0-核心网基础和5G核心网架构.pdf

核心网是无线通信网络的重要组成部分，它不对应某一个具体的设备，而是由很多具有特定功能的设备组合而成的一个统称。核心网可以类比为一个功能强大的路由器，它在无线通信网络中承担着管理中枢的角色，对数据进行管理和分发，确保数据能够准确、高效地传输。 核心网的主要功能包括接入网、承载网和核心网三个部分。接入网负责数据的收集工作，承载网则像卡车一样负责数据的输送，而核心网则作为管理中枢，对数据进行分拣和指挥，确保数据的正确流向。核心网中的路由交换（routing&switching）是处理和分发数据的关键技术。 随着市场需求的增长和技术的演进，核心网变得越来越复杂。在早期的电话网络核心网中，核心网只是一个简单的电话连接设备，但随着用户数量的增加和网络范围的扩大，核心网开始出现层级化、分层化的结构，并出现了具备特定功能的网络设备，即网元（Net Element）。这些网元主要负责用户的认证、授权和记账等任务，以确保网络安全和合规。 每一代无线通信技术都有其专用的核心网。这种更迭主要是由数据驱动和需求驱动两个因素造成的。数据驱动意味着用户数量的增加和数据速率的提升对核心网的带宽和处理能力提出了更高的要求；需求驱动则是指通信业务种类的增加，如短信、彩信、上网以及各种创新业务的推出，都需要核心网提供支持。 核心网工作的难点在于设备的复杂性、协议和接口的繁多，以及参数设置的复杂性。此外，核心网的稳定性与可靠性至关重要，一旦出现问题，将会影响到整个通信网络的正常运行，因此核心网工作人员面临的责任压力巨大。 5G核心网架构采用SBA（Service-Based Architecture）服务化架构，与4G时代的EPC（Evolved Packet Core）架构相比，5G核心网向分离式架构演进。这种演进包括网络功能的分离和控制面与用户面的分离。网络功能的分离采用了软件化、模块化、服务化的构建方式，将传统网元拆分为多个独立的网络功能（NF），使得网络功能的升级改造变得更加方便。控制面和用户面的分离则是指让用户面功能摆脱中心化的约束，既可以部署在核心网也可以部署在接入网中。 在4G和5G核心网架构的对比中，可以看到5G核心网在用户面和控制面都有所变化。例如，5G核心网中负责用户移动性和接入管理的AMF（Access and Mobility Management Function），以及负责会话管理的SMF（Session Management Function），它们共同完成了4G EPC中的MME（Mobility Management Entity）和SGW/PGW（Serving Gateway/Packet Data Network Gateway）控制面的功能。同样，负责用户数据管理的UDM（Unified Data Management）和AUSF（Authentication Server Function）也分别处理了用户标识、签约数据和用户鉴权数据。此外，还有UDR（Unified Data Repository）和UDSF（Unstructured Data Storage Function）等网元负责数据存储，以及NEF（Network Exposure Function）、NRF（Network Repository Function）和NSSF（Network Slice Selection Function）等网络平台相关网元，它们为5G核心网提供了更加开放和灵活的网络能力。 在接口方面，5G核心网的控制面网元之间的交互不再依赖于点对点的接口，而是采用更为灵活的服务化接口，以支持快速的服务创新和网络部署。 核心网作为无线通信网络的重要组成部分，其架构的设计和演进，直接影响到网络的性能、可靠性和安全性。5G时代的到来，对于核心网提出了新的挑战和需求，服务化、模块化和灵活的网络架构将是未来发展的方向。