5G核心网基础总结.docx
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5G核心网基础总结.docx
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5G核心网基础总结
NFV架构
1.NFVI层
FusionSphere将服务器,存储的物理资源进行虚拟化。
VIM:
华为产品FusionSphereOM(FM),负责虚拟化资源管理
PIM:
华为产品eSight,负责硬件管理
eSight汇聚硬件告警,FM汇聚虚拟化资源告警,FM将虚拟化资源告警报给eSight,eSight将硬件告警和虚拟化资源告警上报给U2020
2.NFVP层
5GC网元(VNF)采用容器架构,容器建立在VM中,为虚机型容器。
VNFM:
华为产品LCM,负责VNF的生命周期管理,可以对VNF进行扩缩容等。
CaaS-Master:
华为产品FusionStage,负责容器的生命周期管理。
FusionStage告警作为VNFM的一部分向U2020上报
网元VNF告警直接上报给U2020
3.VNFO层
OSS:
华为产品U2020
NFVO:
华为产品NFVO
5GC网络架构
5GC网元控制面网元间接口为服务化接口
5GC网元功能简介
AMF:
(AMF执行MME中的接入控制和移动性管理功能)
注册管理:
连接管理,可达性管理,移动性管理,接入鉴权,接入授权
合法监听
转发UE和SMF间的SM消息
转发UE和SMSF间的SMS消息
SMF:
(SMF相当于MME中的会话管理功能、SGW-C和PGW-C功能的聚合)
会话管理:
UEIP地址分配和管理,选择和控制UPF,配置UPF的流量定向,转发至合适的目的网络
策略控制和Qos
合法监听
CDR搜集
下行数据通知(DownlinkDataNotification).
UPF:
(UPF相当于SGW-U和PGW-U)
数据面锚点
连接数据网络的PDU会话点
报文路由和转发:
报文解析和策略执行
合法监听(UPcollection)
UDM:
(UDM相当于HSS)
签约数据管理
用户服务NF注册管理
产生3GPPAKA鉴权参数
基于签约数据的接入授权(e.g.漫游限制)
保证业务/会话连续性
AUSF:
(AUSF相当于3GPPAAAServer)
支持鉴权服务功能
PCF:
(PCF相当于PCRF)
支持统一策略管理网络行为
提供策略规则给控制面功能,由其执行
从UDR获取签约相关信息以便做策略决策
NEF:
(NEF相当于SCEF,但是现在NEF开放的能力还未包括IMS部分
向AF、第三方、边缘计算提供3GPP网络的能力和事件
从AF获取外部应用信息以便提高给3GPP网络
内部信息与外部信息的翻译功能
将用于向外部开放的信息存储在UDR中
UDR:
存储和检索UDM的签约数据
存储和检索PCF的策略数据
存储和检索NEF的结构化数据,供网络能力开放
存储和检索NEF的应用数据,供应用检测
NSSF:
选择服务UE的一组网络切片实例
确定允许的NSSAI,并且如果需要的话,映射到签约的S-NSSAI
确定配置的NSSAI,并且如果需要的话,映射到签约的S-NSSAI
确定用于服务UE的AMF集合,或者可能基于配置通过查询NRF来确定候选AMF的列表
NRF:
(类似于dns功能)
支持服务和网络功能发现功能
维护网络功能信息,包括可用性及其支持服务
5G网络接口及协议介绍
控制面所有NF之间的交互采用服务化接口,同一种服务可以被多种NF调用,降低NF之间接口定义的耦合度,最终实现整网功能的按需定制,灵活支持不同的业务场景和需求
服务化接口:
服务化接口包含以下接口:
Namf,Nsmf,Nudm,Nnrf,Nnssf,Nausf,Nnef,Nsmsf,Nudr,Npcf,N5g-eir,Nlmf.
应用层包括JSON、Protobuf等编解码协议
5GSBA接口协议栈的5层(从上到下)所采取的协议是:
(1)API设计方式以Restful为主;
(2)IDL(接口描述语言)采取OpenAPI3.0;(3)序列化协议采取JSON;(4)应用层采取HTTP/2;(5)传输层采取TCP。
N1
N1接口为UE和AMF间的信令面接口。
当UE同时通过不同接入方式(3GPP/Non-3GPP)接入到AMF时,每个接入方式各有一个N1NAS信令连接。
N2
N2接口为(R)AN和AMF间的信令面接口,类似于S1-MME。
N2接口定义了两种不同的流程:
与N2接口管理相关且与UE无关的流程,如N2接口建立或重置。
与UE相关的流程,如NAS消息传输、UE上下文管理、PDU会话管理、切换管理。
数据面接口(N3,N9,N6)
N3接口是5G(R)AN(RadioAccessNetwork)与UPF(UserPlaneFunction)间的接口,主要用于传递5G(R)AN与UPF间的上下行用户面数据,类似于S1-U。
N3接口采用GTPv1-U协议,支持3GPPTS29.281协议。
N9接口为UPF和UPF之间的用户面接口,用于传递UPF间的上行、下行用户数据流。
N9接口采用GTPv1-U协议,支持3GPPTS29.281协议。
N6接口为UPF(UserPlaneFunction)与DN(DataNetwork)的接口,用于传递UPF与DN之间的上下行用户数据流,基于IP和路由协议与DN网络通信,类似于Sgi口。
N4
N4接口为SMF和UPF间的接口,用于传输SMF和UPF间的控制面信息,类似于CUPS架构中的Sx口。
PFCPRequest消息的目的知名端口是8805,源端口由发送端本地分配。
(UPF上N4口的知名端口为8805)
N26
N26接口为MME和AMF间的信令面接口。
接口主要涉及45G互操作以及EPSFB流程。
基本信令流程
注册流程
●注册类型分为四种,通过携带不同的注册类型从而实现不同的注册处理流程
☐初始注册(类似4G中的Attach)
☐移动性注册更新(类似4G中的TAU)
☐周期性注册更新(类似4G中的周期性TAU)
☐紧急注册
通用注册流程中关键点:
1.RegistrationRequest
UE向AMF发送MM-NAS注册请求
注册请求包括:
注册类型,SUCI或SUPI或5G-GUTI,安全参数,RequestedNSSAI,映射的RequestedNSSAI,UE的5GC能力,PDU会话状态,需要重新唤起的PDU会话,Followon请求,MICO模式优先项)。
2.注册过程中涉及AMF通过NRF找UDM,AUSF
若新侧AMF是初始注册的AMF或者AMF没有UE合法的上下文,AMF向UDM发起Nudm_UECM_Registration进行注册,并通过Nudm_SDM_Get获取签约数据。
AMF向UDM发送Nudm_SDM_Subscribe订阅签约数据变更通知服务,当订阅的签约数据周期性注册定时器发生变更时,AMF会收到UDM的变更通知。
14d,如果UDM存储了UE接入类型与新AMF之间的关联信息,UDM会发送Nudm_UECM_DeregistrationNotification给老侧AMF,通知老侧AMF删除UE上下文。
如果UDM指示的服务NF删除原因是初始注册,AMF调用所有相关SMF的Nsmf_PDUSession_ReleaseSMContext服务操作,通知SMFUE已经在老侧AMF上去注册。
SMF收到通知后,将释放PDU会话。
14e,老侧AMF通过发起Nudm_SDM_unsubscribe取消UDM签约数据的订阅。
3.RegistrationAccept
新AMF向UE发送注册接受消息(5G-GUTI,注册区域,移动性限制,PDU会话状态,AllowedNSSAI,周期性注册计时器,LADN信息和接受的MICO模式,IMS语音在PS会话支持上指示,紧急服务支持指示)通知UE注册请求被接受。
会话建立流程
PDU会话建立流程用于创建新的PDU会话,在PDU会话创建成功后,网络为UE分配了IP地址,并且建立了UE到DN的专用通道,UE可使用该IP地址访问位于DN上的业务;或者PDU会话建立流程也用于会话的跨系统切换,或者与N3GPP间的会话切换。
1.PDUSessionEstablishmentRequest
UE请求建立PDU会话(消息中携带切片信息,DNN,SSCmode,PDUtype)。
若该流程用于跨系统切换或者N3GPP间的切换,则该消息携带“ExistingPDUSession”指示.
2.UPFselection
SMF根据UE位置、DNN、S-NSSAI等信息选择UPF,并根据UE在UDM中签约时确定的IP地址为UE分配IP地址,也可以由UPF根据本地地址池为UE分配IP地址.
3.Namf_Communication_N1N2MessageTransfer
SMF向AMF发送Namf_Communication_N1N2MessageTransfer消息,携带的信息包括发送给(R)AN的N2SMInformation,其中包含QFI、QoSProfile、CNTunnelInfo等信息,发送给UE的N1SMContainer,其中包含PDUSessionEstablishmentAccept、AllocatedIPv4Address等信息,通知(R)AN和UE需要建立PDU会话.
4.PDUSessionResourceSetupRequest
AMF向(R)AN发送PDUSessionResourceSetupRequest,请求中包含N2SMInformation,包含QFI、QoSProfile、CNTunnelInfo,发送给UE的N1SMContainer,包含PDUSessionEstablishmentAccept、AllocatedIPv4Address。
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