Q：5G-A涉及哪些新技术和新网元？核心网要做哪些改造？

5G-Advanced 通常指 3GPP Release 18 及后续版本定义的技术和能力增强，它并非一个全新的代际网络，而是 5G 的持续演进和能力扩

展。其目标是在 5G 已有的 eMBB（增强移动宽带）、mMTC（海量物联网连接）、URLLC（超可靠低时延通信）三大场景基础上，进一步

拓展应用边界，提升网络性能，并引入新的能力维度。

核心目标：

1. 能力增强 (Enhancement): 在速率、时延、连接数、能效、频谱效率等方面持续提升。

2. 场景扩展 (Expansion): 更好地支持垂直行业应用，如工业互联网、车联网 (V2X)、扩展现实 (XR - 包括 VR/AR/MR)、无人机等。

3. 智能化 (Intelligence): 引入更多 AI/ML 能力，实现网络自优化、自运维、自愈。

4. 新能力引入 (New Capabilities): 如通感一体 (ISAC)、天地一体化网络 (NTN)、高精度定位、网络切片增强等。

二、5G-A 的新技术及新网元

5G-A 的演进主要体现在现有网络功能 (NF) 的增强和新功能的引入上，而非大规模引入全新的独立网元。其架构仍基于 5G 的服务化架构

(SBA)。

关键新技术方向 (涉及 R18 及以后)：

1. AI/ML 贯穿网络:

RAN 侧: AI 赋能的波束管理、信道预测、负载均衡、节能等。

Core 侧: NWDAF 功能持续增强，AI/ML 用于网络切片管理、智能运维、异常检测、QoS 预测与保障、移动性管理优化等。

终端侧: AI 辅助的连接管理、节能等。

2. 通感一体 (Integrated Sensing and Communication - ISAC):

利用无线信号同时完成通信和环境感知（如测距、测速、成像、目标识别）。

RAN 侧需要支持新的波形设计、信号处理算法。

核心网需要支持感知业务的请求、授权、数据路由、策略控制等 (详见后文)。

3. 扩展现实 (XR) 优化:

提升上下行速率、降低交互时延、保障高可靠性。

核心网需要支持 XR 特定 QoS (如 3GPP 定义的 5QI)、边缘计算协同 (UPF 下沉)、策略控制 (PCF) 等。

4. RedCap (Reduced Capability) / NR-Light:

面向中速率、中等时延、较低成本的物联网场景 (如可穿戴设备、工业传感器)。

核心网需要支持 RedCap 终端的识别、接入控制 (AMF)、会话管理 (SMF)、策略与计费 (PCF/CHF) 等。

5. 上行能力增强 (Uplink Enhancement):

针对工业控制、视频上传等场景，提升上行速率、降低时延。涉及 RAN 侧的多天线技术、调度算法优化，核心网侧则需配合处

理更高上行流量 (UPF) 和相关策略 (PCF)。

6. 高精度定位 (High Precision Positioning):

将定位精度提升至厘米级。涉及 RAN 侧的定位协议 (LPP) 增强、多点协作定位，核心网侧的定位管理功能 (LMF) 增强，以及

与核心网其他 NF (如 AMF, SMF) 的交互。

7. 天地一体化网络 (Non-Terrestrial Networks - NTN):

通过卫星等非地面平台提供网络覆盖。核心网需要支持长时延、大移动性场景下的移动性管理 (AMF/SMF)、会话连续性、QoS

适配、以及与地面网络的互通。

8. 网络切片增强 (Network Slicing Enhancement):

支持更灵活的切片创建、管理和跨域协同，满足多样化的垂直行业需求。核心网各 NF (NSSF, NRF, AMF, SMF, PCF 等) 都需要

增强以支持更精细化的切片定义和管理。

9. 边缘计算 (Edge Computing) 增强:

UPF 功能进一步下沉和分布式部署，支持更低时延业务。SMF 需要更强的 UPF 选择能力 (如 PSA UPF 的动态选择)，NEF

(Network Exposure Function) 可能需要增强边缘应用发现和路由能力。

新网元：

严格来说，5G-A 并未像 4G 到 5G 那样引入大量全新名称的核心网网元。其演进更多是：

现有 NF 功能增强: 如 AMF, SMF, UPF, PCF, UDM, NWDAF, NEF 等都需要根据 R18 及后续标准进行软件升级，增加对上述新技术的

NWDAF 的地位提升: 虽然 NWDAF 在 R15/R16 就已定义，但在 5G-A 中其作用和能力被大幅强化，成为网络智能化的核心。

可能的功能实体细化: 某些复杂功能可能会被拆分成更小的微服务或功能模块，但仍运行在现有 NF 框架内或作为辅助功能部署。例

如，与 ISAC 或 NTN 相关的特定管理或处理功能，可能在现有 NF 中实现，或作为独立应用功能 (AF) 通过 NEF 与核心网交互。

三、网络如何改造 (从核心网角度)

从 5G SA 网络向 5G-A 演进，核心网的改造主要集中在软件升级和能力增强上，但也可能涉及硬件或部署架构的调整。

1. 软件升级: 这是最主要的方式。所有相关的核心网 NF (AMF, SMF, UPF, PCF, UDM, AUSF, NRF, NSSF, NEF, NWDAF, LMF 等) 都需

要升级到支持 3GPP R18 及后续规范的版本，以实现对 5G-A 新特性（如 RedCap 识别、XR QoS、ISAC 相关信令、NTN 移动性管

理、增强的切片能力、AI/ML 接口等）的支持。

2. NWDAF 部署与增强:

如果现有网络未部署 NWDAF，需要新增部署。

如果已部署，需要升级其软件以支持 R18+ 的新分析事件、分析类型和 AI/ML 模型。

可能需要增强 NWDAF 的计算和存储资源，以处理更复杂的分析任务和更大的数据量。

需要确保其他 NF 与 NWDAF 的接口 (Nnwdaf 服务) 正常工作，并能有效利用 NWDAF 提供的分析结果。

3. UPF 演进:

性能提升: 可能需要升级 UPF 硬件或软件，以支持更高的吞吐量（特别是上行增强和 XR 业务）、更低的处理时延。

边缘部署: 为了支持低时延业务（如 XR、边缘 AI、V2X），需要将 UPF（特别是处理特定业务流的 PSA UPF）下沉部署到网

络边缘。这需要 SMF 支持更灵活和动态的 UPF 选择策略。

功能增强: UPF 可能需要增加对特定业务流（如 ISAC 感知数据、XR 媒体流）的识别、转发或特定处理能力（如报文复制、本

地分流）。

4. PCF 策略增强: PCF 需要能够根据 5G-A 的新业务、新终端类型 (RedCap)、新场景 (NTN, ISAC) 制定和下发更精细化、动态化的策

略，包括 QoS 策略、计费策略、接入控制策略、移动性策略、UPF 选择策略等。可能需要与 NWDAF 更紧密地联动，实现基于 AI

预测的策略调整。

5. NEF 能力扩展: NEF 作为网络能力开放的窗口，需要增强其 API，以便第三方应用或垂直行业平台能够调用 5G-A 的新能力，例如请

求 ISAC 感知服务、获取高精度定位信息、管理切片资源等。

6. 自动化与智能化运维: 引入 AI/ML 能力不仅仅是 NWDAF 的事，整个核心网的运维管理系统 (OAM) 也需要向智能化演进，利用

AI/ML 实现故障预测、根因分析、资源自动编排、切片生命周期自动化管理等。

7. 网络架构考虑: 虽然基础是 SBA，但为了支持边缘计算、ISAC 等，可能会采用更分布式的核心网部署模式。

四、通感一体 (ISAC) 技术如何应用 & 与核心网的关联

ISAC 使得基站等无线节点不仅能通信，还能像雷达一样感知环境。

应用场景:

车联网 (V2X): 车辆/路边单元感知周围车辆、行人、障碍物，提高行车安全。

无人机管理: 检测、跟踪和管理低空无人机。

智能家居/楼宇: 人体存在检测、手势识别、入侵检测。

工业物联网: 设备状态监测、产线异常检测。

环境监测: 雨量、空气质量（通过信号衰减特性）等。

核心网在 ISAC 中的作用与改造：

ISAC 的实现主要依赖 RAN 侧的信号处理，但核心网扮演着业务使能、管理和控制的关键角色。根据 3GPP R19 及后续研究/标准：

1. 感知业务请求与授权:

应用功能 (AF) 或终端 (UE) 可能需要向网络请求感知服务 (例如，请求对特定区域进行目标探测)。

请求可能通过 NEF 传入核心网。

核心网 (可能是 AMF/SMF 结合 PCF/UDM) 需要对请求进行鉴权、授权，并判断网络是否有能力满足该请求 (如覆盖范围、资源

可用性)。

2. 感知任务管理与调度:

SMF 可能参与感知任务的建立和管理，类似于建立一个 PDU 会话，但用于传输感知相关的控制信息和结果。SMF 可能需要选

择合适的 gNB (RAN 节点) 来执行感知任务。

PCF 可能需要制定与感知业务相关的策略，如感知精度要求、资源优先级、计费策略等。

3. 感知数据处理与路由:

感知产生的数据（原始数据或处理后的结果）如何传输？

可能通过 UPF 进行路由。UPF 需要能够识别感知数据流，并根据 SMF 的指示将其路由到指定的目的地（如边缘应用服务器、

云端 AF）。可能需要特殊的 QoS 处理。

数据格式、是否需要在边缘进行预处理等，都需要核心网与 RAN、应用层协同定义。

4. 能力暴露: NEF 需要能够向第三方应用暴露网络的感知能力（如可感知的区域、可提供的感知精度、支持的感知类型等）。

5. 与其他业务的协同: 感知任务可能需要与通信任务协同进行（例如，在通信的同时进行感知），核心网需要支持这种资源分配和调

总结: 核心网需要为 ISAC 引入新的信令流程、策略控制机制、数据处理逻辑，以及能力开放接口。相关功能可能集成到现有的 AMF, SMF,

UPF, PCF, NEF 中，也可能催生特定的功能模块。

五、NWDAF 如何应用 & 与核心网的关联

NWDAF (Network Data Analytics Function) 是 5G 核心网内生的数据分析功能实体，旨在通过收集网络数据、进行分析，并将结果提供给其

他 NF 或 OAM，以优化网络性能和用户体验。

在 5G-A 中的深化应用：

1. 更广泛的数据来源: 不仅收集核心网 NF 的数据，还可能收集来自 RAN、终端、甚至应用层的数据 (需标准化接口支持)。

2. 更复杂的分析能力:

预测性分析: 预测网络负载、QoS 变化、用户移动性、切片资源需求等。

异常检测: 快速检测网络故障、性能劣化、安全威胁。

根因分析: 辅助定位问题根源。

闭环自动化: 将分析结果直接用于驱动网络调整（如 PCF 调整策略、SMF/AMF 调整会话/移动性参数、OAM 调整资源配置）。

3. 支撑新业务:

XR: 预测并保障 XR 业务所需的超低时延和高带宽。

ISAC: 分析感知数据质量，优化感知资源分配。

NTN: 分析卫星链路特性，优化切换和 QoS。

切片: 智能预测切片负载，实现切片资源的动态调整和 SLA 保障。

4. AI/ML 模型集成: NWDAF 是核心网集成 AI/ML 能力的主要载体，支持部署和运行各种 AI/ML 模型。

与核心网的关联 (基于 SBA):

数据收集: NWDAF 通过标准的 Nnf (如 Namf, Nsmf, Npcf 等) 服务接口或 OAM 接口订阅和接收来自其他 NF (AMF, SMF, PCF, UPF

等) 的事件和数据。

分析结果提供: NWDAF 通过 Nnwdaf_AnalyticsSubscription 服务或 Nnwdaf_EventSubscription 服务向其他 NF (如 PCF, AMF, SMF,

NEF) 或 AF 提供分析结果（统计数据、预测信息、异常告警等）。

驱动网络优化:

PCF: 利用 NWDAF 的 QoS 预测结果，动态调整 PDU 会话的 QoS 策略。

AMF/SMF: 利用 NWDAF 的负载预测或移动性分析结果，优化用户接入控制、移动性管理和会话管理决策。

NSSF: 利用 NWDAF 的切片负载分析，辅助网络切片选择。

OAM/Orchestrator: 利用 NWDAF 的分析结果，进行网络资源的智能编排和调整。

核心网改造相关: NF 需要升级以支持向 NWDAF 上报所需的数据，并能够订阅和处理来自 NWDAF 的分析结果。部署 NWDAF 并确保其正

常运行和演进是实现网络智能化的关键。

六、核心网改造升级总结 & 相关新技术

总结一下，从核心网角度看，为了支持 5G-A 及通感一体等新技术，主要改造和升级体现在以下方面：

核心网改造与升级要点：

1. 全面软件升级: AMF, SMF, UPF, PCF, UDM, AUSF, NRF, NSSF, NEF, NWDAF, LMF 等都需要遵循 R18+ 标准进行升级，以支持 5G-

A 定义的新特性、新参数、新流程。

2. NWDAF 核心作用强化: 部署、升级并充分利用 NWDAF 的数据分析和 AI/ML 能力，是实现网络智能化、自动化和支撑 5G-A 复杂场

景的关键。

3. UPF 性能与部署: 提升 UPF 处理能力（吞吐量、低时延），并根据业务需求（如边缘计算、XR、ISAC 数据处理）进行更灵活的分布

式和边缘化部署。

4. 策略控制 (PCF) 精细化: PCF 需要支持更复杂、动态、基于 AI/ML 预测的策略制定，以适应多样化的业务需求和网络状况。

5. 能力开放 (NEF) 扩展: NEF 需暴露 5G-A 带来的新网络能力（如 ISAC、高精度定位、增强切片管理接口等）。

6. 支持特定场景的功能增强:

ISAC: 需要在 SMF, PCF, UPF, NEF 等网元中增加对感知业务请求、授权、管理、数据路由和能力暴露的支持。

RedCap: AMF, SMF, PCF 等需识别 RedCap UE 并应用相应的策略。

NTN: AMF, SMF 需处理长时延、大覆盖下的移动性、会话连续性。

XR: SMF, UPF, PCF 需协同保障 XR 的特殊 QoS 要求。

7. 架构灵活性: 继续利用 SBA 的优势，支持功能的灵活组合、部署和扩展。可能需要进一步优化微服务架构，提升部署和升级效率。

与核心网相关的 5G-A 及 ISAC 新技术 (提炼)：

AI/ML Driven Core Network: 以 NWDAF 为核心，实现基于 AI 的网络分析、预测和自动化控制 (涉及所有核心网 NF 的交互)。

Enhanced UPF for Edge & Specific Traffic: 支持边缘部署的 UPF (Edge UPF)，以及对特定业务流（XR, ISAC）的增强处理和路由

Policy Control for New Services (PCF Enhancement): 能够为 RedCap, XR, ISAC, NTN 等制定专门的 QoS、计费、接入策略。

Sensing Service Enablement in Core: 核心网需要支持 ISAC 业务的生命周期管理，包括请求、授权、资源分配（协同 RAN）、数

据路由 (UPF) 和能力开放 (NEF)。

Mobility Management for Diverse Scenarios: AMF/SMF 需增强移动性管理能力，以适应 NTN 的大时延/大移动性、高精度定位需

求、以及 RedCap 设备的移动性特征。

Network Exposure for Advanced Capabilities: NEF 扩展 API，暴露 ISAC、高精度定位、增强切片管理、AI 分析结果等能力。

Enhanced Network Slicing Management: 支持更细粒度的切片参数定义、跨域管理、基于 AI 的切片资源优化 (涉及 NSSF, NRF,

AMF, SMF, PCF, NWDAF)。

希望以上从核心网技术和 3GPP 规范角度的深入解析，能帮助您更好地理解 5G-A 的演进方向和技术实现。5G-A 是一个持续发展的领域，

具体细节会随着 R19、R20 等后续标准的冻结而进一步明确。