5G 網路介面與協定堆疊

tags: 5G

N2介面(控制介面與協定堆疊)

\(5G Access\,Network \stackrel{N2}{\longleftrightarrow} 5GC(AMF)\)

• 管理流程: 不與特定UE相關，像是設定或重置N2介面
• 與單一UE相關的流程: NAS傳輸流程、UE上下文管理、PDU session資源相關流程、切換管理..etc
• 採用 NG-AP協定 (不論是哪種Access Network: 3GPP RAN 或 N3IWF non-3GPP )，屬於一種應用層協定
• AMF對於一個UE有唯一的N2 終結點
• 由於SMF與AMF是解耦的，所以NG-AP支援AMF在5G RAN與5GC之間傳遞N2 SM訊息

• SCTP保證Acces Network與5GC之間的傳輸

UE與5GC之間的控制面介面與協定堆疊

針對每種UE使用的連接方式(3GPP、non-3GPP)，UE皆會有一個 N1 NAS連接，且會有唯一的N1終結點為位於AMF。

非接入層(NAS, Non-access stratum)
原先存在於 3G/UMTS中的協定層，是用戶設備與核網之間的功能層
具備以下功能:

移動性管理
呼叫控制
會話管理
身分管理
NAS 參考資料

N1 NAS可用於:

• UE註冊管理
• 連接管理
• 會話管理

N1介面之中的NAS協議分成: NAS-MM、NAS-SM

NAS-MM

用於UE與AMF以外的NF進行互動

• 會話管理消息
• UE 策略
• 位置服務

NAS傳輸會話管理訊息、短訊、UE策略、位置服務等協議流程

特點

處理UE與AMF之間的NAS流程，包含:

• 處理UE的註冊管理(RM)和連接管理(CM): 在UE與AMF之間提供安全的訊息連結 、存取控制
• 適用於其他類型的NAS訊息(NAS-SM、SMS等)，可與RM/CM NAS 訊息同時傳輸
• 針對不同存取方式(3GPP, non-3GPP)也都採用相同的NAS協定
• UE針對不同種存取方式都會有一個N1 NAS連接

NAS-SM

支援處理UE與SMF之間的會話管理

• PDU會話用戶面的建立、修改、釋放
• SM訊息的建立、處理都是在NAS-SM之中完成的（內容不會被AMF解析）
• NAS-MM層會負責UE-AMF之間SM訊息的收發，並提供安全保護(保護訊息的完整性)

5GC NF之間的控制面介面與協定堆疊

5G 核網中的NF，NF Service Producer 會透過服務化界面為 NF Service Consumer 提供服務

5G核網中將以下控制介面定義為服務化界面:

- Nsmf
- Nudm
- Nnrf
- Nnssf
- Nausf
- Nnef
- Nsmsf
- Nudr
- Npcf
- N5g-eir
- Nlmf

這些服務化介面以HTTP 2.0與JSON作為應用層協定；3GPP所有網路功能都必須支持TLS
若PLMN沒有提供其他網路安全方案，則TLS就必須被使用 (PLMN是啥? 😫)
而未來可能會以 QUIC/UDP 作為優化的方案

N4介面與協定堆疊

\(SMF\stackrel{N4}{\longleftrightarrow}UPF\)
N4介於SMF與UPF之間，具備控制面與用戶面功能
N4定義了以下流程:

控制面流程

- N4會話管理:
	用於SMF建立、更新、刪除UPF上的N4會話上下文(Session Context)
- N4報告流程:
	用於UPF向SMF事件(EX.流量使用情況)
- N4節點級別流程:
	SMF、UPF之間N4節點的建立、更新、連結、釋放；UPF會向SMF報告N4節點級別的事件
- SMF暫停計費流程:

用戶面流程
在SMF、UPF之間轉發流量:
當用戶處於CM-IDLE狀態時，UPF可轉發downlink 資料給SMF，SMF再決定呼叫策略

用戶面介面與其協定堆疊

\(Access\,Network\stackrel{N3}{\longleftrightarrow}UPF\)
\(UPF \stackrel{N9}{\longleftrightarrow}UPF\)
N3與N9介面分別在5G RAN 與 UPF之間 以及UPF與UPF之間傳遞數據

• PDU(Protcol Data Unit) 層: 負責在UE與Data Network之間的PDU Session傳遞PDU

下一章節- 5G 核網基本概念