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5GC知识分享荣晓2022/12/09目录5GC协议流程5GC核心技术5GC主要网元5GC位置何处32141

通信总体架构接入-承载-核心5GC系统架构5G组网方式5GC位置何处通信总体架构有线接入关键词WiFi(5GHz\2.4GHz)光纤铜线同轴无线接入关键词移动通信2/3/4/5G空中接口基站普通概念上的无线/有线网络，如笔记的Wi-Fi接入和网线接入，均为有线接入的一部分。接入-承载-核心无线网接入：各类基站、CPE···承载：SD-WAN、IP-RAN、OTN等核心：各核心网元，以5G举例：AMF、UPF、SMF、PCF、UDM等有线网接入：ONU、ONT、OLT、分光器承载：光缆、波分复用、OTN、汇聚机房核心：城域核心、省市核心、中心机房等5GC系统架构5G组网方式SA——Standalone，独立组网NSA——Non-Standalone，非独立组网二者为3GPP定义的5G组网类型。其区别主要在于基站与核心网的搭配方式。简单理解，5G基站+5G核心网为独立组网，其余皆为非独立组网。前者最能体现5G优越性，但因成本问题，非独立组网仍为目前主流组网方式。3GPP：五系列十种组网25GC主要网元部分网元列表常用网元介绍部分网元列表网元全名功能UPFUserPlaneFunction用户面功能SMFSessionManagementFunction会话管理功能AMFAccessandMobilitymanagementFunction接入和移动性管理功能PCFPolicyControlfunction策略控制功能UDMUnifiedDataManagement统一数据管理AUSFAuthenticationServerFunction认证服务器功能NSSFNetworkSliceSelectionFunction网络切片选择功能NRFNetworkRepositoryFunction网络仓储功能常用网元介绍一套简单的核心网AMFUPFUDMSMFAMF定位——门卫作为5GC与基站/UE联系的纽带，执行注册、连接、可达性、移动性管理。

为UE和SMF提供会话管理消息传输通道，为用户接入时提供认证、鉴权功能，终端和无线的核心网控制面接入点。功能UPF定位——家丁

UE与DN之间的重要节点，负责数据转发和策略实施等。······功能SMF定位——管家

会话控制、策略转发等。功能UDM定位——库房

统一数据管理功能，类似于4G的HSS。功能35GC核心技术SBA参考点SBIvsRPSDNSoftwareDefinedNetworking是一种控制与转发分离，并直接可编程的网络架构NFVNetworkFunctionVirtualization网络功能虚拟化K8S、Docker等技术针对服务器资源（计算、存储、网络，如CPU、Memory、SSD、Network···）的虚拟化。基础网络虚拟化架构（NetworkFunctionsVirtualizationInfrastructure,NFVI）

NFVI就好比各手机厂商推出的手机系统，它给硬件设备赋予基本的组件，支持网络应用所需要的软件或者容器管理平台。虚拟网络功能（VirtualNetworkFunctions,VNF）

VNF是实现网络功能（转发服务、IP配置等）的软件应用，就好比手机上的APP。在NFV架构中，各种VNF在NFVI的基础上实现。由于NFVI是标准化的架构，使得不同的VNF获得了通用性，不再依赖于原来的黑盒设备。管理自动化及网络编排（Managementandorchestration,MANO）

MANO是用于管理各VNF以及NFVI的统一框架，方便运维人员进行业务编排与设备管理。NFV三大功能模块SDNvsNFV相同点不同点SR-IOVSR-IOV（Single-RootI/OVirtualization，单根I/O虚拟化）——Multi

​PF（PhysicalFunction）​：管理PCIe设备在物理层面的通道功能，包含了SR-IOV的功能结构，具有管理、配置VF的功能。​

VF（VirtualFunction）​：PCIe设备在虚拟层面的通道功能，即仅仅包含了I/O功能，VF之间共享物理资源。

每个VF就像是物理网卡硬件资源的一个切片，而PF则是对所有物理网卡硬件资源的统筹者，包括管理众多VF可以协同工作。

技术限制点：需要硬件支持，包括网卡、主板、VMM等。SBAServiceBasedArchitecture主要作用领域：5GC控制面基于业务的接口SBI(servicebasedinterface)，采用HTTP/TCP协议。参考点ReferencePointSBIvsRP同一个功能块既可以用不同的参考点面向不同的功能块网元，也可以以相同的接口面向不同的功能网元。SBI：网元通过服务化接口向外与其他的网元进行交互，提供了一种多对一访问的机制；由于采用服务注册和服务发现，相互之间无需配置IP即可访问。RP：参考点类似于传统接口，需要通信的两个网元之间由规范定义了二者唯一的参考点，为固定的互访问接口。两个功能体之间的参考点一般可以通过一个或更多的服务化接口来代替，从而提供完全相同却更灵活扩展性更好的实现。45GC协议流程无线接口协议栈从接入到核心典型PDU会话流程无线接口协议栈三层两面网络层数据链路层物理层控制面用户面空口控制面协议栈空口用户面协议栈以数据链路层为例下行架构上行架构从接入到核心UE到5GC：信令面协议信令面协议栈UE：PDU会话用户面协议栈N3N9N6用户面协议栈信令、用户面协议栈总览典型PDU会话流程前提：UE通过基站连入核心网AMFUE发起PDUSession，携带切片信息，DNN信息，PDUSessionID等AMF选择SMF，发送会话建立信息SMF到UDM获取用户签约会话信息SMF选择UPF，对PDUSession进行授权和认证认证成功，SMF选择PCF，获取策略SMF选择SSC模式，分配IP地址SMF向PCF更新用户会话策略信息SMF将会话和策略信息下发到UPFSMF发送会话建立接收给AMFAMF通知基站建立无线承载无线分配承载，并通知SMF隧道信息，SMF通知UPF下行隧道信息PDU会话建立流程PDU会话建立流程详见3GPPTS23.502①SM上下文产生UE发起请求，找到合适的SMF为其建立档案SMF则需要找到UDM作为可靠的官方数据库。②SM上下文更新SMF从UDM获取sm-data从PCF获取了sm-policyPDU会话建立流程详见3GPPTS23.502③用户面资源分配SMF根据上一个流程组获得的信息，指导UPF执行用户面的建立SMF根据上一个流程组获得的信息，指示AMF执行空口资源分配SMF将用户面（上行）标识发送给AMF，用于上行链路的打通PDU会