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看协议学5G--基本网络单元与功能

 本文根据R17 TS.38.300翻译整理

一、5G网络架构中NG-RAN(无线网)负责:

  • - gNB:向UE提供NR用户平面和控制平面协议终端;或者

  • ng-eNB(升级支持5G的LTE站点):向UE提供E-UTRA用户平面和控制平面协议终端。


二、NG-RAN架构如(下)图4.1-1中:

  • gNBng-eNB通过Xn接口相互连接;

  • gNBng-eNB通过NG接口连接到5GC,即通过NG-C接口连接到AMF(接入和移动性管理功能);再通过NG-C接口连接到UPF(用户平面功能)NG-U接口(详见TS 23.501)。



图 4.1-1:5G网络整体架构

三、网络单元功能

3.1 gNB和ng-eNB

  • - 无线资源管理功能:无线承载控制、无线准入控制、连接移动性控制、在上行链路和下行链路中为UE动态分配资源(调度);

  • - IP和以太网报头压缩、上行数据解压、数据加密和完整性保护;

  • - 当根据UE提供的信息无法确定到AMF路由时,在UE附着时选择AMF;

  • - 将用户平面数据路由到UPF;

  • - 将控制平面信息路由到AMF;

  • - 连接建立和释放;

  • - 寻呼消息调度和传输;

  • - 系统广播信息调度和传输(源自AMF或 OAM);

  • - 移动和调度的测量和测量报告配置;

  • - 上行链路中的传输级数据包标记;

  • - 会话管理;

  • - 支持网络切片;

  • - QoS流管理和映射到数据无线电承载;

  • - 支持处于RRC_INACTIVE状态的UE;

  • - NAS消息的分发功能;

  • - 无线接入网络共享;

  • - 双连接;

  • - NR和E-UTRA之间的紧密互通;

  • - 维护用户平面CIoT 5GS优化的安全和无线配置,如TS23.501中定义的(仅限ng-eNB)。


3.2 AMF

  • - NAS 信令终止;

  • - NAS 信令安全;

  • - AS 安全控制;

  • - CN 节点间信令,用于 3GPP 接入网络之间的移动性;

  • - 空闲模式UE可达性(包括寻呼重传的控制和执行);

  • - 注册区域管理;

  • - 支持系统内和系统间移动性;

  • - 访问认证;

  • - 访问授权,包括漫游权限检查;

  • - 移动管理控制(订阅和策略);

  • - 支持网络切片;

  • - SMF选择。

  • - 选择CIoT 5GS优化;


3.3 UPF主要负责

  • - RAT内/RAT间移动性的锚点(适用时);

  • - 与数据网络互连的外部PDU会话点;

  • - 数据包路由和转发;

  • - 策略规则执行的数据包检查和用户平面部分;

  • - 流量使用报告;

  • - 上行链路分类器,支持将流量路由到数据网络;

  • - 支持多宿主PDU会话的分支点;

  • - 用户平面的QoS处理,例如包过滤、门控、UL/DL速率执行;

  • - 上行流量验证(SDF 到 QoS 流映射);

  • - 下行数据包缓冲和下行数据通知触发。


3.4 SMF(会话管理)功能包括

  • - 会话管理;

  • - UE IP地址分配和管理;

  • - UP功能的选择和控制;

  • - 在 UPF 配置流量转向,将流量路由到正确的目的地;

  • - 控制部分策略执行和 QoS;

  • - 下行数据通知。


3.5  5G网络主要单元功能汇集下图对此进行了总结,其中黄色框表示逻辑节点,白框表示主要功能。



图 4.2-1:NG-RAN和5GC间功能划分

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