通信人家园

标题: 5GC网络架构及基础概念 [查看完整版帖子] [打印本页]

时间: 2026-2-9 17:21

作者: 54321qaz 标题: 5GC网络架构及基础概念

# 5GC基础篇——5GC网络架构及基础概念

## 一、5GC是5G的“大脑”

<span style="color: rgb(13, 0, 22); --darkreader-inline-color: var(--darkreader-text-0d0016, #e6e3e0);">5G核心网（5GC）如同人体的神经系统，负责指挥所有数据传输。与传统4G EPC相比，它的</span><span style="color: rgb(254, 44, 36); --darkreader-inline-color: var(--darkreader-text-fe2c24, #ff372f);">三大技术突破</span><span style="color: rgb(13, 0, 22); --darkreader-inline-color: var(--darkreader-text-0d0016, #e6e3e0);">：</span>

- **服务化架构（SBA）** ：像乐高积木，各功能模块可灵活拼装（例如AMF负责接入，SMF管会话）。也可以理解每个网元都是独立小程序（如“滴滴打车”模式，AMF是接单司机，NRF是调度平台）。

- **控制面/用户面彻底分离** ：UPF下沉到边缘，视频直播时延降低至1毫秒。

- **网络切片** ：就像高速公路划分快车道（自动驾驶）、慢车道（智能家居），互不干扰。也可以类比“云盘VIP服务”——交钱开通极速下载专属通道。

## 二、5GC核心网网元功能

**1. 控制面“<span style="color: rgb(254, 44, 36); --darkreader-inline-color: var(--darkreader-text-fe2c24, #ff372f);">四大天王</span>”**

- **AMF** ：相当于“前台接待”，终端一开机就由它分配“通行证”。

- **SMF** ：像“交通警察”，决定数据走哪条隧道（例如你刷抖音时分配专属带宽）。

- **UDM+AUSF** ：组成“身份证核验机”，存储你的套餐信息并刷脸认证。

**2. 用户面核心——UPF**

- **功能实例** ：当你微信视频时，UPF直接把数据从基站“抄近路”送到腾讯服务器，不再绕道北京机房。

网络架构图：

<img src="./assets/0_1.png" alt="" style="max-height:1317px; box-sizing:content-box;" />

**3. 各个网元的功能作用**

**C面网元：**

| AMF | 接入和移动性管理。提供了UE在5G网络的接入及移动能力，及UE在移动过程中的业务连续性能力。移动性管理包括用户状态管理、注册、服务请求、切换、注销等业务流程。 |
|:---:|:---:|
| <span style="color:null">SMF</span> | <span style="color:null">会话管理。会话管理功能为UE提供了通过5G网络接入分组数据网，并享用Internet或企业网提供的数据业务的能力。会话管理包括PDU Session的建立、更新和删除等业务流程。</span> |
| NRF | 网络自治理。为了适应5G网络基于SBA架构的特征以及网络切片的普遍应用，需要通过网络自治理来降低维护成本。 |
| NSSF | 网络切片管理。在用户的业务流程中，针对用户属性及业务类型为用户下发切片策略，实现对5G网络的切片管理。 |
| AUSF | 认证服务功能。通过接收来自AMF（接入和移动性管理功能）的认证请求，与UDM（统一数据管理）协同完成认证流程‌。在认证过程中，AUSF参与生成和管理认证密钥（如5G-AKA协议中的密钥），确保通信的安全性和隐私性‌。 |
| CHF | 计费功能。融合计费‌：支持在线/离线计费统一处理。话单生成‌：通过CDF功能生成CHF-CDR计费记录。配额管理‌：为SMF提供在线计费所需的配额‌。 |
| PCF | 策略控制。为网络提供统一的策略框架和管理机制。 |
| UDM | 用户签约数据管理。存储和管理用户的个人身份信息、服务配置和策略数据，确保网络能够根据用户的需求提供合适的服务；负责对接入网络的用户进行鉴权和认证，以确保只有合法用户可以访问网络资源；存储用户的签约数据、注册信息，并向AMF/SMF下发这些签约数据‌；同时它还存储用户当前服务的AMF地址，确保用户数据的准确性和实时性‌。 |

**用户面网元：**

| UE | 作为用户终端设备与5G核心网进行交互。具体如下：‌传统移动终端‌：智能手机、平板电脑等消费类设备<br/><br/>物联网设备‌：智能电表、工业传感器、车载终端等<br/><br/>固定无线接入设备‌：CPE(客户终端设备)等<br/><br/>特殊行业终端‌：医疗设备、无人机控制终端等 |
|:---:|:---:|
| RAN | RAN是无线接入网(Radio Access Network)的缩写，在5G网络中被称为NG-RAN(下一代无线接入网络)。 |
| UPF | 用户数据处理。主要负责用户数据报文处理‌，支持GTP-U/C与PFCP等协议接口与5GC其他网元通信‌。 |

## 三、5GC的俩种部署模式

5G分NSA(Non-StandAlone)非独立部署模式和SA(StandAlone)独立部署模式。

**1. 非独立部署(Non-Standalone, NSA)：** 是指在现有4GLTE网络基础上，通过增加5G新空口基站来实现5G服务的组网方式。在NSA模式下，5G基站作为补充节点接入4G核心网(EPC)，与4G基站共同为用户提供服务‌。

**2. 独立部署(Standalone, SA)：** 是指完全基于5G新空口(New Radio, NR)和5G核心网(CoreNetwork, CN)的组网方式。在这种模式下，5G网络不依赖于现有的4G LTE网络基础设施，而是从无线接入网到核心网均采用全新的5G技术和设备构建‌。

| 对比维度 | 非独立部署(NSA) | 独立部署(SA) |
|:---:|:---:|:---:|
| ‌ **核心网依赖** ‌ | 依赖4G EPC核心网 | 使用独立的5GC核心网 |
| ‌ **架构复杂度** ‌ | 较复杂(需同时连接4G/5G) | 较简单(纯5G架构) |
| ‌ **时延性能** ‌ | 较高(>10ms) | 低(<1ms) |
| ‌ **上行速率** ‌ | 相对较低 | 优势明显 |
| ‌ **5G功能支持** ‌ | 仅支持部分5G功能 | 支持全部5G功能(如网络切片) |
| ‌ **部署成本** ‌ | 初期成本低(复用4G资源) | 初期成本高(需新建网络) |
| ‌ **技术成熟度** ‌ | 成熟度高 | 相对较新 |
| ‌ **适用阶段** ‌ | 5G初期过渡方案 | 5G最终目标架构 |

## 四、5GC的三大类场景应用

**1. 增强移动宽带(eMBB)。**

增强移动宽带(EnhancedMobileBroadband, eMBB)是在现有4G移动宽带业务基础上，对用户体验和性能的进一步提升。这一场景主要解决大流量数据传输问题，支持高清视频、虚拟现实等高带宽需求应用。

**技术特点：**

- ‌超高传输速率‌：峰值速率可达20Gbps，用户体验速率通常在50-100Mbps

- ‌高容量‌：每平方公里流量密度可达数十Tbit/s

- ‌高移动性‌：支持500km/h以上的高速移动连接

- ‌低时延‌：用户平面时延控制在4ms以内

**典型应用：**

- 4K/8K超高清视频流媒体

- 虚拟现实(VR)和增强现实(AR)应用

- 云游戏和云桌面服务

- 大型体育赛事和演唱会现场直播

**2. 超可靠低时延通信(uRLLC)。**

超可靠低时延通信(Ultra-Reliable Low-Latency Communication, uRLLC)强调高可靠性和极低延迟(1ms级)，适用于对时延和可靠性要求严苛的垂直行业应用。

**技术特点：**

- ‌极低时延‌：端到端时延小于1ms

- ‌超高可靠性‌：可靠性接近100%

- ‌高可用性‌：支持关键业务连续性

- ‌确定性传输‌：提供可预测的性能保障

**典型应用：**

- 工业自动化与智能制造

- 自动驾驶与车联网

- 远程医疗与手术

- 智能电网与能源管理

**3. 海量机器类通信(mMTC)。**

海量机器类通信(Massive Machine-Type Communication, mMTC)主要面向大规模物联网设备连接需求，支持每平方公里百万级设备的高密度连接。

**技术特点：**

- ‌极低时延‌：端到端时延小于1ms

- ‌超高可靠性‌：可靠性接近100%

- ‌高可用性‌：支持关键业务连续性

- ‌确定性传输‌：提供可预测的性能保障

**典型应用：**

- 智能电表与能源管理

- 智慧城市环境监测

- 智能农业与精准种植

- 智能家居与可穿戴设备

**三大类场景应用技术对比：**

| 对比维度 | eMBB | uRLLC | mMTC |
|:---:|:---:|:---:|:---:|
| ‌ **主要目标** ‌ | 提升带宽和速率 | 低时延高可靠 | 海量连接 |
| ‌ **时延要求** ‌ | 4ms | <1ms | 不敏感 |
| ‌ **可靠性** ‌ | 99.9% | 99.999% | 99% |
| ‌ **连接密度** ‌ | 中 | 低 | 极高(百万级) |
| ‌ **典型速率** ‌ | 50-100Mbps | 可变 | 低(kbps级) |
| ‌ **功耗要求** ‌ | 中 | 中 | 极低 |
| ‌ **应用领域** ‌ | 消费互联网 | 工业控制 | 物联网 |

时间: 2026-2-9 23:32

作者: 不吹不黑

很多通信技术在里面

时间: 2026-2-10 07:39

作者: cnqq9999

AI的杰作

通信人家园 (https://test.txrjy.com/)

Powered by C114