5G 核心網的構架和一些基礎概念

5G無線接入網絡架構，主要包括 5G 接入網和 5G 核心網，其中 NG-RAN 代表 5G 接入網，5GC 代表 5G 核心網。

5G核心網主要包括哪些呢？先說一下關鍵的 AMF，SMF，UPF

AMF：全稱 Access and Mobility Management Function，接入和移動管理功能，終端接入權限和切換等由它來負責。

SMF：全稱 Session Management Function，會話管理功能，提供服務連續性，服務的不間斷用戶體驗，包括IP地址和/或錨點變化的情況。

UPF：全稱 User Plane Function，用戶面管理功能，與UPF關聯的PDU會話可以由（R）AN節點通過（R）AN和UPF之間的N3接口服務的區域，而無需在其間添加新的UPF或移除/重新 - 分配UPF。

我們看一下5G的系統構架圖：

AMF\SMF\UPF 處于主體的作用。

AMF承載以下主要功能：

接入和移動管理功能（AMF）包括以下功能。 在AMF的單個實例中可以支持部分或全部AMF功能：

• -終止RAN CP接口（N2）。
• -終止NAS（N1），NAS加密和完整性保護。
• -注冊管理。
• -連接管理。
• -可達性管理。
• -流動性管理。
• -合法攔截（適用于AMF事件和LI系統的接口）。
• -為UE和SMF之間的SM消息提供傳輸。
• -用于路由SM消息的透明代理。
• -接入身份驗證。
• -接入授權。
• -在UE和SMSF之間提供SMS消息的傳輸。
• -安全錨功能（SEAF）。
• -監管服務的定位服務管理。
• -為UE和LMF之間以及RAN和LMF之間的位置服務消息提供傳輸。
• -用于與EPS互通的EPS 承載 ID分配。
• -UE移動事件通知。

無論網絡功能的數量如何，UE和CN之間的每個接入網絡只有一個NAS接口實例，終止于至少實現NAS安全性和移動性管理的網絡功能之一。

除了上述AMF的功能之外，AMF還可以包括以下功能以支持非3GPP 接入網絡：

-支持N2接口與N3IWF。 在該接口上，可以不應用通過3GPP 接入定義的一些信息（例如，3GPP 小區標識）和過程（例如，與切換相關），并且可以應用不適用于3GPP接入的非3GPP 接入特定信息。

-通過N3IWF上的UE支持NAS信令。 由3GPP 接入上的NAS信令支持的一些過程可能不適用于不可信的非3GPP（例如尋呼）接入。

-支持通過N3IWF連接的UE的認證。

-管理通過非3GPP 接入連接或通過3GPP和非3GPP同時連接的UE的移動性，認證和單獨的安全上下文狀態。

-支持協調的RM管理上下文，該上下文對3GPP和非3GPP訪問有效。

-支持針對UE的專用CM管理上下文，用于通過非3GPP 接入進行連接。

注意：并非所有功能都需要在網絡片的實例中得到支持。

UPF承載以下主要功能：

用戶平面功能（UPF）包括以下功能。 在UPF的單個實例中可以支持部分或全部UPF功能：

• -用于RAT內/ RAT間移動性的錨點（適用時）。
• -外部PDU與數據網絡互連的會話點。
• -分組路由和轉發（例如，支持上行鏈路分類器以將業務流路由到數據網絡的實例，支持分支點以支持多宿主PDU會話）。
• -數據包檢查（例如，基于服務數據流模板的應用程序檢測以及從SMF接收的可選PFD）。
• -用戶平面部分策略規則實施，例如門控，重定向，流量轉向）。
• -合法攔截（UP收集）。
• -流量使用報告。
• -用戶平面的QoS處理，例如UL / DL速率實施，DL中的反射QoS標記。
• -上行鏈路流量驗證（SDF到QoS流量映射）。
• -上行鏈路和下行鏈路中的傳輸級分組標記。
• -下行數據包緩沖和下行數據通知觸發。
• -將一個或多個“結束標記”發送和轉發到源NG-RAN節點。
• -ARP代理和/或以太網PDU的IPv6 Neighbor Solicitation Proxying。 UPF通過提供與請求中發送的IP地址相對應的MAC地址來響應ARP和/或IPv6鄰居請求請求。

會話管理功能（SMF）承載以下主要功能：

會話管理功能（SMF）包括以下功能。 在SMF的單個實例中可以支持部分或全部SMF功能：

• -會話管理，例如會話建立，修改和釋放，包括UPF和AN節點之間的隧道維護。
• -UE IP地址分配和管理（包括可選的授權）。
• -DHCPv4（服務器和客戶端）和DHCPv6（服務器和客戶端）功能。
• -ARP代理和/或以太網PDU的IPv6 Neighbor Solicitation Proxying。 SMF通過提供與請求中發送的IP地址相對應的MAC地址來響應ARP和/或IPv6鄰居請求請求。
• -選擇和控制UP功能，包括控制UPF代理ARP或IPv6鄰居發現，或將所有ARP / IPv6鄰居請求流量轉發到SMF，用于以太網PDU會話。
• -配置UPF的流量控制，將流量路由到正確的目的地。
• -終止接口到策略控制功能。
• -合法攔截（用于SM事件和LI系統的接口）。
• -收費數據收集和支持計費接口。
• -控制和協調UPF的收費數據收集。
• -終止SM消息的SM部分。
• -下行數據通知。
• -AN特定SM信息的發起者，通過AMF通過N2發送到AN。
• -確定會話的SSC模式。
• -漫游功能：
• -處理本地實施以應用QoS SLA（VPLMN）。
• -計費數據收集和計費接口（VPLMN）。
• -合法攔截（在SM事件的VPLMN和LI系統的接口）。
• -支持與外部DN的交互，以便通過外部DN傳輸PDU會話授權/認證的信令。