5G核心网技术基础自学系列 | 5GC与EPC互通

Posted 2022-11-18 COCOgsta

书籍来源：《5G核心网 赋能数字化时代》

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当开始部署与5G核心网相连的无线接入网时，最初的无线覆盖范围会比较有限，这有两个原因。首先，建立无线覆盖需要时间，因此在5G服务启动的初始阶段，新空口的覆盖范围将呈点状分布。

其次，在多数情况下， 诸如3GPP NR之类的新无线接人技术被部署在比现有无线技术更高的频段上，这是由于可用的新频谱通常位于比现有频谱更高的频段上，而且更高的频段可提供更多的频谱，因而有更大的网络容量。但是随着频率的提高，在给定基站输出功率的情况下，给定地理区域的覆盖能力迅速下降，覆盖范围受到限制。简而言之，通过转移到更高的频谱所获得的额外的数据容量增益，与更小的覆盖范围之间是平衡的。

对于希望保持稳定的IP地址，同时具有广域移动性的用户，解决办法是在5GC所支持的新接人技术无法覆盖的情况下，依靠其他无线接人技术提供覆盖。根据移动性模式、不同技术的覆盖范围和运营商策略，当在特定的位置和特定的时间使用的接人网改变时，如果要保持IP锚点不变， 就需要EPC和5GC的某些网元相互连接。

从理论上讲，图3.18所示的各种接人技术的任意组合都有可能，但是一般服务提供商的部署不太可能包含所有这些组合。

图3.18 2G/3G/4G/5G无线网连接到EPC和5G核心网的选项

如图3.19所示，让架构稍微简化一下，以便我们专注于4G和5G互通的情况。

这里我们假定LTE与NR有重叠的覆盖范围，并且当同时存在两种覆盖时，最好由NR为用户提供服务。处于NR覆盖范围内的终端由5GC提供服务，但当国它们位于NR覆盖范围外或移出NR覆盖范围时， 将需要由LTE提供服务， 因而也需要EPC的服务。

图3.19 EPC和5GC互通的简化架构

3.8.1 使用N26接口互通

N26接口互通依赖于具有5G能力的终端的IP会话始终锚定在5GC架构中，详细的架构如图3.20所示。

请注意以下几个重要的方面：

• SMF和UPF需要在S5-C和S5-U接口上支持EPC PGW的逻辑和功能， 这意味着EPCS GW不受影响。

• PCF需要在N7接口上支持必要的策略参数， 以便支持SMF的PGW-C功能。

• N26接口支持的功能实际上是EPC为MME之间的通信接口S10规定的功能的子集。这一技术选择最大限度地减少了对EPC MME的影响。

图3.20 EPC和5GC之间互通的详细架构

• 现有4G用户无须强制迁移到5GC架构， 由现有的EPC PGW和PCRF(图中未显应示)继续提供服务，这些4G用户应该完全不受5G引入的影响。

• 在第一代5G规范中， 3GPP未明确HSS和UDM如何交互或者HSS+UDM该如何接口的实现， 只简单描述了HSS+UDM的组合， 将具体的解决方案留给了基础设施供应商。实际上这意味着产品实现要支持HSS和UDM功能的组合， 或者在两者之间提供接口， 此接口后来成为3GPP Release 16规范的一部分，参见图3.21。

图3.21 用户数据管理解决方案的功能

因此， 通过LTE连接的5G用户将由MME和SGW提供服务， 并在5GC网络中分配一个SMF，该SMF对SGW而言是PGW。用户的签约数据将通过HSS提供给MME。规范未明确HSS如何获取5G用户的签约数据， 只是概述了HSS + UDM的组合。

当5G用户进人NR覆盖范围时， 会话的上下文将通过N26接口从MME转移到AMF， 而来自UPF的用户数据隧道将从S5-U至SGW转到N3至NR无线网。UPF在两种接入技术之间维护一个稳定的IP锚点。