核心网在无线通信中的王者地位

上一篇博文，给出了5G核心网的系统架构图，没见过核心网架构的亲们肯定迷糊了，这图里哪儿是核心网？不明白？真的不明白么？

曾经问过做无线侧的工程师哥哥，知道核心网是啥不？哥哥说，“基站往上，就是核心网呗！”，好吧，那核心网都有什么呢？哥哥说：那我不知道，反正都是有线的（特别容易看成“有钱的””“，有没有？），没啥技术含量。

于是痛掬一把苦涩的泪水，含泪也要给核心网平反。

什么是核心网啊？网侧的王者，基站往北，往北，再往北，都是核心网的领地。

在4G网络中，基站的S1口往北，都是核心网的管辖区域。EPC中基本的网元设备包括MME、HSS、SGW、PGW、PCRF等网元（以上参见3gpp 23.401）。再往北，为了解决4G打电话问题出生的IMS（IP Multimedia Subsystem），也属于核心网的管辖范围。不要小看IMS哦，虽然她只有三个字母，但是包括的网元也不少，包括P-CSCF/IMS-ALG/IMS-AGW、ATCF/ATGW、S-CSCF、I-CSCF、TAS、SCC AS、IM-SSF、MRF、MGCF/IM-MGW、BGCF、BSF/NAF/AP、IBCF/TrGW、TRF、E-CSCF、LRF、EATF、IP-SM-GW、ENUM、DNS等功能单元组成。看到这一串的名字是不是已经开始头脑发晕了？怎么样，核心网的王者地位是否已经确立？IMS的架构图大家可以网上找一找，协议里找一找都行，我就不在这里贴图了，太占地方。

包括IMS的核心网，多网元逻辑实体太多，让人不太服气，鉴于我也没做过IMS，没了解过，本文也就不再涉及IMS相关内容了，咱们以后只说EPC的事儿。

下图是4G下EPC的系统架构图（参见3gpp 23.401）:

这个图是不是比上一篇文章中的5G核心网架构图简单很多很多很多？这就对了，通信专家们对4G核心网的结构不是很满意，觉得还是不够复杂，所以就把4G核心网各个网元功能给拆分了，分成了更多的网络功能（NF），然后采用了更先进、更流行的基于服务的架构，基于虚拟化的架构，把俺们核心网给包装了一下，于是马上变得高大上了是不是。BUT，这个高大上也是有代价的，那就是核心网包括的网络功能（4G的时候叫网元）又多了，直接翻倍有没有。然后呢，以后所有场景的核心网架构图都要一次画两个了，“基于服务的架构”和“基于参考点的架构”，上一篇文章中贴的图是最最基本的场景的两个架构图。

本文将给大家展现一下23.501中所有场景的所有架构图（仅限于5G核心网，什么3、4、5G融合的，非3GPP融合的就太多太多了，博主目前还没能力学习那么多，就不贴了）。每个图下面我会简单写一下简单的理解，但是由于实在是太多了，所以可能理解不全面，也请大家见谅，如果想了解更全面的内容，大家可以仔细研读协议。

以下为协议中的所有系统架构图，我根据内容调整了一下顺序，方便理解。

（一） 非漫游场景下的架构-基于服务接口

图1
这是5G核心网侧基于服务化接口的最基本的架构图，图中标识出了在5G核心网中最基本的网络功能（NF）：UPF、AMF、SMF、AUSF、UDM、PCF、NSSF、NEF、NRF、SCP。从这个图中可以看出来几个重点：

首先，我们看到，除了UPF之外，所有的NF都拥有基于服务化的接口N***,（这个***就是NF的名字）。

然后，UPF为什么没有基于服务化的接口？因为5G的一大特点就是用户面下沉，为了解决用户平面数据可以本地化，DN本地化等问题，为了把UPF和其他NF分离，让UPF不需要再和其他NF一样必须放到机房里，核心网把UPF给分离了，让他可以更灵活的和基站在一起，和边缘计算中心在一起，或者和SMF在一起，都可以。所以，UPF没有基于服务化的接口，跟核心网的其他NF不一样。

最后，了解4G的小伙伴们都知道，4G的网元都是为了解决通信问题的，至于管理配置等，那是网管哥哥的工作范围。到了5G，通过和4G网元的对比我们发现，核心网架构里多了几个NF：NRF、NEF、NSSF。对了，他们是新加入的小伙伴，做的事儿感觉有点网管哥哥的意思了，不过他们没有抢网管哥哥的工作哦。他们有自己的职责，具体职责是啥，我们后面的文章中会详细的写。

（二） 非漫游场景下的架构-基于参考点

图2
看完了基于服务化接口的架构图，还是让我们看看老朋友，基于参考点的架构图吧，看这个图是不是亲切多了？其实仔细分析，图中除了NSSF的功能在原有4G架构图中没有涉及外，其他的NF都可以在4G网元功能中找到他们的影子。
（1） UDM，承载了原有HSS的关于数据和数据管理的功能。
（2） AUSF，承载了原HSS和MME中关于鉴权相关的功能。
（3） AMF，承载了原MME中关于移动性管理相关功能。
（4） SMF，承载了原MME、SGW、PGW中会话管理相关功能。
（5） UPF，承载了原SGW、PGW中用户面相关功能。
（6） PCF，承载了原PCRF相关功能。

这样看起来是不是就容易理解了呢。这6个主要功能NF的具体功能我们会在后面的文章中详细介绍。

新的5G架构还有一个重要的变化，就是所有的接口名称都以N+数字组成。这也不知道是谁定的，真真是难为死我了，从1开始记确实没有之前的S1-C、S1-U、NAS等容易记。但是用点心记吧，总会记住的。

（三） 非漫游场景下多PDU会话的架构-基于参考点

图3
前面两张图已经简单把架构图说了一下，本图是非漫游场景下，多PDU会话的架构图。图中为两个不同的 PDU 会话选择了两个SMF。不过，每个SMF还是可以在PUD会话中同时控制本地和中央UPF的。

（四） 非漫游场景下单PDU会话访问两个网络的架构-基于参考点

图4

本图表示非漫游场景下，单PDU会话同时访问两个（本地和中央）两个DN的情况。

值得关注的，这个图中竟然有3个UPF。具体3个UPF都起到什么作用呢？让我们带着疑问进行后面的协议阅读吧，本宝宝现在也不知道呢。（遗留问题1）

（五） 漫游场景下本地疏导架构-基于服务接口

图5

（六） 漫游场景下归属域路由架构-基于服务接口

图6

图5和图6，咱们对比着看。两种路由方式的选择说白了还是看要从哪儿访问的数据网络DN，用本地的UPF，就本地疏导。用归属地的UPF就归属地路由。
其他区别如下：
（1）本地疏导，HPLMN中没有NSSF、SMF、UPF。归属地路由，HPLMN中是有这几个网元的。两种路由方式为什么包含的NF不同，怎么后续会到流程中去了解，看了流程图就会明白了。
（2）本地疏导，使用的是本地的UPF访问DN。归属地路由，使用归属地的UPF访问DN。

（七） 漫游场景下本地疏导架构-基于参考点

图7

（八） 漫游场景下归属域路由架构-基于参考点

图8

看过了图5、图6，咱们再来对比着看基于参考点的图7和图8。

图7的本地疏导，虚线右侧超简单啊，一共就三个NF，用于认证服务的AUSF，用于数据管理的UDM，用于计费的hPCF。是不是瞬间就理解了呢。漫游的时候，如果是本地疏导架构，在HPLMN中，只需要最基本的功能就可以了，那就是只能在归属地做的认证、用户数据管理，还有本地和归属地都需要计费。

图8的归属地路由架构的右侧就看起来复杂多了，H-NSSF和左侧的V-NSSF需要交互，H-SMF和V-SMF需要交互，H-PCF和V-PCF也需要交互。用户平面的UPF也需要两个传输数据。

（九） NRF漫游架构-参考点

图9

NRF是干啥的？这个在5G中新出生的小伙子，他是NF的大管家，所以NF的信息都由他存储和管理。他也有漫游架构，那就是说在VPLMN中是VNRF，它通过N27 接口获得HNRF中相关的信息。

（十） 非漫游场景下网络开放功能架构

图10

图中是网络开放功能架构，由NEF提供网络开放功能，NEF能够通过API，将NF可以提供的信息，灵活的开放给AF。如图所示，AF可以从不同的API接口获得想要的信息，也可以同时从不同的NEF的不同的API接口获得信息。

同样的，NF也可以给一个或多个NEF提供信息。

（十一）网络开放功能漫游架构

图11

在漫游方案中，可以部署I-NEF。VPLMN下的NF，可以通过INEF将信息提供给HPLMN下的NEF，进而再由HPLMN下的NEF将信息通过API提供给AF。

最后

以上就是外向黑裤为你收集整理的核心网在无线通信中的王者地位的全部内容，希望文章能够帮你解决核心网在无线通信中的王者地位所遇到的程序开发问题。

如果觉得靠谱客网站的内容还不错，欢迎将靠谱客网站推荐给程序员好友。