5G标准——3GPP TS 38.401_5g协议标准

5G标准——3GPP TS 38.401

无线接入网 NG-RAN

1. 基本原理

• 信令和数据传输网络的逻辑分离。
• NG-RAN和5GC功能与传输功能完全分离。
• RRC连接的移动性完全由NG-RAN控制。

2. 基本架构

Uu和NG接口上的协议分为两种结构：

• 用户平面协议
  这些是实现实际PDU会话服务的协议，即通过接入层承载用户数据。

• 控制平面协议
  这些是用于从不同方面（包括请求服务，控制不同传输资源，切换等）控制PDU会话和UE与网络之间的 连接的协议。 还包括用于透明传输NAS消息的机制。

注：CM，SM：这举例说明了UE和5GC之间的一组NAS控制协议。 这些协议的协议体系结构的演变超出了本文档的 范围。

NG-RAN分为无线网络层（RNL）和传输网络层（TNL）：

• NG-RAN架构，即NG-RAN逻辑节点和它们之间的接口，被定义为RNL的一部分
• 对于每个NG-RAN接口（NG，Xn，F1），指定相关的TNL协议和功能。TNL为用户平面传输，信令传输提供服务

3. NG-RAN架构

NG-RAN由一组通过NG接口连接到5GC的gNB组成。

其中:

gNB-CU是集中单元，包括RRC和PDCP；gNB-DU是分布单元，包括RLC/MAC/PHY；

NG为逻辑接口，是无线接入网和5G核心网之间的接口

Xn为逻辑接口，是无线接入网之间的接口

F1为逻辑接口，是gNB-CU和gNB-DU之间的接口

en-gNB是在非独立NSA组网下，和4G核心网对接的5G基站

ng-eNB是在非独立NSA组网下，升级后的可以和5G核心网对接的4G基站

NE-DC（NR eNB Dual Connection）架构：在NSA非独立组网下，5G NR基站和4G eNB基站的双连接架构

NGEN-DN（NG-Enb NR Dual Connection）架构：在NSA非独立组网下，5G NR基站和 升级后的4G ng-eNB基站的双连接架构

AMF：接入和移动管理功能

• gNB可以由gNB-CU和一个或多个gNB-DU组成

4. gNB内部架构

其中：

gNB-CU-CP是gNB集中单元的控制面

gNB-CU-UP是gNB集中单元的用户面

• gNB可以包括gNB-CU-CP，多个gNB-CU-UP和多个gNB-DU
• gNB-CU-CP通过F1-C接口连接到gNB-DU
• gNB-CU-UP通过F1-U接口连接到gNB-DU
• gNB-CU-UP通过E1接口连接到gNB-CU-CP

5. NG-RAN标识符

5.1 AP ID

当在NG-RAN节点或AMF中创建新的UE相关逻辑连接时，分配应用协议标识（AP ID）。

NG接口或Xn接口或F1接口或E1接口上使用的AP ID定义如下所示：

• RAN UE NGAP ID：该标识符在NG-RAN逻辑节点内唯一, 用于在gNB内的NG接口唯一的识别UE

• AMF UE NGAP ID：该标识符在AMF逻辑节点内唯一, 用于在AMF内的NG接口唯一的识别UE

• Old NG-RAN node UE XnAP ID： 旧NG-RAN节点UE XnAP ID 在 NG-RAN 逻辑节点内应是唯一的, 用于在源NG-RAN节点内的Xn接口唯一的识别UE

• New NG-RAN node UE XnAP ID：新NG-RAN节点UE XnAP ID 在NG-RAN逻辑节点内应是唯一的, 用于在目标NG-RAN节点内通过Xn接口唯一地标识UE

• M-NG-RAN node UE XnAP ID：M-NG-RAN节点UE XnAP ID 在 NG-RAN 逻辑节点内应是唯一的, 用于在M-NG-RAN节点内的Xn接口上唯一地标识UE以用于双连接

• S-NG-RAN node UE XnAP ID： S-NG-RAN节点UE XnAP ID在 NG-RAN 逻辑节点内应是唯一的, 用于在S-NG-RAN节点内的Xn接口上唯一地标识UE以用于双连接

• gNB-CU UE F1AP ID： gNB-CU UE F1AP ID 在gNB-CU逻辑节点内应该是唯一的, 用于在gNB-CU内通过F1接口唯一地标识UE

• gNB-DU UE F1AP ID： gNB-DU UE F1AP ID在gNB-DU逻辑节点内应是唯一的, 用于在过gNB-DU内的F1接口唯一地识别UE

• gNB-CU-CP UE E1AP ID： gNB-CU-CP UE E1AP ID在gNB-CU-CP逻辑节点内应是唯一的, 用于在过gNB-CU-CP内的E1接口唯一地识别UE

• gNB-CU-UP UE E1AP ID：gNB-CU-UP UE E1AP ID在gNB-CU-UP逻辑节点内应是唯一的, 用于在gNB-CU-UP内通过E1接口唯一地标识UE

5.2 gNB-DU ID

gNB-DU ID在gNB-DU处配置并且用于至少在gNB-CU内唯一地标识gNB-DU。在F1建立过程期间，gNB-DU将其gNBDU ID提供给gNB-CU。gNB-DU ID仅在F1AP过程中使用。

6. NG-RAN节点中的UE关联

NG-RAN节点中需要几种类型的UE关联(associations)：“ NG-RAN节点UE上下文”，用于存储UE所需的所有信息以及UE与用于NG / XnAP UE关联消息的逻辑NG和Xn连接之间的关联。在CM_CONNECTED中存在用于UE的“NG-RAN node UE context”。

定义：

• NG-RAN node UE context：

  NG-RAN节点UE上下文是与一个UE相关联的NG-RAN节点中的信息块。 信息块包含维持针对活动UE的NG-RAN服务所需的必要信息。 NG-RAN节点UE上下文是在完成切换准备过程中的切换资源分配完成后或在目标NG-RAN节点中完成向UE的向RRC CONNECTED的转换时建立的，在这种情况下至少需要UE状态信息，安全信息， UE能力信息和与UE相关的逻辑NG连接的标识应包括在NG-RAN节点UE上下文中。

• Bearer context：

  承载上下文是与一个UE相关联的gNB-CU-UP节点中的信息块，其用于通过E1接口进行通信。它可以包括关于数 据无线承载，PDU会话和与UE相关联的QoS流的信息。信息块包含维护朝向UE的用户平面服务所需的必要信息。

• UE-associated logical NG/Xn/F1/E1 -connection:

  NGAP，XnAP，F1AP和E1AP提供了通过相应的NG-C，Xn-C，F1-C或E1接口交换与UE相关联的控制平面消息的手段。
  在NG / Xn / F1对等节点之间的第一NGAP / XnAP / F1AP消息交换期间建立UE相关的逻辑连接。
  只要需要通过NG / Xn / F1接口交换UE关联的NG / XnAP / F1AP消息，就保持连接。
  UE关联的逻辑NG连接使用标识AMF UE NGAP ID和RAN UE NGAP ID。
  UE关联的逻辑Xn连接使用标识旧NG-RAN节点UE XnAP ID和新NG-RAN节点UE XnAP ID，或M-NG-RAN节点UE XnAP ID和S-NG-RAN节点UE XnAP ID。
  UE关联的逻辑F1连接使用标识gNB-CU UE F1AP ID和gNB-DU UE F1AP ID。
  当节点（AMF或gNB）接收到UE关联的NGAP / XnAP / F1AP消息时，该节点基于NGAP / XnAP / F1AP ID来检索关联的UE。

• UE-associated signalling:

  UE关联信令是通过UE关联的逻辑NG / Xn / F1连接与一个UE相关联的NGAP / XnAP / F1AP消息的交换。