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5G-R系统核心网5GC组网技术和部署方案研究 摘要：5GC是5G-R系统核心网的重要网元，是实现5G-R系统承载无线调度通信、列车运行 控制、行车指挥、运营维护信息传送等多种应用业务的关键。为了保证各种应用业务的实时性、 可靠性、可用性和可维护性，基于国际3GPP规范，分析了5GC架构和网元功能；结合铁路业务 需求、维护需求和应用场景，梳理归纳了5GC组网原则；研究各铁路局集团公司5GC规划部署 方案，提出了5GC云平台架构和建设方式等建议；结合5GC网元功能和组网技术，提出了5GC 各网络功能容灾备份组网方案建议，AMF/SMF/UPF等网络功能可采用负荷分担方式，其他网 络功能宜采用主备工作方式。 关键词：5G-R系统；5G-R核心网；组网技术；云平台；容灾备份；部署方案 中图分类号：U285.21+1 文献标识码：A Disaster recovery backup; Deployment scheme 王永岗：中国铁路西安局集团有限公司西安通信段工程师710054西安 石波：中国铁道科学研究院集团有限公司通信信号研究所正高级工程师100081北京 王芳：中国铁道科学研究院集团有限公司通信信号研究所正高级工程师100081北京 周宏伟：中国铁道科学研究院集团有限公司通信信号研究所副研究员100081北京 柴金川：中国铁道科学研究院集团有限公司国家铁道试验中心工程师100081北京 基金项目：中国铁道科学研究院集团有限公司重点课题(2021YJ107) 收稿日期：2022-04-11 —6— 2020年，国铁集团在《国铁集团关于加快推括接入和移动管理功能(AMF)、会话管理功能 进5G技术铁路应用发展的实施意见》(铁发改 (SMF)、策略控制功能(PCF)、统一数据管理 [2020] 144号)中明确将铁路5G专网(5G-R)(UDM)、认证服务器功能(AUSF)、短消息服务 作为铁路下一代移动通信发展制式，加快5G-R技 术攻关，为推动新时代铁路高质量发展提供有力 支撑。 二级SCP等。5GC基于服务化架构，支持网络功 我国铁路通信技术发展路线与国际铁路联盟 (UIC)一致，遵从国际标准化技术体系2,充分 网络接入控制、注册和连接管理、移动性管理、会 利用标准化技术和产业支撑条件，基于第三代合作 话管理、用户面管理、数据管理等功能。5GC构 成5见图1,其中虚线框内为5GC网元，虚线框 伙伴计划(3GPP)规范的公网通用架构，结合铁 路应用特点，增加铁路特定功能需要的网元，形成 外为无线接入网、用户设备等。 5G-R系统架构，聚焦关键业务和应用3,实现承 按照网元的类型，可采用的容灾方式主要包 载无线调度通信、列车运行控制、行车指挥等应用 括：①NRF等互联互通类网元，可采用主备或 业务。 负荷分担容灾方式；②AMF、SMF、UPF等接 5G-R系统包括核心网、无线接入网、用户设入管理类网元，可采用池组POOL负荷分担容灾 备、应用接口/接入管理设备和运营与支撑系统。 其中，核心网为用户提供网络连接、对用户进行管 采用主备方式或者负荷分担容灾方式，要求数据 理、实现业务承载，并提供到应用系统的接口。 实时同步。 5GC是核心网中重要的网元，是实现业务的关键， 2组网原则 围绕铁路实际应用和场景，开展5GC组网技术和 部署方案的研究十分必要，可为网络规划、工程建 目前，5G-R核心网包括全路共用核心网设备 设提供参考。 和局核心网设备，根据业务需求规划边缘计算节 点。根据5G-R系统技术特点和铁路业务需求，借 15GC架构 鉴GSM-R建网经验，总结5GC组网原则如下。 5G-R核心网包括5GC、MC(宽带集群通信)