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)被定義為支持數(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，允許獨立的可擴展性、演進和靈活部署，例如集中位置或分布式（遠程）位置。

——模塊化功能設(shè)計，例如實現(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)一的認證框架。

——支持“無狀態(tài)”NF，其中“計算”資源與“存儲”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行漫游。2．網(wǎng)絡(luò)功能和實體5G系統(tǒng)架構(gòu)由以下網(wǎng)絡(luò)功能(NF)組成：

——身份驗證服務(wù)器功能(AUSF)。

——訪問和移動管理功能(AMF)。

——數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)(DN)，例如運營商服務(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)存儲功能(UDSF)。

——網(wǎng)絡(luò)曝光函數(shù)(NEF)。

——網(wǎng)絡(luò)存儲庫功能(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)。

——時間敏感網(wǎng)絡(luò)AF(TSNAF)。

——時間敏感通信和時間同步功能(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)實體：

——服務(wù)通信代理(SCP)。

——安全邊緣保護代理(SEPP)。

這些網(wǎng)絡(luò)功能和實體的功能描述在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)?？刂苾?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)，使用參考點表示來展示各種網(wǎng)絡(luò)功能如何相互交互。

參考點表示的非漫游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：為使點對點圖清晰起見，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)和認證數(shù)據(jù)，PCF使用可能存儲的策略數(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，未在點對點中描述和基于服務(wù)的架構(gòu)圖。有關(guān)數(shù)據(jù)存儲架構(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的連接在點對點和基于服務(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未在點對點和基于服務(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未在點對點和基于服務(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的連接未在點對點和基于服務(wù)的架構(gòu)圖。有關(guān)邊緣計算架構(gòu)的更多信息，請參閱TS23.548。下圖描述了UE使用參考點表示使用多個PDU會話同時訪問兩個（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PDU會話的體系結(jié)構(gòu)，其中為兩個不同的PDU會話選擇了兩個SMF。然而，每個SMF也可能具有控制PDU會話內(nèi)的本地和中央UPF的能力。

應(yīng)用非漫游5G系統(tǒng)架構(gòu)進行多PDU會話參考點表示下圖描述了在單個PDU會話中使用參考點表示同時訪問兩個（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)同時訪問兩個（例如本地和中央）

數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)（單個PDU會話選項）在參考點表示下圖描述了網(wǎng)絡(luò)暴露功能的非漫游架構(gòu)，使用參考點表示。參考點網(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表示在本地突圍場景下的5G系統(tǒng)漫游架構(gòu)。參考點漫游5G系統(tǒng)架構(gòu)局部突圍場景注5：參考點架構(gòu)圖中未描述NRF。詳見NRF和NF接口。

注6：為清楚起見，漫游參考點架構(gòu)圖中未描述SEPP。

下圖描繪了使用參考點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)參考點的家庭路由場景N38參考點可以在同一VPLMN中的V-SMF之間，也可以在不同VPLMN中的V-SMF之間（以實現(xiàn)PLMN間的移動性）。

對于上述漫游場景，每個PLMN都實現(xiàn)了代理功能以保護互連并隱藏PLMN間接口上的拓撲。參考點表示中的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PDU會話的V-SMF和H-SMF控制。支持IPUPS功能的UPF會終止GTP-UN9隧道。SMF可以在同一個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功能插入一個單獨的UPF（例如，它可能專用于IPUPS功能）。

注8：不禁止運營商將IPUPS功能部署為單獨的網(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路徑中以實現(xiàn)IPUPS