网元基本功能

AMF: Access and Mobilityn。功能相当于MME的CM和MM子层。

SMF: Session Management function。功能相当于PGW+PCRF的一部分,承担P地址分配,会话承载管理、计费等。(没有网关功能)。

UPF: User plane function,相当于SGW+PGW的网关。数据从UP到外部网络。

PCF: Policy Control Function:提供统一的接入策略。访问∪DR中签约信息相关的数据用于策略决策。

NEF: Network Exposure Function:提供安全方法,将3GPP的网络功能暴露绐第三方应用。比如边缘计算等。

NRF: NF Repository Function:NF功能仓库。支持NF发现,为何NF实例、类型及支持的服务等。

UDM: Unified Data Management:统数据管理。产生AKA过程需要的数据。签约数据管理,用户鉴权处理、短淌息管理。,相当于HS的一部分功能,访冋UDR来获取这些数据。

AUSF: Supports Authentication Server Function

N3WF:Non-3 GPP Inter Working Function,非3GPP的互操作功能,包括PSEC隧道建立和维护,UE和AMF间的NAS信令中继,以及用户面数据中继,(3GPP和非3GPP间的中继层)。

AF: Application Function,与3GPP和核心网相互作用,提供一些应用影响路由、策略控制、接入NE等功能。

UDR: Unified Data Repository:统一的数据仓库。存储和获取签约数据、策略数据,以及用来暴露给外部的结构化的数据。

UDSF: Unstructured Data Storage Function,一般和UDR布在一起。

SMSF: SMS Funcition。短尚息校验、监控及截取,以及中转给短满息中心。

NSsF: Network Slice Selection Function,网络切片选择功能。为UE选择网络切片实例,决定允许的NSSA以及AM集合。

5G-ER:5G设备标识注册中心。检查(永久设备标识)PE状态。

5G NR终端状态说明

RRC_IDLE

• PLMN 选择

• 监听系统消息

• 重选

• 应用协商的DRX配置监听寻呼消息（5GC发起的）

• 位置区由核心网来管理

RRC_INACTIVE

• 监听系统消息

• 重选

• 应用协商的DRX配置监听寻呼消息（RAN发起的）

• 跟踪区（RAN）由NG-RAN管理

• 5GC-NG-RAN仍然与UE建立承载（both C/U-planes）；

• NG-RAN和UE保留上下文信息；

• NG-RAN知道UE属于哪个RAN；

RRC_CONNECTED

• 5GC-NG-RAN仍然与UE建立承载（both C/U-planes）；

• NG-RAN和UE保留上下文信息；

• NG-RAN知道UE属于哪个RAN；

• 对特定UE建立传输；

• 移动性管理由网络侧决定

4/5G信令过程差别综述

UE/gNB/AMF状态管

• 注册状态:4/5G都一样,包含注册态和去注册态

• 连接状态NAS层:4G: CM IDLE and CM CONNECTED:5 G: CM IDLE, CM CONNECTED

• 连接状态AS层(RC):4G: DLE and CONNECTED:5 G DLE CONNECTED and Inactive.

开机注册

4G attach过程，5G Register

RRc连接建立、重配置、释放、修改

• 4/5G相同。在18年6月前是否还有变动FFs

业务发起

• IDLE态发起:4 G Service Request;5 G Service Request

• 连接态发起新业务:4 G ERAB建立或者修改;5 G PDU Session建立或者修改

切换

• 4/5G基本切换除去由于核心网网元变化引入的差别,大体流程上相同

• 线接情况下的移动性由于双连接方式增多,与更加复,及到着切换目标覆盖区是否可以双接,产生了伴随切换的双连接激活

双连接

• 4/5G双连接信令过程与4G基本相同。差别在消息信元上

• 4/5G双连接由于增加5GC的原因,增加了 Option4和 Option7的典型双连接,导致整体上更加复杂

位置更新

• 4G；TAU 5G; registration update AN RAN Notification Area Up(用于RC不活动态,自剧期性更新定时器小于注册更新过程定时器）

寻呼

4G MME发起（广播更新发起寻呼用于读广播,不算真正寻呼)

5G：gNB和AMF发起导呼,用于 RRC INACTIVE态和DLE态的UE。

短消息Over Nas

4G/5G一样，5G核心网提供了SMSF作为知消息总功能接口

随机接入信令流程

随机接入触发条件；随机访问过程由许多事件触发

• RRC_|DLE初始接入

• 连接重建

• 切换

• 当UL同步状态为“失步”时, RRC CONNECTED中D或U数据到达

• 从 RRC INACTIVE接入

• SN建立

• 请求其他S的接入

• Beam异常恢复

当且仅当D的测量质量低于广播值时,UE选择SU载波进行初始接入,一旦启动,随机接入进程的所有上行传输仍保留在选定的载波上。

随机接入图：

基于竞争随机接入

非竞争随机接入

RRC Connected to RRC inactive

0、gNB-CU从连接模式确定UE进入RC不活动模式。

1、gNB-CU向UE生成RC连接释放消息。RRC消息被封装在F1APUE上下文释放命令消息到gNB-DU中。

2、gNB-DU将RRC连接释放消息转发给UE。

3、 BNB-DU使用F1APUE上下文释放响应消息进行响应。

0、 gNB-CU-CP确定UE应该进入RRC不活动状态。

1、gNB-CUCP发送E1承载上下文修改请求,包含gNB-CU-UP挂起标识,这表明UE正在进入RCCinactive.状态。ENB-CU-CP保持F1 UL TEIDs。

2、 BNB-CU-UP发送E1承载上下文修改响应,包括tePDCP UL和D状态,这些状态可能需要用于数据量报告。gNB-CU-UP保持承载上下文、UE相关的逻辑E1连接、NG-U相关资源例如 NG-U DL TEID5)和F1ULTEDs。

3、gNB-CU-CP将F1UE上下文释放命令发送到为UE服务的 ENB-DU,并将RC释放消息发送到UE

注意:第1步和第3步可以同时执行。

4、gNB-DU向UE发送 RRC-Release消息。

5、 ENB-DU将F1UE上下文释放完成消息发送给gNBCU-CP。

RRC inactive to other states

1、如果从5GC接收到数据, 8NB-CU向 BNB-DU发送F1AP寻呼消息。

2、 gNB-DU向UE发送寻呼消息注意步骤1和2仅在DL数据到达时存在。

3、UE在基于 RAN-based寻呼、UL数据到达或RNA更新时发送RRC恢复请求。

4、gNB-DU在一个Non-ue关联的FAP| NITIAL UL RRC MESSAGE TRANSFER消息中携带RRC恢复请求,并将其传输到 gNB-CU。

5、对于非活动到活动的UE转换(不包括仅由于信令交换而导致的转换)8NB-CU分配 gNB-CU UE F1AP1D,并向gNB-DU发送F1APUE上下文建立请求消息,其中可能包括要设置的SRBD和 DRB ID。

6、gNB-DU使用F1APUE上下文建立响应消息进行响应,其中包含 BNB-DU提供的SRB和DRBs的RC/ MAC/PHYI配置。

7、 BNB-CU向UE生成RC恢复/建立/拒绝/释放消息。RRC消息与SRBD起封装在F1 AP DL RRC MESSAGE TRANSFER消息中。

8、gNB-DU根据SRBD将RC消息转发到UE或5RBO或SRB1。

9、UE向gNB-DU发送RRC恢复/建立完成信息。

10、gNB-DU将RRC封装在F1 AP UL RRC MESSAGE TRANSFER消息中,并发送到gNB-CU。

0、 BNB-CU-UP接收NGU接口上的DL数据

1、 BNB-CU-UP向 8NB-CU-CP发送E1DL数据到达通知消息。

2、 BNB-CU-CP启动F1寻呼流程。

3、 gNB-DU向UE发送寻呼消息。

注意:只有在DL数据到达时才需要第0-3步。

4、UE在RAN寻呼或U数据到达时发送 RRC-Resume-Request.

5、 8NB-DU将 Initial UL RRC Message Transfer消息发送到gNB-CU。

6、gNB-CUCP发送F1UE上下文建立请求消息,包括存储的F1ULteid,以在gNB-DU中创建UE上下文。

7、gNB-DU使用UE上下文建立响应消息进行响应,包括为DRB分配的F1 DL teid。

8、 BNB-CU-CP发送E1承载上下文修改请求,带有RRC恢复指示,表示UE从RRC非活动状态恢复。BNB-CU-CP还包括第7步中从gNB-DU接收到的F1 DL TEIDS。

9、gNB-CUUP响应E1承载上下文修改请求。

10、8 NB- CU-CP和UE通过 BNB-DU完成RC恢复。

注意:步骤8/9和10可以并行执行。

RRC connection reestabishment

1、UE向 gNB-DU发送 Preamble

2、 BNB-DU分配新的CRN并以RAR响应UE

3、UE向 BNB-DU发送RC连接重建请求消息, gNB-DU包含旧的CRNT和旧的PCI.

4、 BNB-DUT含有RRC消息,并且如果允许UE,则在F1 AP INITIAL UL RRCMESSAGE TRANSFER消息中包含对应的底层配置并传输到 BNB-CU中。TheNITAIL UL RRC MESSAGE TRANSFER消息应该包含CRNT。

5、NBCU将包括RC连接重建消息和旧的 BNB-DU F1AP UE ID到 F1AP DL RRCMESSAGE TRANSFERY消息传输到 BNB-DU。

6、NBDU根据旧的 IBNB-DU F1 AP UE ID检索UE上下文,用新的 C-RNTI/PC替换旧的 C-RNTI/PCI。并向UE发送RRC连接重建消息。

7-8、UE应用新的配置并向 BNB-DU发送RRC连接重建完成消息。BNB-DU将RRC消息封装在F1 AP UL RRC MESSAGE TRANSFER消息中发送到 gNB-CU

9-10、 BNB-CU通过发送UE上下文修改请求触发UE上下文修改过程,其中可能包括要修改的DRBs和释放列表。带有UE上下文修改的 IgNB-CU响应确认消息列表)来触发UE上下文修改过程。带有UE上下文修改的 BNB-CU响应确认消息。

注意这里假设UE接入来自原始 BNB-DU,其中UE上下文对该UE可用,并且步骤910或步骤9和10可能存在,或者两者都可以跳过。

注意:如果UE接入的不是原来的gNB-DU,则 BNB-CU应该触发这个新的gNBDU的UE上下文建立过程。

11-12、gNB-CU发送包括封装在F1 AP DL RRC MESSAGE TRANSFER消息中的RCCONNECTION RECONFIGURATION消息到 gNB-DU。gNB-DU将它转发给UE。

13-14、UE向gNB-DU发送RRC连接重配完成消息, BNB-DU将其转发给 BNB-CU。

UE lnital access

1、UE向 gNB-DU发送RC连接请求消息。

2、 BNB-DU包含RRC消息,如果允许UE,则在F1AP初始UL RRC消息传输消息和传输到 BNB-CL中对应的低层配置。初始 UL RRC消息传输消息包括 gNB-DU分配的CRNT。

3、 BNB-CU为UE分配一个 BNB-CU UE F1APD,并向UE生成RRC连接设置消息。RRC消息封装在-F1 AP DL RRC消息传输消息中。

4、gNB-DU向UE发送RRC连接建立消息。

5、UE向 IBNB-DU发送RRC连接建立完成消息。

6、 BNB-DU将RC消息封装在F1 AP UL RRC消息传输消息中,并将其发送给 BNB-CU。

7、gNB-CU向AMF发送初始UE消息消息。

8、AMF向 BNB-CU发送初始的UE上下文建立请求消息。

9、 BNB-CU发送UE上下文建立请求消息,用以在 gNB-DU中建立UE上下文。在此消息中,它还可以封装RRC安全模式命令消息。

10、gNB-DU向UE发送RRC安全模式命令消息。

11、gNB-DU将UE上下文设置响应消息发送给gNB-CU。

12、UE以RRC安全模式完全响应消息。

13、gNB-DU将RRC消息封装在F1 AP UL RRC消息传输消息

中,并将其发送给 gNB-CU。

14、 BNB-CU生成RRC连接重配置消息,并将其封装在F1 AP DL RRC消息传输消息。

15、 BNB-DU向UE发送RRC连接重配置消息。

16、UE向 BNB-DU发送RRC连接重新配置完成消息。

17、 BNB-DU将RC消息封装在F1 AP UL RRC消息传输消息中,并将其发送到gNBC。

18、 ANB-CU问AMF发送初始UE上下文设置响应消息。

Berer context setup over F1-U

0、在 gNB-CU-CP中触发承载上下文建立流程(例如,在MeNB的SεNB添加请求之后)。

1、 gNB-CU-CP发送一个承载上下文建立请求消息,其中包含用于51U或NG的 UL TNL地址信息,如果需要,还将用于X2U或Xn-U的D或 UL TNL地址信息用于在 gNB-CU-UP中设置承载上下文。对于 NG-RAN, gNB-CU-CP决定foW+to-DRB的映射,并将生成的SDAP和PDCP配置发送到 gNB-CU-UP。

2、gNB-CU-UP使用承载上下文建立响应消息进行响应,其中包含用于F1的ULTN地址信息,用于51-U或NGU的DLTM地址信息,如果需要,用于X2-U或Xn-U的DL或 UL TNL地址信息。

3、执行F1UE上下文建立流程来在 gNB-DU中建立一个或多个承载。

4、 gNB-CU-CP发送一个承载上下文修改请求消息,其中包含F1U和PDCP状态的 DL TNL地址信息。

5、 gNB-CU-UP使用承载上下文修改响应消息进行响应。

0、承载上下文释放例如,在MeNB发出sgNB释放请求之后)在gNBCUCP中触发。

1、gNB-CUCP向 gNB-CU-UP发送一个承载上下文修改请求消息。

2、 BNB-CU-UP响应带有承载上下文修改响应,其中包含 PDCP UL/DL状态

3、执行F1UE上下文修改程序以停止UE的数据传输。何时停止UE调度取决于gNB-DU实现。注意:只有当承载的PDCP状态需要保留时才执行第1-3步,例如,对于承载类型的更改。

4、gNB-CUCP可以从ENDC操作中的MeNB接收UE上下文释放消息(双连接情况下)。

5、 gNB-CU-CP向 eNB-CU-UP下发承载上下文释放命令。

6、执行F1UE上下文释放过程以释放 gNB-DU中的UE上下文。

7、gNB-CU-UP向gNB-CU-CP发送承载释放完成消息。

inter -gNB-DU Moility

1、UE向源 gNB-DU发送测量报告消息。

2、源 gNB-DU向 gNB-CU发送上行RC传输消息,以传递接收到的测量报告。

3、 BNB-CU向目标 BNB-DU发送UE上下文建立请求消息,以创建UE上文并建立一个或多个承载程序。

4、目标 BNB-DU使用UE上下文建立响应消息响应 gNB-CU。

5、 gNB-CU向源 BNB-DU发送UE上下文修改请求消息,其中包含生成的NBDU还发送下行数据发送状态帧,通知NB间RRCConnection Reconfiguration消息,并指示停止UE的数据源下行数据未成功的

6、源 gNB-DU将接收到的 RRCConnection Reconfiguration消息转发给UE。

7、源 BNB-DU使用UE上下文修改响应消息响应gNB-CU。

8、目标gNB-DU对目标执行随机接入过程,目标gNB-DU发送下行数据发送状态帧,通知gNB-CU。下行链路包(可能包括源gNB-DU中未成功传输的 PDCP pdu)从gNB-CU发送到目标gNB-DU。

9、UE发送 RRCConnection Reconfiguration Complete消息响应目标gNB。

10、日标 BNB-DU向 BNB-CU发送上行RRC传输消息,以传递接收到的RRCConnection Reconfiguration Complete消息。下行数据包被发送到UE上行数据包从UE发送,通过目标gNB-DU转发到 BNB-CU。

11、 gNB-CU向源 BNB-DU发送UE上下文释放命令消息。

12、源gNB-DU释放UE上下文,并用UE上下文释放完成消息响应gNB-CU。

change of gNB-CU-UP

1、基于UE的测量报告, gNB-CU=CP中gNB-CUUP的变更被触发.

2-3、承载上下文建立过程(参考 Bearer context setup over

F1-U。

4-5、执行承载上下文修改过程(gNB-CUCP发起),使gNB-CU-CP能够检索 PDCP UL/DL状态,并为承载交换数据转发信息。

6、对于gNB-DU中的一个或多个承载,扶行F1UE主下文修改过程以更改F1-u的 UL TNL地址信息。

7-8、执行承载上下文修改过程(参考 Bearer context setup

over F1-U)。

9-10、承载上下文释放过程 gNB-CU-CP发起,参考 Bearer

context release over F1-U)。

11、数据转发可以从源 gNB-CU-UP执行到目标gNB-CUUP。

12-14、通过路径变更过程将NGU的 DL TNL地址信息更新核心网。

inter-gNB handover invling gNB-CU-UP change

1、源 gNB-CU-CPI向目标 BNB-CU-CP发送XN切换请求消息。

2-4、承载上下文建立过程(参考 Bearer context setup overF1U)。

5、目标 BNB-CU-CP用XN切换请求确认消息响应源 gNB-CU-CP。

6、执行F1UE上下文修改过程,以停止在 8NB-DU上的UL数据传输,并将切换命令发送给UE。

7-8、执行承载上下文修改过程 BNB-CU-CP发起),使gNB-CU-CP能够检索 PDCP UL/DL状态,并为承载交换数据转发信息。

9、源 BNB-CU-CP向目标 8NB-CU-CP发送一个SN状态传输消息。

10-11、执行承载上下文修改过程(参考 Bearer contextsetup over F1-U)。

12、数据转发从源 gNB-CU-UP执行到目标 BNB-CU-UP。

13-15、通过路径切换过程将NGU的DLTN地址信息更新到核心网络。

16、目标 gNB-CU-CPI向源gNB-CUCP发送UE上下文释放消息。

17-19、执行F1UE上下文释放过程以释放源gNB-DU中的口文UE上下文。

service request

PDU session 建立

AMF/UPE内的切换

基于Xn切换（AMF/UDF未变）

RAN更新过程