【5G】5G网络架构及网元功能

5G网络架构及网元功能

5G网络架构和拓扑

NG-RAN和5GC网络拓扑及接口

基于服务接口的网络架构

5G核心网八大网元

NSSF：网络切片用的网元。
NRF：实现各个网元之间的互相通信。
PCF：实现策略的网元。
UDM：实现健全的网元。
AUSF：健全的一部分。
AMF：接入控制管理。
SMF：会话管理。
UPF：传数据的网元。

重要的接口

N2：AN与AMF之间NG接口。
N3：AN与UPF之间对接接口，采用GTP-U协议。
N4：控制面SMF和用户面UPF分离的设备接口。
N6：内部网络侧与外部网络侧协议接口，采用GTP-U协议。
Uu：空口。

NG-RAN和5GC的功能划分

gNB：5G基站。
ng-eNB：升级之后的4G基站连到5G核心网。
Inter Cell RRM：小区之间无线资源管理。
RB Control：RB，带宽涉及的物理资源；RB资源的管理。
**Connection Mobility Cont.**：连接移动性管理。
Radio Admission Control：无线准入控制，接入控制功能。
Measurement Configuration & Provision：测量配置。
**Dynamic Resource Allocation(Scheduler)**：动态资源的调度。

AMF：5G核心网网元，接入和移动性管理。
NAS Security：NAS信息加密处理。
Idle State Mobility Handling：空闲状态移动性处理。

SMF：5G核心网网元，会话管理功能。
UE IP address allocation：UE ip地址的分配。
PDU Session Control：PDU会话管理。

UPF：5G核心网网元，用户面功能。
Mobility Anchoring：移动性处理。
PDU Handing：PDU会话处理。

gNB功能

gNB又分为CU和DU，其中CU（Centralized Unit，集中单元）是负责连接核心网，参与上层协议栈SDAP、PDCP、RRC；
而DU（Distributed Unit，分布式单元）只负责连接CU，参与下层协议栈RLC、MAC、物理层。

• 无线资源管理：无线承载控制，无线准入控制，动态资源分配，连接态移动性控制；
• IP头压缩、数据加密和完整性保护；
• AMF选择；
• 到UPF的用户面数据路由；
• 到AMF的控制面路由；
• 连接建立和释放；
• 寻呼消息和系统广播消息的调度和传输；
• 测量和测量上报配置；
• 支持网络切片，支持双连接；
• Qos Flow管理和到DRB的映射； // EPS承载
• 支持UE RRC_INACTIVE态；
• NAS消息转发；

5G核心网网元功能

5G核心网网元：
5G核心网网元功能描述与4G网元对应关系AMF(Access and Mobility Management Function)

• NG1接口终止、NG2接口终止

• 移动性管理、SM消息的路由

• 接入鉴权、安全锚点功能（SEA）

• 安全上下文管理功能（SCM）
  类似于MMESMF(Session Management Function)

• 会话管理、UP选择和控制

• IP地址分配

• 下行数据通知
  类似于PGW-CUPF(User Plane Function)

• intra-RAT移动的锚点

• 数据报文路由、转发、监测及Qos处理

• 流量统计及上报
  类似于PGW-UUDM(Unified Data Management)

• 产生AKA过程需要的数据

• 签约数据管理，用户鉴权处理、短消息管理

• 支持ARPF
  类似于HSSAUSF(Authentication Server Function)

• 生成鉴权向量
  类似于HSS中的Auc功能PCF(Policy Control Function)

• 应用和业务数据流监测

• Qos控制、额度管理、基于流的计费

• 背景数据传送策略协商

• 对通过NEF和PFDF从第三方AS配置进来的PFD进行管理

• 数据流分流管理（不同DN）

• 具备UDR前端功能以提供用户签约信息

• 提供网络选择和移动性管理相关的策略

• UE策略的配置（网络侧须支持向UE提供策略信息，比如：网络发现和选择策略、网络切片选择策略）
  类似于PCRFNEF(Network Exposure Function)

• 网络能力的收集、分析和重组

• 网络能力的开放
  类似于SCEFNRF(NF Repository Function)

• 业务发现，从NF实例接收NF发现请求，并向NF实例提供发现的NF实例的信息
  全新网元，类似于增强DNS