Método de acceso a la arquitectura 5GC
En 5G, el segmento de red se define como una red lógica, que se compone de funciones de red (NF) del plano de control y del plano del usuario con diferentes funciones.
La red 5G también necesita implementar algunas funciones básicas, incluida la comunicación con el UE, almacenar sus suscripciones y credenciales, permitir el acceso a redes externas, administrar el acceso a la red y el acceso a la red móvil.
Esta estructura incluye:
EXECComo productor, proporciona servicios de autenticación de UE para AMF. Para brindar este servicio, se definen las siguientes operaciones de servicio:
este servicio permite que el UE sea autenticado y proporciona una o más claves maestras, que son utilizadas por la AMF para posteriores claves derivadas. .
UDM, gestión de datos unificada, función de gestión de datos unificada, Admite las siguientes funciones:
- 3GPP AKA身份验证凭证的生成
- 用户标识处理（例如5G系统中每个用户的SUPI的存储和管理）
- 支持取消隐藏受隐私保护的用户标识符（SUCI）
- 基于签约数据的接入认证（例如漫游限制）
- UE 服务的 NF 注册管理（例如，为 UE 存储服务 AMF，为 UE PDU 会话存储服务 SMF）
- 支持服务/会话连续性（通过保持 SMF / DNN 进行中的会话分配）
- MT-SMS 交付支持
- 合法拦截功能（特别是在出站漫游情况下，其中UDM是LI的唯一联系点）
- 签约管理
- SMS 管理
AMF tiene las siguientes funciones principales:
La función de gestión de acceso y movilidad (AMF) incluye las siguientes funciones.
Una sola instancia de AMF puede admitir algunas o todas las funciones de AMF:
- Termine la interfaz RAN CP (N2).
- Este protocolo de interfaz es para F1AP para terminar NAS (N1), proporcionando protección de integridad y cifrado NAS.
- Gestión de registros.
- Gestión de conexiones.
- Gestión de accesibilidad.
- Gestión de la liquidez.
- Interceptación legal (aplicable a la interfaz entre eventos AMF y sistema LI).
- Proporciona transmisión de mensajes SM entre UE y SMF.
- Proxy transparente para enrutar mensajes SM. Autenticación de acceso.
- Autorización de acceso.
- Proporcionar transmisión de mensajes SMS entre UE y SMSF.
- Función de ancla de seguridad (SEAF).
- Gestión del servicio de posicionamiento de los servicios de supervisión.
- Proporciona transmisión de mensajes de servicio de ubicación entre UE y LMF y entre RAN y LMF.
- Asignación de ID de portador de EPS para el interfuncionamiento con EPS.
- Notificación de eventos móviles UE.
Independientemente del número de funciones de red, cada red de acceso entre el UE y el CN tiene solo una instancia de interfaz NAS, que termina en al menos una de las funciones de red que implementan la gestión de seguridad y movilidad NAS.
Además de las funciones AMF mencionadas anteriormente, AMF también puede incluir las siguientes funcionesPara admitir redes de acceso que no son 3GPP：
- Admite interfaz N2 y N3IWF. En esta interfaz, es posible que no se aplique cierta información (por ejemplo, identidad de celda 3GPP) y procedimientos (por ejemplo, relacionados con el traspaso) definidos por el acceso 3GPP, y se puede aplicar información específica de acceso no 3GPP no aplicable al acceso 3GPP.
- Admite la señalización NAS a través de UE en N3IWF. Algunos procedimientos admitidos por la señalización NAS en el acceso 3GPP pueden no ser adecuados para el acceso que no es 3GPP (p. Ej., Buscapersonas) que no es de confianza.
- Admite la autenticación de UE conectados a través de N3IWF.
- Gestione la movilidad, la autenticación y el estado del contexto de seguridad individual de los UE conectados a través de acceso que no sea 3GPP o conectados simultáneamente a través de 3GPP y no 3GPP.
- Admite un contexto de gestión de RM coordinado, que es válido para el acceso 3GPP y no 3GPP.
- Admite el contexto de gestión de CM dedicado para el UE para la conexión a través de un acceso que no es 3GPP.
Nota: No es necesario admitir todas las funciones en la instancia del segmento web.
La función de gestión de sesiones (SMF) incluye las siguientes funciones：
- Gestión de sesiones, como establecimiento, modificación y liberación de sesiones, incluido el mantenimiento del túnel entre los nodos UPF y AN.
- Asignación y gestión de direcciones IP de UE (incluida la autorización opcional).
- Funciones DHCPv4 (servidor y cliente) y DHCPv6 (servidor y cliente).
- Proxy ARP y / o Proxy de solicitud de vecino IPv6 de PDU Ethernet. SMF responde a agentes de solicitud de vecinos ARP y / o IPv6 proporcionando la dirección MAC correspondiente a la dirección IP enviada en la solicitud.
- Seleccione y controle las funciones UP, incluido el control de ARP proxy UPF o el descubrimiento de vecinos IPv6, o el reenvío de todo el tráfico de solicitud de vecinos ARP / IPv6 a SMF para sesiones de PDU Ethernet.
- Configure el control de flujo de la UPF para enrutar el tráfico al destino correcto.
- Termine la interfaz con la función de control de políticas.
- Interceptación legal (utilizada para eventos SM e interfaz del sistema LI). Recopilación de datos de carga e interfaz de carga de apoyo.
- Controlar y coordinar la recopilación de datos de carga de la UPF.
- Terminar mensaje NAS-SM.
- Notificación de datos de enlace descendente.
- El iniciador de información SM específica de AN se envía a AN a través de N2 a través de AMF.
- Determine el modo SSC de la sesión.
Función de itinerancia:
Proceso de implementación local para aplicar QoS SLA (VPLMN).
Recopilación de datos de carga e interfaz de carga (VPLMN).
Interceptación legal (interfaz entre sistemas VPLMN y LI en eventos SM).
Admite la interacción con DN externo para transmitir la señalización de autenticación / autorización de sesión de PDU a través de DN externo.
PCF: función de control de estrategia
AF: función de aplicación, función de aplicación, Se refiere a varios servicios en la capa de aplicación, que pueden ser aplicaciones internas del operador como Volte AF (similar a 4G Volte As), o AF de terceros (como servidor de video, servidor de juegos), si es el AF interno del operador En un dominio de confianza con otras NF, puede interactuar directamente con otras NF como PCF, mientras que la AF de terceros no está en el dominio de confianza y debe acceder a otras NF a través de NEF.
NEF: función de exposición de red, función de exposición de red, Ubicado entre la red central 5G y las funciones de aplicaciones externas de terceros (también puede tener algún AF interno), responsables de administrar datos de red abierta, todas las aplicaciones externas, que quieran acceder a los datos internos de la red central 5G, deben pasar NEF. NEF proporciona las garantías de seguridad correspondientes para garantizar la seguridad de las aplicaciones externas a la red 3gpp y proporciona la apertura de capacidades de personalización de Qos de aplicaciones externas, suscripción de eventos de estado de movilidad, distribución de solicitudes de AF y otras funciones.
NRF: función de repositorio NF, función de almacenamiento en redSe utiliza para realizar el registro, la gestión y la detección de estado de NF, y realizar la gestión automática de todas las NF. Cuando se inicia cada NF, debe registrarse en la NRF para proporcionar servicios. La información de registro incluye el tipo de NF, dirección, lista de servicios, etc.
NSSF, la función de selección de segmento de red, La función de selección de segmento de red admite las siguientes funciones:
- 选择为UE服务的网络切片实例集
- 确定允许的 NSSAI，以及在需要时确定到签约阅的 S-NSSAI 的映射
- 确定已配置的 NSSAI，以及在需要时确定到签约的 S-NSSAI 的映射
- 确定可能用于查询 UE 的 AMF 集，或基于配置确定候选 AMF 的列表（可能通过查询NRF）
-
UPF: función de plano de usuario, función de plano de usuario, Incluyendo enrutamiento y reenvío de paquetes de datos de usuario, interacción de datos con el DN de la red de datos externa, procesamiento de QoS en el plano del usuario, implementación de reglas de control de flujo (como puerta, redirección, desviación de tráfico), etc.
Similar a la situación en EPC, en 5G La función de aplicación (AF) utiliza los servicios y la información proporcionada por otras funciones de la red 3GPP según la estrategia configurada.
DN: Red de datos (DN), Como empresas de transporte, Internet o empresas de terceros, etc.
Secure Edge Protection Agent (SEPP) se utiliza para conexiones seguras con otros operadores。
Tenga en cuenta que NEF, NRF, NSSF y SEEP no existen en EPC.
Además, la red de acceso que no es 3gpp está conectada al 5GC a través de la función de interconexión que no es 3gpp (N3IWF), y la función de interconexión que no es 3gpp (N3IWF) está conectada a la función de plano de control AMF y la función de plano de usuario UPF a través de la interfaz N2 y la interfaz N3, respectivamente.
Usando datos que fluyen desde el UE al plano de datos del núcleo 5G (Función de plano de usuario / UPF) a través de la fuente gNB, la señalización de Control de recursos de radio (RRC) se usa para medir y reportar continuamente la calidad de la señal. Cuando el nodo de origen detecta la necesidad de un traspaso, se conecta con el gNB de destino para iniciar el proceso de traspaso. Una vez que el túnel se ha movido al gNB objetivo, el UE realiza el traspaso y se conecta al mismo nodo objetivo. Se realiza una solicitud de cambio de ruta desde el gNB de destino al AMF, y una vez confirmado, los datos pueden fluir desde el UE a través del nodo de destino y al UPF prescrito.
Método de acceso a la arquitectura EPC
Este método de acceso se divide en: UE, red de acceso 3GPP / red de acceso no 3GPP, EPC; es decir, terminal, red de acceso y red central.
El UE es nuestro teléfono móvil o CPE, la red de acceso son las estaciones base en toda la ciudad (puede ser una estación base de torre grande o una estación base pequeña del tamaño de un enrutador suspendido en el interior), y el EPC es el operador (China Mobile / China Unicom / Servidor de red central de China Telecom, la red central incluye muchos servidores, procesamiento de señalización, datos, políticas de facturación, etc.
La sección del UE a la red de acceso es inalámbrica, a esta sección de la red la llamamos red de acceso aéreo, la red de acceso y el EPC son todas redes internas, que están conectadas por fibras ópticas.
NAS, señalización de estrato sin acceso, es la señalización utilizada entre el UE y la red central EPC. Aunque se utiliza la red de acceso eUTRAN, la estación base no la analiza;
AS, la señalización del estrato de acceso es utilizada por el UE y la red de acceso eUTRAN La señalización es procesada por la estación base y no puede ser vista por la red central.
Entidad de gestión de movilidad (MME), elemento de red del plano de control de la red central, responsable de la gestión de usuarios y sesiones. Las principales funciones de la MME son:
control de acceso, gestión de movilidad, gestión de sesiones, selección de S-GW, autenticación de seguridad.
Home Subscriber Server (HSS), servidor de suscriptor doméstico, es un servidor de base de datos en la red central, que almacena la información de datos de todos los usuarios que pertenecen a la red central (es decir, la información de la tarjeta para abrir una cuenta aquí). Cuando el usuario se conecta al MME, la información enviada por el usuario se comparará con la información en el servidor de datos HSS para la autenticación.
Funciones: registro de usuarios, actualización de la ubicación del terminal, gestión de la movilidad;
Generalmente, nuestra tarjeta SIM tiene una ubicación de apertura de cuenta y la información de autenticación de registro de su tarjeta SIM se almacena en el servidor HSS de la ubicación de apertura de la cuenta. La diferencia entre registrarse y hacer negocios durante el roaming radica principalmente en acceder a HSS。
Pasarela de servicio (S-GW), pasarela de servicio de acceso al plano de usuario, equivalente a las funciones tradicionales del plano de usuario SGSN:
gestión de sesiones, enrutamiento y reenvío de datos, control de Qos, facturación, etc.
Para que pueda ver si el servicio se puede realizar o no, y cuál es la prioridad, SGW tiene la última palabra.
PDN Gateway (P-GW), puerta de enlace de paquetes de datos. Es la puerta de enlace entre la red del operador e Internet, y su función es similar a la del GGSN tradicional.
Las funciones principales incluyen inspección profunda de paquetes, asignación de direcciones IP; gestión de sesiones; enrutamiento y reenvío de datos; selección de PCRF; control de Qos; acceso no 3GPP; cargo basado en servicios
El diseño de PGW tiene dos propósitos principales: acceso de red no 3GPP (como 1X, GSM, CDMA, VoWIFI) a la red central LTE; datos de la red central LTE y puerta de enlace a Internet.
Función de políticas y reglas de cobro (PCRF), servidor de políticas y reglas de cobroProporcionar gestión y control de recursos de servicios de datos de acuerdo con los paquetes de usuario y las necesidades comerciales.
Configurar las reglas de carga de PCC; realizar procesamiento de resolución de conflictos de cola de prioridad para flujos de datos de servicio; admitir protección de seguridad IP sec para señalización de control; proporcionar métodos de carga predeterminados iniciales a PCEF; activar, desactivar y modificar reglas de PCC; funciones de control de políticas;
ePDG: La puerta de enlace que conecta la red no confiable que no es 3GPP a la red central, admite una conexión perfecta de servicios LTE y Wifi, y generalmente se ejecuta en la arquitectura de hardware SSR que admite EPG o EWG.
Referencia:
arquitectura de red LTE
Autenticación de traspaso transparente robusta y universal en HetNets 5G