5GC知識(shí)分享榮曉2022/12/09目錄5GC協(xié)議流程5GC核心技術(shù)5GC主要網(wǎng)元5GC位置何處32141

通信總體架構(gòu)接入-承載-核心5GC系統(tǒng)架構(gòu)5G組網(wǎng)方式5GC位置何處通信總體架構(gòu)有線接入關(guān)鍵詞WiFi(5GHz\2.4GHz)光纖銅線同軸無線接入關(guān)鍵詞移動(dòng)通信2/3/4/5G空中接口基站普通概念上的無線/有線網(wǎng)絡(luò)，如筆記的Wi-Fi接入和網(wǎng)線接入，均為有線接入的一部分。接入-承載-核心無線網(wǎng)接入：各類基站、CPE···承載：SD-WAN、IP-RAN、OTN等核心：各核心網(wǎng)元，以5G舉例：AMF、UPF、SMF、PCF、UDM等有線網(wǎng)接入：ONU、ONT、OLT、分光器承載：光纜、波分復(fù)用、OTN、匯聚機(jī)房核心：城域核心、省市核心、中心機(jī)房等5GC系統(tǒng)架構(gòu)5G組網(wǎng)方式SA——Standalone，獨(dú)立組網(wǎng)NSA——Non-Standalone，非獨(dú)立組網(wǎng)二者為3GPP定義的5G組網(wǎng)類型。其區(qū)別主要在于基站與核心網(wǎng)的搭配方式。簡單理解，5G基站+5G核心網(wǎng)為獨(dú)立組網(wǎng)，其余皆為非獨(dú)立組網(wǎng)。前者最能體現(xiàn)5G優(yōu)越性，但因成本問題，非獨(dú)立組網(wǎng)仍為目前主流組網(wǎng)方式。3GPP：五系列十種組網(wǎng)25GC主要網(wǎng)元部分網(wǎng)元列表常用網(wǎng)元介紹部分網(wǎng)元列表網(wǎng)元全名功能UPFUserPlaneFunction用戶面功能SMFSessionManagementFunction會(huì)話管理功能AMFAccessandMobilitymanagementFunction接入和移動(dòng)性管理功能PCFPolicyControlfunction策略控制功能UDMUnifiedDataManagement統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理AUSFAuthenticationServerFunction認(rèn)證服務(wù)器功能NSSFNetworkSliceSelectionFunction網(wǎng)絡(luò)切片選擇功能NRFNetworkRepositoryFunction網(wǎng)絡(luò)倉儲(chǔ)功能常用網(wǎng)元介紹一套簡單的核心網(wǎng)AMFUPFUDMSMFAMF定位——門衛(wèi)作為5GC與基站/UE聯(lián)系的紐帶，執(zhí)行注冊、連接、可達(dá)性、移動(dòng)性管理。

為UE和SMF提供會(huì)話管理消息傳輸通道，為用戶接入時(shí)提供認(rèn)證、鑒權(quán)功能，終端和無線的核心網(wǎng)控制面接入點(diǎn)。功能UPF定位——家丁

UE與DN之間的重要節(jié)點(diǎn)，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)和策略實(shí)施等。······功能SMF定位——管家

會(huì)話控制、策略轉(zhuǎn)發(fā)等。功能UDM定位——庫房

統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理功能，類似于4G的HSS。功能35GC核心技術(shù)SBA參考點(diǎn)SBIvsRPSDNSoftwareDefinedNetworking是一種控制與轉(zhuǎn)發(fā)分離，并直接可編程的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)NFVNetworkFunctionVirtualization網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化K8S、Docker等技術(shù)針對(duì)服務(wù)器資源（計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)，如CPU、Memory、SSD、Network···）的虛擬化。基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)虛擬化架構(gòu)（NetworkFunctionsVirtualizationInfrastructure,NFVI）

NFVI就好比各手機(jī)廠商推出的手機(jī)系統(tǒng)，它給硬件設(shè)備賦予基本的組件，支持網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用所需要的軟件或者容器管理平臺(tái)。虛擬網(wǎng)絡(luò)功能（VirtualNetworkFunctions,VNF）

VNF是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)功能（轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)、IP配置等）的軟件應(yīng)用，就好比手機(jī)上的APP。在NFV架構(gòu)中，各種VNF在NFVI的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)。由于NFVI是標(biāo)準(zhǔn)化的架構(gòu)，使得不同的VNF獲得了通用性，不再依賴于原來的黑盒設(shè)備。管理自動(dòng)化及網(wǎng)絡(luò)編排（Managementandorchestration,MANO）

MANO是用于管理各VNF以及NFVI的統(tǒng)一框架，方便運(yùn)維人員進(jìn)行業(yè)務(wù)編排與設(shè)備管理。NFV三大功能模塊SDNvsNFV相同點(diǎn)不同點(diǎn)SR-IOVSR-IOV（Single-RootI/OVirtualization，單根I/O虛擬化）——Multi

?PF（PhysicalFunction）?：管理PCIe設(shè)備在物理層面的通道功能，包含了SR-IOV的功能結(jié)構(gòu)，具有管理、配置VF的功能。?

VF（VirtualFunction）?：PCIe設(shè)備在虛擬層面的通道功能，即僅僅包含了I/O功能，VF之間共享物理資源。

每個(gè)VF就像是物理網(wǎng)卡硬件資源的一個(gè)切片，而PF則是對(duì)所有物理網(wǎng)卡硬件資源的統(tǒng)籌者，包括管理眾多VF可以協(xié)同工作。

技術(shù)限制點(diǎn)：需要硬件支持，包括網(wǎng)卡、主板、VMM等。SBAServiceBasedArchitecture主要作用領(lǐng)域：5GC控制面基于業(yè)務(wù)的接口SBI(servicebasedinterface)，采用HTTP/TCP協(xié)議。參考點(diǎn)ReferencePointSBIvsRP同一個(gè)功能塊既可以用不同的參考點(diǎn)面向不同的功能塊網(wǎng)元，也可以以相同的接口面向不同的功能網(wǎng)元。SBI：網(wǎng)元通過服務(wù)化接口向外與其他的網(wǎng)元進(jìn)行交互，提供了一種多對(duì)一訪問的機(jī)制；由于采用服務(wù)注冊和服務(wù)發(fā)現(xiàn)，相互之間無需配置IP即可訪問。RP：參考點(diǎn)類似于傳統(tǒng)接口，需要通信的兩個(gè)網(wǎng)元之間由規(guī)范定義了二者唯一的參考點(diǎn)，為固定的互訪問接口。兩個(gè)功能體之間的參考點(diǎn)一般可以通過一個(gè)或更多的服務(wù)化接口來代替，從而提供完全相同卻更靈活擴(kuò)展性更好的實(shí)現(xiàn)。45GC協(xié)議流程無線接口協(xié)議棧從接入到核心典型PDU會(huì)話流程無線接口協(xié)議棧三層兩面網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層控制面用戶面空口控制面協(xié)議?？湛谟脩裘鎱f(xié)議棧以數(shù)據(jù)鏈路層為例下行架構(gòu)上行架構(gòu)從接入到核心UE到5GC：信令面協(xié)議信令面協(xié)議棧UE：PDU會(huì)話用戶面協(xié)議棧N3N9N6用戶面協(xié)議棧信令、用戶面協(xié)議?？傆[典型PDU會(huì)話流程前提：UE通過基站連入核心網(wǎng)AMFUE發(fā)起PDUSession，攜帶切片信息，DNN信息，PDUSessionID等AMF選擇SMF，發(fā)送會(huì)話建立信息SMF到UDM獲取用戶簽約會(huì)話信息SMF選擇UPF，對(duì)PDUSession進(jìn)行授權(quán)和認(rèn)證認(rèn)證成功，SMF選擇PCF，獲取策略SMF選擇SSC模式，分配IP地址SMF向PCF更新用戶會(huì)話策略信息SMF將會(huì)話和策略信息下發(fā)到UPFSMF發(fā)送會(huì)話建立接收給AMFAMF通知基站建立無線承載無線分配承載，并通知SMF隧道信息，SMF通知UPF下行隧道信息PDU會(huì)話建立流程PDU會(huì)話建立流程詳見3GPPTS23.502①SM上下文產(chǎn)生UE發(fā)起請求，找到合適的SMF為其建立檔案SMF則需要找到UDM作為可靠的官方數(shù)據(jù)庫。②SM上下文更新SMF從UDM獲取sm-data從PCF獲取了sm-policyPDU會(huì)話建立流程詳見3GPPTS23.502③用戶面資源分配SMF根據(jù)上一個(gè)流程組獲得的信息，指導(dǎo)UPF執(zhí)行用戶面的建立SMF根據(jù)上一個(gè)流程組獲得的信息，指示AMF執(zhí)行空口資源分配SMF將用戶面（上行）標(biāo)識(shí)發(fā)送給AMF，用于上行鏈路的打通PDU會(huì)