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TZ5G-5GC

5G核心网

5G轻量化核心网设备作为5G网络的核心部分,主要负责实现网络接入控制、用户接入、会话管理、鉴权管理、QOS管理、网络切片、网络能力开放、数据控制与转发,并支持相应行业的数据与多媒体业务应用。采用分离式架构设计,可实现网络功能的分离,以软件化、模块化、服务化的方式构建网络,同时使能分离控制面和用户面,实现用户面功能的去中心化,增强设备部署的灵活性,提升系统性能。系统架构及接口组成如下:

 

 

 

         5G轻量化核心网包括:控制面认证服务(AUSF)、接入和移动性管理(AMF)、策略控制(PCF)、会话管理(SMF)、统一数据管理(UDM)、计费管理网元(CHF)、网络切片选择网元(NSSF)、UDSF、NRF、UDR及用户面网元(UPF)管理几部分。

         1)、AUSF:鉴权服务功能(Authentication Server Function)。AUSF用于接收AMF(access and mobility management function,AMF)对UE进行身份验证的请求,通过向UDM请求密钥,再将UDM下发的密钥转发给AMF进行鉴权处理。

        2)、AMF:接入及移动性管理功能 (Access and Mobility Management Function)。是RAN信令接口(N2)的终结点,,NAS(N1)信令(MM消息)的终结点,负责NAS消息的加密和完保、负责注册、接入、移动性、鉴权、透传短信等功能,此外在和EPS网络交互时还负责Eps Bearer Id的分配。AMF可以类比于4G的MME实体。    

        3)、PCF:策略控制功能(Policy Control function )。支持统一的策略框架去管理网络行为,提供策略规则给网络实体去实施执行,访问统一数据仓库(UDR)的订阅信息

        4)、SMF:会话管理功能(Session Management Function)。SMF的主要功能有:0)NAS消息的SM消息的终结点;1)会话(session)的建立、修改、释放;2)UE IP的分配管理;3)DHCP功能;4)ARP代理或IPv6邻居请求代理(Ethnet PDU场景下);5)为一个会话选择和控制UPF;  6)计费数据的收集以及支持计费接口;7)决定一个会话的SSC模式;8)下行数据指示;

        5)、UDM:统一数据管理功能(Unified Data Management)。负责用户标识、签约数据、鉴权数据的管理、用户的服务网元注册管理(比如当前为终端提供业务的AMF、SMF等,如当用户切换了访问的AMF时,UDM还会向旧的AMF发起注销消息,要求旧的AMF删除用户相关信息)。

        6)、CHF:CHF网元主要由AGF、CDF、CGF三部分组成,支持在线计费、离线计费和融合计费三种场景。

        7)、NSSF:网络切片选择功能(Network Slice Selection Function)。支持以下功能:选择为UE服务的网络切片实例集;确定允许的 NSSAI,以及在需要时确定到签约阅的 S-NSSAI 的映射;确定已配置的 NSSAI,以及在需要时确定到签约的 S-NSSAI 的映射;确定可能用于查询 UE 的 AMF 集,或基于配置确定候选 AMF 的列表(可能通过查询NRF);

        8)、UDSF:非结构化数据存储功能(Unstructured Data Storage Function),任何NF可以存储和检索它的非结构化数据,非结构化数据是指未在3GPP规范中定义其结构的数据,一般与UDR部署在同一个位置;

        9)、NRF:网络存储功能(NF Repository Function),用来进行NF登记、管理、状态检测,实现所有NF的自动化管理,每个NF启动时,必须要到NRF进行注册登记才能提供服务,登记信息包括NF类型、地址、服务列表等

       10)、UDR:统一数据仓储功能(Unified Data Repository),支持以下功能:UDM 存储和检索签约数据、PCF 存储和检索策略数据、结构化服务的存储和检索、NEF 的应用数据(包括用于应用程序检测的分组流描述(PFD),多个UE的AF请求信息); UDR 与 NF 服务使用者位于同一 PLMN 中,而 NF 服务使用者使用 Nudr 在其中存储数据并从中检索数据, 网络功能(即UDM,PCF和NEF)使用Nudr接口访问存储在 UDR 中的特定数据集

       11)、UPF:用户平面功能(User Plane Function)。最主要的功能是负责数据包的路由转发、Qos流映射。其类似于4G下的GW(SGW+PGW)。用于RAT内/ RAT间移动性的锚点 ;外部PDU与数据网络互连的会话点;分组路由和转发;数据包检查;用户平面部分策略规则实施;用户平面的QoS处理等功能。


功能

技术参数

功能列表

标准兼容性

符合3GPP R15 5GC技术标准

硬件要求

支持通用X86服务器

网元列表

控制面认证服务(AUSF)、接入和移动性管理(AMF)、策略控制(PCF)、会话管理(SMF)、统一数据管理(UDM)、网络切片选择网元(NSSF)、UDSF、NRF、UDR及用户面网元(UPF)管理

AMF用户容量

10000用户

SMF用户容量

10000用户

UPF要求

支持UPDKDPDK开发中

UPF吞吐量

20Gbps

产品特性

虚拟化,支持Docker虚拟化环境部署

微服务化,采用3GPP推荐的微服务架构,降低各个网元的复杂性,便于各个网元的独立开发,同时便于独立部署

易于配置,采用Restful配置接口,用于配置和监控各个NF

支持CUPS,采用标准的PFCP接口,便于数据面的灵活部署

可扩展性,允许部署多个相同的NF,可灵活扩容和缩容

无状态化,将计算资源与存储资源分离,从而达到1+N冗余,支持不间断升级

易于部署,支持基于通用服务器的虚拟化方式部署组网,组网方案可以基于逻辑的数据中心配置,数据中心用于承载网络功能,如切片编排和管理、虚拟化系统功能、核心网网络功能和仪表功能等

易于监控,具备可视化监视系统,可实时监控系统状态以及性能指标

负载均衡,支持负载均衡和再均衡能力

 

硬件规格

轻量化5GC核心网硬件规格典型配置推荐(20基站,2000用户)。

数量

软硬件配件参数

1

PowerEdge R340 MLK 主板

2

英特尔至强 E-2224 3.4GHz, 8M 缓存, 4C/4T, turbo (71W)

1

iDRAC Group Manager, 启用

1

3.5" 机箱含高达 4 热插拔硬盘和软件RAID

1

PCIe Riser, 1x FH x8 PCIe Gen3 插槽, 1x LP x4 PCIe Gen3 插槽, R340

1

PowerEdge R340 运输材料 适用于 3.5英寸 硬盘 机箱

2

32GB 2666MT/s DDR4 ECC UDIMM

1

iDRAC9,企业版

2

2TB 7.2K RPM SATA 6Gbps 512n 3.5英寸热插拔硬盘(RAID1

2

Dell EMC PowerEdge SFP+ SR Optic 10GbE 850nm

1

散热器 适用于 80W 或更少的 CPU

1

单热插拔电源 350W

1

电源线- C13,2M, 250V,10A (中国)

1

英特尔 X710 双端口 10GbE 直连 SFP+ 适配器, PCIe 全高

1

主板集成 LOM

1

标准风扇

 


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