面向垂直行业的5G核心网关键技术演进分析.doc

面向垂直行业的5G核心网关键技术演进分析该论文来源于网络,本站转载的论文均是优质论文,供学****和研究使用,文中立场与本网站无关,版权和著作权归原作者所有,如有不愿意被转载的情况,请通知我们删除已转载的信息,如果需要分享,请保留本段说明。【摘要】为更好服务垂直行业,5G核心网在R16阶段开展包括5GLAN、URLLC、5GTSN和5G-V2X在内的多项关键技术研究,不断提升5G网络硬核能力。通过对这四个技术的应用场景和关键能力进行分析,明确5G核心网演进方向,即打造具有按需开放、低时延、高可靠、确定性的高性能5G网络,成为赋能垂直行业发展的新动力。【关键词】5G核心网;5GLAN;URLLC;TSN;V2X doi:.1006-: 文献标志码:A文章编号:1006-1010(2020)01-0008-06 引用格式:王丹,孙滔,段晓东,[J].移动通信,2020,44(1):8-13. 0引言 5G第一阶段标准(R15)版本在2018年6月顺利完成。在第一版标准中,5GSA架构的设计理念主要体现在三个方面:1)服务化架构(ServiceBasedArchitecture,SBA)设计,网络功能拆解为更细粒度的网络服务,服务间可灵活组合充分满足eMBB、URLLC、mMTC三大场景需求;2)先进性,5GSBA架构基于微服务设计理念,可与云化基础设施和云计算充分融合,使5G核心网的部署具备更强的弹性和可靠性[1];3)多样性,以网络切片和边缘计算为基本服务框架,具备赋能垂直行业的能力,可极大拓展5G网络能力和适用场景。第一版5G标准已提供灵活的架构和服务垂直行业的基本框架,但在面向垂直行业的具体网络能力上,仍有待深入研究。因此在R16阶段,5G核心网亟需基于典型行业场景,提出针对性解决方案,真正满足行业诉求,使得5G网络成为赋能千行百业的基石。本文通过对5GLAN(work)、URLLC (Ultrahigh-ReliabilityandUltraLow-Latency)、TSN(work)和5G-V2X这四个关键技术的应用场景和能力进行分析,明确5G核心网下一步演进方向,即打造具有按需开放、低时延、高可靠、确定性的高性能5G网络。 1面向垂直行业的5G核心网关键技术介绍 ,移动网络提供的是统一的接入和一致的终端管理。5G时代到来,行业客户希望5G网络在提供大连接、高带宽、低时延的同时,也能像自建的局域网那样,自己实现对终端的灵活管理。例如行业客户指定终端的IP地址、要求终端只能与特定的终端通信、授权终端属于特定群组并动态加入和删除等。5GLAN技术的出现,正是为了满足行业客户这一诉求。 5GLAN技术首次在移动网络中引入终端组管理的概念,支持组内终端直接通信。该技术共有以下三个特征。(1)特征1:动态的群组管理。UDM维护一个组内终端的所有签约信息,行业客户可通过能力开放接口,将一个终端从群组内动态的加入或删除。(2)特征2:指定终端的IP地址。行业客户可通过能力开放接口,将指定的IP地址段配置到UDM中。当终端使用5GLANDNN创建会话时,5G网络将采用静态IP地址分配的方式,将UDM中存储的指定IP地址分配给组内终端。这样达到行业终端使用行业内网IP地址的效果,从而使得通过5G接入的终端可以无缝地与行业内网中的应用服务器或终端互通,构建行业专属的广域“局域网”。(3)特征3:通过UPF直接通信。一个组内终端相互发送的数据,可经过5G网关UPF进行直接转发,不需要经过N6口;一个组内的终端接入多个UPF时,这些UPF之间将构建直连隧道,保障直接通信。这样的设计使得5GUPF具备了类似路由器一样的直接轉发功能,不再需要N6口上路由器或应用服务器的介入,缩短了数据转发路径。5GLAN支持终端之间通过UPF直接通信如图1所示: 5GLAN技术还可与SD-WAN相结合,在UPF集成或外设SD-WAN路由器,构建从5G网络到行业内网的专属通道,借助5G强大的覆盖能力,支持行业终端可以随时随地无缝接入行业内网。 URLLC(Ultra-muni-cation)是3GPP定义的5G三大应用场景之一。典型场景如: ◆工业控制:时延5~20ms,可靠性5个9; ◆智能电网差动保护:时延15ms,可靠性5个9; ◆远程手术:时延≤20ms,可靠性5个9; ◆自动驾驶:时延3~100ms,可靠性5个9或更高。 URLLC网络要求能够为用户提供毫秒级的端到端时延和接近5个9的业务可靠性保证。为满足这一要求,5G网络通过构建冗余链路和端到端时延监控来保障URLLC业务体验。(