【5G】无线接入网（NG-RAN）系统构架_ng接口ue相关逻辑信令连接建立成功率

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前言

无线接入网（NG-RAN）系统构架-参考文献 3GPP 38.401 and
3GPP 23.501 [System architecture for the 5G System (5GS)]

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1. 定义

gNB Central Unit (gNB-CU)： 承载gNB的RRC，SDAP和PDCP协议的逻辑节点或者控制一个或多个gNB-DU的操作的en-gNB的RRC和PDCP协议。 gNB-CU终止与gNB-DU连接的F1接口。
gNB Distributed Unit (gNB-DU)： 承载gNB或en-gNB的RLC，MAC和PHY层的逻辑节点，并且其操作部分地由gNBCU控制。 一个gNB-DU支持一个或多个小区。 一个小区仅由一个gNB-DU支持。 gNB-DU终止与gNB-CU连接的F1接口。
gNB-CU-Control Plane (gNB-CU-CP)： 承载RRC的逻辑节点和用于en-gNB或gNB的gNB-CU的PDCP协议的控制平面部分。 gNB-CU-CP终止与gNB-CU-UP连接的E1接口和与gNB-DU连接的F1-C接口。
gNB-CU-User Plane (gNB-CU-UP)： 承载用于en-gNB的gNB-CU的PDCP协议的用户平面部分的逻辑节点，以及PDCP协议的用户平面部分和SDAP协议用于gNB的gNB-CU的。 gNB-CU-UP终止与gNB-CU-CP连接的E1接口和与gNB-DU连接的F1-U接口。
PDU Session Resource： 该术语用于NG，Xn和E1接口的规范。 它表示NG-RAN接口和无线资源，用于支持PDU会话。

2. NG-RAN架构定义以及NG-RAN接口的一般原理如下：

• 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。

3. 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。
  

4. NG-RAN 接口架构

4.1 NG-RAN 整体架构

• NG-RAN由一组通过NG接口连接到5GC的gNB组成。
• gNB可以支持FDD模式，TDD模式或双模式操作。
• gNB可以通过Xn接口互连。
• gNB可以由gNB-CU和一个或多个gNB-DU组成。 gNB-CU和gNB-DU通过F1接口连接。
• 一个gNB-DU仅连接到一个gNB-CU。
  注意： 为了弹性规划规划，可以通过适当的实现将gNB-DU连接到多个gNB-CU。NG，Xn和F1是逻辑接口。
  对于NG-RAN，由gNB-CU和gNB-DU组成的gNB的NG和Xn-C接口终止于gNBCU。 对于EN-DC，由gNB-CU和gNB-DU组成的gNB的S1-U和X2-C接口终止于gNB-CU。 gNB-CU和连接的gNB-DU仅对其他gNB可见，而5GC仅作为gNB可见。附录A中描述了可能的部署方案。
  图A-1示出了逻辑gNB / en-gNB内部的逻辑节点（CU-C，CU-U和DU）。 NG和Xn接口的协议终端在图A-1中用椭
  圆表示。 图A-1中所示的术语“中央实体”和“分布式实体”指的是物理网络节点。

扩展 ：描述gNB新增涉及与UE，eNB连接的接口。[Ref EN-DC/NE-DC]

承载NR PDCP的用户平面部分的节点（例如，gNB-CU，gNB-CU-UP，以及用于EN-DC，MeNB或SgNB，取决于承载划分）将执行用户不活动监视并进一步通知其不活动或（重新）激活到具有朝向核心网络的C平面连接的节点（例如，通过E1，X2）。 承载NR RLC的节点（例如，gNB-DU）可以执行用户不活动监视并且进一步将其不活动或（重新）激活通知给节点托管控制平面，例如gNB-CU或gNB-CU-CP。
通过X2-C（对于EN-DC），Xn-C（对于NG-RAN）和F1-C指示UL PDCP配置（即UE如何在辅助节点处使用UL）。
用于DL和/或UL的无线 链路中断/恢复通过X2-U（用于EN-DC），Xn-U（用于NG-RAN）和F1-U指示。
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。
在NG-Flex配置中，每个gNB连接到AMF区域内的所有AMF。 AMF区域在3GPP TS 23.501 [3]中定义。
如果必须支持NG-RAN接口的TNL上的控制平面和用户平面数据的安全保护，则应采用NDS / IP 3GPP TS 33.501
[13]。

4.2 gNB内部结构

• 用于分离gNB-CU-CP和gNB-CU-UP的总体架构 描述如图
  注:NG-RAN也可以由一组ng-eNB组成，一个ng-eNB可以由一个ng-eNB- cu - cp、一个或多个ng-eNB- cu - up和一个或多个ng-eNB- du组成。通过E1接口连接ng-eNB-CU-CP和ng-eNB-CU-UP。ng-eNB-DU通过W1-C接口连接到ng-eNB-CU-CP，通过W1-U接口连接到ng-eNB-CU-UP。如果没有特别说明，本节所述的一般原理同样适用于ng-eNB及其对应的E1、W1接口。
  
• gNB可以包括gNB-CU-CP，多个gNB-CU-UP和多个gNB-DU;
• 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;
• 一个gNB-DU仅连接到一个gNB-CU-CP;
• 一个gNB-CU-UP仅连接到一个gNB-CU-CP;
  注1： 为了弹性规划，可以通过适当的实现将gNB-DU和/或gNB-CU-UP连接到多个gNB-CU-CP。
• 一个gNB-DU可以在同一gNB-CU-CP的控制下连接到多个gNB-CU-UP;
• 一个gNB-CU-UP可以在同一gNB-CU-CP的控制下连接到多个DU;
  注2： gNB-CU-UP与gNB-DU之间的连接性由gNB-CU-CP使用承载上下文管理功能建立。
  注3： gNB-CU-CP为UE请求的服务选择适当的gNB-CU-UP。
  注4： Xn-U可以支持gNB内的gNB-CU-CP切换期间的gNB-CU-UP之间的数据转发。

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。

总结

Note: NG-RAN 功能章节的描述参考3GPP 38.401 第7-8章节。

其他接口参考文献：
10 NG-RAN interfaces
10.1 NG interface TS 38.410 [14] specifies NG interface general aspects and principles.
10.2 Xn interface TS 38.420 [15] specifies Xn interface general aspects and principles.
10.3 F1 interface TS 38.470 [16] specifies F1 interface general aspects and principles.
10.4 E1 interface TS 38.460 [17] specifies E1 interface general aspects and principles.

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