# 3GPP Release 19 核心网架构演进深度解析：从5GC增强到6G奠基 ## 引言：Release 19 在5G-Advanced中的定位 3GPP Release 19 作为5G-Advanced的第二个标准版本（继Rel-18之后），已于2025年12月完成标准冻结。Rel-19不仅是5G技术持续演进的关键里程碑，更承载着向6G过渡的桥梁角色。在核心网领域，Rel-19引入了多项重量级架构变革——从全新网络功能AIoTF的引入，到Network Data Layer（NDL）概念的提出，再到SCP通信模型的深度优化，每一个Work Item都深刻影响着5GC的演进方向。 本文基于TS 23.501 V19.7.0、TS 23.502 V19.x.x等核心规范，结合SA2工作组文档，系统梳理Rel-19在5GC架构层面的关键变化。 --- ## 一、Release 19 核心网Work Items全景 3GPP SA2工作组在Rel-19中承担了超过20个核心网相关的Work Items和Study Items。下表汇总了与5GC架构直接相关的关键项目： | Work Item编号 | 项目名称 | 核心内容 | 影响的规范 | |---|---|---|---| | 106003 (AIoT5G) | Ambient IoT 5GC Support | 引入AIoTF新网络功能，支持无源IoT设备 | TS 23.501/23.502 | | 105003 (eNA_NDRA) | Enhanced NWDAF Analytics | NWDAF分析能力增强，闭环自动化 | TS 23.288 | | 103004 (SPCT_ePC) | SCP Enhancement for Proxy Chain | SCP代理链增强，Model D优化 | TS 29.500/23.501 | | 106001 (FS_NDL) | Feasibility Study on Network Data Layer | 网络数据层可行性研究 | TR 23.700-85 | | 105001 (5G-eMTC) | Enhanced Multi-SIM Support | 多SIM设备核心网支持 | TS 23.501/23.502 | | 104003 (PDUset) | PDU Set Framework Enhancement | XR业务PDU Set QoS框架 | TS 23.501 | | 106002 (INS) | Improved Network Sharing | 网络共享架构增强 | TS 23.501 | | 105002 (eNPN19) | Enhanced Non-Public Network Rel-19 | 非公共网络增强 | TS 23.501/23.502 | > **注意**：上述Work Item编号基于3GPP官方发布的Rel-19 Work Item Description文档，具体编号在不同TSG文档中可能有细微差异。 --- ## 二、全新网络功能：AIoTF（Ambient IoT Function） ### 2.1 设计背景 Ambient IoT（环境物联网）是Rel-19最具革命性的新特性之一。A-IoT设备分为三个类别： | 设备类别 | 能量来源 | 通信方式 | 典型应用 | |---|---|---|---| | Class A | 环境能量收集（射频、光、热） | 纯反向散射（Backscatter） | 传感器标签、物流标签 | | Class B | 环境能量收集+少量储能 | 反向散射+主动发射（低功耗） | 智能货架、库存管理 | | Class C | 电池供电 | 主动发射 | 工业传感器、资产追踪 | 这些设备的共同特点是：**无法运行传统5G NAS协议栈**。这意味着5GC必须引入全新的机制来管理这些"零协议栈"设备。 ### 2.2 AIoTF架构定位 3GPP在TS 23.501 V19.x中引入了AIoTF（Ambient IoT Function）作为新的网络功能。其架构定位如下图所示：  > *图表 1* ### 2.3 AIoTF核心功能 AIoTF在架构中承担以下关键职责： 1. **A-IoT设备管理**：管理A-IoT设备的注册、标识和生命周期，包括设备群组管理（Group Management） 2. **Reader控制**：控制和配置A-IoT Reader的行为，包括读取频率、功率参数、编码方案等 3. **数据聚合与转发**：将从Reader收集到的A-IoT设备数据进行聚合、过滤和转发至AF 4. **与AMF的交互**：通过Naiotf参考点与AMF协作，利用Reader的PDU Session传输A-IoT数据 值得注意的是，A-IoT设备本身**不直接与5GC交互**——所有通信都通过Reader中继。这引入了一种全新的"间接设备管理"范式，区别于传统5G中UE直接与AMF/SMF交互的模式。 ### 2.4 关键信令流程：A-IoT数据上报 以下展示A-IoT设备通过Reader上报数据到AF的端到端流程：  > *图表 2* ### 2.5 Rel-18 vs Rel-19 对比 | 特性维度 | Rel-18（5G-Advanced Phase 1） | Rel-19（5G-Advanced Phase 2） | |---|---|---| | A-IoT核心网支持 | 无（仅RAN侧研究） | AIoTF完整引入，含Naiotf接口 | | 设备管理方式 | 不支持 | Reader代理管理，支持Group操作 | | 数据面架构 | 无 | 基于Reader PDU Session的数据承载 | | 计费支持 | 无 | 支持A-IoT事件计费和用量计费 | | 与NWDAF集成 | 无 | AIoTF可向NWDAF提供A-IoT分析数据 | | Reader类型 | 未定义 | 支持独立Reader和gNB集成Reader | --- ## 三、SCP通信模型演进：Model D深度优化 ### 3.1 SCP在SBA中的角色 Service Communication Proxy（SCP）是5G SBA架构中的关键中间件，负责NF间的间接通信。在Rel-16中首次引入以来，SCP经历了多次增强。Rel-19在TS 29.500和TS 23.501中对SCP进行了进一步优化，主要集中在**Model D**（间接通信+委托发现）模式。  > *图表 3* ### 3.2 Rel-19 SCP增强要点 Rel-19对SCP Model D的增强集中在以下方面： **1. 代理链（Proxy Chain）支持** 在多厂商、多PLMN部署场景中，SCP可能需要通过代理链来完成跨域路由。Rel-19定义了SCP间的级联通信机制，使得： - 跨PLMN漫游场景下的SCP可以级联 - 同一PLMN内不同域（如边缘和中心）的SCP可以级联 - 支持最多3级SCP代理链（典型值） **2. 负载感知路由增强** SCP在Model D模式下负责NF实例选择，Rel-19增强了SCP的负载感知能力： - SCP可以基于NF实例的实时负载信息进行路由决策 - 支持基于CPU利用率、内存占用、活跃会话数等多维度的负载评估 - 引入"软负载限制"（Soft Load Limit）概念，允许SCP在NF接近过载时进行平滑流量迁移 **3. 故障恢复与重试机制** - 当目标NF实例不可达时，SCP可以自动选择替代NF实例 - 支持跨SCP实例的故障切换 - 引入"请求挂起"（Request Pending）机制，避免在NF短暂不可达时立即返回错误 ### 3.3 部署建议 对于运营商部署SCP Model D，建议关注以下配置要点： | 配置参数 | 建议值 | 说明 | |---|---|---| | SCP代理链最大跳数 | 3 | 超过3跳会引入不可接受的信令延迟 | | 负载信息更新周期 | 5-10秒 | 平衡信息新鲜度与NRF信令开销 | | 故障检测超时 | 500ms-1s | 基于HTTP/2 keepalive和主动探测 | | 连接池大小（每NF实例） | 50-200 | 根据并发会话数调整 | | 请求重试次数 | 2-3 | 避免级联重试导致信令风暴 | --- ## 四、NWDAF增强与Network Data Layer演进 ### 4.1 eNA_NDRA：闭环自动化的基础 Rel-19中NWDAF的增强通过**eNA_NDRA**（Enhanced NWDAF Analytics and Network Data Analytics Architecture）Work Item推进，其核心目标是使能**闭环网络自动化**（Closed-Loop Automation）。 在Rel-18之前，NWDAF主要提供"开环"分析——生成分析报告供其他NF消费，但缺乏标准化的反馈和执行机制。Rel-19引入了以下增强： | 增强特性 | Rel-18 | Rel-19 | |---|---|---| | 分析类型（Analytics ID） | ~30种 | 扩展至40+种，新增A-IoT分析、多SIM分析等 | | 闭环自动化 | 无标准化机制 | 引入Analytics-driven Policy执行框架 | | ML模型管理 | 手动配置 | 支持ML模型生命周期管理（训练→部署→监控→更新） | | 数据采集架构 | DNF（Data Collection Coordination Function） | 增强DCCF，支持更灵活的数据源接入 | | 边缘分析 | 有限支持 | 支持分布式NWDAF实例的层级化分析 | ### 4.2 Network Data Layer（NDL）可行性研究 Rel-19通过**FS_NDL** Study Item对Network Data Layer概念进行了可行性研究（TR 23.700-85）。NDL的愿景是构建一个统一的数据管理框架，实现： ``` 传统模式： NF-A → 直接采集 → 数据源 NF-B → 直接采集 → 数据源 NWDAF → 直接采集 → 数据源 （每个NF独立采集，数据孤岛） NDL模式： 所有NF → 统一数据接口 → NDL → 数据源 （集中化数据管理，消除重复采集） ``` NDL架构的核心组件包括： - **Data Collection Service**：统一的数据采集服务 - **Data Storage Service**：标准化数据存储和检索 - **Data Processing Service**：数据清洗、聚合、 anonymization - **Data Exposure Service**：面向NF和外部应用的数据开放 > **重要说明**：NDL在Rel-19中仍处于Study Item阶段，预计在Rel-20中进入normative阶段。但FS_NDL的研究成果已经对Rel-19中NWDAF的增强产生了直接影响。 --- ## 五、UPF与用户面增强 ### 5.1 PDU Set框架完善 Rel-19在TS 23.501中进一步完善了PDU Set QoS框架，这是面向XR（Extended Reality）业务的关键增强。PDU Set框架在Rel-18中首次引入，Rel-19的主要增强包括： **PDU Set QoS参数增强：** | QoS参数 | Rel-18 | Rel-19增强 | |---|---|---| | PDU Set重要性（PSI） | 3级（High/Medium/Low） | 扩展至5级，增加Critical和Disposable | | PDU Set集成处理时间 | 基本定义 | 增加端到端处理时间预算 | | 过滤器增强 | 基于IP五元组 | 支持应用层标识（如RTP SeqNum范围） | | 丢弃策略 | 基本discardTimer | 引入PSI-aware智能丢弃策略 | ### 5.2 UPF增强要点 Rel-19对UPF的增强主要体现在以下方面： 1. **增强的DL/UL分类（UL CL/BP）**：支持更灵活的流量分流策略，特别是在边缘计算场景中 2. **In-Network Computing支持**：UPF可以承载轻量级计算任务（如数据预处理、AI推理），这为后续6G的"计算感知网络"奠定基础 3. **QoS监控增强**：支持对单个PDU Set的QoS监控，而非仅限于Session级别 4. **Multi-hop数据转发**：在Inter-UPF场景下支持更灵活的数据转发路径 --- ## 六、其他核心网架构增强 ### 6.1 Multi-SIM设备支持增强 Rel-19进一步完善了多SIM设备的核心网支持。在TS 23.501中新增了以下机制： - **MUSIM（Multi-USIM）感知的寻呼策略**：AMF在寻呼Multi-SIM UE时，可以参考UE的MUSIM能力，避免在多个USIM上的寻呼冲突 - **寻呼原因指示增强**：支持在寻呼消息中携带更详细的原因值，帮助Multi-SIM UE做出合理的寻呼响应决策 - **MICO模式与Multi-SIM的协同**：优化MICO模式下Multi-SIM设备的功耗管理 ### 6.2 网络共享增强（INS） Rel-19的INS（Improved Network Sharing）Work Item对网络共享架构进行了增强，包括： - **动态资源共享**：支持基于实时负载的切片级别资源共享 - **灾害场景支持**：在灾害情况下允许PLMN间的临时资源共享 - **独立计费能力**：增强共享网络中不同运营商的独立计费粒度 ### 6.3 增强型非公共网络（eNPN） Rel-19对非公共网络的增强包括： - SNPN（Stand-alone NPN）与PLMN的互通增强 - 增强的CAG（Closed Access Group）管理 - 支持NPN内的本地NWDAF分析能力 --- ## 七、Rel-18 → Rel-19 核心网架构演进总结  > *图表 4* --- ## 八、现网部署与迁移建议 ### 8.1 从Rel-18升级到Rel-19的路径 | 升级场景 | 推荐路径 | 关键风险 | |---|---|---| | SCP升级 | 优先升级SCP至Model D增强版 | 代理链配置错误可能导致信令环路 | | NWDAF升级 | 先部署新的Analytics ID，再启用闭环 | ML模型验证不足可能导致错误策略执行 | | AIoTF部署 | 新建AIoTF实例，独立于现有NF | 与AMF的Naiotf接口为全新接口，需充分测试 | | UPF升级 | 增量开启PDU Set QoS监控功能 | 需确认SMF和RAN侧也支持PDU Set | | Multi-SIM支持 | AMF软件升级，开启MUSIM功能 | 需终端配合支持 | ### 8.2 规范依赖关系 Rel-19核心网相关规范之间的重要依赖： - TS 23.501（架构）→ TS 23.502（流程）→ TS 29.5xx系列（Stage 3接口） - TS 23.288（NWDAF）→ TS 29.520/29.521（NWDAF SBI接口） - TS 23.501（AIoTF架构）→ 新增TS 29.5xx（Naiotf接口，Stage 3） - TS 29.500（SBI通用原则）→ TS 29.507（SCP增强Stage 3） --- ## 常见问题 **Q: AIoTF是否可以与现有NF合设部署？** A: 规范层面AIoTF是一个独立的NF，但从部署角度，考虑到初期A-IoT业务量可能不大，运营商可以选择将AIoTF与NEF或AMF合设。需要注意Naiotf接口的性能隔离，避免A-IoT数据突发影响AMF的正常信令处理。 **Q: SCP Model D与Model C在实际部署中如何选择？** A: 对于单一厂商、单域部署场景，Model C（自发现+间接通信）已经足够。Model D更适合多厂商、多域、边缘计算等复杂场景，因为它将NF发现的责任委托给SCP，简化了NF Consumer的实现复杂度。Rel-19的代理链增强使得Model D在大规模部署中更有优势。建议新建网络直接采用Model D。 **Q: NDL是否会取代现有NWDAF的数据采集功能？** A: 不会。NDL在Rel-19中仍处于可行性研究阶段，其目标是提供统一的数据管理框架，而非取代NWDAF。实际上，NDL更可能作为NWDAF的底层数据基础设施——NWDAF从"自己采集数据"变为"从NDL获取数据"，从而更专注于分析逻辑本身。预计Rel-20/Rel-21会给出更明确的答案。 **Q: PDU Set QoS增强对现有业务有什么影响？** A: 对于非XR业务，PDU Set增强是向后兼容的——UPF和SMF可以忽略PDU Set相关参数，按照传统QoS Flow处理。只有当AF/PCF显式请求PDU Set级别的QoS保障时，才需要端到端（UE→RAN→UPF）协同支持PDU Set。运营商可以根据业务需求逐步开启此功能。 **Q: Rel-19核心网增强对终端有什么要求？** A: 不同的增强特性对终端的要求不同：Multi-SIM支持需要终端硬件支持多USIM并发；A-IoT的Class A/B设备无需5G协议栈（通过Reader中继）；PDU Set QoS需要终端在NAS和RRC层面支持PDU Set标识。大部分增强特性对传统智能手机终端是透明的（如SCP增强、NWDAF增强），无需终端升级。 --- ## 参考资料 - 3GPP TS 23.501 V19.7.0 — System architecture for the 5G System (5GS) - 3GPP TS 23.502 V19.x.x — Procedures for the 5G System (5GS) - 3GPP TR 23.700-85 — Feasibility Study on Network Data Layer (FS_NDL) - 3GPP TS 23.288 V19.x.x — Architecture enhancements for 5G System (5GS) to support network data analytics services - 3GPP TS 29.500 V19.x.x — 5G System; Technical realization of Service Based Architecture - 3GPP Release 19 Description — 3GPP Portal, 2026 - Ericsson — "The next wave of advanced 5G - 3GPP Release 19" - Nokia — "Taking 5G-Advanced to the next level and bridging into the 6G era" - arXiv:2312.15174 — "The Bridge Toward 6G: 5G-Advanced Evolution in 3GPP Release 19" --- > 本文由「51学通信」技术团队出品。51学通信由通信行业18年老兵**爱卫生**（微信ID: gprshome201101）维护，聚焦5G/6G核心网、3GPP标准解读、通信前沿技术深度分析。 > 出版作品有《5G核心网原理与实践》《IMS原理与实践》等4本通信专业书籍。知识星球「51学通信」提供深度技术答疑和行业洞察。 > [!tip] 51学通信知识星球 > **星主：爱卫生**（微信：gprshome201101）——公众号「51学通信」创办者，19 年通信行业运维与讲师经验，著有《GPRS网络信令实例详解》《EPC原理与实践》《5G核心网原理与实践》三本纸质书（各大电商平台有售）。 > **星球定位**：深耕 5G 核心网、IMS、NFV/AI、云原生等 ICT 领域，主打运维岗位与信令分析。 > **当前规模**：5200 篇主题 / 990 个回答，198 元/年。 > **加入福利**：加入星球后请加爱卫生微信，拉您进知识星球年度陪伴与答疑群——不限量回复您的各种问题，另有群内分享。 > **AI 加持**：51学通信知识星球已作为 skill 接入 WorkBuddy，使用 deepseek-4-flash 在海量星球帖子中精准找贴、找视频、找 FAQ 和案例，做总结、找文档和 PPT 等场景全覆盖。