【5G核心网】控制面与用户面协议栈
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]
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
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 和 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
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
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
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
Figure 8.2.4-1: Control Plane before the signalling IPsec SA is established between UE and N3IWF
Figure 8.2.4-2: Control Plane after the signalling IPsec SA is established between UE and N3IWF
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
Figure 8.3.1-1: User Plane Protocol Stack
5.2 用户平面--无结构化非 3GPP 接入
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
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