5G系统架构(一)

5G系统架构（一）5G提供数据连接和服务。定义和缩写相关定义：5GAccessNetwork：连接到5G核心网的包含5G-RAN和/或non-3GPP接入网的一个接入网络。5GCoreNetwork：当前文档指明的核心网络。它与5G接入网连接。5GQoSFlow:：5G系统内QOS转发处理的最好的粒度。映射到相同5GQOS流的所有话务将会收到相同的转发处理（比如：调度策略、队列管理策略、速率成形策略、RLC配置等等）。提供不同的QOS转发处理需要不同的5GQOS流。5GQoSIndicator:：5GQOS指示器是一个作为特定QOS转发行为（比如：丢包率、包延时预计）的参考而被使用的标量。它可能通过5QI参考节点的控制QOS转发处理的特定参数（比如：调度比重、准入控制、队列管理门限、链路层协议配置等等）在接入网络里实现。5G-RAN：支持下面一个或者多个选项的与5GC连接的无线接入网络：1)独立的全新无线（NR）2)全新无线作为E-UTRA扩展的锚定3)独立的E-UTRA.4)E-UTRA作为全新无线扩展的锚定5GSystem:：一个3GPP系统，它包含5G接入网、5G核心网和UE。AllowedNSSAI：服务PLMN提供的一个网络切片选择辅助信息比如该信息可以通过注册流程提供，它指示了在服务PLMN的当前注册区域网络针对该UE允许的网络切换选择辅助信息。Allowedarea:：UE被允许发起连接的区域。ConfiguredNSSAI:：已经提供给UE的NSSAI。DNAccessIdentifier(DNAI)：对于一个数据网络名称，一个接入数据网络的用户平面的标识。Forbiddenarea：用户不被允许发起连接的一个区域。InitialRegistration:处于RM-DEREGISTERED状态UE的注册。LocalAreaDataNetwork：UE仅仅在特定位置可以接入的数据网络，它提供了到一个特定的数据网络名称的连接，该数据网络名称的可用性被提供给UE。Mobilitypattern：在一个网络功能里网络观点决定的UE移动性参数。MobilityRegistrationupdate：当进入一个不在TAILIST里的新TA时UE的重注册。NetworkFunction：3GPP采用或3GPP定义的在一个网络里的处理功能，它拥有定义的功能行为和3GPP定义的接口。网络功能能够作为一个运行在专有硬件上的网络元素或者运行在专有硬件上的软件实例或者在一个合适平台上进行实例化的虚拟功能比如在一个云基础设备被实施。NetworkSlice：提供特定网络能力和网络特性的一个逻辑网络。NetworkSliceinstance：一组网络功能实例和需要的资源（比如：计算、存储和网络资源）形成了一个部署的网络切片。NFservice：通过一个基于服务的接口被一个NF开放的一个功能，它被其它授权的NF所消耗。NFserviceoperation：组成NF服务的一个基本单元。Non-allowedarea：允许UE发起注册但是不能进行其它通信的区域。Non-seamlessNon-3GPPoffload：不穿越N3IWF或者UPF通过非3GPP接入进行的用户平面话务卸载。PDUConnectivityService：提供在UE和数据网络之间进行PDU交换的一个服务。PDUSession：在UE和数据网络之间提供PDU连接服务的联盟。联盟类别可以是IP、以太网或者非结构化。PeriodicRegistrationupdate：当周期性注册定时器超时后UE的重注册。RequestedNSSAI：UE可能提供给网络的网络切片选择辅助信息。Servicebasedinterface：它表现了对于一个给定的NF一组服务如何被提供或被开放。ServiceContinuity：一个服务不间断的用户体验，包含当IP地址和/或锚定点发生变化的情况。SessionContinuity：一个PDU会话的连续性。对于IP类型的PDU会话的“会话连续性”暗示了在一个PDU会话生命周期里一个IP地址被保持。UplinkClassifier：一个针对向数据网络进行上行话务转移的UPF功能。它基于会话管理功能提供的过滤器规则。缩写5GC5GCoreNetwork5G核心网5GS5GSystem5G系统5G-AN5GAccessNetwork5G接入网5QI5GQoSIndicator5GQoS指示5G-RAN5GRadioAccessNetwork5G无线接入网AFApplicationFunction应用功能AMFAccessandMobilityManagementFunction接入和移动性管理功能ASAccessStratum接入层CPControlPlane控制平面DLDownlink下行DNDataNetwork数据网络DNNDataNetworkName数据网络名称FQDNFullyQualifiedDomainName全域名GFBRGuaranteedFlowBitRate保证流BIT速率LADNLocalAreaDataNetwork本地区域数据网络MFBRMaximumFlowBitRate最大流BIT速率MICOMobileInitiatedConnectionOnly仅移动发起的连接NAINetworkAccessIdentifier网络接入标识NEFNetworkExposureFunction网络开放功能NFNetworkFunction网络功能NRNewRadio全新无线NRFNetworkRepositoryFunction网络存储功能PCFPolicyControlFunction策略控制功能PEIPermanentEquipmentIdentifier永久设备标识PFDFPacketFlowDescriptionFunction数据包流描述功能QFIQoSFlowIdentityQoS流标识QoEQualityofExperience体验质量SANRStandaloneNewRadio独立全新无线SBAServiceBasedArchitecture基于服务的结构SBIServiceBasedInterface5G基于服务的接口SDSFStructuredDataStorageFunction结构化数据存储功能SMFSessionManagementFunction会话管理功能SUPISubscriberPermanentIdentifier用户永久标识UDSFUnstructuredDataStorageFunction非结构化数据存储功能ULUplink上行ULCLUplinkClassifier上行分类器UPFUserPlaneFunction用户平面功能NSSIAInetworksliceselectionassistanceinformation网络切片选择辅助信息结构模型和观点5G系统架构被定义为支持数据连接和服务。它能够部署使用诸如NFV-网络功能虚拟化和SDN-软件定义网络的技术。5G系统架构应该在控制平面功能之间使用基于服务的交互。一些重要原则和观点如下：1、与控制平面功能分离的用户平面功能，它允许CP和UP的独立可扩展性，演进和灵活部署，比如集中的位置或分布式（远端）的位置。2、功能设计的模块化，比如使能灵活和有效的网络切片。3、只要合适，把流程（比如网络功能之间的一组交互）定义为服务，所以它们的重使用（re-used）是可能的。4、如果被要求，使能每个NF直接与其它NF进行交互。这种结构不排除使用中间节点功能来帮助控制平面消息的路由（比如DRA）。5、最小化接入网和核心网之间的依赖性。5G系统架构定义使用一个接入未知的收敛的核心网络和一个整合了不同的3GPP和非3GPP接入类型的通用AN-CN的接口。6、支持统一的鉴权架构。7、支持“无状态”NF，计算资源和存储资源进行解耦。8、支持能力开放。9、支持本地服务和集中服务的并行访问。为了支持低时延服务和访问本地数据网络，用户平面功能应该能够部署地靠近接入网络。10、支持漫游状态下的归属路由话务和在漫游的PLMN本地breakout话务。结构参考模型网络功能之间的交互通过2种方式进行体现：1、基于服务的体现，控制平面的NF（比如AMF）使能其它授权的NF访问它们提供的服务。必要时这种体现还包含点对点的参考点。2、参考点的体现，聚焦于成对网络功能之间的交互，这2个网络功能的交互通过点对点的参考点进行（比如N11接口）和当2个网络功能之间存在一些交互时任何网络功能之间的交互（比如AMF和SMF）。5G核心网控制平面的NF针对能够被其它授权NF使用的服务应该对外展示一个基于服务的接口。网络功能和实体5G系统架构包含下面的网络功能（NF）：-AuthenticationServerFunction(AUSF)鉴权服务器功能-CoreAccessandMobilityManagementFunction(AMF)核心接入和移动性管理功能-Datanetwork(DN),e.g.operatorservices,Internetaccessor3rdpartyservices数据网络，比如：运营商服务，互联网接入或第三方服务-StructuredDataStoragenetworkfunction(SDSF)结构化数据存储网络功能-UnstructuredDataStoragenetworkfunction(UDSF)非结构化数据存储功能-NetworkExposureFunction(NEF)网络开放功能-NFRepositoryFunction(NRF)NF存储功能-PolicyControlfunction(PCF)策略控制功能-SessionManagementFunction(SMF)会话管理功能-UnifiedDataManagement(UDM)统一数据管理-UserplaneFunction(UPF)用户平面功能-ApplicationFunction(AF)应用功能-UserEquipment(UE)用户设备-(Radio)AccessNetwork((R)AN)（无线）接入网非漫游参考架构这副图描述了在非漫游参考架构下控制平面基于服务的接口。这幅图使用基于参考点的观点展示了在非漫游时不同的NF-网络功能如何与其它NF进行交互。为了简化图，UDSF、SDSF、NEF和NRF在此图中没有画出。但是所有画出的NF在必要时都可以与UDSF、NEF和NRF进行交互。UDM包含UDR。为了简化图，UDR和它与其它NF的连接没有画出。这幅图基于参考点的观点描述了非漫游架构下UE通过多个PDU会话并行访问2个数据网络（比如本地和集中数据网络）。这幅图展示了针对2个不同的PDU会话选择了2个SMF-会话管理功能的多个PDU会话的结构。但是每一个SMF可能都有能力控制PDU会话中的本地和集中的UPF。这幅图使用参考点的观点描述了非漫游结构下UE通过一个PDU会话并行访问2个数据网络。漫游参考架构这幅图使用基于服务接口的观点展示了在漫游时使用VPLMN里的AF进行本地breakout话务。这幅图使用基于服务接口的观点展示了在漫游时使用HPLMN里的AF进行本地breakout话务。这幅图使用基于服务接口的观点展示了在漫游时把话务路由到归属PLMN进行处理。这幅图使用基于参考点的观点展示了在漫游时使用VPLMN里的AF进行本地breakout话务。这幅图使用基于参考点的观点展示了在漫游时使用HPLMN里的AF进行本地breakout话务。这幅图使用基于参考点的观点展示了在漫游时把话务路由到归属PLMN进行处理。数据存储架构5G系统架构允许任何NF向UDSF存储和寻回它的非结构化数据。UDSF属于NF所在的PLMN。控制面NF可能为了存储它们非结构化数据共享一个UDSF或者可能拥有它们自己的UDSF（比如一个UDSF可能靠近各自的NF）。5G系统架构允许NEF在S