5G輕量化核心網(wǎng)設(shè)備作為5G網(wǎng)絡(luò)的核心部分,主要負責(zé)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)接入控制、用戶接入、會話管理、鑒權(quán)管理、QOS管理、網(wǎng)絡(luò)切片、網(wǎng)絡(luò)能力開放、數(shù)據(jù)控制與轉(zhuǎn)發(fā),并支持相應(yīng)行業(yè)的數(shù)據(jù)與多媒體業(yè)務(wù)應(yīng)用。采用分離式架構(gòu)設(shè)計,可實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)功能的分離,以軟件化、模塊化、服務(wù)化的方式構(gòu)建網(wǎng)絡(luò),同時使能分離控制面和用戶面,實現(xiàn)用戶面功能的去中心化,增強設(shè)備部署的靈活性,提升系統(tǒng)性能。系統(tǒng)架構(gòu)及接口組成如下:
5G輕量化核心網(wǎng)包括:控制面認證服務(wù)(AUSF)、接入和移動性管理(AMF)、策略控制(PCF)、會話管理(SMF)、統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理(UDM)、計費管理網(wǎng)元(CHF)、網(wǎng)絡(luò)切片選擇網(wǎng)元(NSSF)、UDSF、NRF、UDR及用戶面網(wǎng)元(UPF)管理幾部分。
1)、AUSF:鑒權(quán)服務(wù)功能(Authentication Server Function)。AUSF用于接收AMF(access and mobility management function,AMF)對UE進行身份驗證的請求,通過向UDM請求密鑰,再將UDM下發(fā)的密鑰轉(zhuǎn)發(fā)給AMF進行鑒權(quán)處理。
2)、AMF:接入及移動性管理功能 (Access and Mobility Management Function)。是RAN信令接口(N2)的終結(jié)點,,NAS(N1)信令(MM消息)的終結(jié)點,負責(zé)NAS消息的加密和完保、負責(zé)注冊、接入、移動性、鑒權(quán)、透傳短信等功能,此外在和EPS網(wǎng)絡(luò)交互時還負責(zé)Eps Bearer Id的分配。AMF可以類比于4G的MME實體。
3)、PCF:策略控制功能(Policy Control function )。支持統(tǒng)一的策略框架去管理網(wǎng)絡(luò)行為,提供策略規(guī)則給網(wǎng)絡(luò)實體去實施執(zhí)行,訪問統(tǒng)一數(shù)據(jù)倉庫(UDR)的訂閱信息
4)、SMF:會話管理功能(Session Management Function)。SMF的主要功能有:0)NAS消息的SM消息的終結(jié)點;1)會話(session)的建立、修改、釋放;2)UE IP的分配管理;3)DHCP功能;4)ARP代理或IPv6鄰居請求代理(Ethnet PDU場景下);5)為一個會話選擇和控制UPF;6)計費數(shù)據(jù)的收集以及支持計費接口;7)決定一個會話的SSC模式;8)下行數(shù)據(jù)指示;
5)、UDM:統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理功能(Unified Data Management)。負責(zé)用戶標(biāo)識、簽約數(shù)據(jù)、鑒權(quán)數(shù)據(jù)的管理、用戶的服務(wù)網(wǎng)元注冊管理(比如當(dāng)前為終端提供業(yè)務(wù)的AMF、SMF等,如當(dāng)用戶切換了訪問的AMF時,UDM還會向舊的AMF發(fā)起注銷消息,要求舊的AMF刪除用戶相關(guān)信息)。
6)、CHF:CHF網(wǎng)元主要由AGF、CDF、CGF三部分組成,支持在線計費、離線計費和融合計費三種場景。
7)、NSSF:網(wǎng)絡(luò)切片選擇功能(Network Slice Selection Function)。支持以下功能:選擇為UE服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)切片實例集;確定允許的 NSSAI,以及在需要時確定到簽約閱的 S-NSSAI 的映射;確定已配置的 NSSAI,以及在需要時確定到簽約的 S-NSSAI 的映射;確定可能用于查詢 UE 的 AMF 集,或基于配置確定候選 AMF 的列表(可能通過查詢NRF);
8)、UDSF:非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲功能(Unstructured Data Storage Function),任何NF可以存儲和檢索它的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù),非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)是指未在3GPP規(guī)范中定義其結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù),一般與UDR部署在同一個位置;
9)、NRF:網(wǎng)絡(luò)存儲功能(NF Repository Function),用來進行NF登記、管理、狀態(tài)檢測,實現(xiàn)所有NF的自動化管理,每個NF啟動時,必須要到NRF進行注冊登記才能提供服務(wù),登記信息包括NF類型、地址、服務(wù)列表等
10)、UDR:統(tǒng)一數(shù)據(jù)倉儲功能(Unified Data Repository),支持以下功能:UDM 存儲和檢索簽約數(shù)據(jù)、PCF 存儲和檢索策略數(shù)據(jù)、結(jié)構(gòu)化服務(wù)的存儲和檢索、NEF 的應(yīng)用數(shù)據(jù)(包括用于應(yīng)用程序檢測的分組流描述(PFD),多個UE的AF請求信息); UDR 與 NF 服務(wù)使用者位于同一 PLMN 中,而 NF 服務(wù)使用者使用 Nudr 在其中存儲數(shù)據(jù)并從中檢索數(shù)據(jù), 網(wǎng)絡(luò)功能(即UDM,PCF和NEF)使用Nudr接口訪問存儲在 UDR 中的特定數(shù)據(jù)集
11)、UPF:用戶平面功能(User Plane Function)。最主要的功能是負責(zé)數(shù)據(jù)包的路由轉(zhuǎn)發(fā)、Qos流映射。其類似于4G下的GW(SGW+PGW)。用于RAT內(nèi)/ RAT間移動性的錨點 ;外部PDU與數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)互連的會話點;分組路由和轉(zhuǎn)發(fā);數(shù)據(jù)包檢查;用戶平面部分策略規(guī)則實施;用戶平面的QoS處理等功能。
功能
技術(shù)參數(shù) | 功能列表 |
標(biāo)準(zhǔn)兼容性 | 符合3GPP R15 5GC技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) |
硬件要求 | 支持通用X86服務(wù)器 |
網(wǎng)元列表 | 控制面認證服務(wù)(AUSF)、接入和移動性管理(AMF)、策略控制(PCF)、會話管理(SMF)、統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理(UDM)、網(wǎng)絡(luò)切片選擇網(wǎng)元(NSSF)、UDSF、NRF、UDR及用戶面網(wǎng)元(UPF)管理 |
AMF用戶容量 | 10000用戶 |
SMF用戶容量 | 10000用戶 |
UPF要求 | 支持UPDK,DPDK開發(fā)中 |
UPF吞吐量 | 20Gbps |
產(chǎn)品特性 | 虛擬化,支持Docker虛擬化環(huán)境部署 |
微服務(wù)化,采用3GPP推薦的微服務(wù)架構(gòu),降低各個網(wǎng)元的復(fù)雜性,便于各個網(wǎng)元的獨立開發(fā),同時便于獨立部署 | |
易于配置,采用Restful配置接口,用于配置和監(jiān)控各個NF | |
支持CUPS,采用標(biāo)準(zhǔn)的PFCP接口,便于數(shù)據(jù)面的靈活部署 | |
可擴展性,允許部署多個相同的NF,可靈活擴容和縮容 | |
無狀態(tài)化,將計算資源與存儲資源分離,從而達到1+N冗余,支持不間斷升級 | |
易于部署,應(yīng)支持基于通用服務(wù)器的虛擬化方式部署組網(wǎng),組網(wǎng)方案可以基于邏輯的數(shù)據(jù)中心配置,數(shù)據(jù)中心用于承載網(wǎng)絡(luò)功能,如切片編排和管理、虛擬化系統(tǒng)功能、核心網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)功能和儀表功能等 | |
易于監(jiān)控,具備可視化監(jiān)視系統(tǒng),可實時監(jiān)控系統(tǒng)狀態(tài)以及性能指標(biāo) | |
負載均衡,支持負載均衡和再均衡能力 |
硬件規(guī)格
輕量化5GC核心網(wǎng)硬件規(guī)格典型配置推薦(20基站,2000用戶)。
數(shù)量 | 軟硬件配件參數(shù) |
1 | PowerEdge R340 MLK 主板 |
2 | 英特爾至強 E-2224 3.4GHz, 8M 緩存, 4C/4T, turbo (71W) |
1 | iDRAC Group Manager, 啟用 |
1 | 3.5" 機箱含高達 4 熱插拔硬盤和軟件RAID |
1 | PCIe Riser, 1x FH x8 PCIe Gen3 插槽, 1x LP x4 PCIe Gen3 插槽, R340 |
1 | PowerEdge R340 運輸材料 適用于 3.5英寸 硬盤 機箱 |
2 | 32GB 2666MT/s DDR4 ECC UDIMM |
1 | iDRAC9,企業(yè)版 |
2 | 2TB 7.2K RPM SATA 6Gbps 512n 3.5英寸熱插拔硬盤(RAID1) |
2 | Dell EMC PowerEdge SFP+ SR Optic 10GbE 850nm |
1 | 散熱器 適用于 80W 或更少的 CPU |
1 | 單熱插拔電源 350W |
1 | 電源線- C13,2M, 250V,10A (中國) |
1 | 英特爾 X710 雙端口 10GbE 直連 SFP+ 適配器, PCIe 全高 |
1 | 主板集成 LOM |
1 | 標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)扇 |