5G异构的切换流程

5GC架构的接入方式

在5G中，网络片被定义为逻辑网络，它由具有不同功能的控制平面和用户平面网络功能(NFs)组成。

5G网络还需要实现一些基本功能，包括与UE通信、存储其订阅和凭证、允许访问外部网络、管理网络访问以及移动网络访问。

这一架构包括：

AUSF作为生产者为AMF提供UE鉴权服务。 为了提供这个服务，定义了如下服务操作：
此服务允许对UE进行身份验证，并提供一个或多个主密钥，AMF将这些主密钥用于派生的后续密钥。。

UDM，Unified Data Management，统一数据管理功能，支持一下功能：

-  3GPP AKA身份验证凭证的生成 
-  用户标识处理（例如5G系统中每个用户的SUPI的存储和管理） 
-  支持取消隐藏受隐私保护的用户标识符（SUCI） 
-  基于签约数据的接入认证（例如漫游限制） 
-  UE 服务的 NF 注册管理（例如，为 UE 存储服务 AMF，为  UE PDU 会话存储服务 SMF） 
-  支持服务/会话连续性（通过保持 SMF / DNN 进行中的会话分配） 
-  MT-SMS 交付支持 
-  合法拦截功能（特别是在出站漫游情况下，其中UDM是LI的唯一联系点） 
-  签约管理 
-  SMS 管理

AMF承载以下主要功能：
接入和移动管理功能(AMF)包括以下功能。
在AMF的单个实例中可以支持部分或全部AMF功能：

1. 终止RAN CP接口(N2)。
2. 该接口协议为F1AP终止NAS(N1)，提供NAS加密和完整性保护。
3. 注册管理。
4. 连接管理。
5. 可达性管理。
6. 流动性管理。
7. 合法拦截(适用于AMF事件和LI系统的接口)。
8. 为UE和SMF之间的SM消息提供传输。
9. 用于路由SM消息的透明代理。接入身份验证。
10. 接入授权。
11. 在UE和SMSF之间提供SMS消息的传输。
12. 安全锚功能(SEAF)。
13. 监管服务的定位服务管理。
14. 为UE和LMF之间以及RAN和LMF之间的位置服务消息提供传输。
15. 用于与EPS互通的EPS 承载 ID分配。
16. UE移动事件通知。

无论网络功能的数量如何，UE和CN之间的每个接入网络只有一个NAS接口实例，终止于至少实现NAS安全性和移动性管理的网络功能之一。

除了上述AMF的功能之外，AMF还可以包括以下功能以支持非3GPP 接入网络：

1. 支持N2接口与N3IWF。 在该接口上，可以不应用通过3GPP 接入定义的一些信息(例如，3GPP 小区标识)和过程(例如，与切换相关)，并且可以应用不适用于3GPP接入的非3GPP 接入特定信息。
2. 通过N3IWF上的UE支持NAS信令。 由3GPP 接入上的NAS信令支持的一些过程可能不适用于不可信的非3GPP(例如寻呼)接入。
3. 支持通过N3IWF连接的UE的认证。
4. 管理通过非3GPP 接入连接或通过3GPP和非3GPP同时连接的UE的移动性，认证和单独的安全上下文状态。
5. 支持协调的RM管理上下文，该上下文对3GPP和非3GPP访问有效。
6. 支持针对UE的专用CM管理上下文，用于通过非3GPP 接入进行连接。
   注意：并非所有功能都需要在网络片的实例中得到支持。

会话管理功能(SMF)包括以下功能：

7. 会话管理，例如会话建立，修改和释放，包括UPF和AN节点之间的隧道维护。
8. UE IP地址分配和管理(包括可选的授权)。
9. DHCPv4(服务器和客户端)和DHCPv6(服务器和客户端)功能。
10. ARP代理和/或以太网PDU的IPv6 Neighbor Solicitation Proxying。 SMF通过提供与请求中发送的IP地址相对应的MAC地址来响应ARP和/或IPv6邻居请求代理。
11. 选择和控制UP功能，包括控制UPF代理ARP或IPv6邻居发现，或将所有ARP / IPv6邻居请求流量转发到SMF，用于以太网PDU会话。
12. 配置UPF的流量控制，将流量路由到正确的目的地。
13. 终止接口到策略控制功能。
14. 合法拦截(用于SM事件和LI系统的接口)。收费数据收集和支持计费接口。
15. 控制和协调UPF的收费数据收集。
16. 终止NAS-SM消息。
17. 下行数据通知。
18. AN特定SM信息的发起者，通过AMF通过N2发送到AN。
19. 确定会话的SSC模式。

漫游功能：

处理本地实施以应用QoS SLA(VPLMN)。

计费数据收集和计费接口(VPLMN)。

合法拦截(在SM事件的VPLMN和LI系统的接口)。

支持与外部DN的交互，以便通过外部DN传输PDU会话授权/认证的信令。

PCF：策略控制功能

AF：Application Function ，应用功能，指应用层的各种服务，可以是运营商内部的应用如Volte AF(类似4G的Volte As）、也可以是第三方的AF（如视频服务器、游戏服务器），如果是运营商内部的AF，与其他NF在一个可信域内，可以直接与其他NF如PCF交互访问，而第三方的AF则不在可信域内，必须通过NEF访问其他NF。

NEF：Network Exposure Function ，网络开放功能，位于5G核心网和外部第三方应用功能体之间（可能也有部分内部AF），负责管理对外开放网络数据的，所有的外部应用，想要访问5G核心网内部数据，都必须要通过NEF。NEF提供相应的安全保障来保证外部应用到3gpp网络的安全，提供外部应用Qos定制能力开放、移动性状态事件订阅、AF请求分发等功能。

NRF：NF Repository Function ，网络存储功能，用来进行NF登记、管理、状态检测，实现所有NF的自动化管理，每个NF启动时，必须要到NRF进行注册登记才能提供服务，登记信息包括NF类型、地址、服务列表等。

NSSF，The Network Slice Selection Function，网络切片选择功能，支持以下功能：

 -  选择为UE服务的网络切片实例集 
 -  确定允许的 NSSAI，以及在需要时确定到签约阅的 S-NSSAI 的映射 
 -  确定已配置的 NSSAI，以及在需要时确定到签约的 S-NSSAI 的映射 
 -  确定可能用于查询 UE 的 AMF 集，或基于配置确定候选 AMF 的列表（可能通过查询NRF）
 - 

UPF: User plane Function，用户面功能，包括用户数据包的路由和转发、与外部数据网DN的数据交互、用户平面的QoS处理、流控规则实施（例如门控、重定向、流量转向）等
与EPC中的情况类似，5G中的应用功能(AF)根据配置的策略使用其他3GPP网络功能提供的服务和信息。

DN: 数据网络Data Network (DN), 比如运营商业务，互联网或者第三方业务等

安全边缘保护代理(SEPP)用于与其他操作符的安全连接。
请注意，在EPC中不存在NEF、NRF、NSSF和SEEP。
另外，非3gpp接入网通过非3gpp互联功能(N3IWF)连接到5GC，非3gpp互联功能(N3IWF)分别通过N2接口和N3接口与控制平面功能AMF和用户平面功能UPF相连。

利用从UE经由源gNB流向5G核心（用户平面功能/ UPF）的数据平面的数据，采用无线电资源控制（RRC）信令来连续地测量和报告信号质量。当源节点检测到需要切换时，它与目标gNB连接以开始切换过程。一旦隧道已经移动到目标gNB，UE就执行切换并连接到同一目标节点。从目标gNB到AMF进行​​路径切换请求，并且一旦确认，数据就可以从UE流过该目标节点并且流到规定的UPF。

EPC架构的接入方式

这一接入方式总共分为：UE、3GPP接入网/非3GPP接入网、EPC；即终端、接入网和核心网。

UE是我们的手机或CPE，接入网是遍布城市的各个基站（可以是大的铁塔基站，也可以是室内悬挂的只有路由器大小的小基站），EPC是运营商（中国移动/中国联通/中国电信）的核心网服务器，核心网包括很多服务器，有处理信令的、数据的、计费策略的等等。

UE到接入网这一段是无线的，我们称这一段网络叫空中接入网；接入网 和EPC之间都是内部网络，是使用光纤相连接的

NAS，非接入层信令，是UE和核心网EPC之间使用的信令，虽然途径接入网eUTRAN，但基站不作分析；
AS ，接入层信令，是UE和接入网eUTRAN使用的信令，由基站来处理，核心网看不到

Mobility Management Entity（MME），核心网控制面网元，负责用户和会话管理，MME主要功能有：
接入控制；移动性管理；会话管理； S-GW 选择；安全认证。

Home Subscriber Server（HSS），归属用户服务器，它是核心网中的一个数据库服务器，里面存放着所有属于该核心网的用户的数据信息（即在这开户的卡信息）。当用户连接到MME的时候，用户提交的资料会和HSS数据服务器中的资料进行比对来进行鉴权。
功能：用户注册；终端位置更新；移动性管理；

一般我们的sim卡都有一个开户所在地，你的sim卡的注册鉴权信息都是存在开户所在地的HSS服务器里面。漫游时注册、做业务的区别主要在访问HSS这一块。

Serving Gateway （S-GW），用户面接入服务网关，相当于传统SGSN的用户面功能：
会话管理；路由选择和数据转发；Qos控制；计费；

所以可以看出服务能不能做，优先级怎样，都是SGW说了算

PDN Gateway（P-GW），分组数据网关。是运营商网络和互联网的网关，功能类似传统中的GGSN。
主要功能包括分组包深度检查、 IP地址分配；会话管理；路由选择和数据转发；PCRF的选择；Qos控制；非3GPP接入；基于业务的计费

设计PGW有两大目的：非3GPP网络（如1X、GSM、CDMA、VoWIFI）接入LTE核心网；LTE核心网数据和互联网的网关。

Policy and Charging Rules Function（PCRF），策略与计费规则服务器，根据用户套餐和业务需求提供数据业务资源管控。
配置PCC计费规则；执行服务数据流优先级排队冲突解决处理；支持控制信令的IP sec安全性保护；向PCEF提供初始默认计费方法；激活、去激活、修改PCC规则；策略控制功能；

ePDG: 非3GPP 非信任网络连接到核心网的网关，支持LTE与Wifi服务的无缝连接，一般运行在支持EPG或者EWG的SSR硬件架构中 。

参考：
LTE网络架构

Robust and Universal Seamless Handover
Authentication in 5G HetNets

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