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5G基本概念

article 2025/3/12 15:22:14

作者：私语茶馆

1. 5G应用场景概述

1.1.5G应用场景

ITU域2015年定义了三大应用场景：eMBB（增强型移动宽带）、uRLLC（低时延高可靠通信）、mMTC（海量物联网通信）；

emBB：Enhanced Mobile Broadband ，移动互联网应用，是4G MBB（移动宽带）的升级，主要侧重于网络速率、带宽容量、频谱效率等指标
uRLLC：ultra-Reliable Low Latency Communications，无人机、工厂自动化、VR/AR、智能交通，自动驾驶（V2X）等关键任务应用，高可靠性（99.999%），高速移动（500KM/H）,极低时延1ms
mMTC：massive Machine Type Communication, 物联网业务，支持每平方公里高达1万台设备的连接密度，比4G LTE高出十倍；适用：大量低功耗设备，定期传输少量数据的物联网；例如：智慧农业（传感器）、智能家居、智能城市、病人监护系统交通管理等；

5GToB主要解决的是行业里移动终端接入和互联问题。

1.2.5G架构图

1.2.1. 5G整体架构

5GC每个节点称为网络功能（NF）

5GC架构（基于服务的架构）

如上图所示，5GC控制面引入了基于服务的架构(SBA)。在SBA中，每个NF并非一对一(点对点)连接，而是所有NF共享一条通信通道，每个NF都可以与任何NF通信。

为啥要采用SBA?在过去的EPC中，每一个节点单独定义“参考点”，每个节点之间采用单独的协议进行通信，这显然太复杂，不灵活。5GC认为不能再这么干了，于是将每个NF定义为“服务”，任何一个NF都采用相同的协议(HTTP/2)，这样一来NF之间的连接就更弹性了，也大大增强了灵活扩展性。

1.2.2.流量类型

N3: Interface between RAN（gNB，Radio Access Network） and the (initial) UPF。
N9: Interface between two UPF’s(i.e the Intermediate I-UPF and the UPF Session Anchor)例如：终端接从接入UPF漫游回归属UPF的数据流量，或者园区UPF和锚点UPF
N6: Interface between the Data Network(DN) and the UPF
N4: Interface between the Session Management Function(SMF) and the UPF

UPF参考点位置

1.2.3.UPF(User Plane Function)用户面

UPF是CUPS（Control and User Plane Seperate）策略的演进，用于数据转发单元（PGW-U）去中心化，让数据转发和汇聚更贴近网络边缘，以支撑IoT应用。PGW-C（PGW handling signaling traffic）任然保留在核心网。

UPF主要提供的功能（3GPP 技术规范23.501）：

（1）连接无线到数据网络(Data Network)，例如为用户面提供封装和解封装GPRS（General Packet Radio Service）隧道协议；

（2）连接无线到数据网络(Data Network)，例如为用户面提供封装和解封装GPRS（General Packet Radio Service）隧道协议；

（3）数据流的转发和路由 … ….

（4）使用SDF（Service Data Flow）做应用检测（Application detection）

（5）每条流（Flow）的Qos处理

1.2.4. AMF（5G Access and Mobility Management Function）移动管理模块

4G协议中MME(Mobility Management Entity)在5G中解耦为两个模块：5G Core Access and Mobility Management Function：处理UE(User Equipment)（N1/N2）的连接请求，但只处理连接和移动管理，例如两个gNB之间移动时接管；所有消息和Session相关的管理放到Session Management Function（SMF）的N11参考点；