带你读《5G 系统技术原理与实现》——1.2.2 5G 主要网元功能

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简介: 带你读《5G 系统技术原理与实现》——1.2.2 5G 主要网元功能

1.2.2 5G 主要网元功能


5G 系统由接入网(AN)和核心网(5GC)组成。AN 与5GC 的主要功能如图1-12所示。

image.png

图1-12 AN 与5GC 的主要功能


下面主要对UPF(User Plane Function,用户面功能)、SMF(Session Management Function,会话管理功能)、AMF(Access and Mobility Management Function,接入和移动性管理功能)和gNB/NG-eNB 的功能进行描述。


(1)UPF

在UPF 的单个实例中可以支持部分或全部UPF 功能:


gNodeB 间切换的本地移动锚点(使用时);


连接到移动通信网络的外部PDU(Packet Data Unit,分组数据单元)会话点;


基于N 接口切换过程中,数据分组路由与转发;


数据分组检查和用户面部分的策略计费;


合法的监听拦截(集合);


流量使用情况报告;


Uplink 支持路由流量到一个数据网络;


分支点以支持多类的PDU 会话;


对用户平面的QoS 处理,例如包过滤、门控、UL/DL 速率执行;


Uplink 流量验证(SDF 到QoS 流映射);


对上下行链路上传输的数据分组进行标记;


下行数据分组缓冲和下行数据通知触发;


将一个或多个“结束标记”发送和转发到源NG-RAN 节点;


ARP 代理和/ 或以太网PDU 的IPv6 NS(Neighbor Solicitation,邻居请求)代理。UPF 通过提供与请求中发送的IP 地址相对应的MAC 地址来响应ARP(Address Resolution


Protocol,地址解析协议)和/ 或IPv6 邻居请求。


(2)SMF

在SMF 的单个实例中可以支持部分或全部SMF 功能:


会话的建立、修改、删除;


包括UPF 和AN 节点之间的通道维护;


UE IP 地址的分配和管理;


DHCPv4(服务器和客户端)和DHCPv6(服务器和客户端)功能;


选择控制用户面功能;


QoS 的策略与控制,终止策略控制;


合法监听;


下行数据的通知;


ARP 代理和/ 或以太网PDU 的IPv6 邻居请求代理。SMF 通过提供与请求中发送的


IP 地址相对应的MAC 地址来响应ARP 和/ 或IPv6 邻居请求代理;


配置UPF 的流量控制,将流量路由到正确的目的地;


收费数据收集和支持计费接口,控制和协调UPF 的收费数据收集;


终止NAS-SM 消息;


特定SM 信息的发起者,通过AMF N2 将信息发送到AN;


确定会话的SSC 模式;


漫游功能:处理本地实施以应用QoS SLA(VPLMN),计费数据收集和计费接口(VPLMN),合法拦截(在SM 事件的VPLMN 和LI 系统的接口),支持与外部DN 的交互,以便通过外部DN 传输PDU 会话授权/ 认证的信令。


(3)AMF

在AMF 的单个实例中可以支持部分或全部AMF 功能:


NAS(Non-Access Stratum,非接入层)信令的加密和完整性保护;


终止运行RAN 网络接口(N2);


注册管理;


连接管理;


NAS 移动性管理;


可达性管理;


合法截取/ 监听(用于AMF 事件和LI 系统的接口);


为在UE 和SMF 之间的SM 消息提供传输;


路由SM 消息的透明代理;


访问验证;


在UE 和SMF 之间提供SMS 消息的传输;


用户鉴权及密钥管理;


承载管理功能,包括专用承载建立过程;


安全锚定功能(AF);


监管服务的定位服务管理;


为UE 和LMF 之间以及RAN 和LMF 之间的位置服务消息提供传输;


用于与EPS 互通的EPS 承载ID 分配;


UE 移动事件通知;


支持N2 接口与N3IWF。在该接口上,可以不应用通过3GPP 接入定义的一些信息(如3GPP 小区标识)和过程(如切换),并且可以应用不适用于3GPP 接入的非3GPP 接入特定信息;


通过N3IWF 上的UE 支持NAS 信令;


支持通过N3IWF 连接的UE 认证;


管理通过非3GPP 接入连接或通过3GPP 和非3GPP 同时连接的UE 的移动性,认证和单独的安全上下文状态;


支持协调的RM 管理上下文,该上下文对3GPP 和非3GPP 访问均有效;


支持针对UE 的专用CM 管理上下文,用于通过非3GPP 接入进行连接。


(4)gNB/NG-eNB

无线资源管理相关功能:无线承载控制,无线接入控制,连接移动性控制,上行链路和下行链路中UE 的动态资源分配(调度);


数据的IP 头压缩,加密和完整性保护;


当UE 提供的信息不包括指向AMF 的路由信息时,基站向该UE 提供指向AMF 的路由信息;


将用户平面数据路由到UPF;


提供控制平面信息给AMF 的路由;


连接和释放;


寻呼消息的调度和传输;


广播消息的调度和传输;


移动性和调度的测量和测量报告配置;


对上行链路中的传输数据分组进行标记;


会话管理;


QoS 流量管理和无线数据承载的映射;


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;


支持NR 和E-UTRA 之间的连接。

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