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5GC知識分享榮曉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，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、波分復用、OTN、匯聚機房核心：城域核心、省市核心、中心機房等5GC系統(tǒng)架構(gòu)5G組網(wǎng)方式SA——Standalone，獨立組網(wǎng)NSA——Non-Standalone，非獨立組網(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)為獨立組網(wǎng)，其余皆為非獨立組網(wǎng)。前者最能體現(xiàn)5G優(yōu)越性，但因成本問題，非獨立組網(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會話管理功能AMFAccessandMobilitymanagementFunction接入和移動性管理功能PCFPolicyControlfunction策略控制功能UDMUnifiedDataManagement統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理AUSFAuthenticationServerFunction認證服務器功能NSSFNetworkSliceSelectionFunction網(wǎng)絡切片選擇功能NRFNetworkRepositoryFunction網(wǎng)絡倉儲功能常用網(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、可達性、移動性管理。

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

UE與DN之間的重要節(jié)點，負責數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)和策略實施等?！ぁぁぁぁぁすδ躍MF定位——管家

會話控制、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SBIvsRPSDNSoftwareDefinedNetworking是一種控制與轉(zhuǎn)發(fā)分離，并直接可編程的網(wǎng)絡架構(gòu)NFVNetworkFunctionVirtualization網(wǎng)絡功能虛擬化K8S、Docker等技術(shù)針對服務器資源（計算、存儲、網(wǎng)絡，如CPU、Memory、SSD、Network···）的虛擬化?；A(chǔ)網(wǎng)絡虛擬化架構(gòu)（NetworkFunctionsVirtualizationInfrastructure,NFVI）

NFVI就好比各手機廠商推出的手機系統(tǒng)，它給硬件設備賦予基本的組件，支持網(wǎng)絡應用所需要的軟件或者容器管理平臺。虛擬網(wǎng)絡功能（VirtualNetworkFunctions,VNF）

VNF是實現(xiàn)網(wǎng)絡功能（轉(zhuǎn)發(fā)服務、IP配置等）的軟件應用，就好比手機上的APP。在NFV架構(gòu)中，各種VNF在NFVI的基礎(chǔ)上實現(xiàn)。由于NFVI是標準化的架構(gòu)，使得不同的VNF獲得了通用性，不再依賴于原來的黑盒設備。管理自動化及網(wǎng)絡編排（Managementandorchestration,MANO）

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

?PF（PhysicalFunction）?：管理PCIe設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VF就像是物理網(wǎng)卡硬件資源的一個切片，而PF則是對所有物理網(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：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)務的接口SBI(servicebasedinterface)，采用HTTP/TCP協(xié)議。參考點ReferencePointSBIvsRP同一個功能塊既可以用不同的參考點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)元通過服務化接口向外與其他的網(wǎng)元進行交互，提供了一種多對一訪問的機制；由于采用服務注冊和服務發(fā)現(xiàn)，相互之間無需配置IP即可訪問。RP：參考點類似于傳統(tǒng)接口，需要通信的兩個網(wǎng)元之間由規(guī)范定義了二者唯一的參考點，為固定的互訪問接口。兩個功能體之間的參考點一般可以通過一個或更多的服務化接口來代替，從而提供完全相同卻更靈活擴展性更好的實現(xiàn)。45GC協(xié)議流程無線接口協(xié)議棧從接入到核心典型PDU會話流程無線接口協(xié)議棧三層兩面網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)鏈路層物理層控制面用戶面空口控制面協(xié)議棧空口用戶面協(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)送會話建立信息SMF到UDM獲取用戶簽約會話信息SMF選擇UPF，對PDUSession進行授權(quán)和認證認證成功，SMF選擇PCF，獲取策略SMF選擇SSC模式，分配IP地址SMF向PCF更新用戶會話策略信息SMF將會話和策略信息下發(fā)到UPFSMF發(fā)送會話建立接收給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會話建立流程PDU會話建立流程詳見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會話建立流程詳見3GPPTS23.502③用戶面資源分配SMF根據(jù)上一個流程組獲得的信息，指導UPF執(zhí)行用戶面的建立SMF根據(jù)上一個流程組獲得的信息，指示AMF執(zhí)行空口資源分配SMF將用戶面（上行）標識發(fā)送給AMF，用于上行鏈路的打通PDU會