5G系统(5GS)的系统架构解读
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5G系统（5GS）的系统架构解读
1．一般概念
5G系统架构被定义为支持数据连接和服务，使部署能够使用诸如网络功能虚拟化和软件定义网
络。5G系统架构应利用已确定的控制平面(CP)网络功能之间基于服务的交互。一些关键原则和
概念是：
——将用户平面(UP)功能与控制平面(CP)功能分开，允许独立的可扩展性、演进和灵活部署，例
如集中位置或分布式（远程）位置。
——模块化功能设计，例如实现灵活高效的网络切片。
——在适用的情况下，将程序（即网络功能之间的交互集）定义为服务，以便它们的重用成为可
能。
——使每个网络功能及其网络功能服务能够与其他NF及其网络进行交互如果需要，通过服务通
信代理直接或间接地使用功能服务。该架构不排除使用另一个中间功能来帮助路由控制平面消
息（例如，像DRA）。
——最小化接入网络(AN)和核心网络(CN)之间的依赖关系。该架构定义为具有通用ANCN接口
的融合核心网络，该接口集成了不同的访问类型，例如3GPP接入和非3GPP接入。
——支持统一的认证框架。
——支持“无状态”NF，其中“计算”资源与“存储”资源分离。
——支持能力公开。
——支持本地和集中式服务的并发访问。为了支持低延迟服务和对数据网络的本地访问，UP功
能可以部署在接入网络附近。
——支持在访问的PLMN中使用本地路由流量和本地突破流量进行漫游。
2．网络功能和实体
5G系统架构由以下网络功能(NF)组成：
——身份验证服务器功能(AUSF)。
——访问和移动管理功能(AMF)。
——数据网络(DN)，例如运营商服务、互联网接入或第3方服务。
——非结构化数据存储功能(UDSF)。
——网络曝光函数(NEF)。
——网络存储库功能(NRF)。
——网络切片准入控制功能(NSACF)。
——网络切片特定和SNPN身份验证和授权功能(NSSAAF)。
——网络切片选择功能（NSSF）。
——策略控制功能(PCF)。
——会话管理功能(SMF)。
——统一数据管理(UDM)。
——统一数据存储库(UDR)。
——用户平面功能(UPF)。 ——UE无线电能力管理功能(UCMF)。
——应用功能（AF）。
——用户设备(UE)。
——（无线电）接入网络（（R）AN）。 ——5G设备身份寄存器(5G-EIR)。
——网络数据分析功能(NWDAF)。
——充电功能(CHF)。
——时间敏感网络AF(TSNAF)。
——时间敏感通信和时间同步功能(TSCTSF)。
——数据收集协调功能（DCCF）。
——分析数据存储库功能(ADRF)。
——消息传递框架适配器功能(MFAF)。
——非无缝WLAN卸载功能(NSWOF)。
注：DCCF和/或ADRF提供的功能也可以由NWDAF托管。
——边缘应用服务器发现功能(EASDF)。
5G系统架构还包括以下网络实体：
——服务通信代理(SCP)。
——安全边缘保护代理(SEPP)。
这些网络功能和实体的功能描述在TS 23.501的第6节中规定。
——可信非3GPP网关功能(TNGF)。
——有线接入网关功能(W-AGF)。
——可信WLAN互通功能(TWIF)。
3．非漫游参考架构
下图描述了非漫游参考架构。控制内使用基于服务的接口。
5G系统架构
注：如果部署了SCP，它可以用于NF和NF服务之间的间接通信，如附件E中所述。SCP本身
不暴露服务。
下图描绘了非漫游情况下的5G系统架构，使用参考点表示来展示各种网络功能如何相互交互。
参考点表示的非漫游5G系统架构
注1：N9、N14未在所有其他图中显示，但它们也可能适用于其他情况。 注2：为使点对点图清晰起见，未描绘UDSF、NEF和NRF。但是，所有描述的网络功能都可以
根据需要与UDSF、UDR、NEF和NRF交互。 注3：UDM使用订阅数据和认证数据，PCF使用可能存储的策略数据在UDR中。 注4：为清楚起见，UDR及其与其他NF的连接，例如PCF，未在点对点中描述和基于服务的架
构图。有关数据存储架构的更多信息。 注5：为清楚起见，未描述NWDAF、DCCF、MFAF和ADRF以及它们与其他NF的连接在点
对点和基于服务的架构图中。有关网络数据分析架构的更多信息，请参阅TS23.288。 注6：为清楚起见，5GDDNMF及其与其他NF的连接，例如UDM、PCF未在点对点和基于服
务的架构图。有关ProSe架构的更多信息，请参阅TS23.304。 注7：为清楚起见，TSCTSF及其与其他NF的连接，例如PCF、NEF、UDR未在点对点和基于
服务的架构图。有关TSC架构的更多信。 注8：对于QoS监控信息的公开，UPF（L-PSAUPF）和本地之间的直接交互如TS23.548中所述，
可以通过Nupf接口支持NEF本地AF。 注9：为清楚起见，EASDF及其与SMF的连接未在点对点和基于服务的架构图。有关边缘计算
架构的更多信息，请参阅TS23.548。
下图描述了UE使用参考点表示使用多个PDU会话同时访问两个（例如本地和中央）数据网络
的非漫游架构。此图显示了多个PDU会话的体系结构，其中为两个不同的PDU会话选择了两个
SMF。然而，每个SMF也可能具有控制PDU会话内的本地和中央UPF的能力。
应用非漫游5G系统架构进行多PDU会话参考点表示
下图描述了在单个PDU会话中使用参考点表示同时访问两个（例如本地和中央）数据网络的情
况下的非漫游架构。
应用非漫游5G系统架构同时访问两个（例如本地和中央）
数据网络（单个PDU会话选项）在参考点表示
下图描述了网络暴露功能的非漫游架构，使用参考点表示。
参考点网络暴露功能的非漫游架构
注1：在图4.2.3-5中，NEF的信任域与TS23.682[36]中定义的SCEF的信任域相同。
注2：图4.2.3-5中，3GPP接口代表NEF与5GC网络之间的南向接口功能NEF与SMF之间的
N29接口，NEF与PCF之间的N30接口等。为简单起见，NEF的所有南向接口均未示出。
4．漫游参考架构
下图描绘了具有本地分支的5G系统漫游架构，其内部具有基于服务的接口。
控制平面。
漫游5G系统架构基于服务接口的本地分流场景
注1：在LBO架构中。VPLMN中的PCF可以与AF交互以生成PCC通过VPLMN提供服务的
规则。VPLMN中的PCF根据与HPLMN运营商的漫游协议使用本地配置的策略作为PCC
规则生成的输入。VPLMN中的PCF无法访问来自HPLMN的订户策略信息。
注2：SCP可用于VPLMN内NF和NF服务之间的间接通信，在HPLMN内，或在VPLMN和
HPLMN内。为简单起见，漫游架构中未显示SCP。
下图描绘了在控制平面内具有基于服务的接口的归属路由场景中的5G系统漫游架构。
漫游5G系统架构基于服务接口的归属路由场景
注3：SCP可用于VPLMN内NF和NF服务之间的间接通信，在HPLMN内，或在VPLMN和
HPLMN内。为简单起见，漫游架构中未显示SCP。
注4：本地路由方案中的UPF也可用于支持IPUPS功能。
下图描绘了使用参考点表示在本地突围场景下的5G系统漫游架构。
参考点漫游5G系统架构局部突围场景
注5：参考点架构图中未描述NRF。详见NRF和NF接口。
注6：为清楚起见，漫游参考点架构图中未描述SEPP。
下图描绘了使用参考点表示在归属路由场景下的5G系统漫游架构。
漫游5G系统架构参考点的家庭路由场景
N38参考点可以在同一VPLMN中的V-SMF之间，也可以在不同VPLMN中的V-SMF之间（以
实现PLMN间的移动性）。
对于上述漫游场景，每个PLMN都实现了代理功能以保护互连并隐藏PLMN间接口上的拓扑。
参考点表示中的NRF漫游架构
注7：为清楚起见，PLMN边界两侧的SEPP未在图中描绘。
运营商可以在其网络边界部署支持InterPLMNUPSecurity(IPUPS)功能的UPF，以保护其网络免
受归属路由漫游场景中无效的PLMN间N9流量的影响。在VPLMN和HPLMN中支持IPUPS
功能的UPF分别由该PDU会话的V-SMF和H-SMF控制。支持IPUPS功能的UPF会终止GTP-
UN9隧道。SMF可以在同一个UPF中与其他UP功能一起激活IPUPS功能，或者在UP路径中
为IPUPS功能插入一个单独的UPF（例如，它可能专用于IPUPS功能）。
注8：不禁止运营商将IPUPS功能部署为单独的网络功能来自UPF，充当透明代理，可以透明地
读取N4和N9接口。然而，这样的部署选项没有被指定并且需要至少考虑具有不频繁流量的非
常持久的PDU会话和PLMN间切换。
IPUPS功能在TS33.501中规定。
下图描述了归属路由漫游架构，其中UPF被插入到UP路径中以实现IPUPS功能。图4.2.43描
绘了本地路由漫游架构，其中两个UPF执行IPUPS功能和其他PDU会话的UP功能。
基于服务的漫游5G系统架构归属路由漫游场景
使用专用于IPUPS的UPF的接口表示
以上为5G系统（5GS）的系统架构的部分，更多的解读可关注【微信公众号：AI智博信息】，
获取完整的“5G系统（5GS）的系统架构（3GPP TS 23.501 V17.4.0）中英文对照版”。
