這次更新5G核心網最重要的一個標準:《3GPPTS23.501R16g305G系統架構》。
了解5G都知道,5G系統標準23.501是非常重要的,我們之前在R15版本出來以后,就第 一時間翻譯成了中文版,并在文章上免費進行了共享。
但如果每個小版本都翻譯更新的話,肯定是做不到,因為太過于龐大,這次R16g30版本,是3GPP2019.12.11發布的,我們經過仔細翻譯后,完整內容30萬4408字,368頁。比R15版更新了165頁,30萬字,相當于市面上大部分5G專業書籍的量。
先詳解一下本協議,以便于能有針對性的閱讀。
工作手稿
整個23.501分為六大部分:
1、詞語定義、縮略語和參考文檔
這部分看似無關緊要,但實際上作用很大,特別是對于一些初學者,名詞、縮略語不清晰,后面的文檔如何能看懂?
文檔里面其實解釋得非常清晰,例如:
5G系統(5GS):由5G接入網絡(AN),5G核心網絡和UE組成的3GPP系統。
5G-BRG:5G-BRG是BBF中定義的5G-RG。
5G-CRG:5G-CRG是DOCSISMULPI[89]中指定的5G-RG。
5G-RG:5G-RG是一種能夠連接到5GC的RG,在5G核心方面扮演UE的角色。它支持安全單元,并與5GC交換N1信令。5G-RG可以是5G-BRG或5G-CRG。
接入流量控制:此過程為新的數據流選擇一個接入網絡,并在選定的接入網絡上傳輸此數據流的流量。接入業務導向適用于一種3GPP接入和一種非3GPP接入之間。
接入流量交換:一種過程,它將正在進行的數據流的所有流量從一個接入網絡移動到另一接入網絡,以保持數據流的連續性的方式。接入業務切換適用于一種3GPP接入和一種非3GPP接入。
接入流量拆分:在多個接入網絡之間拆分數據流流量的過程。當將流量拆分應用于數據流時,該數據流的某些流量通過一個接入進行傳輸,而同一數據流的其他流量通過另一個接入進行傳輸。接入業務劃分適用于一種3GPP接入和一種非3GPP接入。
這個就是一個5G名詞科普的過程啊,而參考文檔,則可以指引你在本文中不了解的,通過相關文檔去查詢詳情。
[1]3GPPTR21.905:“3GPP規范的詞匯表”。
[2]3GPPTS22.261:“下一代新服務和市場的服務要求;第1階段”。
[3]3GPPTS23.502:“5G系統的過程;階段2”。
[4]3GPPTS23.203:“策略和計費控制架構;第2階段”。
[5]3GPPTS23.040:“短消息服務(SMS)的技術實現;階段2”。
[6]3GPPTS24.011:移動無線接口上的“點對點(PP)短消息服務(SMS)支持:階段3”。
[7]IETFRFC7157:“沒有網絡地址轉換的IPv6多宿主”。
[8]IETFRFC4191:“默認路由器首 選項和更具體的路由”。
…………
本文107個參考文檔,主要是3GPP內部和IETF的相關文檔。
2、5G架構模型和概念
這一部分詳細描述了5G組網的架構模型,各種場景的組網模式。
5G組網架構,包括:
1、非漫游參考架構
2、漫游參考架構
3、數據存儲架構
4、無線功能信令
5、支持非3GPP接入
6、網絡分析架構
7、ATSSS支持的架構參考模型
每個架構,都有詳細的說明圖:
同時,還有與4G互通的網絡架構,也是非常清晰。
本部分還對接口和參考點的概念進行了詳細闡述。
5G系統架構包含以下基于服務的接口:
NAMF:AMF展示的基于服務的接口。
Nsmf:SMF展示的基于服務的接口。
Nnef:NEF展示的基于服務的接口。
NPCF:PCF展示的基于服務的接口。
Nudm:UDM展示的基于服務的接口。
NAF:AF展示的基于服務的接口。
Nnrf:NRF展示的基于服務的接口。
Nnssf:NSSF展示的基于服務的接口。
Nausf:AUSF展示的基于服務的接口。
Nudr:UDR展示了基于服務的接口。
Nudsf:UDSF展示的基于服務的接口。
N5g-EIR:5G-EIR展示的基于服務的接口。
Nnwdaf:NWDAF展示的基于服務的接口。
Ni-nef:I-NEF展示的基于服務的接口。
Nchf:CHF展示的基于服務的接口。
Nucmf:UCMF展示的基于服務的接口。
5G系統架構包含以下參考點:
N1:UE和AMF之間的參考點。
N2:(R)AN和AMF之間的參考點。
N3:(R)AN和UPF之間的參考點。
N4:SMF和UPF之間的參考點。
N6:UPF和數據網絡之間的參考點。
…………
3、5G網絡高級功能詳解
這部分是本文檔的核心部分,涉及到5G控制的各方面,基本上都能在這里找到,我列個功能表給大家看看就知道了。
1、5G網絡接入控制
(1)網絡選擇,
(2)識別和認證,
(3)授權
(4)接入控制和限制,
(5)控制策略,
(6)合法攔截。
2、注冊和連接管理
(1)注冊管理
(2)連接管理
(3)UE移動性管理
3、3GPP接入
對于基于3GPP標準的系統接入,包括UE可達性、尋呼策略、UE無線能力處理等等。
4、非3GPP接入
對于非基于3GPP標準的系統接入,注冊、連接、可達性等
5、會話管理
即非常重要的,用戶會話功能管理,5GC支持PDU連接服務,即在UE和由DNN識別的數據網絡之間提供PDU交換的服務。通過根據UE的請求建立的PDU會話來支持PDU連接服務。
6、QoS模型
5GQoS模型基于QoS流,對QoS流程、參數、特性等做了詳細說明。
7、用戶平面管理
用戶平面功能處理PDU會話的用戶平面路徑。3GPP規范支持針對給定PDU會話使用單個UPF或多個UPF進行部署。
8、用戶身份標識
對全球唯 一的5G用戶永久標識符(SUPI)、用戶隱藏標識符(SUCI)、5G全局唯 一臨時標識符(5G-GUTI)、AMF名稱、數據網絡名稱(DNN)等做了全面說明。
9、安全方面
(1)通過網絡對UE進行認證,反之亦然(UE與網絡之間的相互認證)。
(2)安全上下文生成和分發。
(3)用戶平面數據機密性和完整性保護。
(4)控制平面信令機密性和完整性保護。
(5)用戶身份保密。
10、支持雙連接,多連接
雙連接涉及兩個無線網絡節點,為給定的UE(具有有源無線承載)提供無線資源,而在AMF和RAN之間存在單個N2終端點用于UE。RAN規范描述了支持雙連接的RAN架構和相關功能。
11、計費管理
5GC計費支持收集和報告用于網絡資源使用的計費信息
12、支持邊緣計算(MEC)
邊緣計算使運營商和第三方服務能夠靠近UE的接入連接點進行托管,從而通過減少端到端延遲和傳輸網絡負載實現高效的服務交付。
13、策略控制
5G系統的策略和收費控制框架
14、網絡切片
對5G網絡切片詳細的規范和操作
15、支持特定服務
公共警告系統、NAS上的短信、緊急通信、多媒體優先、IMS支持等
16、互通與遷移
從EPC到5GC的遷移的UE和網絡行為,與EPC互通等。
17、網絡共享
網絡共享架構應允許多個參與運營商根據商定的分配方案共享單個共享網絡的資源。共享網絡包括無線接入網絡。
18、控制平面管理(負載、過載、擁塞)
為了確保5G系統內的網絡功能在標稱容量下運行,以便為UE提供連接和必要的服務。因此,它支持各種措施,以在各種操作條件下(例如高峰運行時間,極端情況)保護自己。它包括對負載(重新)平衡,過載控制和NAS級別擁塞控制的支持。
19、網絡能力的外部開放
網絡開放功能(NEF)支持網絡功能的外部開放,本節詳細描述規范。
20、對虛擬化部署的架構支持
支持部署虛擬化網絡的規范。
21、優先級機制的系統啟動器
5GS和5GQoS模型允許基于用戶相關和與調用相關的優先級機制
22、支持異步類型通信
異步類型通信(ATC)使5GC能夠延遲與UE同步UE上下文,從而實現高效的信令開銷并增加系統容量。
23、3GPPPS數據關閉
24、支持OAM功能
5GS支持可能包括訂戶跟蹤(針對SUPI的跟蹤)或設備跟蹤(針對PEI的跟蹤)
25、配置傳輸過程
配置傳輸的目的是使任何時候都可以通過NG接口和核心網絡在兩個RAN節點之間傳輸信息。尋址,路由和轉發
26、時延敏感通信
27、支持與TSN集成
28、支持5GLAN型服務
29、支持非公共網絡
30、支持蜂窩物聯網
提供了有關5GS優化和功能的概述,以支持蜂窩物聯網(蜂窩物聯網或CIoT)
31、支持ATSSS
32、支持超可靠的低延遲通信
33、支持具有特定SMF服務區的部署拓撲
34、支持集成接入和回程(IAB)
35、RIM信息傳輸
4、5G核心網網絡功能
網絡功能(NF)是5G核心網組成單位,要清晰5G核心網,這個必不可少。
比如大家所熟知的NF、AMF、SMF等,列表如下,詳情看文檔吧
AMF:接入和移動管理功能
SMF :會話管理功能
UPF:用戶平面功能
PCF :策略控制功能
NEF:網絡開放功能
I-NEF:中間NEF
NRF:網絡存儲庫功能
UDM:統一數據管理
AUSF:身份驗證服務器功能
AF:應用功能
UDR :統一數據存儲庫
UDSF:非結構化數據功能
SMSF:短信管理功能
NSSF:網絡切片選擇功能
5G-EIR:5G設備管理功能
SEPP:安全邊緣保護代理
NWDAF:網絡數據分析功能
SCP:服務通信代理
UCMF:UE無線能力管理功能
5、5G核心網網絡服務
簡單來說,就是第4部分,各網絡功能分別提供什么網絡服務,該如何實現。就不再多說,與第4部分可以結合起來看。
6、控制平面和用戶平面協議棧
5G核心網很大的變化就是用戶平面和控制平面的分離,這一部分規定了5GS實體之間的整體協議棧,例如UE和5GC網絡功能之間,5G-AN和5GC網絡功能之間,或5GC網絡功能之間。