深度技术剖析长文：5G核心网与接入网的演进
序言：本期我们将围绕5g接入网和核心网展开深入探讨。
随着5g研究的深入和普及，对于5g具备的能力已达成基本共识：满足增强的移动互联网应用需求，拥有更高体验速率和更大带宽接入的能力；满足车联网、远程医疗、应急通信、工业控制等垂直行业应用需求，拥有低时延、高可靠的信息交互能力，具备承担高时效、高精密、高安全需求业务的能力；满足物联网设备互联互通的应用需求，拥有更高连接密度、更简单信令交互的能力，支持大规模、低成本、低功耗物联网设备的高效接入和管理。
为了满足这些苛刻的体验、效率和性能的要求，5g必须要构建一个资源全共享、功能易编排、业务紧耦合的网络平台。因此，5g网络架构就必须全面深入优化。
图1 4g lte网络典型架构图
蜂窝通信系统的网络可以划分成接入网（ran）和核心网（cn）两部分，无线接入网主要由基站组成，为用户提供无线接入功能；核心网主要由基站管理器、网关、计费系统组成，主要为用户提供网络接入服务和管理功能，在4g lte系统中，基站和核心网分别叫enb和epc。
图2 4g向5g演进网络架构变化图
5g系统由接入网（an）和核心网（5gc）组成，若考虑nsa（非独立组网）场景，则还需要考虑4g的网元。5g网络在传统4g lte网络的基础上进行了优化处理，网元呈现虚拟化、云化。
一、主要网元及功能
图3 各网元主要功能
5g网元的功能划分如图所示。ng-ran包含gnb或ng-enb节点，5gc包含amf，upf和smf三个功能模块。
gnb/ng-enb
o 小区间无限资源管理intercell radio resource management（rrm）
o 无线承载控制radiobear（rb）control
o 连接移动性控制connection mobility control
o 测量配置与规定measurementconfiguration and provision
o 动态资源分配dynamicresource allocation
amf
o nas安全non-accessstratum（nas） security
o 空闲模式下移动性管理idlestate mobility handling
upf
o 移动性锚点管理 mobilityanchoring
o pdu处理（与internet连接）pduhandling
smf
o 用户ip地址分配 ue ipaddress allocation
o pdusession控制
主要网元功能实体 (nf)：
o ue: 用户终端设备user equipment (ue)
o ran: 接入网络(radio) access network (ran)
o amf: 接入及移动性管理功能access and mobility management function
o upf: 用户面功能user plane function (upf)
o ausf: 鉴权服务功能authentication server function
o dn: 数据网络data network (dn), 比如运营商业务，互联网接入或者第三方业务等。
o udfs: 非结构性数据存储功能unstructured data storage function
o nef: 网络业务呈现功能network exposure function (nef)
o nrf: 网元数据仓库功能nf repository function (nrf)
o nssf: 网络切片选择功能network sliceselection function (nssf)
o pcf: 策略控制功能policy control function (pcf)
o smf: 进程管理功能session management function (smf)
o udm: 统一数据管理功能unified data management (udm)
o udr: 统一数据仓库功能unified data repository (udr)
o af: 应用层功能application function (af)
o eir: 5g设备标识注册设备5g-equipment identity register (5g-eir)
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