5G移动通信技术 第五章 5G核心网和接口协议
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探究5G移动网络新技术及核心网架构5G移动网络可以提供更高的数据传输速率和更低的延迟时间,是一种新一代移动通信技术,也是未来网络发展的一项重要技术。
5G移动网络由无线接入网络(RAN)和核心网络构成,其中核心网络是5G网络的中央控制器,负责管理和控制整个网络的运行。
1.毫米波通信技术毫米波通信技术是5G通信中的一项重要技术,它利用频段更高、波长更短的毫米波进行通信,能够实现更高的数据传输速率和更低的延迟时间。
但是毫米波通信技术也存在信号传输受到天气、障碍物等影响的问题。
2.多输入多输出技术(MIMO)MIMO技术是5G通信中的一项关键技术,它通过使用多个天线和多个空间信道,能够实现更高的数据传输速率和更低的延迟时间。
MIMO技术使得5G网络能够支持更多的设备接入和更大容量的数据传输。
3.网络切片技术网络切片技术是5G通信中的一项关键技术,它将网络分成多个不同的逻辑网络,每个逻辑网络都可以根据不同的需求进行定制化配置,以满足不同应用场景的需求。
网络切片技术可以提高网络资源利用效率,实现网络资源的灵活分配和管理。
5G移动网络中的核心网架构采用了分层结构,分为用户面和控制面两个部分。
1.用户面用户面负责实现数据传输和处理,包括用户数据的封装和解封装、数据的路由和转发等。
用户面由数据面节点(DN)和用户面函数(UPF)组成。
DN负责将用户数据封装成符合5G协议的数据格式进行传输,UPF负责处理用户数据和控制信息。
2.控制面控制面负责控制网络的运行和管理,包括网络资源分配、连通性管理、安全控制等。
控制面由控制器(SMF)和服务数据流控制函数(SDN-C)组成。
SMF负责管理控制面的所有资源,并负责与其他网络节点交互;SDN-C负责管理所有服务数据流和网络切片,对网络资源进行调度和分配。
总结5G移动网络的新技术和核心网架构,为实现更高速率、更低延时、更高可靠性等目标提供了重要基础。
未来,随着5G技术的不断发展和应用,这些新技术和架构将进一步完善和发展,并为数字化时代的到来带来更多的机遇和挑战。
5G网络技术:核心网、回传和前传网络、无线接入网5G网络技术主要分为三类:核心网、回传和前传网络、无线接入网。
核心网核心网关键技术主要包括:网络功能虚拟化(NFV)、软件定义网络(SDN)、网络切片和多接入边缘计算(MEC)。
1 网络功能虚拟化(NFV)NFV,就是通过IT虚拟化技术将网络功能软件化,并运行于通用硬件设备之上,以替代传统专用网络硬件设备。
NFV将网络功能以虚拟机的形式运行于通用硬件设备或白盒之上,以实现配置灵活性、可扩展性和移动性,并以此希望降低网络CAPEX和OPEX。
NFV要虚拟化的网络设备主要包括:交换机(比如Open vSwitch)、路由器、HLR(归属位置寄存器)、SGSN、GGSN、CGSN、RNC(无线网络控制器)、SGW(服务网关)、PGW(分组数据网络网关)、RGW(接入网关)、BRAS(宽带远程接入服务器)、CGNAT(运营商级网络地址转换器)、DPI(深度包检测)、PE路由器、MME(移动管理实体)等。
NFV独立于SDN,可单独使用或与SDN结合使用。
2 软件定义网络(SDN)软件定义网络(SDN),是一种将网络基础设施层(也成为数据面)与控制层(也称为控制面)分离的网络设计方案。
网络基础设施层与控制层通过标准接口连接,比如OpenFLow(首个用于互连数据和控制面的开放协议)。
SDN将网络控制面解耦至通用硬件设备上,并通过软件化集中控制网络资源。
控制层通常由SDN控制器实现,基础设施层通常被认为是交换机,SDN通过南向API(比如OpenFLow)连接SDN控制器和交换机,通过北向API连接SDN控制器和应用程序。
SDN可实现集中管理,提升了设计灵活性,还可引入开源工具,具备降低CAPEX和OPEX以及激发创新的优势。
3 网络切片(Network Slicing)5G网络将面向不同的应用场景,比如,超高清视频、VR、大规模物联网、车联网等,不同的场景对网络的移动性、安全性、时延、可靠性,甚至是计费方式的要求是不一样的,因此,需要将一张物理网络分成多个虚拟网络,每个虚拟网络面向不同的应用场景需求。
5G核心网介绍5G核心网介绍再见MME…5G核心网你彻底变了想必你已听说,由中国移动牵头提出的SBA构架已被3GPP确认为5G核心网基础构架,实在令人欣喜自豪。
但是,相对于传统核心网,这一构架变动之大,不禁让人感叹技术创新步伐之快,有点猝不及防之感。
5G核心网构架主要包含三大关键技术:SBA、CUPS和网络切片,在小编看来,这是最终实现化整为零、由硬变软的彻底演进。
什么是SBA?SBA(Service Based Architecture),即基于服务的架构。
它基于云原生构架设计,借鉴了IT领域的“微服务”理念。
众所周知,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,但解耦后的软件依然是“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,并通过开放API接口来实现集成,以提升应用开发的整体敏捷性和弹性。
为此,业界提出了基于Cloud Native的设计原则。
Cloud Native的使命是改变世界如何构建软件,其主要由微服务架构、DevOps和以容器为代表的敏捷基础架构几部分组成,目标是实现交付的弹性、可重复性和可靠性。
微服务就是指将Monolithic(这个词太难传神翻译了,本文翻译成单体式应用程序)拆分为多个粒度更小的微服务,微服务之间通过API交互,且每个微服务独立于其他服务进行部署、升级、扩展,可在不影响客户使用的情况下频繁更新正在使用的应用。
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),然后NF再被分解为多个“网络功能服务”。
SBA=网络功能服务+基于服务的接口。
网络功能可由多个模块化的“网络功能服务”组成,并通过“基于服务的接口”来展现其功能,因此“网络功能服务”可以被授权的NF灵活使用。
其中,NRF(NF Repository Function,NF贮存功能)支持网络功能服务注册登记、状态监测等,实现网络功能服务自动化管理、选择和可扩展。