NSA网络架构及各网元功能(1)

1、NSA网络架构及各网元功能,2017年亮点及不足 5G网络架构,100kbps速率,互联网应用开始出现,2G,3G,5G,移动电话业务广泛应用,几十Mbps速率,移动电话业务仍然应用广泛,百兆的用户体验,500km/h,10Gbp+速率,4G,几百Mbps速率,基于IMS的全IP的语音业务,基于VoIP的语音业务的持续发展,350Km/h,uRLLC超低时延、mMTC超大连接,Mbps级别的用户体验,5G面向垂直行业和万物互联，支持更高速率，更大连接，更低延时,什么是5G,5G解决了哪些问题？,移动数据业务流量爆炸式增长 现有4G网络容量难以满足,AR/VR，超高清视频，裸眼3D等新型业务，用

2、户体验速率需求将达到 Gbps+,用户体验速率要求越来越高 现有4G网络承载能力终将不足,车联网领域：自动驾驶： 端到端时延低于3ms，可靠性至少99.999% 工业互联网领域：网络能力差异较大，某些工业控制类业务要求超低时延（1ms），高可靠性（99.999%） 其他新领域：高端智能机器人，智能电网，远程医疗等，要求上百Mbps，1ms几十ms 端到端时延，接近100%可靠性,车联网，工业控制等新领域要求1ms低时延，近100%高可靠,物联网蓬勃发展，现有4G网络海量连接能力待提升,车联网，工业控制等新领域，现有4G网络难以满足超低时延超高可靠场景需求,Mbps,EB,5G面临哪些问题,5G

3、远景,容量增强,接入海量终端,超高可靠超低时延,1000倍网络容量提升 10-100倍用户速率提升,每平方公里1000K连接数 10倍+电池寿命延长,1ms时延 99.999%可靠性,5G解决了什么问题,第一步 技术研发试验 信通院牵头,2015,2016,2017,2018,2019,2020,关键技术验证 2015/62016/9,2020 商用,技术方案验证 2016/62017/9,多场景系统验证2017/62018/10,第二步(20192020) 产品研发试验 国内运营商牵头,5G 第一阶段 （WI Phase 1）,5G 第二阶段 （WI Phase 2）,5G 研究阶段 （SI

4、 Phase）,5G 演进,201703,201806,2019 12,R14,R15,5G技术研发试验分三步实施： 关键技术验证（2016.9）：单点关键技术样机功能和性能测试 技术方案验证（2016.62017.9）：针对不同厂商的技术方案，基于统一频率，统一规范，开展单基站性能测试和无线接入网和核心网增强技术的功能、性能和流程测试 系统验证（2017.62018.10 ）：开展5G系统的组网技术功能和性能测试；5G典型业务演示,截止17年9月份有七家单位：中兴通讯、华为、大唐电信、爱立信、诺基亚上海贝尔、英特尔、三星完成国家第一阶段的关键技术验证测试；测试结果达到预期,R16,国家5G试

5、验及商用规划,标准征集,国家5G实验及商用计划,5G频谱介绍,4,WRC15/19,WRC19,10,50,40,30,20,60,80,70,90,5,6,100 GHz,高频,中低频,24.25,27.5,31.8,33.4,37,40.5,42.5,43.5,45.5,47,47.2,50.2,66,50.4,52.6,76,81,86,700M,3.4,3.6,3.8,4.9,4.4,3,2,1,0,高频: 27.5-28.35G 37-38.6G 38.6-40G64-71G 中低频: 2.5G 600M,高频: 24.25-27.5G 31.8-33.4G 40.5-43.5G 中

6、低频:3.4-3.6G 3.6-3.8G 700M,高频: 24.25-27.5G 37-43.5G 中频: 2.6G 3.3-3.6G 4.8-5G,高频: 26.5-29.5G 中频: 3.4-3.7G,高频: 27.5-29.5G 中频: 3.4-3.7G 4.4-5G,28.35,1.4,中国频谱分配方案,2500,Current allocation of 2.6GHz,Undistributed,5G频谱分配方案：,2500,2690,2515,2675,160MHz(2.6GHz),100MHz(4.9GHz),中国移动,中国联通,中国电信,100MHz(3.5GHz),100M

7、Hz(3.5GHz),中移获得2.6GHz频段新增100MHz频段，共计160MHz，4.9GHz上100MHz 联通和电信共分3.5G上的200MHz频段，两家各分100MHz 3.5GHz频段上我司设备A9611 S35满足IBW和OBW需求，不需要改造 2.6G上中移方案存在多种可能，需要详细讨论，4.9GHz方案明确,4800,4900,3500,3600,3400,3500,5G概述,子目录,5G网络架构 组网方式 5G主要网元作用,5G 网络总体拓扑,EPC,NGCN,LTE,NR,Option 3: Non-Standalone, LTE assisted,Option 4: S

8、tandalone , NR assisted,EPC,NGCN,eLTE,NR,Option 7: Non-Standalone, LTE assisted,EPC,NGCN,eLTE,NR,NGCN,NR,Option 2: Standalone NR, NGCN connected,eLTE,Option 5: Standalone LTE,Rel-15,NGCN connected,NGCN,EPC,LTE,Option 1：Standalone LTE, EPC connected-legacy,Option 6: Standalone 5GNR, EPC connected,NR,

9、EPC,标准已经删除,协议定义的多种5G网络部署方式,5G SA网络部署方式,协议定义的多种5G网络部署方式，根据5G控制面锚点不同区分为两大类：独立部署（SA）和非独立部署(NSA) 独立部署(Standalone)：是指以5G NR做为控制面锚点接入5GC,5GC,NR,Option 2: Standalone NR,优势,劣势,Option 2 架构：5G独立建网,Option 2架构是将独立的新无线接口（NR）连接到5GC（下一代核心网）,14,优势,劣势,Option 4: Non-Standalone, NR assisted,EPC,5GC,eLTE,NR,EPC,5GC,eLT

10、E,NR,1A-LIKE,Option 4a: Non-Standalone, NR assisted,Option 4/4a 架构：融合eLTE的5G独立建网,锚点在NR上，融合到5GC中，是5G standalone的一个变化能够利用现网LTE eNB。,15,对NSA，前期5GC产业链不成熟，推荐采用Option3；如果届时产业链超出预期，可以考虑Option7,Option 3系优势,Option 3系劣势,Option 7系优势,Option 7系劣势,Option3/3a vs Option7/7a,相对于Option7/7a，Option3对4G LTE现网改造更小，且不依赖于5

11、GC的产业成熟度,16,5G RAN架构面临重新变更,RRU/AAU,BBU,4G,RRU/AAU,BBU,10Gbps 20MHz,RRU/AAU,高层,低层,传统CPRI接口采用静态配置，10G光模块可以解决大部分场景,RRU/AAU,DU,CU,CPRI,New CPRI,New CPRI,MidHual,5G时代带宽需求高达数百G到Tbps，需要引入New CPRI降低传输带宽,基带部分功能下沉，大幅降低光纤带宽需求,控制面集中，为多业务提供灵活的扩展能力，为mMTC提供高效的处理能力 DU更靠近用户，满足uRLLC业务需求,几十Gpbs 100MHz,几百Gbps1Tbps 100M

12、Hz,5G,5G,5G,CPRI,两大重构驱动力：降低CPRI接口的传输带宽，5G控制面集中,5G 基站重构的驱动力,RU,CU+DU,核心网,D-RAN场景： CU+DU合一部署,广域及室内覆盖,RU,集中DU,核心网,C-RAN场景： CU云化，DU集中,CU,DU+RU,核心网,仅CU云化场景： RU+DU集成部署,站址困难的微覆盖,CU,CU+DU+RU,核心网,BS小基站场景： RU+DU+CU集成部署,SmallCell覆盖,应用场景多样，架构灵活是关键,CU/DU灵活的架构，匹配各种组网场景的需求,CU,集中CU部署有利有弊-NSA场景,后期随着MEC、UPF下沉等功能的引入后，

13、可考虑软件升级支持CU集中架构,CU/DU小结,CU集中有利有弊，符合5G控制面集中和组网灵活性的需求，但是也面临诸多挑战； CU集中虽然能解决NSA组网时的传输迂回问题，但是时延大，成本高，组网复杂度高； 目前电信设备虚拟化程度低，CU/DU分离标准也在发展中，目前单纯建设云化CU为时过早，成本高； 建议运营商先进行虚拟化平台建设，再将CU/MEC/UPF等网元部署到虚拟化平台上； 建议早期CU/DU合设，待虚拟化技术和虚拟化平台成熟后，再考虑CU集中化和云化；,建议早期采用CU/DU合一方案，同时进行CU云化集中的探索,子目录,5G网络架构 组网方式 5G主要网元作用,5G 网络部署,NG

14、-RAN和5GC 网络拓扑和接口,AMF：Access and Mobility Management function。功能相当于MME的CM和MM子层。 SMF：Session Management function。功能相当于PGW+PCRF的一部分，承担IP地址分配，会话承载管理、计费等。（没有网关功能） UPF：User plane function 。相当于SGW+PGW的网关。数据从UPF到外部网络。 PCF: Policy Control Function: 提供统一的接入策略。访问UDR中签约信息相关的数据用于策略决策。 NEF：Network Exposure Functi

15、on ：提供安全方法，将3GPP的网络功能暴露给第三方应用。比如边缘计算等 NRF：NF Repository Function ：NF功能仓库。支持NF发现，为何NF实例、类型及支持的服务等。 UDM：Unified Data Management ：统一数据管理。产生AKA过程需要的数据。签约数据管理，用户鉴权处理、短消息管理。相当于HSS的一部分功能。访问UDR来获取这些数据。 AUSF：Supports Authentication Server Function 。 N3IWF：Non-3GPP InterWorking Function。非3GPP的互操作功能，包括IPSEC隧道建

16、立和维护。UE和AMF间的NAS信令中继，以及用户面数据中继。（3GPP和非3GPP间的中继层） AF：Application Function 。与3GPP和核心网相互作用，提供一些应用影响路由、策略控制、接入NEF等功能。 UDR：Unified Data Repository：统一的数据仓库。存储和获取签约数据、策略数据，以及用来暴露给外部的结构化的数据 UDSF：Unstructured Data Storage Function。一般和UDR布在一起。 SMSF： SMS Funcition。短消息校验、监控及截取，以及中转给短消息中心。 NSSF：Network Slice Sel

17、ection Function 。网络切片选择功能。为UE选择网络切片实例，决定允许的NSSAI以及AMF集合 5G-EIR：5G 设备标识注册中心。检查（永久设备标识）PEI状态。,核心网主要网元说明,NG-RAN和5GC的功能划分,gNB功能,-无线资源管理功能：无线承载控制、无线接纳控制、移动性管理，上/下行链路资源动态分配（调度） -IP报文头压缩、数据的加密和完整性保护; -UE附着时当没有路由到一个AMF可以由UE提供的信息选择AMF; -用户平面数据UPF路由选择; -控制面的信息AMF路由选择; -连接建立/释放; -寻呼消息的调度和发送; -系统消息的调度和发送; -移动性测量及测量报告调度; -上行链路传输等级包标记; -会话管理; -网络切片支持; -QoS流管理和数据无线承载映射; -UE RRC_INACTIVE 状态支持; -NAS消息分发功能; -无线接入网络共享; -双连接; -NR和E-UTRA之间的紧密互通.,AMF功能划分,-NAS 信令终结; -NAS 信令安全性保障; -AS安全控制; -3GPP网络内跨CN信令传递; -空闲模式下UE的可达性（包括寻呼重发控制和执行）; -注册区管理; -系统内、系统间移动性支持; -接入认证; -接入中漫游权限检测; -移动性管理控制(计费和策略); -网络切片支持