NR 5G 无线协议架构

一、5G网络的整体架构

5G的网络架构主要包括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。

5G接入网(NG-RAN)

5G接入网主要包含一下两个节点：  
1、gNB: 为5G网络用户提供NR的用户平面和控制平面协议和功能 ； 
2、ng-eNB：为4G网络用户提供NR的用户平面和控制平面协议和功能 ；
其中gNB和gNB之间，gNB和ng-eNB之间，ng-eNB和gNB之间的接口都为Xn接口。

gNB和ng-eNB的主要功能如下：
1、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） 
2、数据的IP头压缩，加密和完整性保护 
3、在用户提供的信息不能确定到AFM的路由时，为在UE在附着的时候选择到AMF路由; 
4、将用户平面数据路由到UPF 
5、提供控制平面信息向AMF的路由 
6、连接设置和释放
7、寻呼消息的调度和传输 
8、广播消息的调度和传输 
9、移动性和调度的测量和测量报告配置 
10、上行链路中的传输级别数据包标记; 
11、会话管理 
12、QoS流量管理和无线数据承载的映射 
13、支持处于RRC_INACTIVE状态的UE 
14、NAS消息的分发功能 
15、无线接入网络共享 
16、双连接 
17、支持NR和E-UTRA之间的连接
 

5G核心网（5GC）

5G的核心网主要包含以下几部分： 

• AMF：主要负责访问和移动管理功能(控制面) 
• UPF：用于支持用户平面功能 
• SMF：用于负责会话管理功能

各个逻辑节点的主要功能图

AMF的主要功能 ：
1、NAS信令终止 
2、NAS信令安全性 
3、AS安全控制 
4、用于3GPP接入网络之间的移动性的CN间节点信令 
5、空闲模式下UE可达性（包括控制和执行寻呼重传） 
6、注册区管理 
7、支持系统内和系统间的移动性 
8、访问认证、授权，包括检查漫游权 
9、移动管理控制 
10、SMF（会话管理功能）选择

UPF的主要功能 ：
1、系统内外移动性锚点 
2、与数据网络互连的外部PDU会话点 
3、分组路由和转发 
4、数据包检查和用户平面部分的策略规则实施 
5、上行链路分类器，支持将流量路由到数据网络 
6、分支点以支持多宿主PDU会话 
7、用户平面的QoS处理，例如，包过滤，门控，UL / DL速率执行 
8、上行链路流量验证（SDF到QoS流量映射）
9、下行链路分组缓冲和下行链路数据通知触发

SMF的主要功能 ：
1、会话管理 
2、UE IP地址分配和管理 
3、选择和控制UP功能 
4、配置UPF的传输方向，将传输路由到正确的目的地 
5、控制政策执行和QoS的一部分 
6、下行链路数据通知

 

二、5G协议栈流程图

5G协议栈的流程如下图所示，UE测的分层和LTE类似。

控制面

控制面的协议栈，包括RRC，PDCP，RLC，MAC和PHY

用户面

用户面的协议栈，包括SDAP，PDCP，RLC，MAC和PHY层

总体说明
1、物理层提供MAC子层传输信道;
2、MAC子层向RLC子层提供逻辑信道;
3、RLC子层提供给PDCP子层RLC信道;
4、PDCP子层向SDAP子层提供无线承载;
5、SDAP子层提供5GC QoS流;