【5G NR】NG接口

作者:柒号华仔

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1. NG接口定义

NG接口指无线接入网与5G核心网之间的接口。在5G SA网络中,gNB之间通过Xn接口进行连接,gNB与5GC之间通过NG接口进行连接。NG接口分为NG-C接口和NG-U接口。NG-C接口为控制面接口,连接双方为gNB与AMF,传输控制面数据;NG-U接口为用户面接口,连接双方为gNB与UPF,传输用户面数据。

【5G NR】NG接口

NG接口

NG接口可以实现AMF/UPF和NG-RAN的多对多连接,即一个AMF/UPF可以连接多个gNB,一个gNB也可以连接多个AMF/UPF。
从任何一个 NG-RAN 节点向 5GC 可能存在多个 NG-C 逻辑接口,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。 

2. 接口原则和功能

NG 接口规范的一般原则如下: 

  • NG 接口是开放统一的,便于不同厂商设备互联互通;
  • NG 接口支持 NG-RAN 和 5GC 之间的信令信息交换;
  • 从逻辑角度来看,NG 是 NG-RAN 节点和 5GC 节点之间的点对点接口,通过网络互通。
  • NG 接口支持控制平面和用户平面分离,即NG-C和NG-U;
  • NG 接口分离无线网络层和传输网络层;
  • NG 应用协议支持模块化过程设计,允许使用优化编码/解码效率的算法。

NG接口主要功能:

  • 寻呼
  • UE 上下文管理
  • UE 移动性管理
  • PDU 会话管理
  • NAS信令传输
  • NG 接口管理
  • 警告消息传输
  • 配置转移
  • 会话跟踪
  • AMF管理功能
  • UE能力管理

3. NG 接口用户面

NG 用户面接口(NG-U)负责 NG-RAN 和 UPF 之间用户数据的传输。 NG 接口的用户面协议栈如图所示。传输网络层建立在 IP 传输上,GTP-U协议规范用户面PDU传输, UDP在 NG-RAN 和UPF 之间提供无保证的用户面 PDU 传送。

【5G NR】NG接口

NG-U 协议栈

 

4. NG 接口控制面

NG 控制面接口(NG-C)负责 NG-RAN 和 AMF 之间5G信令的传输。 
NG 接口的控制面协议栈如图所示。传输网络层基于 IP 传输,为了可靠的传输信令消息,在 IP 上添加 SCTP。应用层信令协议称为 NGAP(NG 应用协议),而SCTP 层提供有保证的应用层消息传输。

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NG-C 协议栈

5. NG接口主要信令流程

PDU会话建立、释放或修改NG-RAN资源:

- PDU Session Resource Setup;

- PDU Session Resource Release;

- PDU Session Resource Modify;

- PDU Session Resource Notify;

- PDU Session Resource Modify Indication.

UE上下文管理过程用于建立、释放或修改UE上下文:

- Initial Context Setup;

- UE Context Release Request;

- UE Context Release;

- UE Context Modification;

- RRC Inactive Transition Report.

NAS传输过程支持在AMF和UE之间透明传输NAS信令数据:

- Initial UE Message (NG-RAN node initiated);

- Uplink NAS transport (NG-RAN node initiated);

- Downlink NAS transport (AMF initiated);

- NAS non delivery indication (NG-RAN node initiated);

- Reroute NAS Request (AMF initiated).

UE移动性管理过程用于准备、执行或取消切换:

- Handover Preparation;

- Handover Resource Allocation;

- Handover Notification;

- Path Switch Request;

- Uplink RAN Status Transfer;

- Downlink RAN Status Transfer;

- Handover Cancellation.

寻呼过程用于向寻呼区域中涉及的NG-RAN节点发送寻呼请求:

- Paging.

AMF管理过程用于通知NG-RAN节点AMF的状态,并释放特定UE的UE TNLA绑定:

- AMF Status Indication;

- UE TNLA binding release.

NG接口管理流程用于管理NG接口:

- NG Setup;

- RAN Configuration Update;

- AMF Configuration Update;

- NG Reset;

- Error Indication. 

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