5G 核心网的构架和一些基础概念

5G无线接入网络架构，主要包括 5G 接入网和 5G 核心网，其中 NG-RAN 代表 5G 接入网，5GC 代表 5G 核心网。

5G核心网主要包括哪些呢？先说一下关键的 AMF，SMF，UPF

AMF：全称 Access and Mobility Management Function，接入和移动管理功能，终端接入权限和切换等由它来负责。

SMF：全称 Session Management Function，会话管理功能，提供服务连续性，服务的不间断用户体验，包括IP地址和/或锚点变化的情况。

UPF：全称 User Plane Function，用户面管理功能，与UPF关联的PDU会话可以由（R）AN节点通过（R）AN和UPF之间的N3接口服务的区域，而无需在其间添加新的UPF或移除/重新 - 分配UPF。

我们看一下5G的系统构架图：

AMF\SMF\UPF 处于主体的作用。

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：

• -终止RAN CP接口（N2）。
• -终止NAS（N1），NAS加密和完整性保护。
• -注册管理。
• -连接管理。
• -可达性管理。
• -流动性管理。
• -合法拦截（适用于AMF事件和LI系统的接口）。
• -为UE和SMF之间的SM消息提供传输。
• -用于路由SM消息的透明代理。
• -接入身份验证。
• -接入授权。
• -在UE和SMSF之间提供SMS消息的传输。
• -安全锚功能（SEAF）。
• -监管服务的定位服务管理。
• -为UE和LMF之间以及RAN和LMF之间的位置服务消息提供传输。
• -用于与EPS互通的EPS 承载 ID分配。
• -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：

-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。

-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。

-支持通过N3IWF连接的UE的认证。

-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。

-支持协调的RM管理上下文，该上下文对3GPP和非3GPP访问有效。

-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。

UPF承载以下主要功能：

用户平面功能（UPF）包括以下功能。 在UPF的单个实例中可以支持部分或全部UPF功能：

• -用于RAT内/ RAT间移动性的锚点（适用时）。
• -外部PDU与数据网络互连的会话点。
• -分组路由和转发（例如，支持上行链路分类器以将业务流路由到数据网络的实例，支持分支点以支持多宿主PDU会话）。
• -数据包检查（例如，基于服务数据流模板的应用程序检测以及从SMF接收的可选PFD）。
• -用户平面部分策略规则实施，例如门控，重定向，流量转向）。
• -合法拦截（UP收集）。
• -流量使用报告。
• -用户平面的QoS处理，例如UL / DL速率实施，DL中的反射QoS标记。
• -上行链路流量验证（SDF到QoS流量映射）。
• -上行链路和下行链路中的传输级分组标记。
• -下行数据包缓冲和下行数据通知触发。
• -将一个或多个“结束标记”发送和转发到源NG-RAN节点。
• -ARP代理和/或以太网PDU的IPv6 Neighbor Solicitation Proxying。 UPF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邻居请求请求。

会话管理功能（SMF）承载以下主要功能：

会话管理功能（SMF）包括以下功能。 在SMF的单个实例中可以支持部分或全部SMF功能：

• -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。
• -UE IP地址分配和管理（包括可选的授权）。
• -DHCPv4（服务器和客户端）和DHCPv6（服务器和客户端）功能。
• -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邻居请求请求。
• -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。
• -配置UPF的流量控制，将流量路由到正确的目的地。
• -终止接口到策略控制功能。
• -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。
• -控制和协调UPF的收费数据收集。
• -终止SM消息的SM部分。
• -下行数据通知。
• -AN特定SM信息的发起者，通过AMF通过N2发送到AN。
• -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。