5G网络架构：从接口标识到核心网设计

### 5G网络架构：从接口标识到核心网设计 #### 1. 关键接口标识 在5G网络中，存在多种用于唯一标识用户设备（UE）和相关网元的接口标识，这些标识在不同的场景和网元中发挥着重要作用。 - **Xn接口相关标识** - **Old gNB UE XnAP ID**：用于在源gNB的Xn接口上唯一标识UE，目标gNB在逻辑Xn连接的UE关联期间存储该标识，且所有与UE相关的XnAP信令都包含此标识。 - **New gNB UE XnAP ID**：用于在目标gNB的Xn接口上唯一标识UE。源gNB收到该标识后，会在逻辑Xn连接的UE关联期间存储它，同样包含在所有与UE相关的XnAP信令中。 - **MgNB UE XnAP ID**：在双连接场景下，用于在MgNB的Xn接口上唯一标识UE，SgNB在逻辑Xn连接的UE关联期间存储此标识，也包含在所有与UE相关的XnAP信令中。 - **SgNB UE XnAP ID**：在双连接场景下，用于在SgNB的Xn接口上唯一标识UE，MgNB在逻辑Xn连接的UE关联期间存储该标识，且包含在所有与UE相关的XnAP信令中。 - **F1接口相关标识** - **gNB - CU UE F1AP ID**：用于在gNB - CU的F1接口上唯一标识UE关联。 - **gNB - DU UE F1AP ID**：用于在gNB - DU的F1接口上唯一标识UE关联。 - **gNB - DU ID**：在gNB - DU上配置，用于在gNB - CU内唯一标识gNB - DU。gNB - DU在F1设置过程中会将其gNB - DU ID告知gNB - CU，该标识用于F1AP过程。 #### 2. 用户平面和控制平面协议栈 NG - RAN的协议结构涵盖了用户平面和控制平面，其协议可分为控制平面协议和用户平面协议。用户平面协议主要负责承载用户数据，而控制平面协议用于传输信令和控制信息。 ##### 2.1 协议基础概念 通信协议是网络节点之间消息交换和数据块（PDU）传输的规则集合，它可以定义传输数据的包结构和管理会话的控制命令。协议套件由多个功能层次组成，这种模块化设计便于协议的设计和评估。每个协议层通常与通信链路另一端的对等实体进行通信，形成协议栈。最低层协议处理硬件的物理交互，每一层更高的协议会增加更多的功能。 在协议结构中，服务和协议是不同的概念。服务是一层向与其逻辑或物理连接的层提供的一组原语或操作，它定义了层的操作，但不规定操作的实现方式，与相邻层之间的接口相关。而协议是同一层内对等实体之间交换信息/消息的格式和解释规则，实体使用协议来实现服务定义，与服务的实现相关。3GPP标准定义的协议和功能元素对应于开放系统互连（OSI）的七层网络参考模型。 ##### 2.2 NG - RAN协议结构 在控制平面，NAS功能块用于网络附着、认证、建立承载和移动性管理。所有NAS消息由AMF和UE进行加密和完整性保护，还有NAS消息的透明传输机制。NR的第2层分为MAC、RLC、PDCP和SDAP子层。物理层与MAC子层之间的服务接入点（SAP）提供传输信道，MAC子层与RLC子层之间的SAP提供逻辑信道。 以下是各子层的主要功能： |子层|主要功能| | ---- | ---- | |MAC|负责逻辑信道和传输信道之间的映射，对属于一个或不同逻辑信道的MAC SDU进行复用/解复用，处理调度和UE测量/报告程序，通过HARQ进行纠错，管理用户优先级等。| |RLC|提供三种不同的可靠性模式（AM、UM、TM）进行数据传输，提供SDU的顺序交付，消除重复数据包，可能对SDU进行分段。| |PDCP|在用户平面进行IP数据包的头压缩/解压缩，传输用户数据，保证上层PDU的顺序交付和重复检测，在切换后进行PDCP SDU的重传，进行加密/解密和完整性保护；在控制平面进行加密和完整性保护，传输控制平面数据。| |SDAP|实现QoS流和DRB之间的映射，在上下行数据包中标记QoS流ID。| |RR|C在gNB中根据UE报告的邻区测量结果做出切换决策，进行用户寻呼，