5G系统中无线接入网中接口的定义和功能

5G通信技术的网络接入与接口协议标准随着科技的不断进步和移动通信的快速发展，5G通信技术已经成为当今社会的热门话题。

作为下一代移动通信标准，5G通信技术将带来更快的网络速度、更低的延迟以及更强大的连接能力。

在实现这一目标的过程中，网络接入与接口协议标准起着至关重要的作用。

本文将探讨5G通信技术的网络接入与接口协议标准，并对其进行详细介绍。

一、网络接入标准网络接入是指终端设备与5G网络之间建立连接的过程。

5G通信技术的网络接入标准主要包括以下几个方面。

1. 无线接入技术在5G通信技术中，无线接入技术是实现终端设备与网络之间无线通信的重要手段。

目前，主要的5G无线接入技术包括毫米波通信、大规模天线阵列、中继技术等。

这些技术的应用将极大地提高网络的容量和覆盖范围，为用户提供更稳定、更快速的网络体验。

2. 接入网架构5G通信技术的接入网架构是指终端设备与核心网络之间的连接方式。

在传统的4G通信技术中，采用的是分层的接入网架构，即通过基站连接终端设备和核心网络。

而在5G通信技术中，采用的是集中式接入网架构，即通过集中式基站连接终端设备和核心网络。

这种架构的应用将提高网络的灵活性和可扩展性，为用户提供更好的网络服务。

3. 接入协议在5G通信技术中，接入协议是终端设备与网络之间进行数据传输的规范。

5G 通信技术采用的接入协议包括物理层协议、数据链路层协议、网络层协议等。

这些协议的应用将确保数据的安全传输和高效处理，为用户提供更好的网络体验。

二、接口协议标准接口协议是指不同网络节点之间进行通信和数据交换的规范。

5G通信技术的接口协议标准主要包括以下几个方面。

1. 网络间接口在5G通信技术中，网络间接口是不同网络之间进行通信和数据交换的关键。

主要的网络间接口包括用户面接口、控制面接口和管理面接口。

用户面接口用于传输用户数据，控制面接口用于传输控制信令，管理面接口用于网络管理和配置。

这些接口的标准化将确保不同网络之间的互操作性和互联互通。

5G网络整体架构及功能1、5G网络的整体架构5G的网络架构主要包括5G接入网和5G核心网,其中NG-RAN代表5G 接入网，5GC代表5G核心网。

2、5G接入网(NG-RAN)5G接入网主要包含一下两个节点：gNB: 为5G网络用户提供NR的用户平面和控制平面协议和功能ng-eNB：为4G网络用户提供NR的用户平面和控制平面协议和功能其中gNB和gNB之间，gNB和ng-eNB之间，ng-eNB和gNB之间的接口都为Xn接口2.1、gNB和ng-eNB的主要功能1、无线资源管理相关功能：无线承载控制，无线接入控制，连接移动性控制，上行链路和下行链路中UE的动态资源分配（调度）2、数据的IP头压缩，加密和完整性保护3、在用户提供的信息不能确定到AFM的路由时，为在UE在附着的时候选择到AMF路由;4、将用户平面数据路由到UPF5、提供控制平面信息向AMF的路由6、连接设置和释放7、寻呼消息的调度和传输8、广播消息的调度和传输9、移动性和调度的测量和测量报告配置10、上行链路中的传输级别数据包标记;11、会话管理13、QoS流量管理和无线数据承载的映射14、支持处于RRC_INACTIVE状态的UE15、NAS消息的分发功能16、无线接入网络共享17、双连接18、支持NR和E-UTRA之间的连接3、5G核心网（5GC）5G的核心网主要包含以下几部分：AMF：主要负责访问和移动管理功能(控制面)UPF：用于支持用户平面功能SMF：用于负责会话管理功能3.1、AMF的主要功能1、NAS信令终止2、NAS信令安全性3、AS安全控制4、用于3GPP接入网络之间的移动性的CN间节点信令5、空闲模式下UE可达性（包括控制和执行寻呼重传）6、注册区管理7、支持系统内和系统间的移动性8、访问认证、授权，包括检查漫游权9 、移动管理控制10、SMF（会话管理功能）选择3.2、UPF的主要功能1、系统内外移动性锚点2、与数据网络互连的外部PDU会话点3、分组路由和转发4、数据包检查和用户平面部分的策略规则实施5、上行链路分类器，支持将流量路由到数据网络6、分支点以支持多宿主PDU会话7、用户平面的QoS处理，例如，包过滤，门控，UL / DL速率执行8、上行链路流量验证（SDF到QoS流量映射）9、下行链路分组缓冲和下行链路数据通知触发3.3、SMF的主要功能1、会话管理2、UE IP地址分配和管理3、选择和控制UP功能4、配置UPF的传输方向，将传输路由到正确的目的地5、控制政策执行和QoS的一部分6、下行链路数据通知3.4、各个逻辑节点的主要功能图5G接入网和5G核心网之间的功能划分。

无线接口标准主要涉及无线通信系统中的空中接口、设备接口以及网络接口等方面。

以下是一些常见的无线接口标准：1. 空中接口标准：空中接口是指无线通信系统中，基站与移动设备之间进行信息传输的接口。

常见的空中接口标准有：- GSM：全球移动通信系统，采用TDMA（时分多址）技术。

- CDMA：码分多址技术，用于第三代移动通信系统（如CDMA2000、WCDMA 等）。

- OFDM：正交频分复用技术，用于第四代移动通信系统（如LTE、LTE-A 等）。

- 5G：第五代移动通信系统，采用多接入技术，如NR、NSA 等。

2. 设备接口标准：设备接口标准主要规定了无线通信设备之间的连接方式和协议。

常见的设备接口标准有：- USB：通用串行总线接口，可用于无线网卡、Modem 等设备的连接。

- PCMCIA：个人计算机内存卡接口，曾用于无线网卡的插槽接口。

- ExpressCard：一种用于笔记本电脑的扩展接口，也可用于无线网卡等设备。

3. 网络接口标准：网络接口标准主要涉及无线通信系统中的核心网和接入网之间的接口。

常见的网络接口标准有：- GPRS：通用无线分组无线服务技术，用于2G 移动通信系统的数据传输。

- EDGE：增强型数据速率分组交换技术，用于2.5G 移动通信系统的数据传输。

- 3G：第三代移动通信系统，采用UMTS（通用移动通信系统）技术。

- 4G：第四代移动通信系统，采用LTE（长期演进）技术。

此外，还有一些专用的无线接口标准，如：- Bluetooth：蓝牙技术，用于短距离无线通信，适用于电子设备之间的连接。

- Wi-Fi：无线局域网技术，用于实现无线网络接入和设备互联。

- ZigBee：低速无线通信技术，适用于物联网和智能家居等领域。

5G核心网的构架和一些基础概念5G无线接入网络架构，主要包括5G 接入网和5G 核心网，其中NG—RAN 代表5G 接入网，5GC 代表5G 核心网.5G核心网主要包括哪些呢?先说一下关键的AMF，SMF,UPF。

•AMF:全称Access and Mobility Management Function，接入和移动管理功能，终端接入权限和切换等由它来负责.•SMF：全称Session Management Function，会话管理功能,提供服务连续性，服务的不间断用户体验，包括IP地址和/或锚点变化的情况。

•UPF：全称User Plane Function，用户面管理功能，与UPF关联的PDU 会话可以由(R)AN节点通过(R)AN和UPF之间的N3接口服务的区域，而无需在其间添加新的UPF或移除/重新—分配UPF。

我们看一下5G的系统构架图:AMF/SMF/UPF 处于主体的作用。

AMF承载以下主要功能：接入和移动管理功能(AMF）包括以下功能。

在AMF的单个实例中可以支持部分或全部AMF功能：•终止RAN CP接口(N2)。

•终止NAS（N1），NAS加密和完整性保护。

•注册管理.•连接管理。

•可达性管理。

•流动性管理。

•合法拦截(适用于AMF事件和LI系统的接口)。

•为UE和SMF之间的SM消息提供传输.•用于路由SM消息的透明代理.•接入身份验证。

•接入授权.•在UE和SMSF之间提供SMS消息的传输.•安全锚功能（SEAF）。

•监管服务的定位服务管理。

•为UE和LMF之间以及RAN和LMF之间的位置服务消息提供传输。

•用于与EPS互通的EPS 承载ID分配。

•UE移动事件通知.无论网络功能的数量如何，UE和CN之间的每个接入网络只有一个NAS接口实例,终止于至少实现NAS安全性和移动性管理的网络功能之一.除了上述AMF的功能之外,AMF还可以包括以下功能以支持非3GPP 接入网络: •支持N2接口与N3IWF. 在该接口上，可以不应用通过3GPP 接入定义的一些信息（例如，3GPP 小区标识)和过程(例如,与切换相关)，并且可以应用不适用于3GPP接入的非3GPP 接入特定信息。

5G新空口基本概念1. 概述5G新空口是指第五代移动通信技术中的无线接入部分，也称为无线接口或无线链路。

它是实现移动通信终端设备与基站之间的无线数据传输的关键技术之一。

在5G系统中，新空口采用了全新的物理层和协议设计，以满足高速、低延迟、大容量和广覆盖等要求。

2. 新空口的重要性新空口在5G系统中具有重要的作用和意义，主要体现在以下几个方面：（1）支持更高的数据传输速率相比于4G网络，5G新空口能够提供更高的数据传输速率。

通过采用更高频段、更宽带宽和更先进的调制解调技术，5G系统可以实现每秒数十倍甚至上百倍于4G网络的数据传输速率。

这将极大地增强用户体验，并支持各种应用场景下对高速数据传输的需求。

（2）降低网络延迟在5G系统中，新空口采用了更短的传输时隙和更低的信令处理时延等技术手段，以实现较低的网络延迟。

这对于一些对时延敏感的应用场景，如智能交通、远程医疗和工业自动化等具有重要意义。

降低网络延迟可以提高实时性和响应能力，支持更多的实时应用。

（3）增加网络容量和连接密度5G新空口采用了更高效的调度和资源分配算法，可以实现更高的频谱利用率和网络容量。

同时，新空口还支持更多的连接密度，即可以同时连接更多的终端设备。

这对于物联网、大规模传感器网络和人工智能等应用场景非常重要。

（4）提升覆盖范围和穿透能力5G新空口通过采用更高频段、更先进的天线技术和波束赋形技术等手段，可以提升网络的覆盖范围和穿透能力。

这对于实现广域覆盖、室内外无缝漫游以及在复杂环境中保持良好信号质量等具有重要作用。

3. 新空口过程（1）上行链路过程上行链路过程是指移动终端设备向基站发送数据或控制信息的过程。

在5G系统中，上行链路过程主要包括以下几个步骤：•物理层传输过程：移动终端设备通过天线将信号发送到基站。

在物理层传输过程中，信号经过射频前端处理、调制解调、信道编码等环节，最后到达基站进行接收。

•协议处理过程：基站接收到上行链路的信号后，需要进行协议处理。

5G 无线接入网(NG-RAN) 的一些基础概念上期我们说到5G网络架构，主要包括5G 接入网和5G 核心网，其中NG-RAN 代表5G 接入网，5GC 代表5G 核心网。

5G无线接入网主要就包括两种节点：gNB和ng-eNB。

它们是什么？有什么作用？先不着急解读，看3GPP官方解释gNB：向UE提供NR用户面和控制面协议终端的节点，并且经由NG 接口连接到5GC。

ng-eNB：向UE提供E-UTRA用户面和控制面协议终端的节点，并且经由NG接口连接到5GC。

懂的已经看出来了，gNB是独立组网需要用到的，而ng-eNB是为了向下兼容4G网络，为了不同核心网而生。

而gNB 和gNB 之间，gNB 和ng-eNB 之间，ng-eNB 和gNB 之间的接口都为Xn 接口于是，Xn接口的概念也呼之欲出：Xn接口：NG-RAN节点之间的网络接口。

gNB和ng-eNB承载以下功能：▪-无线资源管理的功能：无线承载控制，无线接纳控制，连接移动性控制，在上行链路和下行链路中向UE的动态资源分配（调度）;▪-IP报头压缩，加密和数据完整性保护;▪-当不能从UE提供的信息确定到AMF的路由时，在UE附着处选择AMF;▪-用户面数据向UPF的路由;▪-控制面信息向AMF的路由;▪-连接设置和释放;▪-调度和传输寻呼消息;▪-调度和传输系统广播信息（源自AMF或O＆M）;▪-用于移动性和调度的测量和测量报告配置;▪-上行链路中的传输级别数据包标记;▪-会话管理;▪-支持网络切片;▪-QoS流量管理和映射到数据无线承载;▪-支持处于RRC_INACTIVE状态的UE;▪-NAS消息的分发功能;▪-无线接入网共享;▪-双连接;▪-NR和E-UTRA之间的紧密互通。

也就是承接以前nodeB的一些功能，并进行了拓展。

它们在整体5G 网络的功能划分：5G 用户终端（UE）通过gNB接入5G网络的信令流程如下：1.UE向gNB-DU发送RRC连接请求消息。

在5G网络中，APN（Access Point Name）的作用是指定了设备或用户连接到电信运营商网络时需要使用的网络访问点名称。

APN是一个标识符，可以理解为一个网络接入的标签或者地址。

具体来说，APN用于标识用户数据通信业务的接入点和访问网络的方式，它包含了访问点的信息，例如：网络类型、访问协议、IP地址等。

1.APN在5G网络中的主要作用有以下几个方面：
1.数据传输：APN用于指定设备或用户连接到5G网络时用于数据传输的网络接入点，确
保数据能够正确地从设备发送到运营商的网络。

2.安全访问：APN可以用于设定特定的安全策略和网络设置，以确保数据传输的安全性和
隐私性。

3.服务区域：APN可以用于区分不同的服务区域，根据用户所在的地理位置或所需的服务
类型来选择合适的网络接入点和服务配置。

4.流量控制：运营商可以根据设备或用户所使用的APN来控制数据流量，例如限制带宽、
设置优先级等。

总之，APN在5G网络中起到了指定设备或用户连接到网络的访问点和配置相关网络参数的作用，确保数据传输的稳定性、安全性和可控性。

今天，我们来谈一下，5G系统无线接入网中常用的几个接口。

5G哥尽量将这些概念简单化一些，要不，沉下心来看的人就不多了。

NG接口NG接口：无线接入网和5G核心网之间的接口。

NG接口是一个逻辑接口，规范了NG接口，NG-RAN节点与不同制造商提供的AMF的互连；同时，分离NG接口无线网络功能和传输网络功能，以便于引入未来的技术。

从任何一个NG-RAN节点向5GC可能存在多个NG-C逻辑接口。

然后，通过NAS节点选择功能确定NG-C接口的选择。

从任何一个NG-RAN 节点向5GC可能存在多个NG-U逻辑接口。

NG-U接口的选择在5GC 内完成，并由AMF发信号通知NG-RAN节点。

NG接口分为NG-C接口（NG-RAN和5GC之间的控制面接口）和NG-U 接口（ NG-RAN和5GC之间的用户面接口）。

NG接口的功能寻呼功能寻呼功能支持向寻呼区域中涉及的NG-RAN节点发送寻呼请求，例如UE注册的TA的NG-RAN节点。

UE上下文管理功能UE上下文管理功能允许AMF在AMF和NG-RAN节点中建立，修改或释放UE上下文，例如，以支持NG上的用户个体信令。

移动管理功能ECM-CONNECTED中的UE的移动性功能包括用于支持NG-RAN内的移动性的系统内切换功能和用于支持来自/到EPS系统的移动性的系统间切换功能。

它包括通过NG接口准备，执行和完成切换。

PDU会话管理功能一旦UE上下文在NG-RAN节点中可用，PDU会话功能负责建立，修改和释放所涉及的PDU会话NGRAN资源以用于用户数据传输，NGAP 支持AMF对PDU会话相关信息的透明中继。

NAS传输功能NAS信令传输功能提供通过NG接口传输或重新路由特定UE的NAS 消息（例如，用于NAS移动性管理）的手段。

NAS节点选择功能5GS架构支持NG-RAN节点与多个AMF的互连。

因此，NAS节点选择功能位于NG-RAN节点中，以基于UE的临时标识符确定UE的AMF 关联，该临时标识符由AMF分配给UE。