【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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