5G系統(tǒng)（5GS）的系統(tǒng)架構(gòu)解讀

5G系統(tǒng)（5GS）的系統(tǒng)架構(gòu)解讀1．一般概念5G系統(tǒng)架構(gòu)被定義為支持?jǐn)?shù)據(jù)連接和服務(wù)，使部署能夠使用諸如網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化和軟件定義網(wǎng)絡(luò)。5G系統(tǒng)架構(gòu)應(yīng)利用已確定的控制平面(CP)網(wǎng)絡(luò)功能之間基于服務(wù)的交互。一些關(guān)鍵原則和概念是：

——將用戶平面(UP)功能與控制平面(CP)功能分開，允許獨(dú)立的可擴(kuò)展性、演進(jìn)和靈活部署，例如集中位置或分布式（遠(yuǎn)程）位置。

——模塊化功能設(shè)計(jì)，例如實(shí)現(xiàn)靈活高效的網(wǎng)絡(luò)切片。

——在適用的情況下，將程序（即網(wǎng)絡(luò)功能之間的交互集）定義為服務(wù)，以便它們的重用成為可能。

——使每個(gè)網(wǎng)絡(luò)功能及其網(wǎng)絡(luò)功能服務(wù)能夠與其他NF及其網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行交互如果需要，通過服務(wù)通信代理直接或間接地使用功能服務(wù)。該架構(gòu)不排除使用另一個(gè)中間功能來幫助路由控制平面消息（例如，像DRA）。

——最小化接入網(wǎng)絡(luò)(AN)和核心網(wǎng)絡(luò)(CN)之間的依賴關(guān)系。該架構(gòu)定義為具有通用ANCN接口的融合核心網(wǎng)絡(luò)，該接口集成了不同的訪問類型，例如3GPP接入和非3GPP接入。

——支持統(tǒng)一的認(rèn)證框架。

——支持“無狀態(tài)”NF，其中“計(jì)算”資源與“存儲(chǔ)”資源分離。

——支持能力公開。

——支持本地和集中式服務(wù)的并發(fā)訪問。為了支持低延遲服務(wù)和對數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的本地訪問，UP功能可以部署在接入網(wǎng)絡(luò)附近。

——支持在訪問的PLMN中使用本地路由流量和本地突破流量進(jìn)行漫游。2．網(wǎng)絡(luò)功能和實(shí)體5G系統(tǒng)架構(gòu)由以下網(wǎng)絡(luò)功能(NF)組成：

——身份驗(yàn)證服務(wù)器功能(AUSF)。

——訪問和移動(dòng)管理功能(AMF)。

——數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)(DN)，例如運(yùn)營商服務(wù)、互聯(lián)網(wǎng)接入或第3方服務(wù)。

——非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能(UDSF)。

——網(wǎng)絡(luò)曝光函數(shù)(NEF)。

——網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)庫功能(NRF)。

——網(wǎng)絡(luò)切片準(zhǔn)入控制功能(NSACF)。

——網(wǎng)絡(luò)切片特定和SNPN身份驗(yàn)證和授權(quán)功能(NSSAAF)。

——網(wǎng)絡(luò)切片選擇功能（NSSF）。

——策略控制功能(PCF)。

——會(huì)話管理功能(SMF)。

——統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理(UDM)。

——統(tǒng)一數(shù)據(jù)存儲(chǔ)庫(UDR)。

——用戶平面功能(UPF)。

——UE無線電能力管理功能(UCMF)。

——應(yīng)用功能（AF）。

——用戶設(shè)備(UE)。

——（無線電）接入網(wǎng)絡(luò)（（R）AN）。

——5G設(shè)備身份寄存器(5G-EIR)。

——網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分析功能(NWDAF)。

——充電功能(CHF)。

——時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)AF(TSNAF)。

——時(shí)間敏感通信和時(shí)間同步功能(TSCTSF)。

——數(shù)據(jù)收集協(xié)調(diào)功能（DCCF）。

——分析數(shù)據(jù)存儲(chǔ)庫功能(ADRF)。

——消息傳遞框架適配器功能(MFAF)。

——非無縫WLAN卸載功能(NSWOF)。

注：DCCF和/或ADRF提供的功能也可以由NWDAF托管。

——邊緣應(yīng)用服務(wù)器發(fā)現(xiàn)功能(EASDF)。

5G系統(tǒng)架構(gòu)還包括以下網(wǎng)絡(luò)實(shí)體：

——服務(wù)通信代理(SCP)。

——安全邊緣保護(hù)代理(SEPP)。

這些網(wǎng)絡(luò)功能和實(shí)體的功能描述在TS23.501的第6節(jié)中規(guī)定。

——可信非3GPP網(wǎng)關(guān)功能(TNGF)。

——有線接入網(wǎng)關(guān)功能(W-AGF)。

——可信WLAN互通功能(TWIF)。3．非漫游參考架構(gòu)下圖描述了非漫游參考架構(gòu)。控制內(nèi)使用基于服務(wù)的接口。5G系統(tǒng)架構(gòu)注：如果部署了SCP，它可以用于NF和NF服務(wù)之間的間接通信，如附件E中所述。SCP本身不暴露服務(wù)。下圖描繪了非漫游情況下的5G系統(tǒng)架構(gòu)，使用參考點(diǎn)表示來展示各種網(wǎng)絡(luò)功能如何相互交互。

參考點(diǎn)表示的非漫游5G系統(tǒng)架構(gòu)注1：N9、N14未在所有其他圖中顯示，但它們也可能適用于其他情況。

注2：為使點(diǎn)對點(diǎn)圖清晰起見，未描繪UDSF、NEF和NRF。但是，所有描述的網(wǎng)絡(luò)功能都可以根據(jù)需要與UDSF、UDR、NEF和NRF交互。

注3：UDM使用訂閱數(shù)據(jù)和認(rèn)證數(shù)據(jù)，PCF使用可能存儲(chǔ)的策略數(shù)據(jù)在UDR中。

注4：為清楚起見，UDR及其與其他NF的連接，例如PCF，未在點(diǎn)對點(diǎn)中描述和基于服務(wù)的架構(gòu)圖。有關(guān)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)架構(gòu)的更多信息。

注5：為清楚起見，未描述NWDAF、DCCF、MFAF和ADRF以及它們與其他NF的連接在點(diǎn)對點(diǎn)和基于服務(wù)的架構(gòu)圖中。有關(guān)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分析架構(gòu)的更多信息，請參閱TS23.288。

注6：為清楚起見，5GDDNMF及其與其他NF的連接，例如UDM、PCF未在點(diǎn)對點(diǎn)和基于服務(wù)的架構(gòu)圖。有關(guān)ProSe架構(gòu)的更多信息，請參閱TS23.304。

注7：為清楚起見，TSCTSF及其與其他NF的連接，例如PCF、NEF、UDR未在點(diǎn)對點(diǎn)和基于服務(wù)的架構(gòu)圖。有關(guān)TSC架構(gòu)的更多信。

注8：對于QoS監(jiān)控信息的公開，UPF（L-PSAUPF）和本地之間的直接交互如TS23.548中所述，可以通過Nupf接口支持NEF本地AF。

注9：為清楚起見，EASDF及其與SMF的連接未在點(diǎn)對點(diǎn)和基于服務(wù)的架構(gòu)圖。有關(guān)邊緣計(jì)算架構(gòu)的更多信息，請參閱TS23.548。下圖描述了UE使用參考點(diǎn)表示使用多個(gè)PDU會(huì)話同時(shí)訪問兩個(gè)（例如本地和中央）數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的非漫游架構(gòu)。此圖顯示了多個(gè)PDU會(huì)話的體系結(jié)構(gòu)，其中為兩個(gè)不同的PDU會(huì)話選擇了兩個(gè)SMF。然而，每個(gè)SMF也可能具有控制PDU會(huì)話內(nèi)的本地和中央U(xiǎn)PF的能力。

應(yīng)用非漫游5G系統(tǒng)架構(gòu)進(jìn)行多PDU會(huì)話參考點(diǎn)表示下圖描述了在單個(gè)PDU會(huì)話中使用參考點(diǎn)表示同時(shí)訪問兩個(gè)（例如本地和中央）數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的情況下的非漫游架構(gòu)。應(yīng)用非漫游5G系統(tǒng)架構(gòu)同時(shí)訪問兩個(gè)（例如本地和中央）

數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)（單個(gè)PDU會(huì)話選項(xiàng)）在參考點(diǎn)表示下圖描述了網(wǎng)絡(luò)暴露功能的非漫游架構(gòu)，使用參考點(diǎn)表示。參考點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)暴露功能的非漫游架構(gòu)注1：在圖4.2.3-5中，NEF的信任域與TS23.682[36]中定義的SCEF的信任域相同。

注2：圖4.2.3-5中，3GPP接口代表NEF與5GC網(wǎng)絡(luò)之間的南向接口功能NEF與SMF之間的N29接口，NEF與PCF之間的N30接口等。為簡單起見，NEF的所有南向接口均未示出。4．漫游參考架構(gòu)下圖描繪了具有本地分支的5G系統(tǒng)漫游架構(gòu)，其內(nèi)部具有基于服務(wù)的接口。

控制平面。漫游5G系統(tǒng)架構(gòu)基于服務(wù)接口的本地分流場景注1：在LBO架構(gòu)中。VPLMN中的PCF可以與AF交互以生成PCC通過VPLMN提供服務(wù)的規(guī)則。VPLMN中的PCF根據(jù)與HPLMN運(yùn)營商的漫游協(xié)議使用本地配置的策略作為PCC規(guī)則生成的輸入。VPLMN中的PCF無法訪問來自HPLMN的訂戶策略信息。

注2：SCP可用于VPLMN內(nèi)NF和NF服務(wù)之間的間接通信，在HPLMN內(nèi)，或在VPLMN和HPLMN內(nèi)。為簡單起見，漫游架構(gòu)中未顯示SCP。

下圖描繪了在控制平面內(nèi)具有基于服務(wù)的接口的歸屬路由場景中的5G系統(tǒng)漫游架構(gòu)。漫游5G系統(tǒng)架構(gòu)基于服務(wù)接口的歸屬路由場景注3：SCP可用于VPLMN內(nèi)NF和NF服務(wù)之間的間接通信，在HPLMN內(nèi)，或在VPLMN和HPLMN內(nèi)。為簡單起見，漫游架構(gòu)中未顯示SCP。

注4：本地路由方案中的UPF也可用于支持IPUPS功能。

下圖描繪了使用參考點(diǎn)表示在本地突圍場景下的5G系統(tǒng)漫游架構(gòu)。參考點(diǎn)漫游5G系統(tǒng)架構(gòu)局部突圍場景注5：參考點(diǎn)架構(gòu)圖中未描述NRF。詳見NRF和NF接口。

注6：為清楚起見，漫游參考點(diǎn)架構(gòu)圖中未描述SEPP。

下圖描繪了使用參考點(diǎn)表示在歸屬路由場景下的5G系統(tǒng)漫游架構(gòu)。漫游5G系統(tǒng)架構(gòu)參考點(diǎn)的家庭路由場景N38參考點(diǎn)可以在同一VPLMN中的V-SMF之間，也可以在不同VPLMN中的V-SMF之間（以實(shí)現(xiàn)PLMN間的移動(dòng)性）。

對于上述漫游場景，每個(gè)PLMN都實(shí)現(xiàn)了代理功能以保護(hù)互連并隱藏PLMN間接口上的拓?fù)?。參考點(diǎn)表示中的NRF漫游架構(gòu)注7：為清楚起見，PLMN邊界兩側(cè)的SEPP未在圖中描繪。

運(yùn)營商可以在其網(wǎng)絡(luò)邊界部署支持InterPLMNUPSecurity(IPUPS)功能的UPF，以保護(hù)其網(wǎng)絡(luò)免受歸屬路由漫游場景中無效的PLMN間N9流量的影響。在VPLMN和HPLMN中支持IPUPS功能的UPF分別由該P(yáng)DU會(huì)話的V-SMF和H-SMF控制。支持IPUPS功能的UPF會(huì)終止GTP-UN9隧道。SMF可以在同一個(gè)UPF中與其他UP功能一起激活I(lǐng)PUPS功能，或者在UP路徑中為IPUPS功能插入一個(gè)單獨(dú)的UPF（例如，它可能專用于IPUPS功能）。

注8：不禁止運(yùn)營商將IPUPS功能部署為單獨(dú)的網(wǎng)絡(luò)功能來自UPF，充當(dāng)透明代理，可以透明地讀取N4和N9接口。然而，這樣的部署選項(xiàng)沒有被指定并且需要至少考慮具有不頻繁流量的非常持久的PDU會(huì)話和PLMN間切換。

IPUPS功能在TS33.501中規(guī)定。

下圖描述了歸屬路由漫游架構(gòu)，其中UPF被插入到UP路徑中以實(shí)現(xiàn)IPUPS