详解5G三大关键技术

分享到:

 

想必你已听说,由中国移动牵头提出的SBA构架已被3GPP确认为5G核心网基础构架,实在令人欣喜自豪。

 

但是,相对于传统核心网,这一构架变动之大,不禁让人感叹技术创新步伐之快,有点猝不及防之感。

 

5G核心网构架主要包含三大关键技术:SBA、CUPS和网络切片,在小编看来,这是最终实现化整为零、由硬变软的彻底演进。

 

 

1.webp

 

什么是SBA?

 

SBA(Service Based Architecture),即基于服务的架构。它基于云原生构架设计,借鉴了IT领域的“微服务”理念。

 

众所周知,传统网元是一种紧耦合的黑盒设计,NFV(网络功能虚拟化)从黑盒设备中解耦出网络功能软件,但解耦后的软件依然是“大块头”的单体式构架,需进一步分解为细粒度化的模块化组件,并通过开放API接口来实现集成,以提升应用开发的整体敏捷性和弹性。

 

为此,业界提出了基于Cloud Native的设计原则。

 

Cloud Native的使命是改变世界如何构建软件,其主要由微服务架构、DevOps和以容器为代表的敏捷基础架构几部分组成,目标是实现交付的弹性、可重复性和可靠性。

 

 

2.webp

 

微服务就是指将Monolithic(这个词太难传神翻译了,本文翻译成单体式应用程序)拆分为多个粒度更小的微服务,微服务之间通过API交互,且每个微服务独立于其他服务进行部署、升级、扩展,可在不影响客户使用的情况下频繁更新正在使用的应用。

 

 

3.webp

 

 

正是基于这样的设计理念,传统网元先是转换为网络功能(NF),然后NF再被分解为多个“网络功能服务”。

 

4.webp

SBA=网络功能服务+基于服务的接口。网络功能可由多个模块化的“网络功能服务”组成,并通过“基于服务的接口”来展现其功能,因此“网络功能服务”可以被授权的NF灵活使用。

 

其中,NRF(NF Repository Function,NF贮存功能)支持网络功能服务注册登记、状态监测等,实现网络功能服务自动化管理、选择和可扩展。

 

 

5.webp

 

CUPS

 

CUPS(Control and User Plane Separation),即控制与用户面分离。目的是让网络用户面功能摆脱“中心化”的囚禁,使其既可灵活部署于核心网(中心数据中心),也可部署于接入网(边缘数据中心),最终实现可分布式部署。

 

事实上,核心网一直沿着控制面和用户面分离的方向演进。比如,从R7开始,通过Direct Tunnel技术将控制面和用户面分离,在3G RNC和GGSN之间建立了直连用户面隧道,用户面数据流量直接绕过SGSN在RNC和GGSN之间传输。到了 R8,出现了MME这样的纯信令节点。

 

6.webp

 

只是到了4.5G和5G时代,这一分离的趋势更加彻底,也更加必要。

 

其中一大原因就是,为了满足5G网络毫秒级时延的KPI。

 

7.webp

 

光纤传播速度为200km/ms,数据要在相距几百公里以上的终端和核心网之间来回传送,显然是无法满足5G毫秒级时延的。物理距离受限,这是硬伤。

 

因此,需将内容下沉和分布式的部署于接入网侧(边缘数据中心),使之更接近用户,降低时延和网络回传负荷。

 

网络切片

 

5G服务是多样化的,包括车联网、大规模物联网、工业自动化、远程医疗、VR/AR等等。

 

这些服务对网络的要求是不一样的,比如工业自动化要求低时延、高可靠但对数据速率要求不高;高清视频无需超低时延但要求超高速率;一些大规模物联网不需要切换,部分移动性管理对之而言是信令浪费等等,为此5G要像一把瑞士军刀一样,多功能满足差异化的网络服务。

 

于是,我们就要把网络切成多个虚拟且相互隔离的子网络,分别应对不同的服务。

 

当然,这么灵活的切片工作岂是传统大块头的黑盒设备能担当的,自然要虚拟化、软件化,再将网络功能进一步细粒度模块化,才能实现灵活组装业务应用。

 

因此,3GPP就确认了由中国移动牵头26家公司提出的SBA构架为5G核心网基础构架。

 

5G系统构架

 

构架如下:

                                  8.webp

 

▲5G系统服务架构

 

 

9.webp

▲非漫游5G系统架构参考点

 

 

•Authentication Server Function (AUSF)

•Core Access and Mobility Management Function (AMF)

•Data network (DN), 比如运营商服务、互联网接入和三方服务

•Structured Data Storage network function (SDSF)

•Unstructured Data Storage network function (UDSF)

•Network Exposure Function (NEF)

•NF Repository Function (NRF)

•Policy Control function (PCF)

•Session Management Function (SMF)

•Unified Data Management (UDM)

•User plane Function (UPF)

•Application Function (AF)

•User Equipment (UE)

•(Radio) Access Network ((R)AN)

 

这个5G核心网基础构架正是基于云原生的微服务构架设计原则,以模块化、软件化的构建方式来构架5G核心网,以高效执行不同服务类型的网络切片。我们看到上图中网络节点名称后面都带有Function(功能),这些功能是基于软件化的,以便动态灵活调整网络。

 

5G相关资讯推荐:

美国制裁中兴的背后, 其实是对中国5G创新能力的打压?

深度解析5G与未来天线技术

5G NR 自传

 

继续阅读
5G或推动射频前端大变局

射频前端市场将以8%的年均复合增长率增长,从2018年的150亿美元,有望到2025年达到258亿美元。加上5G技术的助力,射频前端市场的重要性和市场红利不言而喻,因而近来射频前端领域涌现了不少重大事件。

QORVO联合其他业内领先的无线芯片组提供商和射频前端供应商联合成立OpenRF联盟

中国北京,2020 年 10 月 21 日——移动应用、基础设施与航空航天、国防应用中 RF 解决方案的领先供应商 Qorvo®, Inc.(纳斯达克代码:QRVO)日前宣布联合其他领先的无线芯片组提供商和射频前端供应商联合成立 OpenRF™ (开放式射频协会)。该联盟致力于将多模式射频前端和芯片组平台的硬件和软件功能互操作性扩展到 5G 时代,同时满足客户对开放式架构的需求。其创始成员包括 Broadcom Inc.、Intel Corporation、MediaTek Inc.、Murata Man

从基带到射频:数据在手机和基站内的奇妙旅程

说起基带和射频,相信大家都不陌生。它们是通信行业里的两个常见概念,经常出现在我们面前。不过,越是常见的概念,网上的资料就越混乱,错误也就越多。这些错误给很多初学者带来了困扰,甚至形成了长期的错误认知。所以,我觉得有必要写一篇文章,对基带和射频进行一个基础的介绍。

5G高低频组网,到底是什么意思?

目前,全球5G网络建设正处于如火如荼的阶段。根据数据统计,截止2020年8月,全球已有92个5G商用网络,覆盖38个国家和地区。这些5G网络,基本上都采用了TDD的制式。

为什么无线通信需要同步?

无线网络是由一个一个的基站组成的。单个基站的覆盖范围和容量有限,因此基站间需要进行各种信令交互来实现小区选择,重选,切换,负荷均衡,干扰协同等复杂的操作。