相較4G,5G 的SA網路引入了服務化、切片、移動性管理和會話管理分離,以及C/U、C/D分離等特性。先對比下4G和5G網路架構:
4G網路架構
5G網路架構
為了對5G各網元有更深入的瞭解,將5G網元的功能和4G進行對比。
5G核心網摒棄了4G的分省部署,而是採用大區的形式進行部署,所有控制面和資料面網元全部集中在大區中心部署,使用者面網元可以根據業務需要可以部署在地市甚至邊緣。中移的核心網8大區部署情況
5G的終極目標網是建設成一張2G/3G/4G/5G融合的核心網,所以就需要實現如下功能:
SMF實現SGW-C、PGW-C和GGSN-C的功能; UPF實現對SGW-U、PGW-U以及GGSN-U功能的融合;AMF實現MME和SGSN功能的融合。
傳統的2/3/4G核心網需要準直連信令網實現信令連線匯聚、信令定址、會話繫結,這種組網的缺點是會產生信令風暴,路由配置和連線管理負責。而5GC核心網引入服務化架構,使用HTTP/2協議。在R16標準中,協議提出了service和communication分離的可選NF非直連方式,但標準尚不成熟,所以,在5G SA商業早期,NF數量較少,NF可以實現直連和靜態配置實現路由(與4G類似)。Proxy進行鏈路匯聚可以降低NF信令連線管理複雜度和NRF處理負荷,雖然初期可以不引入,後期可以根據裝置的能力和標準成熟,建議可以引入。
為了保持IP地址的連續性,需要部署SMF+PGW-C、UPF+PGW-U和UDM+HSS融合裝置;為了保持策略控制一致,PCRF和PCF需要融合;5G網路透過UPF+PWG-U融合裝置與IMS網路互連,介面類似SGi介面;IMS網路與UDM+HSS、PCC與UE的介面、協議均與VoLTE保持一致;5GC與EPC之間引入互操作介面N26,採用GTP-C協議。VoNR和EPS Fallback方案的區別僅在與5G到4G觸發的條件不同:
VoNR基於覆蓋條件的觸發,gNB在5G覆蓋不佳時,為了保持語音的連續性,切換到4G網路。EPS Fallback基於業務觸發,gNB在5GC建立語音承載時觸發切換或重定向到4G網路。最後再看下5G的短訊息業務,5G支援兩種方式承載端訊息,分別是SMS Over IP和SMS over NAS。其中SMS over IP對5GC沒有額外要求,協議在R15中主要定義SMS over NAS的技術方案。所以引入了新網元SMSF,實現與簡訊中心的互連,並透過IP-SW-GW並實現到5G的簡訊域選擇。
由於5G初期,加上只能終端均支援SMS over IP,部署SMSF主要是面向行業使用者提供SMS over NAS服務。