2.1.3　5G核心网架构

为支持差异化的5G应用场景和云化部署方式，5G采用全新的基于服务化系统架构。系统架构中的元素被定义为一些由服务组成的网络功能，这些功能可以被部署在任何合适的地方，通过统一框架的接口为任何许可的网络功能提供服务。这种架构模式采用模块化、可重用性和自包含原则来构建网络功能，使运营商部署网络时能充分利用最新的虚拟化和软件技术，以细粒度的方式更新网络的任一服务组件，或将不同的服务组件聚合起来构建服务切片。图2.6（a）展示了服务化架构的设计原则，同时Stage 2规范还提供了基于参考点的系统架构（如图2.6（b）所示），其更注重描述实现系统功能时网络功能间的交互关系。

R15版本核心网引入IT的“微服务”理念。如图2.7所示，系统架构中的元素被定义为一些由服务构成的网络功能，这些功能可以被部署在任何合适的地方，通过统一的接口调用框架为其他许可的网络功能提供服务。这种架构模式采用模块化、可重用性和自包含原则来构建网络功能，使运营商在部署网络时能充分利用最新的虚拟化和软件技术，以细粒度的方式更新网络的任一服务组件，或将不同的服务组件聚合起来构建服务切片。

5GC实现彻底的控制与转发分离。在控制平面方面，5GC可提供异构接入技术统一的接入、安全和签约管理服务框架；可根据不同的移动性、会话服务质量和策略控制要求提供定制化的功能和业务流程。5GC控制平面接口协议设计将以HTTP为基础，便于运营商自有或第三方网络服务开发。在转发平面方面，5GC支持业务数据流的智能分流，实现边缘、数据中心和云计算节点间按需互联。此外，基于数据计算和存储相互分离的思想，5GC还引入实现非结构化数据存储的可选功能，并为任意控制面网络功能提供上下文检索功能。

5GC在CUPS（控制平面与用户平面分离）的基础上，将控制平面拆分为多个NF：AMF主要负责终端接入和移动性管理，SMF负责会话管理，PCF（策略控制功能实体）负责策略管理，UDM（统一数据管理）负责用户数据管理等。NRF（网络存储库功能）是服务化架构的核心，负责NF的管理，包括注册、发现、授权等。

5GC采用了SBA（服务化架构），是在CUPS架构基础上的再次优化和演进，对比CUPS网络可以看出，SGW-U/PGW-U两个网元转发平面处理在5GC中合并为一个UPF，更便于转发平面的下沉；SGW-C/PGW-C负责会话管理，通常部署于核心区域，将两者合并为SMF能够简化CN的开发和部署，MME中既包含接入移动性管理，又包含会话管理，在5GC中按功能将会话管理的部分功能放到SMF中实现，AMF仅实现接入移动性管理，只与用户数相关而不再与会话数量相关，更加有利于AMF和SMF的独立演进。

5G SBA支持业务快速上线，体现在以下几个方面。

（1）NF之间松耦合。传统CN网元由一组彼此紧密耦合的功能组成，当引入新的业务需求时，传统网元的功能或能力可能都要发生很大变化。5G SBA中的NF是高内聚和松耦合的，互相独立的网络服务在需求发生变化时，只需变更受到影响的网络服务。

（2）轻量级的网络接口。不同网络服务之间的接口采用轻量级Restful/Http，有利于快速的接口开发、NF的快速升级，也可通过这些接口向业务应用开放网络能力。

（3）服务统一管理和部署。NRF提供了服务管理功能，ETSI（欧洲电信标准化协会）的NFV技术规范，从网络服务、网络功能、虚拟化基础设施等方面，制定了统一完善的管理机制。NF基于数据中心部署，可以根据需要，将NF部署于网络的相应位置。

（4）能力开放和策略管理。通过轻量级服务化接口开放网络能力，业务应用可以方便地使用这些网络能力感知网络和终端的事件，调整会话策略。

（5）业务QoS保障。5G网络不仅提供了更大的带宽、更低的时延和更多的连接数支持，还实现了基于不同会话设定不同的QoS策略，网络增加了独立的网络数据分析功能，可以根据会话、终端、网络的状态实时调整QoS策略，满足业务的QoS需求。

综上，5G SBA解决了传统CN点到点架构紧耦合的问题，能够支持业务的快速上线，符合从提升性能、降低成本为目标，转向以支持快速推出新业务，提升网络营收能力为目标的演进要求。