摘要：5G SA依托5G核心網(wǎng)進(jìn)行組網(wǎng)。為應(yīng)對(duì)業(yè)務(wù)需求，5G核心網(wǎng)采用模塊化設(shè)計(jì)的SBA架構(gòu)，各模塊間利用接口互聯(lián)。MEC的引入和UPF的下沉，N2、N3、N4、N6、N9等業(yè)務(wù)接口需要傳輸網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行承載。本文介紹了5G核心網(wǎng)、MEC架構(gòu)和部署方式，并描述了基于MEC的5G SA業(yè)務(wù)接口和承載方案。

為解決新的業(yè)務(wù)需求，特別是URLLC業(yè)務(wù)，5G系統(tǒng)架構(gòu)有了顛覆性的變化。從核心網(wǎng)層面來(lái)說(shuō)，5G核心網(wǎng)采用服務(wù)化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和SDN/NFV技術(shù)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)，將控制面功能（CPF）和用戶面功能（UPF）分離。統(tǒng)一的CPF（包括AMF和SMF等）部署在中心云，實(shí)現(xiàn)集中管控運(yùn)營(yíng)；分布式的UPF可根據(jù)業(yè)務(wù)需要部署在省級(jí)中心、城域中心、區(qū)縣中心和企業(yè)園區(qū)，部署在邊緣的UPF與MEC平臺(tái)融合，可以進(jìn)行本地分流，滿足低時(shí)延業(yè)務(wù)場(chǎng)景需求，有利于按需快速部署業(yè)務(wù)。

隨著核心網(wǎng)架構(gòu)的變化，承載網(wǎng)將不再僅僅解決無(wú)線RAN和核心網(wǎng)之間的接口傳送需求，在5G網(wǎng)絡(luò)中將有更多的業(yè)務(wù)接口需要有線接入網(wǎng)進(jìn)行承載。

1、5G核心網(wǎng)架構(gòu)和業(yè)務(wù)接口

1.1 5G核心網(wǎng)架構(gòu)

5G核心網(wǎng)采用SBA（基于服務(wù)架構(gòu)），網(wǎng)絡(luò)功能可由多個(gè)模塊化的網(wǎng)絡(luò)功能服務(wù)組成，并通過(guò)基于服務(wù)的接口展現(xiàn)。其表現(xiàn)形式如圖1所示。

圖1 5G SA核心網(wǎng)架構(gòu)

5G核心網(wǎng)基礎(chǔ)構(gòu)架基于云原生的微服務(wù)構(gòu)架設(shè)計(jì)原則，以模塊化、軟件化的構(gòu)建方式來(lái)構(gòu)架，以高效執(zhí)行不同服務(wù)類型的網(wǎng)絡(luò)切片。

AMF（接入和移動(dòng)性管理功能實(shí)體）和SMF（會(huì)話管理功能實(shí)體）是控制面的兩個(gè)主要節(jié)點(diǎn)，4G中MME的功能被分解到AMF和SMF。單一的AMF負(fù)責(zé)終端的移動(dòng)性和接入管理。SMF負(fù)責(zé)對(duì)話管理功能，可以配置多個(gè)。

5G核心網(wǎng)的用戶面由UPF節(jié)點(diǎn)掌控，UPF也代替了原來(lái)4G中執(zhí)行路由和轉(zhuǎn)發(fā)功能的SGW和PGW。

1.2 多接入邊緣計(jì)算（MEC）架構(gòu)及部署

MEC是實(shí)現(xiàn)5G低延遲和提升帶寬速率等的關(guān)鍵技術(shù)之一，將應(yīng)用程序托管從集中式數(shù)據(jù)中心下沉到網(wǎng)絡(luò)邊緣，在靠近移動(dòng)用戶的網(wǎng)絡(luò)邊緣提供IT和云計(jì)算的能力，并利用網(wǎng)絡(luò)能力開放獲得高帶寬、低延遲和近端部署優(yōu)勢(shì)。

根據(jù)歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)（ETSI）的定義，MEC包含系統(tǒng)層和主機(jī)層，如圖2所示。

圖2 MEC架構(gòu)

MEC系統(tǒng)層包含MEC編排器（MEO）、運(yùn)營(yíng)支撐系統(tǒng)（OSS）和應(yīng)用生命周期管理代理等。

主機(jī)層包含MEC主機(jī)和MEC主機(jī)網(wǎng)管。MEC主機(jī)由虛擬化基礎(chǔ)設(shè)施（VI）、MEC平臺(tái)（MEP）和MEC應(yīng)用組成；MEC主機(jī)網(wǎng)管包含MEC平臺(tái)管理（MEPM）和虛擬化基礎(chǔ)設(shè)施管理（VIM）。其中MEP是最重要的部分，將會(huì)有非常多的第三方APP部署在MEP上。MEP提供的基礎(chǔ)服務(wù)包括本地分流、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)信息管理、網(wǎng)絡(luò)自組織（SON）管理、用戶/網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)分析和網(wǎng)絡(luò)加速功能，并通過(guò)開放的API向上層應(yīng)用開放等，所有的邊緣服務(wù)都要通過(guò)MEP進(jìn)行注冊(cè)，并受MEP的管控。

MEC系統(tǒng)層網(wǎng)管需要協(xié)調(diào)不同MEC主機(jī)之間以及主機(jī)與5GC之間的操作（如選擇主機(jī)、應(yīng)用遷移、策略交互等），一般部署在省中心或者大區(qū)中心。

MEC主機(jī)部署方面應(yīng)以業(yè)務(wù)為導(dǎo)向按需部署，并與UPF的下沉和分布式部署相互協(xié)同，由UPF來(lái)控制流量指向MEC應(yīng)用或是指向網(wǎng)絡(luò)。

1.3 與承載網(wǎng)相關(guān)的5G業(yè)務(wù)接口

在4G網(wǎng)絡(luò)中，承載網(wǎng)需要解決的接口為基站與核心網(wǎng)（MME及GW）之間的S1接口以及基站間X2接口；而5G SA架構(gòu)中，特別是MEC的引入和UPF的下沉，相應(yīng)的接口除基站間的Xn外，還將承載N2、N3、N4、N6、N9等業(yè)務(wù)接口。其中N2、N4接口為內(nèi)部信令接口；N3、N9接口為內(nèi)部媒體流接口；N6接口為外部互聯(lián)網(wǎng)接口。各業(yè)務(wù)接口及說(shuō)明見(jiàn)表1。

表1 5G業(yè)務(wù)接口說(shuō)明

注：OM為網(wǎng)管信令接口，其傳輸路徑與N4相似。

2、業(yè)務(wù)接口承載方案

2.1 N2接口承載方案

N2接口為RAN到AMF間接口，即基站至大區(qū)中心云信令接口。承載方案1是端到端采用傳送網(wǎng)承載；方案2是城域內(nèi)通過(guò)5G分組傳送網(wǎng)承載，之后經(jīng)數(shù)據(jù)承載網(wǎng)接入到大區(qū)中心。由于N2接口為控制面接口，速率較低且對(duì)時(shí)延要求相對(duì)不高，采用方案2將更為經(jīng)濟(jì)，如圖3所示。

圖3 N2接口各場(chǎng)景承載方案

2.2 N3接口承載方案

N3接口為RAN到UPF間接口，由于UPF部署在區(qū)縣中心（或企業(yè)園區(qū)）、地市中心或省中心，因此基站到這3個(gè)中心均有承載需求。N3接口為用戶面接口，速率高且時(shí)延要求高，因此采用全程傳送網(wǎng)方案，在城域內(nèi)通過(guò)分組傳送網(wǎng)承載，至省中心還需要省干分組傳送網(wǎng)承載，如圖4所示。

圖4 N3接口各場(chǎng)景承載方案

2.3 N4接口承載方案

N4接口為UPF到SMF，OM接口為UPF到網(wǎng)管，從承載上看都是省中心、地市中心、區(qū)縣中心到大區(qū)中心。此接口為控制接口，時(shí)延性要求不高，建議數(shù)據(jù)網(wǎng)方式承載。方案1是城域內(nèi)用5G分組傳送網(wǎng)，往上承載在數(shù)據(jù)網(wǎng)上，如圖5所示。方案2是在MEC邊緣接入新增CE路由器，并與數(shù)據(jù)網(wǎng)CE路由器形成一張獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)，CE互聯(lián)城域內(nèi)由傳送網(wǎng)解決，城域間由數(shù)據(jù)網(wǎng)解決。方案2的優(yōu)點(diǎn)是形成了統(tǒng)一的承載平臺(tái)，但同時(shí)也造成了管理界面不清晰、故障運(yùn)維需要多專業(yè)間協(xié)調(diào)的問(wèn)題，且增加了網(wǎng)絡(luò)投資，因此建議方案1。

圖5 N4接口各場(chǎng)景承載方案

2.4 N6接口承載方案

N6接口為UPF到互聯(lián)網(wǎng)或企業(yè)應(yīng)用的互聯(lián)，包括有以下3個(gè)場(chǎng)景。

（1）場(chǎng)景1為企業(yè)園區(qū)MEC訪問(wèn)互聯(lián)網(wǎng)，承載方案為城域內(nèi)用5G分組傳送網(wǎng)，骨干用互聯(lián)網(wǎng)專用接入網(wǎng)。

（2）場(chǎng)景2為地市或省中心MEC訪問(wèn)互聯(lián)網(wǎng)，承載方案為運(yùn)營(yíng)商互聯(lián)網(wǎng)專用接入網(wǎng)絡(luò)。

（3）場(chǎng)景3為接入MEC應(yīng)用訪問(wèn)地市中心集中UPF。

各場(chǎng)景承載方案如圖6所示。

圖6 N6接口各場(chǎng)景承載方案

2.5 N9接口承載方案

N9為UPF間的數(shù)據(jù)接口，包括同一城域內(nèi)或城域間UPF數(shù)據(jù)互聯(lián)。承載方案如圖7所示，同一城域內(nèi)采用分組承載網(wǎng)承載，城域間采用分組傳送網(wǎng)加數(shù)據(jù)承載網(wǎng)承載。

圖7 N9接口各場(chǎng)景承載方案

綜合上述方案對(duì)比，5G SA架構(gòu)下需要承載網(wǎng)解決的數(shù)據(jù)接口如圖8所示。

圖8 5G SA業(yè)務(wù)接口流向圖

3、結(jié)束語(yǔ)

3GPP的R15版本中，5G架構(gòu)分成NSA和SA兩個(gè)階段。當(dāng)前為降低建設(shè)難度和快速部署，一般采用NSA Option 3x，核心網(wǎng)沿襲了4G的大部分EPC架構(gòu)，其接口與4G時(shí)代基本相同。但NSA在網(wǎng)絡(luò)切片、MEC、網(wǎng)絡(luò)安全與開放、運(yùn)維等方面較SA架構(gòu)有較大差距，SA架構(gòu)是5G的必然之選。