5G核心网面向3GPP R16演进关键技术及引入策略

doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2021133

电信科学 ›› 2021, Vol. 37 ›› Issue (6): 150-159.doi: 10.11959/j.issn.1000-0801.2021133

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5G核心网面向3GPP R16演进关键技术及引入策略

杨旭¹, 肖子玉¹, 张明², 邵永平¹

¹ 中国移动通信集团设计院有限公司，北京 100080
² 中国移动通信采购共享服务中心，北京 100053

修回日期:2021-06-15 出版日期:2021-06-20 发布日期:2021-06-01
作者简介:杨旭（1985- ），男，中国移动通信集团设计院有限公司高级工程师，主要研究方向为移动通信核心网、NFV/SDN、边缘计算等
肖子玉（1969- ），女，中国移动通信集团设计院有限公司教授级高级工程师，主要研究方向为 NFV/SDN、5G 核心网、IMS、网络安全和信息安全等
张明（1991- ），男，现就职于中国移动通信采购共享服务中心，主要研究方向为移动通信核心网、云计算、IT系统等
邵永平（1978- ），男，中国移动通信集团设计院有限公司高级工程师，主要研究方向为移动通信核心网、物联网、网络和信息安全等

Key technologies and introduction strategies for 3GPP R16 oriented evolution of 5G core network

Xu YANG¹, Ziyu XIAO¹, Ming ZHANG², Yongping SHAO¹

¹ China Mobile Group Design Institute Co., Ltd., Beijing 100080, China
² China Mobile Purchasing and Sharing Service Center, Beijing 100053, China

Revised:2021-06-15 Online:2021-06-20 Published:2021-06-01

摘要/Abstract

摘要：

5G核心网已经基于3GPP R15版本标准现网商用部署，首先梳理了5G核心网3GPP标准进展及端到端产业总体进展情况，并面向3GPP R16标准演进梳理总结3GPP R16主要课题研究方向及主要研究内容，然后对于后续商用优先级相对较高的部分重点课题进行关键技术研究及现网引入部署策略分析，最后对后续5G核心网商用演进方向进行整体总结分析并提出初步部署策略建议，为5G SA核心网面向后续商用演进及建设提供参考。

关键词: 5G核心网, R16, 5GLAN, TSN

Abstract:

5G core network has been deployed based on 3GPP R15 standard.Firstly, the progress of 3GPP standard and the overall progress of end-to-end industry of 5G core network were reviewed, and the main research directions and contents of R16 based on the evolution of 3GPP R16 standard were summarized, Then, the key technology research and deployment strategy analysis were carried out for some key issues with relatively high priority in the follow-up business.Finally, the overall summary and analysis of the follow-up 5G core network business evolution deployment direction were carried out, and the preliminary deployment strategy suggestions were put forward, so as to provide reference for the follow-up business evolution and construction of 5G SA core network.

Key words: 5G core network, Release 16, 5G local area network, time sensitive networking

中图分类号:

TN929.5

杨旭, 肖子玉, 张明, 邵永平. 5G核心网面向3GPP R16演进关键技术及引入策略[J]. 电信科学, 2021, 37(6): 150-159.

Xu YANG, Ziyu XIAO, Ming ZHANG, Yongping SHAO. Key technologies and introduction strategies for 3GPP R16 oriented evolution of 5G core network[J]. Telecommunications Science, 2021, 37(6): 150-159.

图/表 10

图1

图2

图3

图4

图5

图6

图7

图8

图9

表2

R16关键技术后续部署分析初步建议"

关键技术	技术功能点	典型应用场景	对终端是否有要求	无线改造要求	核心网改造要求	引入优先级
ETSUN	● 引入I-SMF、I-UPF	● 同一PLMN中跨区域移动	否	无须	ETSUN 中的关键技术已在现网实施部署	现网已部署
	● I-SMF控制UL-CL	● 跨PLMN间移动
	● C/U full mesh架构	● 企业内网应用
eSBA	● 引入 SCP 网元负责 NF 间服务的发现	转接5GC信令消息	否	无须	● 需新增SCP，可能涉及与现网信令网的融合演进	中
	● 引入NF set以及NF service set				● 现网AMF、SMF、PCF等所有控制面网元均需增强	高
eIMS	IMS所有Diameter接口升级支持服务化	增强IMS到5GC的服务化架构	否	无须	● 现网 IMS 各网元需升级支持服务化接口	低
					● 现网NRF、SMF等网元需增强
eNS	4G/5G切片互操作	4G到5G切片互操作/支持漫游	否	无须	现网AMF、SMF需增强	低
	特定网络切片二次签权	网络切片技术限制	是	无须	现网AMF、UDM等需增强；需新增AAA-F/AAA-S网络功能	中
uRLLC	● 用户面冗余方案	低时延基础上进一步增强可靠性；工业控制、车联网等领域	是	是	● N3/N9冗余方案UPF支持复制和去重功能	中
	● QoS监控方案				● 增加NEF等网元实现QoS统计和策略下发等
CIoT	通过NB-IoT接入5GC	抄表类等窄带领域	是	LTE基站升级支持接入5GC	无，接入现有的5GC即可	低
5G LAN	● 动态群组管理	● 虚拟专网通信	否	无须	● NEF/UDM 的服务增强，以支持动态组管理	高
	● 终端静态地址	● 终端灵活组网
	● 用户面直接通信	● 缩短数据转发路径			● SMF/UPF 的数据转发处理增强，以增强本地交换和跨 UPF通信
NPN	包含PNI-NPN（public network integrated non-public network）和SNPN（stand-alone non-public network）网络识别、访问控制、移动性限制	在特定地理区域内提供非公共网络覆盖，对接入用户进行访问控制	是	是，NR 广播增强	● AMF接入管理增强	PNI-NPN优先级中、SNPN 优先级较低
NPN		在特定地理区域内提供非公共网络覆盖，对接入用户进行访问控制	是	是，NR 广播增强	● SMF会话管理增强	PNI-NPN优先级中、SNPN 优先级较低
TSN	架构增强、5G 时间同步、QoS映射和保障	时间同步，时延精准控制等要求；工业控制、机器制造	是	是	AMF/SMF/UPF/PCF 等均需改造，5G QoS增强	中
ATSSS	● 支持MPTCP（multi-path TCP protocol）、ATSSS-LL（ATSSS low-layer）	终端同时在 5G 网络环境和Wi-Fi环境下的接入	是	无须	AMF、SMF、PCF、UPF均有功能增强	低
5WWC	统一鉴权认证、统一接入管理、统一策略控制等	● 家庭网关通过有线接入网接入5GC	是	无须	AMF、SMF、UDM、,PCF、UPF等均需增强	低
		● 3GPP 终端通过非 3GPP接入方式接入5GC
eLCS	定位能力开放、用户定位感知及隐私保护	增强5G定位能力；垂直行业、运输物流、紧急呼叫	是	基站升级	NEF、UDM、AMF增强，GMLC、LMF定位平台NF增强	中
eNA	数据集中搜集分析，5G QoS增强、切片SLA保障等	网络自动化使能，辅助网络运营	否	否	AMF/SMF/PCF/UDM 等需要与新增NWDAF开接口	中
eV2X	● PC5和Uu的接口支持4G和5G基站连接5GC	车车通信，获取终端 QoS 及效果，满足5G自动驾驶相关业务需求	是	是	增强PCF，AMF、NEF、 SMF、UDM/UDR和NWDAF网元	低
	● AF支持V2X通信的服务参数配置
	● V2X服务与EPS的互操作

表2

参考文献 5

[1]	3GPP. System architecture for the 5G system(release 15):TS 23.501 V15.5.0[S]. 2019.
[2]	3GPP. Procedures for the 5G system (release 15):TS 23.502 V15.5.1[S]. 2019.
[3]	杨旭, 肖子玉, 邵永平 ,等. 面向 5G 的核心网演进规划[J]. 电信科学, 2018,34(7): 162-170.
	YANG X , XIAO Z Y , SHAO Y P ,et al. Core network evolution planning oriented 5G[J]. Telecommunications Science, 2018,34(7): 162-170.
[4]	杨旭, 肖子玉, 邵永平 ,等. 5G 网络部署模式选择及演进策略[J]. 电信科学, 2018,34(6): 138-146.
	YANG X , XIAO Z Y , SHAO Y P ,et al. Deployment mode selection and evolution strategy of 5G network[J]. Telecommunications Science, 2018,34(6): 138-146.
[5]	王丹, 孙滔, 段晓东 ,等. 面向垂直行业的5G核心网关键技术演进分析[J]. 移动通信, 2020(1): 8-13.
	WANG D , SUN T , DUAN X D ,et al. Analysis on the evolution of key technologies of 5G core networks for vertical industries[J]. Mobile Communications, 2020(1): 8-13.

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[2]	张雪. 5G核心网云网一体化运维[J]. 电信科学, 2021, 37(8): 128-135.
[3]	杨旭,肖子玉,梁冰,李乐. 5G核心网部署及演进方案[J]. 电信科学, 2020, 36(9): 131-140.
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[5]	李青. 5G组网方案研究[J]. 电信科学, 2020, 36(5): 125-137.
[6]	杨旭,肖子玉,邵永平,宋小明. 面向5G的核心网演进规划[J]. 电信科学, 2018, 34(7): 162-170.
[7]	杨旭,肖子玉,邵永平,宋小明. 5G网络部署模式选择及演进策略[J]. 电信科学, 2018, 34(6): 138-146.

5G核心网面向3GPP R16演进关键技术及引入策略

Key technologies and introduction strategies for 3GPP R16 oriented evolution of 5G core network

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