5G接口

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    看到各种大神对于5G协议的分享，收获颇多，现进行整理自己走读5G相关协议内容，内容可能不尽详实和准确，只能算作自己工作的记录。

    注：由于作者初次使用，不会添加图片，故使用的是协议中图片。

1 NG接口

根据协议TS 38.410整理。

1.1 通用特性

NG架构

NG RAN分为Radio Network Layer (RNL)和Transport Network Layer (TNL)，NG-RAN的架构（例如NG-RAN节点和节点间接口）属于RNL部分。

NG-RAN架构由一系列gNBs和ng-eNB组成，与5GC通过NG接口（逻辑接口）相连。

 

NG-RAN与5GC间有许多NG接入点，每个NG接入点均独立满足NG需求。

 

NG-RAN node到5GC的NG-C逻辑接口选择由NAS Node Selection function决定；

NG-RAN node到5GC的NG-U逻辑接口选择在5GC内完成，AMF发信号给NG-RAN node。

 

NG接口通则

-         NG接口开放；

-         NG接口支持NG-RAN和5GC间信息交互；

-         NG是NG-RAN node和5GC node间的点对点逻辑接口（即使之间无直接物理连接）；

-         NG接口支持控制面和用户面分离；

-         NG接口分为RNL和TNL；

-         NG接口能够向后演进支持更多新功能新服务需求；

-         NG接口与NG-RAN部署相解耦；

-         NG应用协议支持模块化设计和使用允许优化编码/解码效率的语法。

 

NG接口说明宗旨

-         支持不同厂商的AMFs与多个NG-RAN间的连接；

-         支持NG接口无线网络功能和传输网络功能分离便于引入新技术。

 

NG接口性能

-         支持建立、维护和释放的NG-RAN（属于PDU sessions部分）流程；

-         支持RAT内切换和RAT间切换流程；

-         支持UE在协议级别上的分离（用于用户特定信号管理的）；

-         支持UE和AMF间NAS信令消息的转发；

-         支持数据包流的资源预留机制。

1.2 NG接口功能

NG接口功能	具体描述
寻呼功能	支持在寻呼区域内向NG-RAN节点发送寻呼请求。
UE上下文管理功能	支持在AMF和NG-RAN中建立修改释放UE上下文。
移动管理功能	ECM-CONNECTED状态下UE的移动功能包括支持NG-RAN内移动性的系统内切换和支持来/去EPS系统的系统间切换功能；涉及经由NG接口的切换准备、执行和完成三部分。
PDU会话管理功能	负责NG-RAN节点内需要UE上下文时PDU会话NG-RAN资源（用于用户数据传输）的建立、修改和释放。 NGAP通过AMF支持PDU会话相关信息的透传。
NAS转发功能	通过NG接口针对指定UE传输/路由NAS消息。
NAS节点选择功能	5GS架构中支持NG-RAN节点连接多个AMF； 根据AMF分配给UE的临时标识在NG-RAN节点侧确定与UE相关的AMF；若UE没有分配临时标识或者失效，NG-RAN节点则会根据切片信息确定AMF。
NG接口管理功能	保证NG接口操作的启动/重置； 处理应用部分执行的不同版本和协议错误。
告警消息发送功能	经由NG接口转发告警信息或者取消告警信息的持续广播。
配置转发功能	经由核心网允许两个RAN node间RAN配置信息的请求和转发。
Trace功能	控制NG-RAN节点内的trace会话。
AMF管理功能	支持AMF的计划取消。
过载功能	SA2中FFS
AMF负责均衡功能	SA2中FFS

1.3 NG接口信号过程

NG接口支持经由控制面的信号过程，如下表所示：

NG接口信号过程	具体描述
PDU会话管理过程	完成PDU会话的NG-RAN资源建立，释放或修改过程： -          PDU会话资源建立 -          PDU会话资源释放 -          PDU会话资源修改 -          PDU会话资源通告 -          PDU会话资源修改指示
UE上下文管理过程	完成UE上下文建立，释放或修改过程： -          初始上下文建立 -          UE上下文释放请求 -          UE上下文释放 -          UE上下文修改
NAS发送过程	完成AMF和UE间的NAS信令数据透传过程： -          初始UE消息（NG-RAN node发起） -          上行NAS传输（NG-RAN node发起） -          下行NAS传输（AMF发起） -          NAS无法传输指示（NG-RAN node发起） -          重新路由NAS请求（AMF发起）
UE移动管理过程	完成UE移动切换的准备，执行或取消过程： -          切换准备 -          切换资源分配 -          切换通知 -          路径切换请求 -          上行RAN状态转发 -          下行RAN状态转发 -          切换取消
寻呼过程	完成寻呼区域内向NG-RAN节点发送寻呼请求过程。
AMF管理过程	完成AMF告知NG-RAN节点AMF状态和去激活与指定UE NGAP UE组合过程： -          AMF状态指示 -          NGAP组合去激活（FFS）
NG接口管理过程	完成NG接口管理过程： -          NG建立 -          RAN配置更新 -          AMF配置更新 -          NG重置 -          错误指示

1.4 NG接口协议结构

NG控制面：

NG接口控制面协议栈见TS38410-070_cl中图6.1-1，TNL建立在IP传输上，SCTP（Stream Control TransmissionProtocol，流控制传输协议）在IP上保证信令消息的可靠传输，应用层信号协议称为NGAP（NG Application Protocol）。

TS380410-070下载地址：点击打开链接

NG用户面：

NG用户面接口在NG-RAN节点与UPF之间，提供NG-RAN节点和UPF间用户面PDU的非保证交付。NG-U协议栈见TS38410-070_cl中图6.2-1。

2 Xn接口

根据协议TS 38.420整理。

2.1 通用特性

Xn接口连接NG-RAN node。

 

Xn接口通则

-         Xn接口开放；

-         Xn接口支持两个NG-RANnode间信息交互，将PDU转发到各自的隧道端点；

-         Xn是两个NG-RAN node间的点对点逻辑接口（即使之间无直接物理连接）。

 

Xn接口说明宗旨

-         支持不同厂商的NG-RANnodes间连接；

-         支持经由NG接口的NG-RAN nodes间的NG-RAN服务连续性

-         支持Xn接口无线网络功能和传输网络功能分离便于引入新技术。

 

Xn接口性能

-         支持NG-RAN内移动性过程；

-         支持NG-RAN nodes间的双连接。

2.2 Xn接口功能

Xn接口	功能	具体功能	功能描述
Xn-C	Xn-C接口管理和差错处理功能	Xn建立功能	允许两个NG-RAN nodes间Xn接口的初始建立，包括应用层数据交互。
		差错指示功能	允许应用层上一般错误情况上报。
		Xn重置功能	允许NG-RAN node告知另一个NG-RAN node其已经从非正常失败状态恢复，第二个node内需要删除与第一个node相关的所有上下文（应用层数据除外）并释放伴生资源。
		Xn配置数据更新功能	允许两个NG-RAN nodes随时更新应用层数据。
		Xn移除功能	允许两个NG-RAN nodes删除各自的Xn接口。
	UE移动管理功能	切换准备功能	允许源和目的NG-RAN node间的信息交互从而完成给定UE到目的NG-RAN node初始切换。
		切换取消功能	允许通知已准备好的目的NG-RAN node准备的切换不进行，同时释放切换准备期间的资源分配。
		恢复UE上下文功能	允许NG-RAN node从其他node恢复UE上下文。
		RAN寻呼功能	允许NG-RAN node初始化非激活态UE的寻呼功能。
		数据转发控制功能	允许源和目的NG-RAN nodes间用于数据转发传输承载的建立和释放。
	双连接功能	使能NG-RAN中辅助节点内额外资源的使用。
Xn-U	数据转发功能	允许NG-RAN nodes间数据转发从而支持双连接和移动性操作。
	流控制功能	允许NG-RAN node接收第二个node的用户面数据从而提供数据流相关的反馈信息。

2.3 Xn接口信号过程

Xn接口支持经由控制面（Xn-C）和用户面（Xn-U）的信号过程，如下表所示：

Xn接口	信号过程	具体描述
控制面协议过程	移动性管理过程	完成连接模式或者RRC非激活模式下UE的移动性管理过程： -          切换准备 -          切换取消 -          SN状态转发 -          恢复UE上下文 -          RAN寻呼 -          数据转发地址指示 -          UE上下文释放
	双连接过程	完成双连接中资源增加，修改和释放过程： -          S-NG-RAN-node增加准备 -          S-NG-RAN-node重配完成 -          M-NG-RAN-node发起S-NG-RAN-node修改准备 -          S-NG-RAN-node发起S-NG-RAN-node修改 -          M-NG-RAN-node发起S-NG-RAN-node释放 -          S-NG-RAN-node发起S-NG-RAN-node释放 -          S-NG-RAN-node计数检查 -          RRC转发
	全局过程	完成两个NG-RAN nodes间配置级别数据交互过程： -          Xn建立 -          NG-RAN-node配置更新
用户面协议过程	FFS

2.4 Xn接口协议结构

Xn控制面：

Xn接口控制面协议栈见TS38420-060_cl中图7.1-1，TNL建立在IP传输上，SCTP（Stream Control Transmission Protocol，流控制传输协议）在IP上保证信令消息的可靠传输，应用层信号协议称为XnAP（Xn Application Protocol）。

TS380420-060下载地址：点击打开链接

Xn用户面：

Xn用户面接口在两个NG-RAN节点之间，提供两个NG-RAN节点间用户面PDU的非保证交付。Xn-U协议栈见TS38420-060_cl中图7.2-1。

Xn接口的技术规范见TS38420-060_cl中图8.6.1。

 

3 F1接口

根据协议TS 38.470整理。

3.1 通用特性

F1接口连接NG-RAN中gNB的gNB-CU和gNB-DU或者连接E-UTRAN中的en-gNB的gNB-CU和gNB-DU。

F1接口通则

-         F1接口开放；

-         F1接口支持端点间信息交互，通知支持数据传输到各自端点；

-         F1接口是两个端点间的点对点逻辑接口（即使之间无直接物理连接）；

-         F1接口支持控制面和用户面分离；

-         F1接口支持RNL和TNL分离；

-         F1接口使能UE相关信息交互和非UE相关信息交互；

-         F1接口能够向后演进支持更多新功能新服务需求；

-         一个gNB-CU与1或多个gNB-DUs在外部视作一个gNB或者en-gNB，gNB终止于Xn接口和NG接口，en-gNB终止于X2接口和S1-U接口；

-         gNB-CU分为控制面（CP）和用户面（UP）。

 

F1接口说明宗旨

-         支持不同厂商的gNB-CU与gNB-DU间连接。。

3.2 F1接口功能

F1接口	功能	描述
F1-C	F1接口管理功能
	系统信息管理功能
	F1 UE上下文管理功能
	RRC消息转发功能
F1-U	数据转发功能	允许gNB-CU与gNB-DU间用户数据转发。
	流控制功能	允许下行用户数据流到gNB-DU的控制。

 

 

F1接口	功能	具体功能	功能描述
F1-C	F1接口管理功能	差错指示功能	允许gNB-CU/gNB-DU向gNB-DU/gNB-CU指示错误发生。
		重置功能	在gNB-CU/gNB-DU中用于节点建立后和错误事件发生后的同等实体初始化。
		F1建立功能	经F1接口允许gNB-CU和gNB-CU间的应用层数据交互；gNB-DU发起F1建立
		gNB-CU+gNB-DU配置更新功能	允许gNB-CU和gNB-DU间应用层配置数据更新，激活/去激活小区。
	系统信息管理功能	系统广播信息的调度在gNB-DU执行，gNB-DU根据获得的调度参数传输系统消息；gNB-DU负责NR-MIB编码，若需要广播SIB1和其他SI消息，gNB-DU负责SIB1编码，gNB-CU负责其他SI消息的编码。
	F1 UE上下文管理功能	支持所需要的UE上下文建立和修改。 1.       gNB-CU发起F1 UE上下文建立，gNB-DU基于接入控制准则接受/拒绝（eg：资源无法获得则拒绝）； 2.       gNB-CU/gNB-DU发起F1 UE上下文修改，接收节点可接受/拒绝修改。 支持gNB-DU中之前建立的上下文释放。 1.       gNB-CU直接触发上下文释放或接收到gNB-DU的请求在触发上下文释放； 2.       UE进入RRC_IDLE或RRC_INACTIVE状态时gNB-CU请求gNB-DU释放UE上下文。 支持DRBs（Data Radio Bearer）和SRBs（Signaling Radio Bearer）管理（建立、修改和释放DRB、SRB资源）。 1.       gNB-CU触发DRB资源的建立和修改，gNB-DU基于gNB-DU提供的资源预留信息和QoS信息接受/拒绝； 2.       QoS流与无线承载间的映射由gNB-CU执行，经由F1的管理相关的承载粒度是无线承载级别，为了支持DU间CA的PDCP复制，一个数据无线承载应在gNB-CU与gNB-DU间配置两个GTP-U隧道。
	RRC消息转发功能	允许gNB-CU与gNB-DU间RRC消息转发，gNB-CU负责使用gNB-DU提供的辅助信息对专用RRC消息编码
F1-U	数据转发功能	允许NG-RAN nodes间数据转发从而支持双连接和移动性操作。
	流控制功能	允许NG-RAN node接收第二个node的用户面数据从而提供数据流相关的反馈信息。

3.3 F1接口信号过程

F1接口支持的信号过程，如下表所示：

F1接口	信号过程	具体描述
控制面协议过程	接口管理过程	-          重置过程 -          错误指示过程 -          F1建立过程 -          gNB-DU配置更新过程 -          gNB-CU配置更新过程
	上下文管理过程	-          UE上下文建立过程 -          UE上下文建立释放请求过程（gNB-DU发起） -          UE上下文建立释放过程（gNB-CU发起） -          UE上下文建立修改过程（gNB-CU发起） -          UE上下文建立修改必需过程（gNB-DU发起）
	RRC消息转发过程	-          UL RRC消息转发过程 -          DL RRC消息转发过程
用户面协议过程	FFS

3.4 F1接口协议结构

F1控制面：

F1接口控制面协议栈见TS38470-f00中图7.1-1，TNL建立在IP传输上，SCTP（Stream Control TransmissionProtocol，流控制传输协议）在IP上保证信令消息的可靠传输，应用层信号协议称为F1AP（F1 Application Protocol）。

TS38470-f00下载地址：点击打开链接

F1用户面：

F1用户面结构见TS38470-f00中图7.2-1。TNL基于IP传输，在IP之上包括UDP和GTP-U。