Domeny systemu 5G
System 5G obejmuje urządzenie UE, sieć dostępu NG-RAN, sieć rdzeniową 5GC i sieci danych DN. NG-RAN zapewnia dostęp radiowy oraz transport do rdzenia. 5GC zarządza rejestracją, mobilnością, sesjami i polityką. DN reprezentuje Internet, usługę operatora albo prywatną sieć przedsiębiorstwa.
W płaszczyźnie sterowania 5GC zastosowano architekturę usługową. Funkcje sieciowe udostępniają usługi innym uprawnionym funkcjom. AMF jest punktem zakończenia N1 i N2 oraz obsługuje rejestrację i mobilność. SMF zarządza sesją PDU i steruje UPF przez N4, a UPF przekazuje pakiety między NG-RAN i DN.
Podział na domeny określa odpowiedzialność funkcjonalną. Nie wymaga, aby każda funkcja była uruchomiona na osobnym urządzeniu fizycznym.
NG-RAN i stacja gNB
gNB kończy interfejs radiowy NR i realizuje funkcje warstw PHY, MAC, RLC, PDCP oraz RRC zależnie od podziału funkcji w danym wdrożeniu. Przydziela zasoby radiowe, wykonuje pomiary, obsługuje mobilność i przekazuje dane przez N3 do UPF.
Funkcje gNB mogą być dzielone między jednostkę centralną CU i jednostki rozproszone DU. Interfejs F1 łączy CU z DU. Dodatkowy podział rozdziela CU na CU-CP i CU-UP. W tym podziale F1-C łączy CU-CP z DU, F1-U łączy CU-UP z DU, a E1 łączy CU-CP z CU-UP. CU-CP obsługuje RRC oraz część sterującą PDCP, a CU-UP część użytkownika PDCP i SDAP.
Interfejsy między domenami
- N1 jest logicznym punktem referencyjnym dla sygnalizacji NAS między UE a AMF. Po stronie sieci kończy się w AMF.
- N2 przenosi sygnalizację sterującą między NG-RAN i AMF.
- N3 przenosi pakiety użytkownika między NG-RAN i UPF.
- N4 łączy SMF z UPF i przenosi sterowanie sesją oraz regułami przetwarzania w UPF.
- N5 łączy PCF z AF, czyli funkcją aplikacyjną, i przenosi informacje polityki związane z aplikacją.
- N6 łączy UPF z wybraną siecią danych.
- Xn łączy węzły NG-RAN i wspiera mobilność oraz koordynację.
N1 nie oznacza bezpośredniego fizycznego połączenia między UE i AMF. Komunikaty NAS są przenoszone przez interfejs radiowy i NG-RAN.
Płaszczyzna sterowania i użytkownika
Płaszczyzna sterowania obsługuje rejestrację, uwierzytelnianie, wybór wycinka, mobilność i tworzenie sesji PDU. Jej komunikaty przechodzą przez UE, gNB, AMF oraz pozostałe funkcje 5GC.
Płaszczyzna użytkownika przenosi pakiety aplikacji przez gNB i UPF. Rozdzielenie pozwala umieścić UPF bliżej odbiorcy usługi w celu ograniczenia opóźnienia, podczas gdy funkcje sterujące mogą pozostać scentralizowane.
Standalone i Non-Standalone
Standalone wykorzystuje dostęp NR współpracujący z 5GC. Umożliwia użycie modelu usługowego rdzenia 5G, wycinków i procedur właściwych dla 5GS.
Non-Standalone łączy NR z istniejącym LTE i EPC w wariantach architektonicznych 3GPP. W EN-DC eNB LTE pełni rolę węzła nadrzędnego, a en-gNB jest węzłem podrzędnym. NR może zwiększać przepływność użytkownika. SA i NSA opisują wariant wdrożenia dostępu radiowego oraz sieci rdzeniowej. Nie są nazwami pasm częstotliwości.
Sesja PDU i jakość usług
wiąże UE z siecią danych przez odpowiedni UPF. Może przenosić między innymi pakiety IPv4, IPv6 albo Ethernet, zależnie od obsługiwanego typu sesji.
Ruch w sesji jest klasyfikowany do przepływów QoS. Każdy przepływ ma identyfikator QFI i parametry opisujące wymagania jakościowe. NG-RAN odwzorowuje przepływy QoS na radiowe nośniki danych. Jedna sesja PDU może zawierać kilka przepływów o różnych wymaganiach.
Network slicing
Wycinek sieci jest logiczną siecią zapewniającą określone możliwości i właściwości sieciowe. UE może przekazać Requested NSSAI. Sieć wybiera funkcje obsługujące żądany wycinek, a NSSF uczestniczy w wyznaczeniu Allowed NSSAI oraz obsługującego zestawu AMF.
Wycinek nie jest pojedynczym tunelem ani osobną częstotliwością radiową. Może współdzielić infrastrukturę i część funkcji z innymi wycinkami. Izolacja zależy od konfiguracji zasobów, polityk, funkcji rdzenia i warstwy wirtualizacyjnej.
Zakres architektury systemowej
Widok systemowy pokazuje drogę sygnalizacji i danych między UE, NG-RAN, 5GC i DN. Szczegółowe zadania AMF, SMF, UPF, UDM, AUSF, PCF, NRF oraz NSSF należą do opisu sieci rdzeniowej i są przedstawione osobno.