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A summary of nouns
1. Core network and access network
| noun | definition |
|---|---|
| Core Network | The core network part is located in the network subsystem. The main function of the core network is to connect the call request or data request from the A port to different networks. |
| Access Network | The so-called access network refers to all the equipment between the core network and the user terminal, and its length is generally several hundred meters to several kilometers, so it is vividly called "the last kilometer". |
Personally understand that the definition of core network and access network is easier to understand. It is like a courier company that collects the express delivery of a city. This part is the access network, and then according to the information of the express delivery, which should be sent next. In the city, the job of this express company is the core network.
2.5G Network Architecture
| noun | definition |
|---|---|
| SA networking | (Standalone) 5G Independent Networking |
| NSA networking | (Non-Standalone) 5G Non-Standalone Networking |
| NB | 3G base station name |
| eNB | 4G base station name |
| gNB | 5G base station name |
| en-gNB | The name of the 5G base station that carries some 4G services |
| gn-eNB | The name of the 4G base station that carries some 5G services |
| 5GC | 5G core network |
| NG- （R） AN | A (wireless) access network consisting of multiple gNBs connected to 5GC |
| NG interface | Interface between radio access network and 5G core network |
| Xn interface | Network interface between NG-RAN nodes (gNB or ng-eNB) |
To learn the network is to learn its development process. The economic foundation determines the superstructure. In the process of building 5G, it is impossible to dismantle all 3G and 4G base stations and replace them with 5G. It is a process of gradual evolution and gradual replacement. Therefore, the current 5G networking also relies on some physical equipment of 4G. The 5G network composed of some 4G devices is the NSA.
From the perspective of the development of the entire network, the emergence of many new technologies and new protocols must be compatible with some old protocols. The main reason is that our Internet is too large. If we want to iteratively update, we must also consider some economic and some practical problems.
The NG interface is divided into the NG-C interface control plane interface and the NG-U interface user plane interface.
3. Core network architecture evolution
(1) 2G core network
| noun | definition |
|---|---|
| PCM | pulse code modulation |
| TDM | time division multiplexing |
| packet communication | Communication using wireless channels to transmit data or voice information in packets |
| PDH | Quasi-synchronous digital series, the US and Japan use μ-law, and Europe and my country use A-law |
| ALREADY | Synchronous digital system, improved PDH, faster speed, unified optical interface |
| X.25 | is the most widely used packet switching protocol |
| ATM | Asynchronous delivery method, using statistical time division multiplexing |
| STM | Synchronous transmission mode, using time division multiplexing |
(1) 3G, 4G core network
| noun | definition |
|---|---|
| MPLS | Multiprotocol label switching for different packet forwarding and packet switching technologies, connection oriented |
| SDN | Software-Defined Networking, Separating Data from Control |
| NFV | Network Function Virtualization |
| Open Stack | A cloud computing platform project covering network, virtualization, operating system, server and other aspects |
4.4G Core Network Architecture
| noun | definition |
|---|---|
| LTE | Long Term Evolution, the transition between 3G and 4G technologies |
| EU | terminal |
| Uu | air interface |
| E-UTRAN | Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network, i.e. LTE mobile communication radio network |
| S1-U | Communication interface between eNodeB (base station) and EPC (packet core network), -U is the same as above for user data part |
| GW-U | Gateway is a gateway. There is GW-S on Baidu to indicate a service gateway. It is guessed that it indicates a user gateway. |
| SGi | Interfacing with external data networks |
| HSS | Home user server, responsible for managing user subscription data and mobile user location information |
| MRS | Mobility management entity, responsible for handling signaling |
| SGW | Service gateway, responsible for processing business flow |
| CG | The charging gateway/billing gateway is responsible for completing the error detection and correction of billing bills, merging bills, and converting bill formats |
| PGW | 分组数据网网关，负责分组数据包路由和转发；3GPP和非3GPP网络间的Anchor功能；P地址分配等 |
| PCRF | 策略和计费规则功能，是业务数据流和IP承载资源的策略和计费控制判决单元 |
从图中可以很好的看出数据和控制分离。
5.5G核心网架构
| 名词 | 定义 |
|---|---|
| UE | 终端 |
| AN | 接入网 |
| UPF | 用户面功能 |
| DN | 数据中心 |
| NF | 网元功能体 |
| NSSF | 网络切片选择功能 |
| NEF | 网络开放功能 |
| NRF | 网络仓储功能，支持服务发现功能 |
| PCF | 策略控制功能，主要功能是使用统一的策略框架来管理网络行为 |
| UDM | 统一数据管理，通过生成3GPPAKA身份验证凭据，通过对SUPI的存储和管理，对用户进行识别处理，对用户进行合法性验证 |
| AF | 应用功能，指应用层的各种服务 |
| AUSF | 鉴权服务器功能，处理3GPP接入和非3GPP接入的认证请求 |
| AMF | 接入和移动管理功能，负责注册管理，连接管理，可达性管理，移动性管理等功能 |
| SMF | 会话管理功能，负责会话建立，修改和释放等 |
6.5G接入网网架构
| 名词 | 定义 |
|---|---|
| CU | 集中单元 |
| DU | 分布单元 |
7.主要网元功能
| 名词 | 定义 |
|---|---|
| 小区 | 在蜂窝移动通信系统中，其中的一个基站或基站的一部分，与大区相对应 |
| 移动锚点 | 当用户在不同接入系统之间移动时，可以保证该网元分配的用户地址保持不变 |
| PDU | 协议数据单元 |
| N接口 | 5G网元直接的通信接口，例如N1,N22等 |
| Nplink | 交换机上的一种端口，在点到多点系统中，由分散点到集中点的传输链路。例如：在移动通信中，由移动台到基站的链路 |
| 移动台 | 移动终端设备 |
| QoS | 服务质量，虽然翻译成服务质量，但是他是用来解决网络延迟和阻塞等问题的一种技术 |
| ul/dl | up link/down link 上行/下行链路 |
| SDF | service data flow 服务数据流 |
| NAS | 非接入层 作为核心网与用户设备之间的功能层。该层支持在这两者之间的信令和数据传输 |
| 信令 | 控制信号 |
| SM | 服务消息 |
| SMS | 短信消息 |
| SMSF | 短信消息管理功能 |
| GTP | GPRS隧道协议 |
| RRC | 无线资源控制层 |
| PDCP | 分组数据汇聚协议 |
| RLC | 无线链路控制协议 |
二、5G主要网元功能
1.用户面功能UPF(User Plane Function)
- gNodeB间切换的本地移动锚点(适用时)
- 连接到移动通信网络的外部PDU会话点
- 基于N接口切换过程中，数据包路由与转发
- 数据包检查和用户面部分的策略计费
- 合法的监听拦截(集合)
- 流量使用情况报告
- Uplink支持路由流量到一个数据网络
- 分支点以支持多类的PDU会话
- 对用户平面的QoS处理，例如包过滤、门控、ul/dl速率执行
- Uplink流量验证(SDF到QoS流映射)
- 上下行链路上传输级别的数据包标记
- 下行数据包缓冲和下行数据通知触发
2.会话管理功能SMF(Session Management Function)
- 会话的建立修改删除
- 包括tunnel maintain between UPF and AN node（UPF和节点之间的隧道维护）
- UE IP地址的分配和管理
- DHCPv4（服务器和客户端）和DHCPv6（服务器和客户端）功能
- 选择控制用户面功能
- QoS策略与控制，终止策略与控制
- 合法监听
- Termination of SM parts of NAS messages（终止NAS消息的SM部分）
- 下行数据的通知
- 漫游功能
3.访问和移动性管理功能AMF(Access and Mobility Management Function)
- NAS信令及信令的加密和完整性保护
- 终止运行RAN网络接口(N2)
- 注册管理
- 连接管理
- NAS移动性管理
- 合法的截距(用于AMF事件和对Ll系统的接口)
- 为在UE和SMF之间的SM消息提供传输
- 路由SM消息的透明代理
- 访问验证
- 在UE和SMSF之间提供SMS消息的传输
- 用户鉴权及密钥管理
- 承载管理功能，包括专用承载建立过程
4.gNB/en-gNB（基站）
- 中央单元-控制面CU-C(Central Unit - Control plane)
| 功能 | 解释 |
|---|---|
| 接口管理(Interface Management) | 包括:Xn/NG/F1/E1等接口链路管理、接口消息处理(如:NG-AP)和数据处理(如:GTP-U) |
| 连接管理(Connection Management) | 单连接、双连接、多连接和D2D |
| 流量导向(Traffic Steering) | 系统内和系统间的负载均衡 |
| 切片支持(Slice Support) | 系统内和系统间的切片资源动态管理 |
- 中央单元-用户面CU-U(Central Unit - User plane)
主要功能：数据包的处理和转换 - 分布单元(Distributed Unit)
主要功能：资源的调度 传输模式的转换 信道映射 - 有源天线处理单元 - 天线AAU-RF(Active Antenna Unit - Radio Frequency)
主要功能：信号的收发 Massive MIMO天线处理 频率与时间同步 AAS实现机制
三、5G接口主要功能
1.NG接口主要功能
| NG-C接口功能与流程 | 具体描述 |
|---|---|
| PDU会话管理过程 | 完成PDU会话的NG-RAN资源建立，释放或修改过程 |
| UE上下文管理过程 | 完成UE上下文建立，释放或修改过程 |
| NAS发送过程 | 完成AMF和UE间的NAS信令数据透传过程； 初始UE消息(NG-RAN node发起)、上行NAS传输(NG-RAN node发起)、上行NAS传输(NG-RAN node发起)、下行NAS传输(AMF发起)、NAS无法传输指示(NG-RAN node发起)、重新路由NAS请求(AMF发起) |
| UE移动性管理过程 | 完成UE移动切换的准备，执行或取消过程；切换准备、切换资源分配、切换通知、路径切换请求、上下行RAN状态转发、切换取消 |
| 寻呼过程 | 完成寻呼区域内向NG-RAN节点发送寻呼请求过程 |
| AMF管理过程 | 完成AMF告知NG-RAN节点AMF状态和去激活与指定UE NGAP UE组合过程 ；AMF状态指示、NGAP组合去激活(FFS) |
| NG接口管理过程 | 完成NG接口管理过程；NG建立、NG重置、RAN配置更新、AMF配置更新、错误指示 |
NG-U接口主要功能：
- NG-U接口在NG-RAN节点和UPF之间提供非保证的用户平面PDU传送；
- 协议栈传输网络层建立在lP传输上；
- GTP-U在UDPIIP之上用于承载NG-RAN节点和UPF之间的用户面PDU。
2.Xn接口主要功能
| Xn-C接口功能与流程 | 功能描述 |
|---|---|
| Xn建立功能 | 允许两个NG-RAN nodes间Xn接口的初始建立，包括应用层数据交互 |
| 差错指示功能 | 允许应用层上一般错误情况上报 |
| Xn重置功能 | 允许NG-RAN node告知另一个NG-RAN node其已经从非正常失败状态恢复，第二个node内需要删除与第一个node相关的所有上下文(应用层数据除外)并释放伴生资源 |
| Xn配置数据更新功能 | 允许两个NG-RAN nodes随时更新应用层数据 |
| 切换准备功能 | 允许源和目的NG-RAN node间的信息交互从而完成给定UE到目的NG-RAN node初始切换 |
| 切换取消功能 | 允许通知已准备好的目的NG-RAN node准备的切换不进行，同时释放切换准备期间的资源分配 |
| 恢复UE上下文功能 | 允许NG-RAN node从其他node恢复UE上下文 |
| RAN寻呼功能 | 允许NG-RAN node初始化非激活态UE的寻呼功能 |
| 数据转发控制功能 | 允许源和目的NG-RAN nodes间用于数据转发传输承载的建立和释放 |
| 双链接功能 | 使能NG-RAN中辅助节点内额外资源的使用 |
Xn-U接口主要功能：
- Xn-U接口提供用户平面PDU的非保证传送，并支持分离Xn接口为无线网络功能和传输网络功能，以促进未来技术的引入；
- 数据转发功能，允许NG-RAN节点间数据转发从而支持双连接和移动性操作；
- 流控制功能，允许NG-RAN节点接收第二个节点的用户面数据从而提供数据流相关的反馈信息。
3.E1接口主要功能
E1接口管理功能：
- 错误指示（gNB-CU-UP或者gNB-CU-CP向gNB-CU-CP或者gNB-CU-CP 发出错误指示)；
- 复位功能用于gNB-CU-UP与gNB-CU-CP建立之后和发生故障事件之后初始化对等实体；
- gNB-CU-UP与gNB-CU-CP之间应用层数据的互操作；
- gNB-CU-UP配置更新: gNB-CU-UP将NRCGl、s - nssai、PLMN-ID和gNB-CU-UP支持的QoS信息通知给gNB-CU-CP。
E1上下文管理功能：
- 上下文承载建立（ gNB-CU-CP ) ;
- 上下文承载修改与释放（可以由gNB-CU或gNB-DU发起)；
- QoS流映射(gNB-CU执行)；
- 下行数据通知（ gNB-CU-UP发起)；
- 承载不活动通知；
- 数据使用情况报告（gNB-CU-UP发起)。
TE ID分配功能(gNB-CU-UP)：
- F1-U UL GTP TEID、S1-U DL GTP TEID、NG-U DL GTP TEID X2-U DL/UL GTP
TEID、Xn-D DL/UL GTP TEID
4.F1接口主要功能
F1接口管理功能：
- F1接口管理功能错误指示；
- 复位功能用于在节点建立之后和发生故障事件之后初始化对等实体；
系统信息管理功能：
- 系统广播信息的调度在gNB-DU中执行，gNB-DU负责NR-MIB、SIB1的编码，gNB-CU负责其他SI消息的编码。
F1 UE上下文管理功能：
- 基于接纳控制准则、由gNB-CU发起并由gNB-DU接受或拒绝F1 UE上下文的建立；
- UE上下文的修改(可以由gNB-CU或gNB-DU发起)；
- QoS流和无线承载之间的映射(gNB-CU执行)；
- 管理建立,修改和释放DRB和SRB资源（DRB资源的建立和修改由gNB-CU触发)。
RRC消息传送功能：
- RRC消息通过F1-C传送，gNB-CU负责用gNB-DU提供的辅助信息对专用RRC消息进行编码。
F1-U接口主要功能功能：
- 用户数据传输(Transfer of user data)；
- CU和DU之间传输用户数据；
- 流量控制功能（Flow control function)；
- 控制下行用户数据流向DU。
5.Uu接口主要功能
四、SA与NSA组网
1.常用的NSA组网方式
2.NSA与SA组网方案对比
| 分类 | 非独立NR(NSA)架构 | 独立NR(SA)架构 |
|---|---|---|
| 支持功能 | 仅支持eMBB | 全部5G功能 |
| LTE现网 | 需要升级LTE基站以及核心网支持NSA | 不影响现网LTE |
| 终端 | 5G NR下需要提供Customized 4G NAS UE with 5G RRC；eLTE理论支持LTE终端 | 5G NR下使用5G UE；LTE终端继续使用在LTE网络下 |
| 5G新频NR以及天线 | 全部新加，不管高低频 | 全部新加，不管高低频 |
| 核心网 | 初期只需要升级现网EPC，后期可以选择新建5G核心网支持eLTE | 新加5G核心网 |
| 初期成本 | 低 | 高 |
| 后期维护成本 | 高（升级软件需要升级LTE基站） | 低 |
| 组网 | 复杂(需要考虑到LTE的链路) | 简单 |
| IOT对接 | 不需要5GNR接入与核心网跨异厂家IOT测试LTE或eLTE跟升级后的EPC IOT需要对接验证 | 需要5G NR与5G核心网跨异厂家IOT测试成熟loT需要很长时间 |
| 演进 | 可以通过升级与网络调整变成SA | SA是最终模式 |
五、MR-DC技术
MR-DC(Multi-RAT Dual Connectivity，多接入网技术双连接)是指一部终端可以同时连接4G网络和5G网络，同时使用两个网络进行业务，此时终端需要具备至少两个MAC实体，支持双发双收。对应不同的网络架构，双连接有不同的名称。
| 核心网 | 主节点 | 辅节点 | 名称 |
|---|---|---|---|
| EPC | E-UTRA | E-UTRA | DC |
| EPC | E-UTRA | NR | EN-DC |
| 5GC | NG-RAN E-UTRA | NR | NGEN-DC |
| 5GC | NR | E-UTRA | NE-DC |
| 5GC | NR | NR | NR-DC |
六、总结
2021年参加过一次大唐杯，基本没准备，随便玩了玩。今年把比赛准备时间调到了寒假，也算是给了一定的复习和准备时间。（主要是考研太累了学会别的放松放松哈哈哈）去年的学习过程中感觉出干听课的效率极低，今年稍微下点功夫，多百度、多记笔记，不管怎样多学点知识，毕竟以考研为主，不指望能拿什么奖。另外感觉我大三的专业课水平并不能支撑我学习5G的知识，对我来说有种空中楼阁的感觉，尽量做到有据可考，但是难免写出来的东西也很幼稚，轻喷~