5G系统-核心网架构、三个核心功能单元

5G核心网采用了SBA架构（Service Based Architecture），基于服务的设计理念，将4G原有网元功能拆分，形成网络上的各个服务提供者。使用这些服务的功能体称为消费者。核心网控制面各个功能之间采用http2.0协议。

核心功能块有三个，AMF,SMF,UPF。（分别类似于4G中的MME,XGW,DP）

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。（23502  5.2.2章节） 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)。该接口协议为F1AP
• 终止NAS(N1)，提供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(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邻居请求代理。
• 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NAS-SM消息。
• 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。

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。