5G提供数据连接和服务。

3 定义和缩写

3.1相关定义：

5G Access Network：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。

‍5G Core Network：当前文档指明的核心网络。它与5G接入网连接。

5G QoS Flow:：5G系统内QOS转发处理的最好的粒度。映射到相同5G QOS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5G QOS流。

5G QoS Indicator:：5G QOS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

5G System：一个3GPP系统，它包含5G接入网、5G核心网和UE。

Allowed NSSAI：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。

Allowed area：UE被允许发起连接的区域。

AMF Region：一个AMF范围包含一个或多个AMF集合。

AMF Set：一个AMF集合包含服务于一个给定区域和网络切片的一些AMF。多个AMF集合可以基于每个AMF区域和网络切片被定义。

Application identifier：一个能够被映射为一个特定应用话务检测规则的标识。

Configured NSSAI:：‍已经提供给UE的NSSAI。

DN Access Identifier (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。

Forbidden area：用户不被允许发起连接的一个区域。

Initial Registration:处于RM-DEREGISTERED状态UE的注册。

Local Area Data Network：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。

Mobility pattern：在一个网络功能里网络观点决定的UE移动性参数。

Mobility Registration update：当进入一个不在TAI LIST里的新TA时UE的重注册。

MPS-subscribed UE：USIM拥有MPS签约的UE。

N2AP UE association: 在5G AN节点和AMF之间的针对每个UE的逻辑关联。

N2AP UE-TNLA-binding: 对于一个给定UE，在N2AP UE关联和特定的TNL关联之间的绑定。

Network Function：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。

Network Slice：提供特定网络能力和网络特性的一个逻辑网络。

Network Slice instance：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。

NF service：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。

NF service operation：组成NF服务的一个基本单元。

Non-allowed area：允许UE发起注册但是不能进行其它通信的区域。

Non-seamless Non-3GPP offload：不穿越N3IWF或者UPF通过非3GPP接入进行的用户平面话务卸载。

PDU Connectivity Service：提供在UE和数据网络之间进行PDU交换的一个服务。

PDU Session：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。

Periodic Registration update：当周期性注册定时器超时后UE的重注册。

Requested NSSAI：UE可能提供给网络的网络切片选择辅助信息。

Service based interface：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。

Service Continuity：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。

Session Continuity：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。

Uplink Classifier：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。

3.2 缩写

5GC 5G Core Network 5G核心网

5GS 5G System 5G系统

5G-AN 5G Access Network 5G接入网

5G-GUTI 5G Globally Unique Temporary Identity 5G全球唯一临时标识

5G-S-TMSI 5G S-Temporary Mobile Subscriber Identity

5G S-临时移动用户标识

5QI 5G QoS Indicator 5G QoS指示

5G-RAN 5G Radio Access Network 5G无线接入网

AF Application Function 应用功能

AMF Access and Mobility Management Function 接入和移动性管理功能

AS Access Stratum 接入层

CP Control Plane 控制平面

DL Downlink 下行

DN Data Network 数据网络

DNN Data Network Name 数据网络名称

FQDN Fully Qualified Domain Name 全域名

GFBR Guaranteed Flow Bit Rate 保证流BIT速率

GUAMI Globally Unique AMF ID 全球唯一AMF标识

LADN Local Area Data Network 本地区域数据网络

MFBR Maximum Flow Bit Rate 最大流BIT速率

MICO Mobile Initiated Connection Only 仅移动发起的连接

NAI Network Access Identifier 网络接入标识

NEF Network Exposure Function 网络开放功能

NF Network Function 网络功能

NR New Radio 全新无线

NRF Network Repository Function 网络存储功能

PCF Policy Control Function 策略控制功能

PEI Permanent Equipment Identifier 永久设备标识

PFDF Packet Flow Description Function 数据包流描述功能

QFI QoS Flow Identity QoS流标识

QoE Quality of Experience 体验质量

SA NR Standalone New Radio 独立全新无线

SBA Service Based Architecture 基于服务的结构

SBI Service Based Interface5G 基于服务的接口

SDSF Structured Data Storage Function 结构化数据存储功能

SMF Session Management Function 会话管理功能

SUPI Subscriber Permanent Identifier 用户永久标识

UDSF Unstructured Data Storage Function 非结构化数据存储功能

UL Uplink 上行

UL CL Uplink Classifier 上行分类器

UPF User Plane Function 用户平面功能

NSSIAI network slice selection assistance information 网络切片选择辅助信息

4 结构模型和观点

4.1 概述

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。

4.2 结构参考模型

4.2.1 概述

‍

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。

4.2.2 网络功能和实体

5G系统架构包含下面的网络功能(NF)：

- Authentication Server Function (AUSF) 鉴权服务器功能

- Core Access and Mobility Management Function (AMF)核心接入和移动性管理功能

- Data network (DN), e.g. operator services, Internet access or 3rd party services 数据网络，比如：运营商服务，互联网接入或第三方服务

- Structured Data Storage network function (SDSF) 结构化数据存储网络功能

- Unstructured Data Storage network function (UDSF)非结构化数据存储功能

- Network Exposure Function (NEF) 网络开放功能

- NF Repository Function (NRF) NF存储功能

- Policy Control function (PCF) 策略控制功能

- Session Management Function (SMF) 会话管理功能

- Unified Data Management (UDM) 统一数据管理

- User plane Function (UPF) 用户平面功能

- Application Function (AF) 应用功能

- User Equipment (UE) 用户设备

- (Radio) Access Network ((R)AN) (无线)接入网

4.2.3 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。

4.2.4 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。

4.2.5 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SDSF里存储用于网络外部和网络内部的结构化数据。SDSF和NEF在同一个PLMN内。

可以选择把SDSF和其它NF一起部署(比如UDR、UDSF)。

4.2.6 基于服务的接口

5G系统架构包含下面基于服务的接口：

Namf：AMF展现的基于服务的接口。

Nsmf：SMF展现的基于服务的接口。

Nnef： NEF展现的基于服务的接口。

Npcf： PCF展现的基于服务的接口。

Nudm：UDM展现的基于服务的接口。

Naf： AF展现的基于服务的接口。

Nnrf： NRF展现的基于服务的接口。

Nausf：AUSF展现的基于服务的接口。

4.2.7 参考点

5G系统架构包含下面这些参考点：

N1： UE和AMF之间的参考点。 CP

N2： (R)AN和AMF之间的参考点。CP

N3： (R)AN和UPF之间的参考点。UP

N4： SMF和UPF之间的参考点。

N6： UPF和DN之间的参考点。

话务在作为一个上行分类器的UPF和本地数据网络之间的转发细节在当前版本里将不作描述。

N9： 2个核心UPF之间的参考点。

‍下面的参考点展示了在NF里的NF服务之间存在的互动。这些参考点通过对应的基于服务的接口和通过特定标识的消费者和制作人NF服务和他们为了实现一个特定系统流程的互动实现。、

N5：PCF和AF之间的参考点。

N7：SMF和PCF之间的参考点。

N24：H-PCF和V-PCF之间的参考点。

N8：UDM和AMF之间的参考点。

N9：2个核心UPF之间的参考点。

N10：UDM和SMF之间的参考点。

N11：AMF和SMF之间的参考点。

N12：AMF和AUSF之间的参考点。

N13：UDM和鉴权服务器功能AUSF之间的参考点。

N14：2个AMF之间的参考点。

N15：在非漫游场景下PCF和AMF之间的参考点。在漫游场景下漫游地PCF和AMF之间的参考点。

N16： 2个SMF之间的参考点。(在漫游场景漫游地SMF和归属地SMF之间的参考点。)

N17： AMF和EIR之间的参考点。

N18：NF和UDSF之间的参考点。

N19：NEF和SDSF之间的参考点。

4.2.8 非3GPP接入的支持

4.2.8.1 支持非3GPP接入的概述

‍5G核心网支持UE通过非3PP接入网络比如WLAN进行连接。

本章仅描述部署在5G-RAN以外(被称为独立的非3GPP接入)的非3GPP接入的支持。

在规范的当前版本，5G核心网仅支持非结构化的非3GPP接入。

N2和N3被各自用于连接独立的非3GPP接入到5G核心网络的控制面功能和用户面功能。

通过独立的非3GPP接入连接到5G核心网的UE应该支持在完成附着之后使用N1参考点与5G核心网控制面功能进行NAS信令通信。

当UE同时通过5G-RAN和独立的非3GPP接入连接时，那么针对该UE存在多个N1实例，比如一个通过5G-RAN的N1实例和通过非3GPP接入的N1实例。

如果UE同时通过3GPP接入和非3GPP接入连接到相同的5G核心网，当被选择的N3IWF和3GPP接入位于同一个PLMN时，那么该UE应该被一个单一的AMF提供服务。

当UE与一个PLMN的3GPP接入进行了连接，如果UE选择了一个与3GPP接入的PLMN不同的N3IWF，比如不同的漫游PLMN或归属PLMN，那么该UE分别被2个PLMN提供服务。UE分别在2个独立的AMF上注册。通过3GPP接入建立的PDU会话和通过非3GPP接入建立的PDU会话被不同的漫游地SMF所服务。

3GPP接入的PLMN选择不依赖与N3IWF的选择。如果UE已经通过非3GPP进行了注册，那么UE执行3GPP接入的PLMN选择时独立于N3IWF属于的PLMN。

非3GPP接入网应该通过一个非3GPP互通功能网元(N3IWF)连接到5G核心网。N3IWF分别通过N2接口和N3接口面向5G核心网的控制面功能和用户面功能。

UE通过非信任的非3GPP接入注册到5G核心网时UE应该与N3IWF建立一个IPsec隧道。通过IPsec隧道建立流程UE应该被5G核心网鉴权并附着到5G核心网。

在所有通过非3GPP接入建立的PDU会话被释放或切换到3GPP接入后，维持UE和AMF的信令连接应该是可能的。

通过非3GPP接入的N1 NAS信令应该使用和通过3GPP接入的N1信令相同的安全机制进行保护。

4.2.8.2 非3GPP接入的结构参考模型

4.2.8.2.1 非3GPP接入的非漫游结构

4.2.8.2.2 非3GPP接入的N3IWF和3GPP接入的PLMN一致时的本地breakout话务的漫游架构

4.2.8.2.3 非3GPP接入的N3IWF和3GPP接入的PLMN一致时的归属话务路由的漫游架构

4.2.8.2.4 非3GPP接入的N3IWF和3GPP接入的PLMN不相同时本地breakout话务的漫游架构

4.2.8.2.5 非3GPP接入的N3IWF和3GPP接入的PLMN不相同时归属路由话务的漫游架构

4.2.8.3 非3GPP接入的参考点

非3GPP接入的相关参考点有：

N2、N3、N4、N6同上。

Y1：位于UE和非3GPP接入(比如WLAN)之间。

Y2：位于非信任的非3GPP接入和N3IWF之间，为了传输NWu话务。

NWu：位于UE和N3IWF之间，为了通过非信任的非3GPP接入在UE和5G核心网之间进行控制面和用户面交换的安全传输在UE和N3IWF之间建立安全隧道。

4.3 与EPC的互通

4.3.1 非漫游架构

Nx接口是MME和5GS AMF之间的不同核心网之间的接口。它使能了EPC和下一代核心网的互通。对于互通来说网络中对Nx接口的支持是可选的。

PCF + PCRF, PGW-C + SMF 和 UPF + PGW-U专门用于5GS和EPC的互通，它们是可选的和基于UE和网络的能力。不支持5GS和EPC互通的UE可能被不是专门用于互通的网元所服务，比如：PGW/PCRF或SMF/UPF/PCF。

在NR和UPF+PGW-U之间可以有一个另外的UPF，比如在需要的时候，UPF+PGW-U能够支持面向另外一个UPF的NG9接口。

4.3.2 漫游架构

5GS和EPC/E-UTRAN互通的本地breakout的漫游架构

5GS和EPC/E-UTRAN互通的归属路由话务的漫游架构

4.4 特定服务

4.4.1 公共报警系统

4.4.2 SMS通过NAS承载

4.4.2.1 支持SMS通过NAS承载的架构

SMS功能(SMSF)可能通过一个标准的接口与SMS-GMSC/IWMSC/SMS路由器进行连接。

UDM可能通过一个标准的接口与SMS-GMSC/SMS路由器进行连接。

每个UE只仅仅与一个SMSF进行关联。

当对于一个给定UE的服务AMF进行重定向时，服务用户的SMSF没有必要改变。因此源AMF在AMF重定向流程中把SMSF标识作为UE上下文的一部分传输给目标AMF。

SMS通过NAS承载的漫游架构

4.4.2.2 支持SMS通过NAS承载的参考点

N1： 在UE和AMF之间通过NAS进行SMS传输的参考点。

N8：AMF和UDM之间进行SMSF地址寻回的参考点。

N20：AMF和SMSF之间传输SMS的参考点。

N21： SMSF和UDM之间用于SMS签约寻回和SMS通知流程的参考点。

4.4.2.3 支持SMS通过NAS承载的基于服务的接口

Nsmsf： SMSF展示的基于服务的接口。

‍4.4.3 IMS支持

4.4.4 位置服务

4.4.5 应用触发服务

应用触发是一个触发UE里的一个特定应用的手段，通过应用触发一个应用服务器经过5GC向UE发送一个应用触发消息。

应用触发消息包含允许网络路由该消息到合适的UE和允许UE路由消息到合适应用的信息。向一个应用发送的信息但是不包含路由信息的信息，被成为触发载荷。触发载荷是特定于实现的。

触发载荷，比如当UE收到时，UE可能向应用提供这些信息，这可能触发应用相关的动作。UE里的应用可能执行指示的动作，比如基于触发载荷里包含的信息立即发起或稍后发起与应用服务器的通信，这包含如果相关的PDU会话没有建立时的PDU会话建立流程。