5G NR协议栈总体架构
一、无线协议栈
1.1 NR无线协议栈
NR无线协议栈分为两个平面:用户面和控制面。用户面(User Plane, UP)协议栈即用户数据传输采用的协议簇,控制面(Control Plane, CP)协议栈即系统的控制信令传输采用的协议簇。
详见博文:5G NR协议栈
1.2 功能小结
二、总体架构与功能划分
2.1 总体架构
NG-RAN节点包含两种类型:
- gNB:提供NR用户平面和控制平面协议和功能
- ng-eNB:提供E-UTRA用户平面和控制平面协议和功能
gNB与ng-eNB之间通过Xn接口连接,gNB/ng-eNB通过NG-C接口与AMF(Access and Mobility Management Function)连接,通过NG-U接口与UPF(User Plane Function)连接。
5G总体架构如下图所示,NG-RAN表示无线接入网,5GC表示核心网。
2.2 功能划分
NG-RAN包含gNB或ng-eNB节点,5G-C一共包含三个功能模块:AMF、UPF和SMF(Session Management Function)。
1、gNB/ng-eNB
- 小区间无线资源管理:Inter Cell Radio Resource Management(RRM)
- 无线承载控制:Radio Bear(RB)Control
- 连接移动性控制:Connection Mobility Control
- 测量配置与规定:Measurement Configuration and Provision
- 动态资源分配:Dynamic Resource Allocation
2、AMF:Access and Mobility Management Function
- NAS安全:Non-Access Stratum(NAS)Security
- 空闲模式下移动性管理:Idle State Mobility Handling
3、UPF:User Plane Function
- 移动性锚点管理:Mobility Anchoring
- PDU处理:(与Internet连接)PDU Handling
4、SMF:Session Management Function
- 用户IP地址分配:UE IP Address Allocation
- PDU Session控制
5G网络的功能划分如下图所示。
2.3 网络接口
1、NG接口
NG-U接口用于连接NG-RAN与UPF,其协议栈如下图所示。协议栈底层采用UDP、IP协议,提供非保证的数据交付。
NG-C接口用于连接NG-RAN与AMF,其协议栈如下图所示。在传输中,IP协议为信令提供点对点传输服务。SCTP保证信令的可靠交付。NG-C接口有以下功能:
- NG接口管理
- UE上下文管理
- UE移动性管理
- NAS信令传输
- 寻呼
- PDU Session管理
- 更换配置
- 警告信息传输
2、Xn接口
Xn-U接口用于连接两个NG-RAN节点。Xn-U接口协议栈如下图所示。GTP-U基于UDP、IP网络之上,为数据提供非保证服务。Xn-U主要包含两个功能:
- 数据转发
- 流控制
Xn-C接口用于连接两个NG-RAN节点。IP协议为信令提供点对点传输,SCTP为信令提供可靠交付。Xn-C接口主要包含以下功能:
- Xn接口管理
- UE移动性管理,包括上下文传输和寻呼等
- 双链接
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