【5G架构】5G核⼼⽹架构概述
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本⼈就职于国际知名终端⼚商，负责modem芯⽚研发。
在5G早期负责终端数据业务层、核⼼⽹相关的开发⼯作，⽬前牵头6G算⼒⽹络技术标准研究。 博客内容主要围绕：
5G协议讲解
算⼒⽹络讲解（云计算，边缘计算，端计算）
⾼级C语⾔讲解
Rust语⾔讲解
5G 核⼼⽹架构概述
5G 核⼼⽹组成
AMF Core Access and Mobility Management Function核⼼接⼊和移动性管理功能
AUSF Authentication Server Function鉴权服务器功能 NSSF Network Slice Selection Function⽹络切⽚选择功能
UDM Unified Data Management统⼀数据管理功能（类似4G 中的 HSS）SMF Session Management Function会话管理功能
UDP User Plane Function⽤户⾯功能
PCF Policy Control Function策略控制功能（类似于4G中的 PCRF）DN Data Network数据⽹络，如运营商服务、互联⽹接⼊或第三⽅服务
AF Application Function应⽤功能⽹元全称功能
NEF Network Exposure Function⽹络开放功能NRF NF Repository Function⽹元查询功能5G-EIR5G Equipment Identity Register5G 设备标识注册功能UDSF Unstructured Data Storage Function⾮结构化数据存储功能UDR Unified Data Repository统⼀数据存储功能 其中，⽤户⾯的UPF和控制⾯的 AMF和SMF是5G 核⼼⽹的关键节点：
UPF节点的功能
数据分组路由和传递；
外部⽹络路由；
QoS操作；
病毒往事>洪福子数据分组检查；两廊一圈
业务测量（Traffic Measurements）；
inter-RAT移动性锚点。
SMF节点的功能（SMF是LTE中MME和SGW、PGW中的会话管理功能的融合体）
会话管理；
UE IP地址分配与管理；
UP ⾯功能选择和控制；
合法监听。
AMF节点的功能（AMF是MME中除了会话管理功能以外的其他功能的集合）
病因学
注册管理；
连接管理；
可达性管理；
移动性管理；
鉴权。
5G 核⼼⽹VS. LTE 核⼼⽹的变化
变化⼀：核⼼⽹和接⼊⽹解耦
接⼊⽹系统为⽤户提供独⽴的接⼊能⼒，它与部署场景、业务场景紧密相关。接⼊⽹追求的是让⽤户可以更⾼效、便利地接⼊⽹络。 核⼼⽹系统为⽤户多样化的接⼊技术提供统⼀汇聚，它⼀⽅⾯为⽤户业务服务，另⼀⽅⾯也为运营商业务编排服务，核⼼⽹追求的是可扩展和兼容性。
上图中可以看出，5GS 的接⼊⽹系统并⾮与 LTE ⼀样只由⼀个制式的接⼊⽹技术组成，⽽是由 5G NR 接⼊⽹技术和演进后的 LTE接⼊⽹ E-UTRAN 组成，在 3GPP 中统称为 NG-RAN。具体来讲，演进后的 LTE 接⼊⽹的⽹络节点就是 NG-eNB，⽽5G 接⼊⽹⽹络节点就是 gNB。
小桥流水人家教学设计变化⼆：⽤户⾯和控制⾯分离
5GS 的⽤户⾯功能由部署于NG-RAN 和外部⽹络之间的UPF承担。UPF是 LTE SGW 和 PGW ⽤户⾯功能的融合，相⽐LTE
SGW+PGW 的⽤户⾯结构更加简洁、集中。UPF 的出现为SDN 和 NFV 技术的实现奠定了基础，也为实现边缘计算铺平了道路。
⽤户⾯和控制⾯分离使⽤户⾯更具灵活性，可以提供更为个性化的路由服务，这也给降低时延奠定了基础。
仇玉变化三：基于服务的⽹络架构
上图中的 “总线” 其实就是基于服务的⽹络架构思想。基于服务的⽹络架构是5G 核⼼⽹架构和设计思路的重要变化。所谓 “基于服务的” ，其核⼼思想是核⼼⽹设计重⼼在于对内、对外服务和功能的提供，解除⽹络功能与服务间的耦合性，从点对点通信模式改变为“⽣产者” 和 “消费者” 之间的相互独⽴关系。
变化四：对业务多样性能⼒的增强
说到业务多样性，⼤家⼀定会想到QoS，从3G系统以来，QoS都是移动通信系统中实现业务多样性的核⼼技术。但是，随着移动互联⽹技术的发展，业务多样性问题更加突出，传统的QoS并不能满⾜多样化的业务需求，特别是在垂直业务场景中，其对⽹络的技术需求与传统业务有天壤之别。因此，5G 中除了继续对QoS体系进⾏增强以外，还引⼊了⽹络切⽚的概念。
⽹络切⽚实质上是⼀种虚拟⽹络。5G 核⼼⽹可以根据特定的⽤户需求，在物理层⽹络中虚拟出特定能⼒的⽹络，⽐如针对⼀般的eMBB场景，可以提供移动环境下的⼤带宽接⼊；针对⼯业物联⽹场景，降低对移动性的优化，加强可靠性、低时延的优化。这两个虚拟⽹络对于⽤户来说是完全隔离的两个⽹络，但在物理上共⽤同⼀个核⼼⽹和接⼊⽹实现。这个关系类似于电脑上的虚拟机，基于同⼀套资源，虚拟机可以同时模拟多个不同且相互独⽴的系统，但对于⽤户来说，虚拟机之间完全隔离。⽹络切⽚技术为运营商提供了⽆限的商业可能，为运营商的业务形态创新奠定了基础。
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