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【5G核心网】控制面与用户面协议栈

程序员文章站 2023-12-28 20:27:22
本章节指定 5GS 实体之间的整体网络协议栈,比如在 UE 和 5GC 网络功能,在 5G-AN 和 5GC 网络功能,或者在 5GC 网络功能之间 1. 在 5G-AN 和 5G 核心网之间的控制平面协议栈:N2 N2 -> NG-C 其定义在 TS 38.413[34] 在 N2 定义了以下过程: 1.1 AN - AMF NG-AP:NG Application Protocol 在 5G-AN 和 AMF 之间的应用层协......

本章节指定 5GS 实体之间的整体网络协议栈,比如在 UE 和 5GC 网络功能,在 5G-AN 和 5GC 网络功能,或者在 5GC 网络功能之间

1. 控制平面--5G-AN和5G核心网:N2

N2 -> NG-C 其定义在 TS 38.413[34]

在 N2 定义了以下过程:


1.1 AN - AMF

  • NG-AP: NG Application Protocol  在 5G-AN 和 AMF 之间的应用层协议  TS 38.413
  • SCTP: Stream Control Transmission Protocol,在 AMF 和 5G-AN 之间 N2 传说信令消息  RFC 4960 [44]

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Figure 8.2.1.2-1: Control Plane between the 5G-AN and the AMF

1.2 AN - SMF

N2 SM information:NG-AP 消息的一部分,由 AMF 在 AN 和 SMF 之间透传,可以包含在 NG-AP 消息和 N11 相关消息

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Figure 8.2.1.3-1: Control Plane between the AN and the SMF


2 控制平面--UE和5GC

,    单独的 N1 NAS 消息连接用来作为 UE 连接的接入,N1 终止点在 AMF,在注册管理和连接管理(RM/CM)都可以使用 N1 NAS 信令连接,针对的时 SM 相关消息和 UE 的流程

NAS 协议 N1 包括 NAS-MM NAS-SM 部分

在 UE 和核心网还有很多协议,通过 NAS-MM 协议由 N1 传输,这些包括:

  • - Session Management Signalling.
  • - SMS.
  • - UE Policy.
  • - LCS

在 NAS-MM 的 RM / CM NAS 消息以及其他类型的 NAS 消息(比如 SM),以及相应的流程,都是解耦的

NAS-MM 支持的通用能力如下:

  • a. 终止在 AMF 的 NAS 流程包括:

a1. 处理注册管理和连接管理状态机以及和 UE 的流程,其包括 NAS 传输,AMF 支持以下的能力:

a1.1 在 RN/CM流程中决定是否接收 RM/CM 部分的 N1 信令,没有考虑和其他非 NAS-MM 消息混合在同一个NAS 信令

a1.2 知道一个 NAS 消息路由到另一个 NF,或者在 RM/CM 过程中以 NAS 路由能力本地处理

a2. 在 UE 和 AMF 之间提供一个安全 NAS 信令连接(完整性保护,加密),包括传输 payload

a3. 提供接入控制如果适用的话

  • b. 可能传输其他类型 NAS 消息(NAS SM)携带 RM/CM NAS 消息,其支持 NAS 传输不同类型 payload 或者消息终止点 不是 AMF,例如 NAS-SM  SMS  UE Policy 和 LCS,包括:

b1. 关于 payload 类型的信息

b2. 用于转发目的附加信息

b3. Payload(例如 SM 消息)

  • c. 在 3GPP 和非 3GPP 接入应用的 NAS 协议,当 UE 通过多接入连接而 UE 只被一个 AMF 服务,每一个接入都有一个 N1 NAS  信令

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Figure 8.2.2.1-1 NAS transport for SM, SMS, UE Policy and LCS

2.1 UE - AMF

NAS-MM: MM 功能的 NAS 协议支持注册管理功能,连接管理功能以及用户面连接的激活和停用。也负责加密和完整性保护 NAS 信令,5G NAS 协议定义在 TS 24.501

5G-AN 协议层:这套协议/曾取决于 5G-AN。在 NG-RAN 的场景,在 UE 和 NG-RAN 的无线协议(eNodeB / gNodeB)定义在 TS 36.300 和 TS 38.300

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Figure 8.2.2.2-1: Control Plane between the UE and the AMF

2.2 UE - SMF

NAS-SM 支持在 UE 和 SMF 之间处理会话管理,SM 信令消息在 UE 和 SMF 的 NAS-SM 曾进行处理,SM 信令消息不会被 AMF 解析

NAS-MM 如下处理 SM 信令:

  • 2.2 a 用于 SM 信令的传输

NAS-MM 层创建 NAS-MM 消息,包括安全头,指示 SM 信令的 NAS 传输,对于接收 NAS-MM 的附加信息,怎样以及往哪转发 SM 信令消息

  • 2.2 b 用于接收 SM 信令

接收 NAS-MM 处理 NAS-MM 部分消息,例如执行完成性检查,解析附加信息来获得咋样以及往哪转发 SM 信令消息

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Figure 8.2.2.3-1: Control Plane protocol stack between the UE and the SMF


3. 控制平面--在5GC网络功能

3.1 对于 SBI 的控制面协议栈

定义在 TS 29.500 章节 4.2.6

3.2 SMF 和 UPF N4 接口的控制面协议栈

SMF-UPF N4 参考点定义在 TS 29.244


4. 控制平面--无结构非3GPP接入

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Figure 8.2.4-1: Control Plane before the signalling IPsec SA is established between UE and N3IWF

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Figure 8.2.4-2: Control Plane after the signalling IPsec SA is established between UE and N3IWF

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Figure 8.2.4-3: Control Plane for establishment of user-plane via N3IWF


5. 用户平面协议栈

5.1 用于 PDU 会话的用户名协议栈

PDU layer: 该层对应于通过在 UE 和 DN 之间承载的 PDU 会话,当 PDU 会话类型是 IPv4 IPv6 或者 IPv4v6,对应与 IPv4 包或者 IPv6 包,或者这两种,当 PDU 会话类型是以太网,则对应于以太网针

GPRS Tunnelling Protocol for the user plane:该协议支持在骨干网通过 N3 (在 5G-AN 和 UPF)和 N9 (在 5GC 的不同 UPF)传输用户数据,详情在 TS 29.281。GTP 封装所有端点用户 PDU,在每一个 PDU 会话层提供封装。这些层携带与 Sos 流相关的标记,其定义在 TS 23501 5.7 章节,这个也写也可以用在 N4 接口,定义在 TS 29.244

5G-AN 协议栈:这套协议/层取决于 AN

  • 5G-AN 是 3GPP NG-RAN,这些协议/层定义在 TS 38.401,在 UE 和 5G-AN (eNodeB / gNodeB)的无线协议定义在 TS 36.300 和 TS 38.300
  • 当 AN 是无结构化非 3GPP 接入,5G-AN 接口 N3IWF 定义在 TS 23501 4.3.2 章节,5G-AN 协议栈定义在 TS 23501 8.3.2 章节

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Figure 8.3.1-1: User Plane Protocol Stack

5.2 用户平面--无结构化非 3GPP 接入

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Figure 8.3.2-1: User Plane via N3IWF

缩写解释:

NG-AP: NG Application Protocol  在 5G-AN 和 AMF 之间的应用层协议  TS 38.413

SCTP: Stream Control Transmission Protocol,在 AMF 和 5G-AN 之间 N2 传说信令消息  RFC 4960 [44]

GTP-U: GPRS Tunnelling Protocol for the user plane  用于用户平面的 GPRS 隧道协议

IE: information element  信息元素

PFCP: Packet Forwarding Control Protocol  包转发控制协议

SEID: SEID Session Endpoint Identifier  会话端点标识符

TS 23.501 章节 8

本文地址:https://blog.csdn.net/zhonglinzhang/article/details/107481635

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