眾所周知,核心網位于網絡數據交換的中央,主要負責終端用戶的移動性管理,會話管理和數據傳輸。4G核心網主要包含MME,SGW,PGW,HSS這幾個網元,下面簡要介紹下這些網元的作用。
MME的全稱是Mobility Management Entity,含義為移動性管理實體。這是4G核心網中的核心網元,顧名思義,MME主要負責移動性管理和控制,包含用戶的鑒權、尋呼、位置更新和切換等等。
總之,手機必須定期向MME報告自己的位置,如果想上網的話,也必須先到MME經過安檢才行,而且,如果手機跑到其他基站下,也需要MME來協調切換的事宜。MME就是大內總管,掌控一切,統領全局。
SGW的全稱叫Serving Gateway,含義為服務網關,它主要負責手機上下文會話的管理和數據包的路由和轉發,相當于數據中轉站。
PGW的全稱叫Packet data network Gateway,含義為分組數據網絡網關。它主要負責連接到外部網絡,也就是說,如果手機要上互聯網,必須要PDW點頭,通過PDW轉發才行。除此之外PDW還承擔著手機的會話管理和承載控制,以及IP地址分配,計費支持等功能。
HSS的全稱叫Home Subscriber Server,含義為歸屬用戶服務器。它是一個中央數據庫,包含與用戶相關的信息和訂閱相關的信息。其功能包括:移動性管理,呼叫和會話建立的支持,用戶認證和訪問授權。
然而,這樣的架構卻還有些不足,控制面和用戶面并沒有完全分開。如上所述,SGW和PGW不但要處理轉發用戶面數據,還要負責進行會話管理和承載控制等控制面功能,這種用戶面和控制面交織的缺點導致了業務改動復雜,效率難以優化,部署運維難度大的問題。
于是,在2016年,3GPP對SGW/PGW進行了一次拆分,把這兩個網元都進一步拆分為控制面(SGW-C和PGW-C)和用戶面(SGW-U和PGW-U),稱為CUPS架構(控制面用戶面分離架構)。
控制面用戶面分離還有另一個重要目的,那就是讓網絡用戶面功能擺脫“中心化”的囚禁,使其既可靈活部署于核心網(中心數據中心),也可部署于接入網(邊緣數據中心),最終實現可分布式部署。
按理說這樣一來,控制面和用戶面已經完全分開,各司其職,各自發揮所長就可以很好地協同工作了??墒?G,裹挾著萬物互聯的浪潮滾滾而來,一切網元都要思考自身是否能很好滿足5G的三大場景需求。
CUPS架構再好,也是脫胎于4G核心網,而4G核心網僅僅是為手機高速上網誕生的,這只對應了5G的eMBB場景。此架構因為不夠靈活,大量的網元和復雜接口無法支持多元化5G業務,面對多樣化的5G業務場景,需要新的核心網網絡架構呼之欲出。