5G学习笔记一之5G系统网络架构与功能划分
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2023-09-26 05:21:54
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1.1 5G系统架构

5g系统整体包括核心网、接入网和终端部分,其中核心网与接入网间需要进行用户平面和控制平面的接口连接;接入网与终端间通过无线空口协议栈进行连接。5G接入网架构需要重点考虑接入网基站间的连接架构,以及接入网与核心网的连接架构两方面的问题。

5G接入网架构支持分布式和集中式部署;接入网与核心网的接入方式研究基于LTE和5G融合部署的网络架构和LTE系统的演进基站如何接入5G核心网。

无线接入网与核心网未来发展趋势:各自独立发展、空口接口终止在无线接入网。

5G系统架构分为5G核心网(5GC,包括AMF/UPF)和5G接入网(NG-RAN)。




5G系统架构结构



5G系统架构

【1】 gNR提供NR基站到终端(User Equipment,UE)的控制平面与用户平面的协议终止点

【2】Ng-eNB是提供LTE基站到UE的控制平面与用户平面的协议终止点

gNB之间、ng-eNB之间、以及gNB和ng-eNB之间通过Xn接口进行连接。

名词解释:NG接口、Xn接口(待补)

NG-RAN与5GC之间通过NG接口连接。




NG接口

1.1.1 5GC(5G核心网)

5GC采用集中单元(Centralized Unit,CU)和分布单元(Distributed Unit,DU)分离的部署方式。




gNB节点

CU和DU分离的方式的优点:

【1】 接入网可以更好地实现资源分配和动态协调,从而提升网络性能

【2】通过灵活的硬件部署,也能带来运营陈本(OPerating EXpense,OPEX)与资本性支出(CAPital EXpenditure,CAPEX)的降低。




5GC重构结构

重构后的核心网架构优点:

【1】控制平面功能进一步集中化

【2】 用户平面功能进一步分布化

1.1.2 NG-RAN(5G接入网)

NG-RAN与AMF/UPF之间通过灵活的NG接口连接,NG-RAN的每个节点可以连接到多个AMF和UPF上(NG-RAN与AMF/UPF的灵活连接):

【1】对于UE来说,在网络侧分配的注册区域内移动,依旧可以驻留在相同的AMF/UPF上,UE不需要发起新的注册更新过程,这将有助于减少接口信令交互数量以及5G核心网的信令处理负荷。

【2】在AMF/UPF与NG-RAN之间的连接路径较长或进行新资源分配的情况下,可以改变UE连接的AMF/UPF。

【3】AMF主要功能是移动性控制,而UPF的主要功能是数据分组的路由转发

NG-RAN与AMF/UPF的灵活连接提供了5G网络共享的基础,不同的运营商核心网可连接到同一个NG-RAN,不同运营商之间可以共享接入网设备和无线资源,并且获得相同的服务水平。

1.2 5G网络功能划分




NG-RAN架构以及NG-RAN接口工作基本原则



NG-RAN



5g网络功能划分



gNB和ng-eNB的功能



AMF处理控制平面的移动性管理功能



UPF处理用户平面功能



SMF处理控制平面的会话管理功能

参考书籍:《5G移动通信系统设计与标准详解》 作者:王映民 孙韶辉等

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