3GPP5G系统架构：5G服务与系统模型

"5G系统结构" 5G系统结构是3GPP为了满足未来移动通信需求而设计的一种先进的网络架构，其关键目标是提供高速、低延迟、大容量和高连接密度的服务。3GPP在2017年底完成了5G系统架构的定义，这标志着从2016年的研究阶段进入了全面规范阶段。R15版本中，3GPP不仅规定了5G的整体架构模型和原理，还包含了第一阶段的特性与功能，为商业化5G系统的部署奠定了基础。 1. 服务架构 5G系统架构引入了基于服务的架构(SBA)，这是一种与以往移动通信系统显著不同的设计。在这个架构下，网络功能被定义为独立的服务，这些服务可以通过标准化接口进行交互。网络存储功能(NRF)是这一架构的核心组件，它负责网络功能的发现和服务注册，使得网络功能之间可以动态地互相调用。这种服务化设计提高了灵活性，便于引入新服务并优化资源利用，同时也支持虚拟化和软件定义网络(SDN)技术的应用。 2. 功能组件 - 核心网功能：R15规范中的5G核心网包括控制面功能如AMF(接入和移动管理功能)、SMF(会话管理功能)和UPF(用户平面功能)等，它们协同工作以实现用户认证、会话管理以及数据传输等功能。 - 接入网功能：5G接入网引入了新的NR(新无线电)技术，支持更宽的频谱效率和更高的数据速率。同时，5G架构支持多种接入技术的融合，如5G NR、LTE以及固定网络接入，确保无缝切换和互操作性。 - 边缘计算：5G系统架构强调了边缘计算的重要性，将计算和存储资源放置在网络边缘，以降低延迟，提高服务质量，尤其适用于低时延敏感的应用场景，如自动驾驶和远程医疗。 - 网络功能暴露：5G系统架构还规定了网络功能的开放接口，允许第三方开发者和业务提供商访问网络能力，创建创新的应用和服务。 3. 互通与迁移 R15定义的5G系统架构保证了与4G的兼容性和迁移路径，使得运营商可以在不中断现有服务的情况下逐步过渡到5G。此外，5G架构还支持与非3GPP网络（如Wi-Fi）的互操作，提供无缝的用户体验。 4. 安全性与监管 5G系统架构考虑了增强的安全措施，包括用户数据保护、网络功能的认证和授权，以及对紧急服务和监管要求的支持。这些安全机制确保了网络的可靠性和用户的隐私。 5. 网络切片 5G系统架构支持网络切片技术，允许运营商根据不同的服务需求创建虚拟化的、独立的网络实例。每个网络切片都有定制的性能指标，如带宽、延迟和可靠性，以满足垂直行业的特定需求，如物联网(IoT)、车联网(V2X)和增强现实(AR)等。 6. 参考点与交互 阶段2的规范详细描述了网络功能间的参考点，定义了它们如何协同工作以提供系统级别的功能。这些参考点包括N1、N2、N3等，分别对应用户设备与接入网、核心网控制面和用户面的接口。 5G系统架构的设计充分体现了灵活性、可扩展性和智能化，以适应未来不断变化的业务需求和技术发展。通过标准化接口和服务化设计，5G系统为构建一个开放、融合和高效的新一代移动通信网络奠定了坚实的基础。