5G核心网介绍
再见MME…5G核心网你彻底变了
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。
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。
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。
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”。
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。
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。
PS:移动性管理实体(MME):MME的主要功能是支持NAS(非接入层)信令及其安全、跟踪区域(TA)列表的管理、P-GW和S-GW的选择、跨MME切换时进行MME的选择、在向2G/3G接入系统切换过程中进行SGSN的选择、用户的鉴权、漫游控制
以及承载管理、3GPP不同接入网络的核心网络节点之间的移动性管理(终结于S3节点),以及UE在ECM_IDLE状态下可达性管理(包括寻呼重发的控制和执行)。
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。