5G 核心網規劃與應用

吳成林

畢業於南京郵電學院，高級工程師，一直從事固定交換網、
移動核心網的網絡規劃、諮詢和設計工作，20餘年移動通信相關領域的從業經驗。編寫著作1部，發表論文4篇。

陶偉宜

碩士畢業於浙江大學，高級工程師，一直從事核心網網絡規劃與設計工作，
在移動通信領域的2G/3G/4G/5G核心網網絡規劃、工程設計等方面有著豐富的經驗。
已發表論文10餘篇，主編行標1項，參編行標1項。

張子揚

畢業於武漢大學，碩士研究生，高級工程師，
一直從事移動通信領域的2G/3G/4G/5G核心網網絡安全系統的諮詢、
設計工作，擁有10餘年移動通信核心網相關領域的從業經驗。

趙迎升

畢業於浙江大學，長期從事移動通信3G/4G/5G核心網絡規劃、設計及研究工作。
主編國家行業標準1項，參編國家行業標準1項，發表2篇論文。

周悅

畢業於南京郵電大學，高級工程師，
一直從事核心網絡規劃與設計工作，20餘年移動通信相關領域的從業經驗。

徐偉傑

畢業於浙江大學，博士研究生，高級工程師，一直從事IP網絡、
支撐系統的規劃與設計工作，發表論文數篇，參編國標1項。

景建新

畢業於中國民航學院，高級工程師，一直從事2G/3G/4G/5G移動核心網的規劃、
諮詢、設計工作，同時在網絡安全和信息安全方面有多年的研究。

第一章　5G部署及標準發展
1.1　概述 /　1
1.2　5G全球部署 /　1
1.2.1　5G商用 /　1
1.2.2　5G展望 /　2
1.2.3　國內發展 /　4
1.3　標準 /　7
1.3.1　標準組織 /　7
1.3.2　標準推進 /　12
1.3.3　中國進展 /　14
1.3.4　各國企業對5G標準的貢獻 /　17
參考文獻　/　20

第二章　5G核心網架構概述
2.1　服務化架構和傳統參考點架構 /　23
2.2　5G核心網與4G核心網架構對比 /　24
2.3　5G NSA組網架構 /　26
2.4　5G SA組網架構 /　31
2.5　NSA與SA的組網分析對比 /　31
2.6　5G NSA組網和SA組網並存 /　34
參考文獻　/　35

第三章　5G核心網關鍵技術
3.1　概述 /　37
3.2　SBA /　37
3.2.1　SBA概念 /　37
3.2.2　SBA特徵 /　38
3.2.3　服務化框架 /　39
3.2.4　基於服務化的5G網絡功能架構 /　40
3.2.5　網絡功能服務 /　43
3.3　網絡切片 /　55
3.3.1　網絡切片的概念 /　55
3.3.2　網絡切片使用技術 /　59
3.3.3　網絡切片的管理 /　65
3.3.4　網絡切片安全 /　69
3.3.5　網絡切片技術部署建議 /　69
3.4　多接入邊緣技術（MEC） /　70
3.4.1　MEC基本概念 /　70
3.4.2　MEC系統框架和參考架構 /　76
3.4.3　MEC與5G網絡融合 /　84
3.4.4　MEC在5G網絡中的部署 /　89
3.4.5　MEC應用問題 /　91
3.4.6　MEC安全問題 /　96
3.4.7　MEC硬件問題 /　99
參考文獻　/　103

第四章　5G主要業務場景
4.1　概述 /　105
4.2　eMBB /　106
4.2.1　更高數據速率 /　106
4.2.2　更高密度 /　106
4.2.3　部署與覆蓋範圍 /　107
4.2.4　更高的用戶移動性 /　107
4.2.5　數據速率變化很大的設備 /　108
4.2.6　固定移動融合 /　108
4.2.7　家庭基站部署 /　109
4.3　mIoT /　110
4.3.1　運營方面 /　111
4.3.2　連通性方面 /　113
4.3.3　資源效率方面 /　115
4.4　關鍵通信 /　116
4.4.1　更高可靠性和更低時延 /　117
4.4.2　更高可靠性、更高可用性和更低時延 /　121
4.4.3　極低時延 /　122
4.4.4　更高精度定位 /　123
4.4.5　更高可用性 /　125
4.4.6　關鍵任務服務 /　126
4.5　eV2X /　127
4.5.1　eV2X支持車輛編隊 /　128
4.5.2　編隊內的信息交換 /　129
4.5.3　汽車自動駕駛：傳感器和狀態圖共享 /　129
4.5.4　eV2X支持遠程駕駛 /　130
4.5.5　用於短距離分組的自動協同駕駛 /　131
4.5.6　集體環境感知 /　132
4.5.7　不同3GPP RAT的車輛之間的通信 /　133
4.5.8　多PLMN環境 /　134
4.5.9　連續的自動駕駛汽車的協同防撞 /　134
4.5.10　局部/有條件自動駕駛的信息共享 /　135
4.5.11　高/全自動駕駛的信息共享 /　136
4.5.12　局部/有條件自動編隊的信息共享 /　137
4.5.13　高/全自動編隊的信息共享 /　137
4.5.14　動態乘車共享 /　138
4.5.15　多RAT用例 /　138
4.5.16　用於輔助和改進自動駕駛的視頻數據共享 /　139
4.5.17　改變駕駛模式 /　139
4.5.18　通過車輛上網 /　139
4.5.19　5G覆蓋範圍之外的用例 /　140
4.5.20　緊急軌跡對齊 /　140
4.5.21　遠程駕駛支持 /　141
4.5.22　提供交叉路口安全信息 /　141
4.5.23　自動駕駛車輛的協作車道變換 /　142
4.5.24　關於電子控制單元安全軟件更新的提案 /　142
4.5.25　V2X場景的3D視頻合成 /　143
4.5.26　車輛編隊的QoS方面 /　143
4.5.27　高級駕駛的QoS方面 /　143
4.5.28　遠程駕駛的QoS方面 /　144
4.5.29　擴展傳感器的QoS方面 /　145
4.5.30　針對不同V2X應用的不同QoS預估 /　145
4.5.31　性能要求 /　145
參考文獻　/　151

第五章　5G核心網規劃
5.1　總體原則 /　153
5.2　5G核心網規劃的內容和流程 /　154
5.3　業務需求、業務模型和用戶預測 /　155
5.4　網絡整體架構 /　157
5.4.1　功能實體和分期建設 /　157
5.4.2　網絡整體架構組織模式 /　159
5.4.3　漫游網絡架構 /　163
5.5　5GC VNF網絡建設方案 /　167
5.5.1　各網元設置原則 /　167
5.5.2　AMF建設方案 /　170
5.5.3　UDM組網方案 /　173
5.5.4　PCF組網方案 /　180
5.5.5　SMF 組網方案 /　180
5.5.6　UPF /　183
5.5.7　NRF組網方案 /　186
5.5.8　BSF組網方案 /　190
5.5.9　NSSF組網方案 /　192
5.5.10　5GC VNF建設方案匯總 /　193
5.6　容災方案 /　194
5.6.1　容災方案概述 /　194
5.6.2　AMF容災方案 /　196
5.6.3　SMF容災方案 /　197
5.6.4　UPF容災方案 /　199
5.6.5　UDM/PCF容災方案 /　200
5.6.6　NRF容災方案 /　201
5.6.7　NSSF容災方案 /　202
5.7　路由方案 /　203
5.7.1　信令面路由方案 /　203
5.7.2　用戶面路由方案 /　204
5.8　編號和標識管理 /　205
5.8.1　用戶相關標識 /　205
5.8.2　網絡相關標識 /　209
5.9　5GC雲資源池方案 /　213
5.9.1　基於NFV架構的5GC /　213
5.9.2　雲資源需求 /　217
5.9.3　雲安全要求 /　220
5.9.4　NFVI組網設計 /　222
參考文獻　/　224

第六章　5G核心網設備要求
6.1　AMF功能 /　227
6.1.1　接入控制功能 /　227
6.1.2　移動性管理功能 /　227
6.1.3　其他功能 /　233
6.2　UPF功能 /　235
6.2.1　用戶面功能 /　235
6.2.2　深度包檢測（DPI） /　245
6.2.3　UPF和SMF間的會話管理 /　246
6.2.4　其他 /　249
6.3　SMF /　250
6.3.1　會話管理 /　251
6.3.2　用戶面管理 /　258
6.3.3　數據轉發功能 /　260
6.3.4　切換 /　263
6.3.5　策略控制功能 /　265
6.3.6　QoS控制 /　268
6.3.7　計費功能 /　271
6.3.8　其他 /　274
6.4　AUSF /　276
6.4.1　5G-AKA鑒權 /　277
6.4.2　EAP-AKA'鑒權 /　278
6.4.3　其他 /　279
6.5　UDM /　280
6.5.1　5G系統鑒權功能 /　281
6.5.2　移動性管理 /　282
6.5.3　SMF會話管理 /　283
6.5.4　語音短信業務的支持 /　284
6.5.5　其他 /　284
6.6　UDR /　285
6.6.1　服務操作和數據訪問授權 /　286
6.6.2　數據存儲 /　288
6.7　PCF /　292
6.7.1　會話管理策略控制 /　294
6.7.2　AMF事件訂閱功能 /　300
6.7.3　接入與移動性管理策略控制功能 /　300
6.7.4　UE策略控制功能 /　301
6.7.5　PCF其他技術要求 /　303
6.8　NSSF /　309
6.8.1　切片選擇 /　310
6.8.2　NSSF和其他NF間的切片可用性服務 /　310
6.9　NRF /　311
6.9.1　NRF提供的服務 /　311
6.9.2　結構化數據類型定義 /　321
6.9.3　其他 /　324
6.10　共性功能 /　326
6.10.1　服務化功能 /　326
6.10.2　網絡切片功能 /　330
6.10.3　雲化部署要求 /　332
參考文獻　/　335

第七章　5G核心網安全
7.1　5G安全架構概述 /　337
7.2　5G安全實體 /　339
7.2.1　AMF /　339
7.2.2　UPF /　346
7.2.3　UDM /　349
7.2.4　SMF /　351
7.2.5　SEPP /　352
7.2.6　NEF /　354
7.2.7　AUSF /　356
7.3　5G核心網安全重點內容 /　357
7.3.1　認證和鑒權 /　357
7.3.2　接口安全 /　383
7.3.3　切片管理安全 /　398
參考文獻　/　399
縮略語
附錄
附錄1　移動性管理 /　408
附錄2　安全管理 /　419
附錄3　用戶數據管理 /　424
附錄4　會話管理 /　427
附錄5　4G/5G互操作 /　434
附錄6　語音業務 /　438
參考文獻　/　440