5G核心网三大功能组件

核心网主要包含三大功能组件：用于认证和移动性功能的AMF和用于用户面功能UPF以及用于服务会话管理功能的SMF，如图。

核心网中的控制面数据管理功能主要由AMF实现，AMF负责实现以下功能：

（1）网络信令：网络控制面信令的处理，用于终端的接入和寻呼。保证控制面数据流的安全，是5G网络信令的终结点。

（2）安全管理：终端接入网络的鉴权、授权、加密的处理。对用户进行接入鉴权和漫游权限检查，同时支持网络安全管理控制，负责注册区管理，并负责SMF的选择。

（3）终端移动性管理：通过记录终端的位置信息和用户网络标识实现网络寻呼，管理终端注册数据。通过对终端的移动性进行全流程管理实现定位和跟踪，并支持国际漫游或不同PLMN间的漫游功能，为终端在系统内和系统外的移动性提供支持。管理空闲模式下的终端可达性，控制和执行网络寻呼的发送。AMF的功能不仅完全涵盖4G网络归属位置寄存器和访客寄存器的功能，还支持网络切片功能。

核心网中的用户面数据管理主要由UPF实现，UPF负责实现以下功能：

（1）数据包处理：5G网络系统是一个全部以数据包分组交换的数据网络，并没有电路域（CS域，因此所有的用户数据都封装为数据包的（PDU）。用户面的所有数据包均由UPF进行数据包的路由、转发和QoS处理。支持用户面数据数据包检查和策略规则的实施，例如合法的用户面数据监听。提供用户面数据数据包的缓冲和下行数据通知的触发。

（2）用户数据锚定功能：终端可能会发生系统内或者系统外的切换，UPF可以在终端移动过程中提供用户面数据锚定功能，确保不会出现数据丢失的情况。

核心网中的SMF负责对用户进行会话管理，AMF负责实现以下功能：

（1）数据包会话控制：通过与UPF的配合使用，SMF负责建立、维护和释放用于用户数据传输的会话。SMF负责用户面功能的选择和控制，并承担部分QoS策略的实施，协助UPF将数据包路由至正确目的地

（2）终端IP地址分配：通过分配IP地址保证数据包可以在5G网络内实现路由转发，同时支持外部网络数据的接收和转发。

5G时代通过对基站的重构实现了以下几大功能：

（1）基带资源共享

基站在各个时段的业务量都不一样，传统的基站是每个站都要配置最大容量的基带资源，而这个最大容量的资源通常是达不到的。比如城市的商圈区域在白天话务量很高，而到了晚上商铺闭门停止营业后业务量就会很空闲，居民区的情况则正好相反。传统基站在这两种区域要按最大容量设计，否则高峰期的时候会出现资源不足的情况，此类设计造成了很大的资源浪费。在5G时代把处理基带资源的DU集中部署于中心机房，并由CU统一调度，能够节省大量基带资源。4G基站会造成资源浪费；5G基站统一部署统一调度资源，不浪费资源

（2）无线接入的切片和云化

网络切片是5G网络的新功能特性之一，新的基站架构能够更好适配eMMB、mMTC和uRLLC三大场景对网络能力的不同要求。网络切片的实现基础是虚拟化，现阶段的半导体技术对于5G的实时处理部分通用服务器的效率还太低无法满足业务需求，因此还需要采用专用的硬件设计，而专用的硬件又难以实现虚拟化。这样一来，就只好把需要专用硬件处理的协议层剥离出来交由AAU和DU处理。非实时组成部分的协议层组成CU，可以运行在通用的服务器上，经过虚拟化技术处理就可以支持网络切片和云化了。

（3）实现复杂组网情况下的小区协同

5G网络将大量使用高频毫米波，毫米波的频段高、衰减大、覆盖范围小，因此小区数量将会是4G网络的数倍。5G网络通过强大的中心节点CU进行统一进行干扰协同管理及业务聚合从而获得更大的网络性能增益。