5GC核心网基本概念.ppt

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1、 培训导引5 G 时代 5 GC基本概念 5 GC VNF特性介绍 5 GC部署演进方案5 GC产品业务流程介绍5 GC产品组网介绍5 GC U盘一键开通介绍5 GC安装介绍 5 GC数据配置及调测经验 5 GC运维自动化介绍 目录5 G 时代 5 G核心网行业趋势ZTE 5 G核心网总体架构ZTE 5 G 核心网特色解决方案ZTE 5 G运营商合作与试验案例 移动通信的趋势3 G/HSPA -1 0 0 Mbps 4 G /LTE -1 Gbps2 0 0 0 语音 数据互联网 数据海量应用 高移动性2 0 1 0 1 0 -1 0 0 x 带宽增长 大用户连接移动互联网 物联网2 0 2

2、0 + 5 G and Beyond1 0 G+bps1 G1 9 8 0模拟语音 2 G -1 0 0 Kbps1 9 9 0 数字语音 5 G将在3 大领域多种场景提供连接服务5 G时代的网络必须按需满足业务的多样性和相应性能需求。eMBB uRLLCmMTC 超高宽带1 0 G+bps 峰值速率/用户 低功耗大连接通信 1 0 0 万连接/km2 5 G 高可靠低时延通信 1 ms时延动态的体验管理业务定义的连接 按需的移动性快速的流量转发 eMBB/URLLC/mMTC全新数字体验eMBBeMBB: 无缝广域覆盖n 视频/语音/互联网/视频电话n 2 0 Mbps速率的4 K高清体验n

3、 公路/铁路/村落/郊区/偏远地区 eMBB: 热点与高速率n FTP/下载/超高清3 D视频/VR/ARn 1 0 0 Mbps体验速率，峰值速率超过1 Gbpsn 热点/室内/咖啡厅/办公室/体育场 n 监控、传感器、智慧城市n 低功耗、低成本n 1 0 0万连接每平方公里mMTC: 低功耗、高连接密度 n 车联网、工业控制、远程医疗n 1 ms时延人工智能n 接近1 0 0 %的可靠性URLLC: 低时延和高可靠性mMTC uRLLC 5 G核心网的5 大核心挑战 5 G核心网面临的挑战支持多样的商业模式 从消费者市场拓展到工业和企业市场提供灵活按需的业务 传统的单体软件架构无法提供灵活

4、服务更加复杂的网络管理 5 G核心网需要处理不同的接入技术网络安全和隐私保护 更加广泛的应用和环境带来很多安全问题更加开放的服务生态 需要开放平台快速、安全引入新业务 3 GPP 5 G标准进展Release 1 4 （TR） Release 1 5 （Phase 1 ） Release 1 6 （Phase 2 ） 5 G EvolutionRelease 1 4 (TR) l ase 1 5 （Phase 1 ） Release 1 6 （Phase 2 ） 5 G 演进 Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q42 0 1 6 2 0 1 7 2 0 1 8 2 0 1 9 Q1 Q

5、2 Q3 Q42 0 2 0Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q42 0 2 1R1 5 -Stage1阶段3 完成 Non-standalone 5 G-NR(Option 3 ) 阶段3 完成 Standalone 5 G-NR (Option 2 )R1 5 -Stage2 R1 5 -Stage3需求定义 通用技术实施方案 接口定义Option 3 比 Option 2 提前了六个月 目录5 G 时代 5 G核心网行业趋势ZTE 5 G核心网总体架构ZTE 5 G 核心网特色解决方案ZTE 5 G运营商合作与试验案例 5 G 核心网解决方案整体架构 标准

6、与开放 遵循 3 GPP, ETSI NFV等标准 支持开放的架构与接口 (OPNFV, OpenStack, 等.)云原生架构 服务化架构 控制面和用户面分离 无状态设计按需的业务 灵活的网络切片 跨DC的灵活部署端到端的编排 SDN/NFV实现跨域资源和网络业务的统一编排和管理 层次化的编排架构，结构清晰，便于系统维护。VM/Container OrchestratorVIM/PIMZTE or 3 rd party VIMOSSBig Data PolicyOpen API MICT-OS MonitoringZTE or 3 rd party VNFMComputing Storage

7、 Network Service Assurance5 G Core Network MANONEF NRF PCF AUSFCMF AMF SMF CDBUPF TCFUser PlaneControl PlaneeMBB uRLLC mMTC ZTE 5 G核心网亮点与目标AUSF AMF SMFPCF CDBNEF NRF AFNpcfCAFNcaf Nnef Nnrf UDMNudm FAFNfaf NafCMF Ncmf Nausf Namf Nsmf Ncdb LIFNlrf SMSFNsmsfN3IWF UE (R)ANUT Non-3GPP N2N1N2 UPF DNN3N3

8、N4 N6TCF SFs GMSC-SMSSGd标准NF 自定义NF 亮点：4 SService based Stateless NF Network Slicing 目标：3 AAny Access Any Where Any Service 5 G核心网网络功能介绍 网络功能中文全称功能描述与4 G网元对比AMF接入和移动性管理功能完成移动性管理、NAS MM信令处理、NAS SM信令路由、安全锚点和安全上下文管理等MME中NAS接入控制功能SMF会话管理功能完成会话管理、UE IP地址分配和管理、UP选择和控制等MME+SGW+PGW中会话和承载管理的控制面功能UDM统一数据管理管理和存

9、储签约数据、鉴权数据HSS、SPRAUSF认证服务器功能完成用户接入的身份认证功能MME中鉴权功能UPF用户面功能完成不同的用户面处理SGW/PGW中用户面功能 PCF策略控制功能支持统一策略框架，提供策略规则PCRF NRF网络存储功能维护已部署NF的信息，处理从其他NF过来的NF发现请求N/ANEF网络开放功能使内部或外部应用可以访问网络提供的信息或业务，为不同的使用场景定制化网络能力N/A UE RAN AUSFAMF SMF DNUPFPCF NEF NRFNpcf N4N2N1 N3 N6NG CP SMFUDM NEF NRFPCF AFUPFN9 N4VPLMN HPLMNNne

10、f NnrfNsmfNamf Nausf Nsmf NpcfNnef NnrfNudm Naf5 GC漫游架构- Home routed UE RAN AUSFAMF SMF DNUPFPCF NEF NRFN4N2N1 N3 N6NG CP UDM NEF NRFAF VPLMN HPLMNNpcf NnrfNnef NnrfNnefNudmNaf NausfNamf Nsmf PCFNpcf5 GC漫游架构- Local breakout with AF in VPLMN UE RAN AUSFAMF SMF DNUPFPCF NEF NRFN4N2N1 N3 N6NG CP UDM NE

11、F NRFPCFVPLMN HPLMNNpcfNpcf NnrfNnef NnrfNnefNudmNausfNamf Nsmf AFNaf5 GC漫游架构- Local breakout with AF in HPLMN 目录5 G 时代 5 G核心网行业趋势ZTE 5 G核心网总体架构ZTE 5 G 核心网特色解决方案ZTE 5 G运营商合作与试验案例 ZTE 5 GC 基于服务的架构 NF服务到独立NRF注册/注销NRF和NF服务之间的状态检测NF服务自动管理，自动选择和自动扩展NE改为NF，NF可分为NF服务（VNFC）服务是自包含的，可重复使用的，可独立扩展的按需编排和分布式部署 MM

12、E PCRFPDNGW Serving GW 网元NF Service网络功能 生产者消费者Service 1基于服务的接口生产者和消费者通信模式：P to P, P to MPoint 1 Point3Point2 NRF全网通信缩短网络路径IP 地址FQDN支持的服务 UDMPCFAMF SMF 服务化 基于场景服务按需定制分布式部署 Edge DC Local DC Central DC SDMCDNProtocol AuthDPILB Amf-cFWCDB 服务定制服务拆分Common Services APP ServicesSBA 5 GCeMBBURLLC企业eMBB 网络切片U

13、RLLC 网络切片企业网络切片AMF. .VRouter VPNDesign Verify DeployDevOps UDM UPFMQ HTTP DPIFW.AMF UDM UPFMQ HTTPVPN.AMF UDM UPF MQ HTTP VPNFW. 服务化 服务化拆分原则及形式可被消费自包含可重用自管理拆分原则Namf_Communication Namf_EventExposure UEContextTransfer Peer AMFN1 MessageNotifySubscribeN2 InfoSubscribe SMFSMF, SMSF, PCF, NEFNEF, SMF, PC

14、F, UDMUnSubscribeNotifyNamf_MobileTermination EnableUEReachability NEF, SMF, PCF, UDMService Name Service Operations Known Consumer(s) AMF拆分形式服务化 什么是无状态 不需要处理状态信息的VNFC是无状态的VNFC。 需要处理状态信息的VNFC可以实现为：l 一个有状态的VNFC。l 具有外部状态的无状态VNFC。Stateful vs Stateless -Definition in ETSI lTransaction lifecycle level起始于

15、NF收到请求，结束于NF返回响应；lProcedure lifecycle levelProcedure由多个为实现某项功能的Transaction构成；lSession lifecycle level起始于UE会话建立，结束于UE会话结束。 Session可以包含1个或多个Procedure 。Transaction Procedure Session Local Context Cache CDB子集，持续时长最短 CDB子集，持续时长次之 CDB全集，持续时间长弹性伸缩、可靠性恢复时长 最短 次之 最长性能 与CDB交互频繁，流程时延最长 次之 最少 3 level of statele

16、ss 无状态设计 5 GC 无状态设计原则 Cloud Database (UDSF/SDSF) Other NFStateless Load BalancerService Logic 无状态LB保证流量在无状态服务之间更加平衡LBProcedure 级无状态处理完成后，将数据存储在CDB的上下文中，删除本地数据CDB New scaled 有状态处理和无状态服务逻辑解耦有状态本地缓存的轻量级上下文，容纳更多数据使用独立数据层计算与存储的分离，符合3 GPP UDSFSDSF基于数据切片的数据复制和迁移 通用NF无状态设计原则Local CacheStateless Service Loca

17、l CacheStateful ServiceService Logic 无状态设计 网络切片实现智能管道，满足多种应用场景需求Slice1Video Monitoring Slice2 Automatic Drive Slice3Slice4Smart IndustrySmart Home 平台基础设施应用编排编排和管理网络切片实现了统一物理设施支撑多种垂直行业，逻辑隔离的网络切片为不同应用场景提供SLA的NaaS服务。 统一的底层物理设施基础实现了多种网络服务，降低了运营商多个不同业务类型的建网成本。 网络切片逻辑隔离可以实现业务功能定制。 网络切片管理实现了切片的设计、实例化、运行时业务

18、保障和退服的全生命周期管理，提升运维效率。网络切片亮点 网络切片 Dev: 在线设计网络切片NS Design NS Verification Policy Design Policy Validation PolicyRepositoryService Catalog Data Repositories共享沙盒策略处理中心NFVI For Test Production/Test 组件自动化测试工具正确性检测冲突性检测 TOSCAHOTYANG l 系统支持上千软件包l 软件包支持本地上传和互联网下载l 满足用户要求。 l 图形化界面，简单的拖拽操作，完成复杂的网络服务编排设计l 3 分钟，

19、3 步骤完成设计l 所有组件，连接点和链接都可以设置和定制l 可视化架构 网络切片 物 理 资 源 监 控物理服务器、网络设备和储存 虚 拟 资 源 监 控vCPU、vMem、存储和网络使用率 健 康 诊 断根据告警的严重性和数量，对网络状况进行评估。 Ops: 全方位实时监控应 用 服 务 监 控VNF,网络服务，网络切片 网络切片 组件CU分离-有助于满足不同部署场景的要求 边缘数据中心或设备机房 企业业务区域数据中心运营商及互联网业务 UPF 前传 1 UPF 前传 2 解决方案: 控制面和用户面分离, 可依据切片需求灵活部署控制面和用户面的位置。例如：控制面可以按要求集中部署便于集中管

20、理。而用户面可以依据下列要求部署： 基于位置(就近分流) 依据 NSSAI (基于切片) 优势: 降低TCO，在一些应用场景下了一集中部署用户面，便于集中管理。 高可靠性，没有用户上下文前传点，快速自愈。 高灵活性, 在UE快速移动的场景，UE的控制面VNF（如SMF）可以选择就近的用户面网元（UPF） 提供服务。便于节省传输资源，减少时延。SMF容器UPF容器用户上下文及资源 AMF容器 .容器UDM容器 UPF容器 CU分离 UPF在网络中部署位置 设备容量(bps) 300G 1.2T F/400G B 2.4T F/2.4T B 5T 12.8T0.6ms150us传输时延 10 km

21、 40 km 200-300 km 500-1500 km50us 16.5ms1 km无线 当地节点 边缘DC 区域DC 中心DC接入环 汇聚环 核心环 BTNIIIBTNIIBTNI 二级前传 FTNIIIRRU DUFTNI 一级前传 CUgNB融合MECBTNI/IIC-RAN D-RAN光纤直驱 分组交换FTNII AMFSMF PCFUPF eMBB/mMTC-UPFUPFSMF eMBB-UPFUPF MEC/eMBB-UPFUPF uRLLC-UPF slice CU分离 Enhancementu注册管理(RM-DEREGISTERED, RM-REGISTERED )u连接管

22、理(CM-IDLE, CM-CONNECTED)New state in RAN: RRC connected inactive (CM-CONNECTED)Mainly used for URLLC caseu移动性限制: allowed areanon-allowed areaforbidden areauUE可达性：New Mobile Initiated Connection Only (MICO) modeMainly used for MTC UENGCM_IDLENGCM_CONNECTEDRM_DE-REGISTEDRM_REGISTEDAttach/DetachRM_DE-R

23、EGISTEDRM_REGISTED RRC_IDLE RRC_INACTIVERRC_CONNECTED N2 connection Setup/ReleaseRRC_IDLERRC_CONNECTEDAttach/DetachRRC Setup/Release N2 &RRC Setup/ReleaseRRC Setup/ReleaseN2 Release UE state model RAN state model CN state model MM&SM5 G移动性管理 融合核心网原则和收益 Multi Access UPF2/3/4/5G4G Multi Access AMF5G M

24、ulti Access SMFMulti Access UDM Multi Access PCF NRF AUSF NSSF 5G2/3/4/5G 2/3/4/5G2/3G 2/3/4GeMBB uRLLC mMTCMBBNB-IoT eMTCvRouterHTTPMQCDB Pre5 G Scenarios 5 G Scenarios User PlaneControl planeCommon Service 融合原则有别于共虚拟化平台的烟囱式部署，实现深度融合，共享数据，灵活调整网络接入占比，资源利用最大化可通过按需服务编排组成单制式网络独立部署，出单制式网络标准接口与其他网络互操作控制面

25、功能5G建模方式4G化，便于平滑演进到5G媒体面对接入制式不敏感，实现全融合融合部署时优选本网络，减少与外部核心网的互操作不同制式的运维数据区分统计，管理和分析 融合 NFVI资源共用MANO共管依托于云原生的公用组件共用降低CAPX 按场景选择需要的组件编排网络切片，减少网络数量降低OPEX 上下文深度融合，减少核心网间的外部互操作过程，更好的无缝业务体验为5G与2/3G互操作提供便利（例如语音） 统一构架，消除网络解决方案差异性（例如MEC，UPF分布式部署）统一建模方式，便于向FMC演进，代价小更平滑 以EPC形式存在，提供2/3/4G核心网标准接口，支持与其他2/3/4/5G核心网互操

26、作 S1 1 /S5 S84GMulti Access AMF Multi Access SMF2/3/4GMulti Access UDM2/3/4/5G Multi Access PCF2/3/4/5GHSS/HLR/UDM PCRF/PCFS6 a/Gr/N8 Gx/N7S1 -MME/Iu/Gb/N2 Multi Access UPF 2/3/4/5GS1 -U/Gn/N3 /N9 Gi/SGi/N6Gn/S1 0 /Nx/N1 4 2/3GGn Sxx/N45G 5GN1 1N1 5N1 0 5 GC New NFs 以4/5G融合网络形式存在u原部署在NFVI上的NF实例不变，NF

27、VI根据资源模型进行扩容uCommon NF例如MQ，CDB等保留，根据业务模型进行扩容uAMF/SMF/UDM/PCF等控制面NF增加部署相应的service，支持相关参考点uUPF升级支持各种制式转发，或新部署对应制式UPF满足话务需求u如vEPC演进到5G，新增部署5G 特有网络功能，如AUSF等，支持5G相关新参考点以5GC形式存在，提供5G核心网标准接口，支持与其他4/5G核心网互操作 融合融合核心网满足多种制式场景，像拼搭乐高积木一样构建网络 MEC概述 多种网络接入模式，如LTE、WiFi、5 G等各种网络应用场景 多接入实现无处不在的一致性用户体验 网络功能和应用部署在网络的边

28、缘侧，尽可能靠近最终用户，降低传输时延，节省传输带宽 Cloud + Fog 计算，采用云计算 + 雾计算的技术，降低大规模分布式网络建设和运维成本 MEC是一种使能网络边缘业务的技术，具备超低时延、超高带宽、实时性强等特性，是IT与CT业务结合的理想载体平台。ComputingEdgeMulti-access 物联网应用l 智能物流 l 智能生产l 智能机器l 智能工厂 车联网应用l 本地V2X 服务l 道路广播l 智能交通本地视频业务l 赛事、演唱会视频直播l 室内场馆视频业务体验l 博物馆、展馆AR直播、VR体验 室内LBS业务l 商业广场，机场、高铁候车室l 地下停车库l 博物馆、展馆

29、 智能感知服务l 网络服务与优化建议l 用户个性化业务推荐l 精准广告l 社会、公益服务通道本地能力开放l 第三方APP部署l 无线能力开放l 本地业务加速应用场景 MEC MEC相关标准进展MEC 概念提出者，标准组织和推动者 第一阶段 已完成 MEC参考架构，以及面向应用的能力开放研究 第二阶段 完善计费及监听方案，简化应用布署，探索新应用案例 IMT 2020 在2016年的5G网络架构白皮书里，将MEC作为5G性能提升的重要组成部分NGMNNGMN已经同意将MEC纳入到5G需求和架构中（NGMN P1 Project） 3GPP 已正式接受MEC作为5G架构关键议题 2016.4月，3

30、GPP SA2已经接受MEC 关键议题作为5G架构的一部分 3GPP内C/U分离架构演进与MEC方向吻合 5GAA 聚焦5G车联网，5GAA将边缘计算及分布云架构视为车联通信架构降低时延重要课题OPENFOG聚焦物联网，定义边缘计算在未来物联网架构中的功能和应用，关注边缘计算对于物联网更低时延、边缘数据协作处理、更高的安全性等方面带来的优势 MEC作为5G的原生特性，由ETSI提出，逐渐被 3GPP、IMT2020等标准组织接纳并重视，成为5G关键议题 MEC服务垂直行业、满足差异化应用场景，与垂直行业组织开展广泛合作，推进MEC产业发展 MEC MEC 4 /5 G融合部署 边缘DC 5G

31、gNB 4G5G RRU+DU接入机房 地区（中心）DC 融合核心网媒体面 融合管理面 MEC+融合核心网媒体面 （或MEC+本地SGW）5G CU 融合核心网控制面 S1N2/N3 N2/N3 N9N4 5 G技术4 G化，方案统一 4 /5 G融合媒体面，就近部署 4 /5 G融合Service chain，可与MEC结合 5 G技术4 G化，控制面融合 4 /5 G融合媒体面，统一锚点 融合管理面，统一管理虚拟化资源 4 /5 G融合Service chain，作为Gi-LAN对EPC的改动用户面和控制面分离，SGW-U与MEC一起部署如网络无法进行CU分离改造，SGW整体下沉与MEC一

32、起部署SGW-U支持作为Uplink Classifier实现数据本地分流控制面支持MEC路径选择，数据分流规则管理和下发等 MEC 同时兼容 IaaS + PaaS, 适配不同网络环境 存储计算 网络服务发现和管理实例 a RESTFUL 私有接口服务逻辑注册 实例 bRESTFUL 私有接口服务逻辑注册 服务发现和管理实例 cRESTFUL 私有接口服务逻辑注册 实例 dRESTFUL 私有接口服务逻辑注册 VM VM VM 资源类型虚机虚机 + 容器容器云计算平台IaaSPaaS统一的软件版本基于服务架构和RESTFUL 接口支持自管理 统一的MANO统一编排端到端生命周期管理MANO编

33、排FCAPSOPS策略部署弹性 升级ContainerVM VMContainer公共服务组件库 性能 目录5 G 时代 5 G核心网行业趋势ZTE 5 G核心网总体架构ZTE 5 G 核心网特色解决方案ZTE 5 G运营商合作与试验案例 开放开源，构建5 G生态圈 积极参与5G标准制定、开源贡献、主流运营商战略合作，构建5G生态圈 ETSI NFV、3GPP会员. IMT2020网络架构组副组长 OpenStack黄金会员 OPNFV白金会员 ONAP白金会员 ODL亚太地区唯一白金会员 Docker，K8S,OpenShift积极贡献者标准制定 大T合作开源贡献 开源社区重要贡献者开源项目

34、成员等级贡献排名/当前进展近期目标Funder,Platinum Member 2 提交代码占总代码量20%Gold Member Top 1 0 继续为社区发展做贡献Platinum Member 4 继续为社区发展做贡献CooperationCore Team Member 2 继续为社区发展做贡献 Silver Member参与Linux Foundation 的多个项目继续为社区发展做贡献Silver Member领导OF-CONFIG项目持续改进OF-CONFIG项目，增加新项目 Developer 4 开放商用版本，提交新功能和bug修正，保持年排名第10Developer 3 保

35、持年排名第4 中兴与全球运营商的战略合作推动5 G发展Strategic Partnership and MoU 定期与主流运营商进行沟通与合作 Telefonica 5G 一阶段测试 l 平台即服务（PaaS）l 5 G核心网l 核心网网络切片 l 自适应用户面2016年11月，Telefonica与设备商的第一个5G核心网测试 ! 中国国家5 G技术研发试验关键技术验证网络切片 核心网络重设计移动边缘计算控制面与用户面分离 国内第一个基于Docker容器的5 G网络国内第一个包含RAN和Core虚拟化的5 G网络国内第一个支持多DC部署的5 G网络 2 0 1 7 MWC全球第一个网络切片

36、运营商级DevOps演示秒级弹性 分钟级部署Dev向导E2 E 切片生命周期试图AI驱动的OpsSliceDemandsTemplateSelectionBlueprint Assemble ResourceAssignmentSLA/KPIDefine One keyLaunch SliceViewOnlineConfigAutoElasticityAnalysis(AI) SandboxTestDev Ops1 24 6 1 23453 5切片生命周期的“6 +5 ” DevOps工作流程vDev闭环：网络切片的开发环境vOps闭环：网络切片的OM环境vDevOps 8字形闭环：Ops过程中基于大数据的实时监控和关联分析，以重新调整切片开发设计的需求和业务参数 2 0 1 6 MWC 网络切片原型演示中兴通讯与中国移动演示网络切片原型 网络切片实例支持的功能 n MBBn MECn 网络切片实例化n 网络切片的拓扑和组件n 网络切片实例的选择n 网络切片实例的终止 2 0 1 8 年5 GC试点中国移动集团试点：广东，江西，福建，北京（大区），南京（大区）省份自己开展：湖南、浙江中国联通集团试点：河南、广东、天津，福建， 重庆省份自己开展：浙江 中国电信 集团试点：河北、江苏、湖北、海南、江西省份自己开展：浙江国际法电，西班牙测试分支 谢谢！谢 谢！谢 谢