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行業(yè)科普

4G/5G核心網(wǎng)如何實現(xiàn)全融合和互操作？

更新時間 : 2021-11-25 16:53:03
一、前言
5G的商用部署進程將是一個基于4G系統(tǒng)進行的長期的替換、升級、迭代的過程，4G系統(tǒng)是在過渡到5G全覆蓋過程中，作為保障用戶業(yè)務(wù)連續(xù)性體驗這一目的的最好補充。因此4G/5G融合組網(wǎng)，以及互操作技術(shù)將是各大運營商在網(wǎng)絡(luò)演進中需要重點考慮的問題之一。

4G/5G融合組網(wǎng)

二、4G/5G融合組網(wǎng)  
4G/5G融合組網(wǎng)意味著網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)均需要進行一體化的融合演進，對從現(xiàn)有4G網(wǎng)絡(luò)到5G的演進過程來說，用戶簽約數(shù)據(jù)融合、業(yè)務(wù)策略數(shù)據(jù)融合以及業(yè)務(wù)連續(xù)性是在網(wǎng)絡(luò)融合過程中需要最優(yōu)先考慮的問題?；谶@部分網(wǎng)絡(luò)演進需求，3GPP定義了專用于跨系統(tǒng)互操作的4G/5G融合網(wǎng)元，即MME+AMF、HSS+UDM、PCRF+PCF、PGW-C+SMF和PGW-U+UPF。
4G/5G融合互操作系統(tǒng)架構(gòu)如下圖所示，其中N26接口為可選接口，其應(yīng)用部署取決于運營商具體的部署策略和業(yè)務(wù)需求。
4G/5G融合互操作系統(tǒng)架構(gòu)
4G/5G融合互操作系統(tǒng)架構(gòu)

三、跨系統(tǒng)互操作網(wǎng)元融合部署 
4G/5G網(wǎng)元融合部署的意義除了數(shù)據(jù)和用戶狀態(tài)的統(tǒng)一管理外，大部分4G/5G間的主要交互流程均可以通過融合網(wǎng)元內(nèi)部接口實現(xiàn)，不需要單獨定義標(biāo)準(zhǔn)化接口，簡化了互操作業(yè)務(wù)處理流程。 

• 針對PCRF+PCF，融合部署支持統(tǒng)一的套餐流量管理，一個套餐可以同時在多種接入方式下累積，同時支持網(wǎng)絡(luò)采用統(tǒng)一的控制策略，可以根據(jù)用戶的網(wǎng)絡(luò)切換情況在內(nèi)部進行QoS映射，保證統(tǒng)一的策略控制和用戶體驗。如PCRF和PCF不采用融合組網(wǎng)，則不同接入制式流量需要在不同的網(wǎng)元中進行累積，無法進行數(shù)據(jù)同步，難以進行同一套餐的統(tǒng)一控制，同時需要在兩個網(wǎng)元中進行策略數(shù)據(jù)的受理，業(yè)務(wù)處理相對復(fù)雜。

• 針對PGW-C+SMF以及PGW-U+UPF，融合部署支持4G/5G切換過程中的業(yè)務(wù)連續(xù)性，保證用戶的無縫切換體驗，同時用戶面融合部署對接入制式不敏感，切換過程中不需要變更用戶面錨點，節(jié)省業(yè)務(wù)處理資源。如不采用融合組網(wǎng)，切換過程中會發(fā)生用戶IP地址的改變，將無法保證用戶業(yè)務(wù)和會話的連續(xù)性，并且需要更多資源處理切換相關(guān)的流程，增加網(wǎng)絡(luò)負荷。 

考慮到以上情況，跨系統(tǒng)互操作網(wǎng)元融合部署將是一個相對合理和優(yōu)化的選擇。

在4G和5G間的互操作過程中，可能涉及到MME和AMF之間的可選接口N26接口，根據(jù)運營商的部署策略，互操作流程可以選擇使用N26接口，也可以選擇不使用N26接口。

四、 IPLOOK融合4G/5G核心網(wǎng) 
IPLOOK是一家專業(yè)的4G/5G核心網(wǎng)供應(yīng)商，其推出的一站式4G/5G全融合解決方案能夠?qū)崿F(xiàn)多種接入方式，包括3GPP接入和非3GPP接入。
IPLOOK的融合4G/5G 核心網(wǎng)可以在5GC和EPC切換過程中對相關(guān)的UE信息、策略、MM上下文、SM上下文、QoS等信息進行直接的映射，避免了更多的交互過程，有利于減少切換時延，助力運營商向5G平滑演進，深度整合垂直行業(yè)，滿足各種接入場景下的一站式建網(wǎng)需求。

IPLOOK支持以下兩種部署場景：
•  部署場景一
在4G網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上疊加部署5GC網(wǎng)絡(luò)，通過N26接口實現(xiàn)4G/5G互操作，快速部署5G業(yè)務(wù)。
核心網(wǎng)互操作方案由于對現(xiàn)有無線網(wǎng)絡(luò)改造較少，且終端簡單(SR，Single Radio終端即可)，這種方案可用于前期快速部署5G網(wǎng)絡(luò)和4G、5G網(wǎng)絡(luò)異廠家部署，便于用戶選取合適的設(shè)備廠商。
IPLOOK融合4G/5G核心網(wǎng)部署場景一

•  部署場景二
新建4G/5G融合的5GC網(wǎng)絡(luò)，和現(xiàn)網(wǎng)EPC組成混合組Pool。5G用戶錨定5GC，減少跨節(jié)點互操作，提升業(yè)務(wù)體驗。
IPLOOK融合4G/5G核心網(wǎng)部署場景二

五、結(jié)語
在針對移動網(wǎng)絡(luò)向5G演進的研究中，4G網(wǎng)絡(luò)將長期和5G共存是通信產(chǎn)業(yè)內(nèi)的普遍共識。
現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備大部分為傳統(tǒng)架構(gòu)設(shè)備，即廠家專有軟件必須運行在對應(yīng)的專有硬件平臺上，因此在后續(xù)網(wǎng)絡(luò)向全虛擬化5G核心網(wǎng)演進的過程中，應(yīng)該盡可能地最小化對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的影響，同時在最優(yōu)化投資效率的前提下，進行4G/5G融合網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的改造和演進，打造適合自身業(yè)務(wù)需求和網(wǎng)絡(luò)演進策略的4G/5G融合互操作體系。
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