5G核心网架构基础概念

5G无线接入网络架构,主要包括 5G 接入网和 5G 核心网,其中 NG-RAN 代表 5G 接入网,5GC 代表 5G 核心网。

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5G核心网主要包括哪些呢?先说一下关键的 AMF,SMF,UPF。

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AMF:全称 Access and Mobility Management Function,接入和移动管理功能,终端接入权限和切换等由它来负责。
SMF:全称 Session Management Function,会话管理功能,提供服务连续性,服务的不间断用户体验,包括IP地址和/或锚点变化的情况。
UPF:全称 User Plane Function,用户面管理功能,与UPF关联的PDU会话可以由(R)AN节点通过(R)AN和UPF之间的N3接口服务的区域,而无需在其间添加新的UPF或移除/重新 - 分配UPF。

我们看一下5G的系统构架图:

5G的系统构架图

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AMF,SMF,UPF 处于主体的作用。

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参考点表示中的非漫游 5G 系统体系结构

接入和移动管理功能(AMF)承载以下主要功能:

接入和移动管理功能(AMF)包括以下功能。 在AMF的单个实例中可以支持部分或全部AMF功能:

终止RAN CP接口(N2)。
终止NAS(N1),NAS加密和完整性保护。
注册管理。
连接管理。
可达性管理。
流动性管理。
合法拦截(适用于AMF事件和LI系统的接口)。
为UE和SMF之间的SM消息提供传输。
用于路由SM消息的透明代理。
接入身份验证。
接入授权。
在UE和SMSF之间提供SMS消息的传输。
安全锚功能(SEAF)。
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。
无论网络功能的数量如何,UE和CN之间的每个接入网络只有一个NAS接口实例,终止于至少实现NAS安全性和移动性管理的网络功能之一。

除了上述AMF的功能之外,AMF还可以包括以下功能以支持非3GPP 接入网络:

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(例如,3GPP 小区标识)和过程(例如,与切换相关),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。 由3GPP 接入上的NAS信令支持的一些过程可能不适用于不可信的非3GPP(例如寻呼)接入。
支持通过N3IWF连接的UE的认证。
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。
注意:并非所有功能都需要在网络片的实例中得到支持。

会话管理功能(UPF)承载以下主要功能

用户平面功能(UPF)包括以下功能。 在UPF的单个实例中可以支持部分或全部UPF功能:

用于RAT内/ RAT间移动性的锚点(适用时)。
外部PDU与数据网络互连的会话点。
分组路由和转发(例如,支持上行链路分类器以将业务流路由到数据网络的实例,支持分支点以支持多宿主PDU会话)。
数据包检查(例如,基于服务数据流模板的应用程序检测以及从SMF接收的可选PFD)。
用户平面部分策略规则实施,例如门控,重定向,流量转向)。
合法拦截(UP收集)。
流量使用报告。
用户平面的QoS处理,例如UL / DL速率实施,DL中的反射QoS标记。
上行链路流量验证(SDF到QoS流量映射)。
上行链路和下行链路中的传输级分组标记。
下行数据包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 Neighbor Solicitation Proxying。 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和/或IPv6邻居请求请求。

会话管理功能(SMF)承载以下主要功能

会话管理功能(SMF)包括以下功能。 在SMF的单个实例中可以支持部分或全部SMF功能:

会话管理,例如会话建立,修改和释放,包括UPF和AN节点之间的隧道维护。
UE IP地址分配和管理(包括可选的授权)。
DHCPv4(服务器和客户端)和DHCPv6(服务器和客户端)功能。
ARP代理和/或以太网PDU的IPv6 Neighbor Solicitation Proxying。 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邻居请求请求。
选择和控制UP功能,包括控制UPF代理ARP或IPv6邻居发现,或将所有ARP / IPv6邻居请求流量转发到SMF,用于以太网PDU会话。
配置UPF的流量控制,将流量路由到正确的目的地。
终止接口到策略控制功能。
合法拦截(用于SM事件和LI系统的接口)。
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SM消息的SM部分。
下行数据通知。
AN特定SM信息的发起者,通过AMF通过N2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。

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