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再会MME...5G中心网你彻底变了!

时间:2017-10-05 00:33 作者:admin 点击:

再会MME...5G核心网你彻底变了!

想必你已据说,由中国移动牵头提出的SBA构架已被3GPP确以为5G核心网基本构架,切实令人惊喜骄傲。

但是,相对传统核心网,这一构架变化之大,不由让人感慨技术翻新步调之快,有点猝不迭防之感。

5G核心网构架重要包括三大要害技巧:SBA、CUPS和收集切片,在小编看来,这是终极完成化整为零、由硬变软的彻底演进。



什么是SBA?

SBA(Service Based Architecture),即基于效劳的架构。它基于云原生构架设计,鉴戒了IT范畴的“微效劳”理念。

家喻户晓,传统网元是一种紧耦合的黑盒设计,NFV(网络功能虚拟化)从黑盒设备中解耦出网络功能软件,天9国际,但解耦后的软件仍然是“大块头”的单体式构架,需进一步分解为细粒度化的模块化组件,并经过开放API接口来完成集成,以晋升应用开辟的全体敏捷性和弹性。

为此,业界提出了基于Cloud Native的设计准则。

Cloud Native的任务是转变世界若何构建软件,其主要由微效劳架构、DevOps和以容器为代表的迅速基础架构几局部构成,目的是完成交付的弹性、可反复性和牢靠性。


微效劳就是指将Monolithic(这个词太难逼真翻译了,本文翻译成单体式运用顺序)拆分为多个粒度更小的微效劳,微效劳之间经过API交互,且每个微效劳自力于其余效劳停止安排、进级、扩展,可在不影响客户使用的情形下频仍更新正在应用的利用。



正是基于这样的设计理念,传统网元先是转换为网络功能(NF),而后NF再被分解为多个“网络功能效劳”。

SBA=网络功能效劳+基于效劳的接口。网络功能可由多个模块化的“网络功能效劳”组成,并经过“基于效劳的接口”来展示其功能,因此“网络功能效劳”可以被受权的NF灵活使用。

此中,NRF(NF Repository Function,NF储存功能)支撑网络功能效劳注册注销、状况监测等,完成网络功能效劳主动化管理、抉择和可扩大。



CUPS

CUPS(Control and User Plane Separation),即控制与用户面分离。目标是让网络用户面功能解脱“中心化”的软禁,使其既可灵活部署于核心网(中央数据中央),也可部署于接入网(边沿数据核心),最终完成可散布式部署。

现实上,核心网始终沿着控制面和用户面分离的标的目的演进,天9国际。好比,从R7开端,经过Direct Tunnel技术将控制面和用户面分离,在3G RNC和GGSN之间树立了直连用户面地道,用户面数据流量直接绕过SGSN在RNC和GGSN之间传输。到了 R8,呈现了MME这样的纯信令节点。

只是到了4.5G和5G时代,这一分离的趋向愈加彻底,也愈加需要。

其中一大起因就是,为了知足5G网络毫秒级时延的KPI。


光纤传布速度为200km/ms,数据要在相距多少百公里以上的终端和核心网之间往返传递,显然是无奈满意5G毫秒级时延的。物理间隔受限,这是硬伤。

因此,需将内容下沉和分布式的部署于接入网侧(边缘数据中心),使之更濒临用户,下降时延和网络回传负荷。

网络切片

5G效劳是多样化的,包含车联网、大范围物联网、产业自动化、近程医疗、VR/AR等等。

这些效劳对网络的请求是纷歧样的,比如工业自动化要求低时延、高可靠但对数据速度要求不高;高清视频无需超低时延但要求超高速率;一些大规模物联网不须要切换,部门移动性管理对之而言是信令挥霍等等,为此5G要像一把瑞士军刀一样,多功能满意差别化的网络效劳。

于是,我们就要把网络切成多个虚拟且彼此隔离的子网络,分辨应答分歧的效劳。

当然,这么灵活的切片任务岂是传统大块头的黑盒设备能担负的,天然要虚拟化、软件化,再将网络功能进一步细粒度模块化,才干完成灵活组装营业应用。

因而,3GPP就确认了由中国移动牵头26家公司提出的SBA构架为5G核心网基础构架。

5G系统构架

构架如下:

▲5G体系效劳架构


▲非周游5G系统架构参考点


?Authentication Server Function (AUSF)

?Core Access and Mobility Management Function (AMF)

?Data network (DN), 比方经营商效劳、互联网接入和三方效劳

?Structured Data Storage network function (SDSF)

?Unstructured Data Storage network function (UDSF)

?Network Exposure Function (NEF)

?NF Repository Function (NRF)

?Policy Control function (PCF)

?Session Management Function (SMF)

?Unified Data Management (UDM)

?User plane Function (UPF)

?Application Function (AF)

?User Equipment (UE)

?(Radio) Access Network ((R)AN)

这个5G核心网基础构架恰是基于云原生的微效劳构架设计原则,以模块化、软件化的构建方法来构架5G核心网,以高效执行不同效劳类型的网络切片。我们看到上图中网络节点称号前面都带有Function(功能),这些功能是基于软件化的,以便静态灵活调剂网络。

遵守控制面和用户面分别的原则,在此简略先容一下:

节制面

把持面被分为AMF和SMF:单一的AMF担任终真个移动性和接入管理;SMF担任对话管理功能,可以设置装备摆设多个。

基于灵活的微效劳构架的AMF和SMF对应不同的网络切片...

AMF和SMF是控制面的两个主要节点,共同它俩的还有UDM、AUSF、PCF,以履行用户数据管理、鉴权、战略掌握等。别的还有NEF和NRF这两个平台支持功能节点,用于辅助expose和publish网络数据,以及赞助其他节点发明网络效劳。

用户面

5G核心网的用户面由UPF(用户面功能)节点掌控大局,UPF也取代了本来4G中执行路由和转发功能的SGW和PGW。

比拟一下2/3/4G核心网构架...

▲简化的2G&3G网络构架

到了4G时代,核心网构架再次产生了变更,这一次引入了移动管理实体(MME)和分组数据网关(PGW)等网元。

▲通用的LTE网络构架

4G核心网中的MME、SGW和PGW消逝了。4G中MME的功能被分解到AMF(接入和移动管理功能)和SMF(会话管理功能)中,SGW和PGW被UPF替换。


网络注册流程也酿成了如许…

从2G时代的MSC/HLR到软交换,再到4G时代引入MME和GW,总得来说,核心网一直沿着分离和软件化方向演进。

这一次愈加彻底。传统“黑盒”硬件被解耦,网络功能软件进一步分化为微效劳,以灵巧构建网络功能,网络功能运转于通用COTS效劳器或迁徙至云,完成机动的网络切片,天9国际。总的来说,是一次化整为零、由硬变软的彻底演进。

传统核心网网元的物理情势从此在我们面前消散了?

▲2/3时代的核心网机房


2G时期,咱们一走进交流机房,能够清楚的鉴别出哪些装备是MSC或HLR,然而到了5G时代,它们虚拟化的存在于通用的物理/虚构资本之中,我们或者很难经过物理特点来分辨。

不外,不论怎样演进,中心网的三年夜功效:效劳管理、会话管理跟挪动治理一直存在。躯壳不存,魂灵犹在。

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