5G核心网协议栈与架构详解（史上最全）.pptx

简介：
本PPT深入剖析5G核心网协议栈各层功能及架构设计，涵盖最新技术标准和发展趋势，旨在为通信行业专业人士提供全面解析。 ### 5G核心网协议栈及架构介绍 #### 一、5G不仅仅是速度提升 5G的核心价值远超4G，不仅在于提供更快的数据传输速率，更重要的是它开启了“万物互联”的新时代。5G旨在支持多样化的应用和服务，包括但不限于： - **高质量语音通信(HD Voice)**：提供更清晰、更自然的通话体验。 - **虚拟现实增强现实(VRAR)**：通过低延迟和高带宽支持沉浸式体验。 - **云游戏(Cloud Game)**：实现低延迟的游戏流传输，无需高端硬件也能享受高品质游戏。 - **车联网与无人驾驶**：支持车辆间的实时通信以及自动驾驶的安全性。 - **远程医疗**：实现远程手术、患者监控等高精度医疗服务。 - **应急安全**：在紧急情况下提供可靠的通信手段。 - **工业互联网**：促进制造业智能化转型，提高生产效率。 - **智慧城市**：通过智能基础设施改善城市管理和服务。 - **智能家居**：让家庭设备更加智能化和便捷。 #### 二、5G网络的技术场景 5G设计了三种主要技术场景来满足多样化的需求： - **eMBB(增强型移动宽带)**：专注于提供高速数据传输速率，满足高清视频流、虚拟现实等需求。 - **URLLC(超可靠低时延通信)**：重点在于实现毫秒级别的延迟和极高的可靠性，适用于自动驾驶、工业自动化等领域。 - **mMTC(大规模机器类型通信)**：面向大规模物联网连接场景，支持大量低功耗设备的同时在线。 #### 三、5G核心网架构演进 5G核心网架构的演进遵循了从传统4G网络逐步向5G网络过渡的过程。其关键特点包括： - **控制面与用户面分离(CUPS)**：允许用户面功能独立于控制面进行部署，使得用户面可以灵活地部署在靠近用户的边缘位置，从而减少延迟并提高效率。 - **基于服务的架构(SBA)**：采用云原生(Cloud Native)架构，并借鉴了IT领域的“微服务”理念。这种架构使得网络功能更加模块化，提高了网络的灵活性和可扩展性。 - **网络切片(Slicing)**：为不同应用场景定制专用的虚拟网络，每个切片可根据特定需求优化配置资源，确保服务质量(QoS)。 #### 四、5G核心网架构的组成部分 - **AMF(Access and Mobility Management Function)**：负责接入和移动性管理。 - **SMF(Session Management Function)**：处理会话管理和策略控制。 - **UPF(User Plane Function)**：执行数据包转发等用户面功能。 - **PCF(Policy Control Function)**：制定和提供策略规则。 - **UDM(Unified Data Management)**：管理用户订阅数据。 - **AUSF(Authentication Server Function)**：负责认证过程。 - **NRF(Network Repository Function)**：存储和管理网络功能(NFs)的信息，支持NFs之间的发现和服务管理。 #### 五、5G核心网协议栈 5G核心网协议栈分为控制面和用户面两部分，每部分都有各自的一系列协议： - **控制面协议**： - N1：AMF与UE之间的接口，用于接入和移动性管理。 - N2：AMF与RAN之间的接口，支持移动性和接入层信息的交换。 - N3：UPF与RAN之间的接口，用于数据传输。 - N4：SMF与UPF之间的接口，支持会话管理。 - N6：UPF与数据网络之间的接口，用于数据包转发。 - N7：SMF与PCF之间的接口，用于策略控制。 - N8：AMF与UDM之间的接口，用于用户数据管理。 - N10：AMF与AUSF之间的接口，用于认证。 - N11：AMF与SMF之间的接口，用于会话管理。 - N13：AMF与SEAF之间的接口，用于安全锚点功能。 - **用户面协议**： 主要通过N3接口完成，涉及数据包的转发和处理。 #### 六、5G核心网中的用户标识 5G核心网中采用了多种用户标识机制，以支持不同层面的安全性和隐私保护： - **SUPI(Subscription Permanent Identifier)**：全球唯一标识符，可能包含IMSI或其他网络指定标识符。 - **SUCI(Subscription Concealed Identifier)**：用于保护隐私的标识符，其中包含经过隐藏处理的SUPI。 - **PEI(Permanent Equipment Identifier)**：根据不同UE类型和用途有不同的格式，当前主要使用IMEI格式。 - **5G-GUTI(5G Globally Unique Temporary Identifier)**：由AMF分配的临时标识符，包括GUAMI(全球唯一AMF标识)和5G-TMSI(临时移动