5G网元功能与接口

5G移动通信整体网络架构

  • 5G网络功能之间的信息交互可以基于两种方式表示:其一为基于服务表示;其二为基于点对点表示。实时部署时,也可以采用两种方式相结合的表示方式。
  • 并不是所有的接口都适于基于服务表示,对于有些接口点对点表示方式更加适合。
  • 从图中可以看出,控制面内的网络功能(例如AMF)使其他授权的网络功能能够访问其服务。但是,对于接口N1和接口N2,这种表示还包括必要时的点对点表示方式
  • 非漫游5G移动通信系统架构——SBA:

  

SA架构下,5g基站接口名字 5g基站的接口_移动通信

5G移动通信系统的点对点表示:

SA架构下,5g基站接口名字 5g基站的接口_5g基站接口名字_02

5G无线接入网

  • 5G无线接入网的基站网元功能可以拆分为CU(Centralized Unit,集中单元)和DU(Distributed Unit,分布单元)。
  • 5G移动通信系统NG-RAN CU与DU分离逻辑图

  

SA架构下,5g基站接口名字 5g基站的接口_SA架构下_03

  • CU与DU分离options

  

SA架构下,5g基站接口名字 5g基站的接口_SA架构下_04

  • 底层功能划分方案:
  • 便于控制面集中,利于无线资源干扰协调;可以采用虚拟化平台;
  • 高层功能划分方案:3GPP标准确定了option2:
  • PDCP上移便于形成数据锚点,便于支持用户面的双连接/多连接
  • CU/DU方案策略比较

  

SA架构下,5g基站接口名字 5g基站的接口_SA架构下_05

  • option4对传输时延要求很高,且未看到其他性能增益,后续基本不考虑该方案。

 

主要网元功能

  • 5G系统由接入网(AN)和核心网(5GC)组成。
  • NG-RAN与5GC的主要功能:

  

SA架构下,5g基站接口名字 5g基站的接口_5g基站接口名字_06

UPF(用户面功能)

  • gNodeB间切换的本地移动锚点(适用时)
  • 连接到移动通信网络的外部PDU会话点
  • 基于N接口切换过程中,数据报路由与转发
  • 数据报检查和用户面部分的策略计费
  • 合法的监听拦截(集合)
  • 流量使用情况报告
  • Uplink支持路由流量到一个数据网络
  • 分之点以支持多类的PDU会话
  • 对用户平面的QoS处理,例如包过滤,门控,ul/dl速率执行
  • Uplink流量验证(SDF到QoS流映射)
  • 上下行链路上传输级别的数据包标记F下行数据包缓冲和下行数据通知触发

SMF(会话管理功能)

  • 会话的建立修改删除
  • 包括tunnel maintain between UPF and AN node
  • UE IP 地址的分配和管理
  • DHCPv4(server and client)and DHCPv6(server and client)functions
  • 选择控制用户面功能
  •  QoS的策略与控制,终止策略控制
  • 合法监听
  • Termination of SM parts of NAS messages
  • 下行数据的通知
  • 漫游功能

 

AMF(访问和移动性管理功能)

  • NAS信令及信令的加密和完整性保护
  • 终止运行RAN网络接口(N2)
  • 注册管理
  • 连接管理
  • NAS移动性管理
  • 合法的截距(用于AMF事件和对LI系统的接口)
  • 为在UE和SMF之间的SM消息提供传输
  • 路由SM消息的透明代理
  • 访问验证
  • 在UE和SMSF之间提供SMS消息的传输
  • 用户鉴权及密钥管理
  • 承载管理功能,包括专用承载建立过程

 

基站gNB/en-gNB

  • CU-C(Central Unit Control plane)
  • Interface Management包括:Xn/NG/F1/E1等接口链路管理、接口消息处理(如NG-AP)和数据处理(如GTP-U)
  • Connection Management包括:单连接、双连接、多连接和D2D。
  • Traffic Steering包括:系统内核系统间的负载均衡
  • Slice Support包括:系统内和系统间的切片资源动态管理
  • CU-U(Central Unit User plane)
  • 数据包的处理和转换DU(Distributed Unit)
  • 资源的调度 传输模式的转换 信道映射 AAU-RF(Radio Frequency)
  • 信号的收发 Massive MIMO天线处理 频率与时间同步 AAS实现机制