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4G/5G核心网如何实现全融合和互操作?

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作者 : IPLOOK
更新时间 : 2021-11-25 16:53:03
一、前言
5G的商用部署进程将是一个基于4G系统进行的长期的替换、升级、迭代的过程,4G系统是在过渡到5G全覆盖过程中,作为保障用户业务连续性体验这一目的的最好补充。因此4G/5G融合组网,以及互操作技术将是各大运营商在网络演进中需要重点考虑的问题之一。


4G/5G融合组网

二、4G/5G融合组网  
4G/5G融合组网意味着网络、数据、业务均需要进行一体化的融合演进,对从现有4G网络到5G的演进过程来说,用户签约数据融合、业务策略数据融合以及业务连续性是在网络融合过程中需要最优先考虑的问题。基于这部分网络演进需求,3GPP定义了专用于跨系统互操作的4G/5G融合网元,即MME+AMF、HSS+UDM、PCRF+PCF、PGW-C+SMF和PGW-U+UPF。
4G/5G融合互操作系统架构如下图所示,其中N26接口为可选接口,其应用部署取决于运营商具体的部署策略和业务需求。

4G/5G融合互操作系统架构
4G/5G融合互操作系统架构

三、跨系统互操作网元融合部署 
4G/5G网元融合部署的意义除了数据和用户状态的统一管理外,大部分4G/5G间的主要交互流程均可以通过融合网元内部接口实现,不需要单独定义标准化接口,简化了互操作业务处理流程。 

• 针对PCRF+PCF,融合部署支持统一的套餐流量管理,一个套餐可以同时在多种接入方式下累积,同时支持网络采用统一的控制策略,可以根据用户的网络切换情况在内部进行QoS映射,保证统一的策略控制和用户体验。如PCRF和PCF不采用融合组网,则不同接入制式流量需要在不同的网元中进行累积,无法进行数据同步,难以进行同一套餐的统一控制,同时需要在两个网元中进行策略数据的受理,业务处理相对复杂。

• 针对PGW-C+SMF以及PGW-U+UPF,融合部署支持4G/5G切换过程中的业务连续性,保证用户的无缝切换体验,同时用户面融合部署对接入制式不敏感,切换过程中不需要变更用户面锚点,节省业务处理资源。如不采用融合组网,切换过程中会发生用户IP地址的改变,将无法保证用户业务和会话的连续性,并且需要更多资源处理切换相关的流程,增加网络负荷。 

考虑到以上情况,跨系统互操作网元融合部署将是一个相对合理和优化的选择。

在4G和5G间的互操作过程中,可能涉及到MME和AMF之间的可选接口N26接口,根据运营商的部署策略,互操作流程可以选择使用N26接口,也可以选择不使用N26接口。


四、 IPLOOK融合4G/5G核心网 
IPLOOK是一家专业的4G/5G核心网供应商,其推出的一站式4G/5G全融合解决方案能够实现多种接入方式,包括3GPP接入和非3GPP接入。
IPLOOK的融合4G/5G 核心网可以在5GC和EPC切换过程中对相关的UE信息、策略、MM上下文、SM上下文、QoS等信息进行直接的映射,避免了更多的交互过程,有利于减少切换时延,助力运营商向5G平滑演进,深度整合垂直行业,满足各种接入场景下的一站式建网需求。


IPLOOK支持以下两种部署场景:
•  部署场景一
在4G网络基础上叠加部署5GC网络,通过N26接口实现4G/5G互操作,快速部署5G业务。
核心网互操作方案由于对现有无线网络改造较少,且终端简单(SR,Single Radio终端即可),这种方案可用于前期快速部署5G网络和4G、5G网络异厂家部署,便于用户选取合适的设备厂商。

 IPLOOK融合4G/5G核心网部署场景一

•  部署场景二
新建4G/5G融合的5GC网络,和现网EPC组成混合组Pool。5G用户锚定5GC,减少跨节点互操作,提升业务体验。

 IPLOOK融合4G/5G核心网部署场景二

五、结语
在针对移动网络向5G演进的研究中,4G网络将长期和5G共存是通信产业内的普遍共识。
现有网络中设备大部分为传统架构设备,即厂家专有软件必须运行在对应的专有硬件平台上,因此在后续网络向全虚拟化5G核心网演进的过程中,应该尽可能地最小化对现有网络设备的影响,同时在最优化投资效率的前提下,进行4G/5G融合网络架构的改造和演进,打造适合自身业务需求和网络演进策略的4G/5G融合互操作体系。
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