NR 5G (2G-5G)通信核心網演進

2G核心網

2G核心網設備,及MSC(Mobile Switching Center),移動交換中心。
2G網絡架構圖:
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2G組網中MSC就是核心網的最主要設備;HLR、EIR和用戶身份有關,用於鑑權。
MSC/VLR: VLR是一個功能實體,物理上VLR和MSC是同一個硬件設備,相當於一個設備實現了兩個角色。
HLR/AUC也是如此,HLR和AUC物理合一。

2.5G核心網

GPRS 2.5G介於2G和3G之間
在2G只能打電話發短信的基礎上,有了GPRS,就開始有了數據(上網)業務。
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2.5G相對於2G核心網發生大變化,開始有PS核心網。
PS:Packet Switch,分組交換,包交換。
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紅色部分爲PS交換
SGSN:Serving GPRS Support Node,服務GPRS支持節點
GGSN:Gateway GPRS Support Node,網關GPRS支持節點
SGSN和GGSN都是爲了實現GPRS數據業務

3G核心網

3G基站,由RNC和NodeB組成。
3G階段硬件平臺進行徹底變革升級。
3G除了硬件變化和網元變化之外,還有兩個思路變化:
1、 IP化
IP化是TCP/IP,以太網,相對於以前TDM電路(E1線中繼電路),網線、光纖開始大量投入使用,設備的外部接口和內部通訊,都開始圍繞IP地址和端口號進行。
2、分離
分離是網元設備的功能開始細化,不再是一個設備集成多個功能,而是拆分開,各司其事。
分離的第一步是承載和控制分離,在通信系統裏面就是兩個(平)面,用戶面和控制面。
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用戶面,就是用戶的實際業務數據,就是你的語音數據,視頻流數據之類的。
而控制面,是爲了管理數據走向的信令、命令。
這兩個面,在通信設備內部,就相當於兩個不同的系統, 2G時代,用戶面和控制面沒有明顯分開。3G時代,把兩個面進行了分離。
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4G核心網

上一代的SGSN變成MME,GGSN變成SGW/PGW,也就演進成了4G核心網
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4G LTE網絡架構,相對於3G,基站裏面的RNC沒有了,爲了實現扁平化,功能一部分給了核心網,一部分給了eNodeB
MME:Mobility Management Entity,移動管理實體
SGW:Serving Gateway,服務網關
PGW:PDN Gateway,PDN網關
演進到4G核心網之前,硬件平臺也提前升級了。
華爲的USN系列,開始啓用ATCA/ETCA平臺(後來MME就用了它),還有UGW平臺(後面PGW和SGW用了它,PGW和SGW物理上是一體的)。
在3G到4G的過程中,IMS出現了,取代傳統CS(也就是MSC那些),提供更強大的多媒體服務(語音、圖片短信、視頻電話等)。IMS,使用的也主要是ATCA平臺。
4G虛擬化時代,虛擬化是指網元功能虛擬化(Network Function Virtualization,NFV),就是硬件上直接採用HP、IBM等IT廠家的x86平臺通用服務器(目前以刀片服務器爲主,節約空間,也夠用)。

5G核心網

5G核心網採用的是SBA架構(Service Based Architecture,即基於服務的架構)
SBA架構,基於雲原生構架設計,借鑑了IT領域的“微服務”理念,把原來具有多個功能的整體,分拆爲多個具有獨自功能的個體。
每個個體,實現自己的微服務,這樣的變化,會有一個明顯的外部表現,就是網元大量增加了。
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紅色虛線內爲5G核心網除了UPF之外,都是控制面
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這些網元看上去很多,實際上,硬件都是在虛擬化平臺裏面虛擬出來的。這樣一來,非常容易擴容、縮容,也非常容易升級、割接,相互之間不會造成太大影響(核心網工程師的福音)。

5G核心網就是模塊化、軟件化。
5G核心網之所以要模塊化的主要原因是因爲“切片”,5G是一個一統的網絡,應對所有用戶,設計之初,就需要它應對各種需求,既然網絡用途不同,那麼就需要拆分成模塊,靈活組隊,才能應對。
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例如,在低時延的場景中(例如自動駕駛),核心網的部分功能,就要更靠近用戶,放在基站那邊,這就是“下沉”。
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部分核心網功能,“下沉”到了MEC,下沉不僅可以保證“低時延”,更能夠節約成本。

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