBUPmMTC前传中传回传1111223455G网络部署结构示意图网络架构骨干网1、CP：省级/大区集中部署2、UP-mMTC：省级或者全国大区集中部署3、UP-eMBB：城域汇聚点/核心点，与CU同址或略高于CU的位置4、CU高于DU位置集中部署：城域汇聚点或者核心点，特殊情况下与DU同局址部署5、DU适度集中：一般在POP点，汇聚10~20个基站，特殊情况下采用分布式部署方式。省级核心或者区域核心本地网U-mMTCCP核心节点汇聚节点POP节点基站CUUP-eMBBUP-eMBBUP-eMBBCUCUCUDUCUCUAAUAAUAAUAAUAAUAAUDUDUDUDUDU5G物理网络总体部署方案物理方案4G站点机房汇聚机房骨干汇聚机房核心机房cpri5GeEPCDRAN基站规模和密度：考虑高频衰竭实际覆盖缩短，5G基站的密度会是4G的1.2~1.5倍左右，站址机房基本维持不变，单机房带站数增多核心网部署：NB-IOT网关高置部署在核心机房达到效率最优；EPC配合CDN下沉到骨干汇聚机房；MCE大多部署在普通汇聚机房或CO点，实现低时延业务处理基站部署：宏站主流采用DRAN部署，并按需拉远RRURRU站点机房接入机房汇聚机房骨干汇聚机房核心机房ecpriMCE/DGW/MECEPC/CDNNB-IOTRRUBBUDRANRRUecpri5G的架构演进路径架构演进7系77a7X3系33a3X4系44a非独立组网NSA2系25系5独立组网SA5G的架构演进路径（SA）架构演进4G核心网5G核心网4G基站5G基站5G核心网e4G基站2系5系用户面控制面5G的架构演进路径（NSA）架构演进EPCeLTEeNBgNBL4+AAPsRRCPDCPRLCMACPHYeNBEPCgNBLTERRCPDCPRLCMACPHYNR用户面控制面3系之35G的架构演进路径（NSA）架构演进NRXnOption7Xn-COption7a7系4系eLTEOption4NGCoreOption4aNReLTENGCoreeLTENGCoreNRNGCoreNReLTEXnXn-CS1Option3S1S1-UX2’Option3a3系S1S1-UOption3xX2’LTENRLTENRLTENREPCEPCEPCX2Option7xX2’LTENRNGCore…控制面和用户面接口控制面接口用户面接口图例分流节点5G云化核心网的平滑演进核心网

5G业务准备5GNSA5GSA5G架构准备云EPC吞吐量增强eMBB/FWA15Gbps/用户3层软件架构独立DB/LB无状态业务处理分布式核心架构MEC控制面/用户面分离DBLBSP网络切片服务化架构接入无关…阶段2阶段1阶段3网元功能重定义和SBA架构，支持敏捷和新业务核心网MMES/PGWHSSPCRF当前网络SCEFIMSUERANNEFNRFNGnefNG2PCFUDMAFAUSFAMFSMFNGnrfNGpcfNGudmNGausfNGamfNGsmfUENG-RANNG-UPDNNG1NG4NG35G核心网NGafMMEGW-CHSSPCRFC/U分离SCEFIMSUERANGW-UDNNEF：网络能力开放功能NRF:网络注册功能PCF:计费策略功能UDM：统一数据管理AF：业务应用功能AUSF：鉴权服务功能AMF：接入管理功能SMF：会话管理功能5G核心网网络演进整体介绍核心网5GNSALTENR现网Option2LTEEPCLTE5GNSAPOOL5GNSAeLTENRLTEPOOLNROption2Option7/4Option3XOption3X/7/2LTENReLTENRLTENR融合5GCNReLTE融合5GCNEFNRFNGnefNG2PCFUDMAFAUSFAMFSMFNGnrfNGpcfNGudmNGausfNGamfNGsmfUENG-RANUPFDNNG1NG4NG3核心网网元演进NGaf由SCEF演进到NEF，统一开放网络能力新增，提供注册、发现和授权，维护实例PCRF演进为PCF，提供Qos策略管控HSS演进为UDM，提供用户管理功能提供应用；受信任的AF可以直接与内部网络功能互动；不受信任的AF需要通过NEF开放的接口由MME的鉴权和AAA演进，提供统一接入认证由MME的接入控制和移动管理功能演进，提供终端到核心网控制面接入点 MME&GW-C的会话管理功能演进，提供会话管理功能 由SGW-U&PGW-U演进，提供分组报文转发，策略&QoS处理及使用量报告NSA商用业务大带宽(eMBB)核心网网络演进SA商用业务uRLLC和mMTC引入云化2CU分离\UPF下沉4混和POOL组网3网元全融合5服务化架构，网络切片7网元升级1NSANSA+SASA(2/3/4/5G)传统网元退网6单一锚点5G网络架构5G核心网5G进展洞察SBA核心网5G核心网构架主要包含三大关键技术：SBA、CUPS和网络切片，这是最终实现化整为零、由硬变软的彻底演进。SBA（ServiceBasedArchitecture），即基于服务的架构CloudNativeCUPS核心网UGW信令控制IP地址分配计费监听策略控制DGW(云化/传统)计费统计SA转发监听业务控制CGW(云化)信令控制IP地址分配计费监听策略控制RGW(云化)计费统计转发SALBO转发SA数据面业务控制面业务SxRGW——部署在接入/汇聚层MEC场景：企业园区/mCDN部署在Edge，二层组网，本地mCDN分流（LBO）mCDNDGW——部署在地市与原有GW数据面功能一致。流量本地卸载，提高业务体验本地直接上Internet，减少backhaul消耗，降低传输成本CGW——部署在省干集中出接口，屏蔽对周边网元的影响，简化运维和组网C/U分离网络架构弹性提升：可以独立扩容数据面或控制面网络架构灵活性提升：DGW/RGW灵活部署到不同场景OCSAAACGPCRF…MEC场景LBOGi-LAN业务控制Sx'Internet云化VNF软硬件核心网网元类型系统软件版本vEPC5GCore1.0VIMV100R006C10SPC530HypervisoresightV300R008C00SPC200VNFMV200R018C10vEMSV200R018C10云操作系统FusionSphereVIMvEPC+VNFM部署网元：单DC设备类型机柜个数机柜占地供电功耗局点服务器44*0.60M2交流4路32A4*4KWEOR22*0.96M2直流4路63A2*4KW防火墙E8000E-X8（可选）22*0.48M2直流4路63A2*4KW硬件类型单DC配置说明机柜服务器机柜46U4个（高宽深2200x600x1000）服务器RH2288HV5（2*IntelE5-5120T14Core）22个（VIM管理服务器：3个，计算服务器：19个）交换机EOR：12808S2个（EOR12808S专用机柜高宽深2000x800x1200）管理TOR：CloudEngine68554个存储TOR：CloudEngine68554个业务TOR：CloudEngine68554个硬件TOR：CloudEngine58552个磁阵Oceanstor5500V32个vEMS软件配套要求5G核心网DC机房机柜部署方案核心网5G核心网NFV组网方案核心网I层管理TORI层管理TOR业务TOR业务TORRH2288NIC1NIC2NIC3NIC4NIC5NIC6磁阵5500V3A控B控管理管理外部网络管理业务(10GE)存储(10GE)I层管理(10GE)管理管理业务I层管理存储硬件管理NIC7NIC8业务(10GE)存储TOR存储TOR管理管理管理管理EORCE128EORCE128硬件管理TOR每台EOR端口规划：对接每对业务TOR：6*40GE对接每对管理TOR：2*40GE对接每对存储TOR：2*40GE对接每台硬件管理TOR：1*40GE堆叠：根据实际流量规划EOR对接外部设备的端口类型由现网勘测决定。1*10GE1*10GE1*40GE1*40GE1*40GE1*40GE1*40GE1*40GE1*40GE1*40GE3*40GE3*40GE3*40GE3*40GEFusionStorage基本原理---数据路由核心网P1P2P3P4P5P6Pn…HashspaceDisk3Generatekey1(LUN1,LBA1),DataKey1=(LUN1,LBA1),Data…K1K2K3K4K5…MetadataregionDataregionHash(Key1)DiskDisk1Disk2Disk3DiskNPartitionP1P2P3PnQueryroutingtableVBSOSOSDFusionStorage数据路由采取分层处理方式：1、VBS通过计算确定数据存放在哪个服务器的哪块硬盘上；2、OSD通过计算确定数据存放在硬盘的具体位置；NSA架构下附着流程附着流程小区搜索与小区选择随机接入RRC流程建立默认承载建立5GB1时间邻区测量5G邻区添加S1接口切换4G流程5G接入附着请求鉴权/加密位置更新请求建立缺省承载PCC策略获取承载建立NSA架构下附着流程附着流程SA架构下附着流程附着流程AUSFAMFUDMNRUERegistration_Request1Registration_Request25aRequest_Nudm_UEAuthenticate_GetResponse_Nudm_UEAuthenticate_Get45Request_Nudm_SDM_GetResponse_Nudm_SDM_Get78Registration_AcceptRegistration_Complete95b2根据默认配置选择AMF5aUE鉴权105bAMF初始化NAS完全功能（1）UE通过RAN向AMF发起注册请求；其中关键信元Registrationtype,SUCIorSUPIor5G-GUTI，初始注册会携带SUCI（Subscriptionconcealedidentifier）（2）(R)AN进行AMF选择，将RegistrationRequest消息发给AMF（3、4）AMF收到注册请求之后，AMF会将SUCI，（SUCI是个秘钥，由UE提供，在UDM上解密，得到SUPI）传给AUSF，AUSF将SUCI发给UDM请求数据；（5）鉴权和安全流程：UDM将SUCI进行解密得到SUPI，返回给AUSF；AUSF将得到的SUPI给AMF；AMF向UE发起NAS安全功能；（6）UDM选择过程（7、8）AMF向UDM请求签约数据；UDM向AMF返回签约数据；（9）AMF向UE发送注册接受消息；（10）UE向AMF回复注册完成消息36附着流程SA架构下附着流程用户面控制面用户面用户面石家庄张家口雄安169169169控制面：UNC、HSS、PCRF、CGW用户面：DGW河北联通5G网络拓扑图（NSA）石家庄新建NSA核心网（含控制面和用户面），硬件设备包含I层（服务器22台、存储2套、TOR14台、EOR2台）；FusionSphereOpenstack、MANO（CloudOperaCSM）；VNF（UNC、HSS、PCRF、CGW、DGW），用户面直接接入石家庄169网络张家口/雄安新建NSA核心网（用户面部分），硬件设备包含I层（服务器6台、存储2套、TOR7台）；FusionSphereOpenstack、MANO（CloudOperaCSM）；VNF（DGW）用户面直接接入张家口/雄安169网络RH2288服务器/每台5500磁阵DCN防火墙IPRANGE*210GE*2~810GE*2~8存储TORI层管理TOR业务TOR硬件管理石家庄目标组图10GE*4LTENR169服务器、磁阵从不同网卡出光口（10GE）、电口连接到不同的TOR，相同平面的TOR作堆叠。每平面TOR到EOR出2*40GE光口。NR/LTE经IPRAN接入环-汇聚环-核心环路径后，从IPRAN核心出2~8*10GE（初期出2*10GE即可）光口直连EOR。EOR出2~8*10GE（初期出2*10GE即可）光口连接防火墙，然后上169网络。EOR出2*GE光口连接DCN网络交换机，最终实现在省网管进行维护。EORRH2288服务器/每台5500磁阵DCN防火墙IPRANGE*210GE*2~810GE*2~8存储TORI层管理TOR业务TOR硬件管理张家口/雄安临时方案10GE*4LTENR波分169石家庄张家口/雄安NR/LTE经IPRAN接入环-汇聚环-核心环路径后，从IPRAN核心出2~8*10GE（初期出2*10GE即可）光口经过省干波分直连石家庄EOR。RH2288服务器/每台5500磁阵DCN防火墙IPRANGE*210GE*2~810GE*2~8存储TORI层管理TOR业务TOR兼做EOR硬件管理张家口、雄安目标组网石家庄2*10GE10GE*4LTENR169服务器、磁阵从不同网卡出光口（10GE）、电口连接到不同的TOR，相同平面的TOR作堆叠。业务平面TOR兼做EOR，每平面TOR到EOR出2*40GE光口。NR/LTE经IPRAN接入环-汇聚环-核心环路径后，从IPRAN核心出2~8*10GE（初期出2*10GE即可）光口直连业务TOR。业务TOR出2~8*10GE（初期出2*10GE即可）光口连接防火墙，然后上169网络。业务TOR出2*10GE光口经过省干波分连接石家庄EOR（重用临时方案中的光路，实现DGW和CGW的互通EOR出2*GE光口连接DCN网络交换机，最终实现在省网管进行维护。波分NSA地址需求汇总22台服务器的机房

(石家庄）局向对接端口需求网络平面互联地址段业务地址段DCN网管地址双平面共2个GE/10GEDCN2个30位地址段（接口地址）24位维护地址段无线：S1-MME双平面共2个GE/10GE，经IPRAN直连EORIPRAN无线：S1-U双平面，每平面1~10个10GE，经IPRAN直连EORIPRANSGi双平面共2个10GE，直连防火墙上1691691个32位公网地址（NAT转换，防火墙上配置）Sxa、Sxb双平面共2个GE/10GE，波分直连地市波分SXMSXM（DGW-CGW）使用DCN平面DCN

NSA地址需求汇总6台服务器的机房（张家口/雄安）局向对接端口需求

互联地址段业务地址段DCN网管地址双平面共2个GE/10GEDCN2个30位地址段（接口地址）25位维护地址段无线（S1-U）双平面，每平面1~10个10GE，经IPRAN上波分IPRAN、波分SGi双平面，每平面1~10个10GE，直连防火墙上1691691个32位公网地址（NAT转换，防火墙上配置）Sxa、Sxb双平面共2个GE/10GE，波分直连石家庄波分SXMSXM（DGW-CGW）使用DCN平面DCNIP地址需求NFV背景介绍2012年11月底，

13家电信大T（包括AT&T、英国电信、德国电信、Orange、意大利电信、西班牙电信公司和Verizon、VDF、CMCC等

）在ETSI组织下组建了NFV（NetworkFunctionsVirtualization）产业标准组，希望通过采用通用服务器、交换机和存储设备达到实现传统电信网络功能

2013年1月ETSI下NFVISG(行业规范工作组)在进行相关标准制定，主要定义网络功能虚拟化的需求和架构，到2014年底，基本实现该组织机构的健全与完善，同时实现对NFV的概念定义和系统架构的制定，并理清不同接口的标准化进程。NFV最大吸引力是运营商降低成本，提高管理、维护、网络及业务部署效率、节能、以及未来的开放和创新潜力解耦开放简化厂商A厂商B厂商C厂商D厂商EFrom:传统烟囱式结构：软件和硬件合一To:软件和硬件解耦什么是NFV？NFV即NetworkFunctionsVirtualization（网络功能虚拟化），就是将传统的CT业务部署到云平台上（云平台是指将物理硬件虚拟化所形成的虚拟机平台，能够承载CT和IT应用），从而实现软硬件解耦合。NFV能给客户带来什么From:今天的网络To:未来NFV网络运维复杂简化运维自动扩缩容/esignt智能运维一张网络，统一管理硬件设备种类多种多样归一化硬件，资源共享通过FusionSphere兼容