【5G】5G网络架构及网元功能

5G网络架构和拓扑

NG-RAN和5GC网络拓扑及接口

基于服务接口的网络架构

5G核心网八大网元

NSSF：网络切片用的网元。
NRF：实现各个网元之间的互相通信。
PCF：实现策略的网元。
UDM：实现健全的网元。
AUSF：健全的一部分。
AMF：接入控制管理。
SMF：会话管理。
UPF：传数据的网元。

重要的接口

N2：AN与AMF之间NG接口。
N3：AN与UPF之间对接接口，采用GTP-U协议。
N4：控制面SMF和用户面UPF分离的设备接口。
N6：内部网络侧与外部网络侧协议接口，采用GTP-U协议。
Uu：空口。

NG-RAN和5GC的功能划分

gNB：5G基站。
ng-eNB：升级之后的4G基站连到5G核心网。
Inter Cell RRM：小区之间无线资源管理。
RB Control：RB，带宽涉及的物理资源；RB资源的管理。
Connection Mobility Cont.：连接移动性管理。
Radio Admission Control：无线准入控制，接入控制功能。
Measurement Configuration & Provision：测量配置。
Dynamic Resource Allocation(Scheduler)：动态资源的调度。

AMF：5G核心网网元，接入和移动性管理。
NAS Security：NAS信息加密处理。
Idle State Mobility Handling：空闲状态移动性处理。

SMF：5G核心网网元，会话管理功能。
UE IP address allocation：UE ip地址的分配。
PDU Session Control：PDU会话管理。

UPF：5G核心网网元，用户面功能。
Mobility Anchoring：移动性处理。
PDU Handing：PDU会话处理。

gNB功能

gNB又分为CU和DU，其中CU（Centralized Unit，集中单元）是负责连接核心网，参与上层协议栈SDAP、PDCP、RRC；
而DU（Distributed Unit，分布式单元）只负责连接CU，参与下层协议栈RLC、MAC、物理层。

• 无线资源管理：无线承载控制，无线准入控制，动态资源分配，连接态移动性控制；
• IP头压缩、数据加密和完整性保护；
• AMF选择；
• 到UPF的用户面数据路由；
• 到AMF的控制面路由；
• 连接建立和释放；
• 寻呼消息和系统广播消息的调度和传输；
• 测量和测量上报配置；
• 支持网络切片，支持双连接；
• Qos Flow管理和到DRB的映射； // EPS承载
• 支持UE RRC_INACTIVE态；
• NAS消息转发；

5G核心网网元功能

5G核心网网元：

5G核心网网元	功能描述	与4G网元对应关系
AMF(Access and Mobility Management Function)	NG1接口终止、NG2接口终止 移动性管理、SM消息的路由 接入鉴权、安全锚点功能（SEA） 安全上下文管理功能（SCM）	类似于MME
SMF(Session Management Function)	会话管理、UP选择和控制 IP地址分配 下行数据通知	类似于PGW-C
UPF(User Plane Function)	intra-RAT移动的锚点 数据报文路由、转发、监测及Qos处理 流量统计及上报	类似于PGW-U
UDM(Unified Data Management)	产生AKA过程需要的数据 签约数据管理，用户鉴权处理、短消息管理 支持ARPF	类似于HSS
AUSF(Authentication Server Function)	生成鉴权向量	类似于HSS中的Auc功能
PCF(Policy Control Function)	应用和业务数据流监测 Qos控制、额度管理、基于流的计费 背景数据传送策略协商 对通过NEF和PFDF从第三方AS配置进来的PFD进行管理 数据流分流管理（不同DN） 具备UDR前端功能以提供用户签约信息 提供网络选择和移动性管理相关的策略 UE策略的配置（网络侧须支持向UE提供策略信息，比如：网络发现和选择策略、网络切片选择策略）	类似于PCRF
NEF(Network Exposure Function)	网络能力的收集、分析和重组 网络能力的开放	类似于SCEF
NRF(NF Repository Function)	业务发现，从NF实例接收NF发现请求，并向NF实例提供发现的NF实例的信息	全新网元，类似于增强DNS