5G无线接入网系统架构

一、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。

1、用户平面

2、控制面

二、NG ran架构
1、NG-RAN的整体架构

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。

用于分离gNB-CU-CP和gNB-CU-UP的总体架构

-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;

三、gNB-CU / gNB-DU架构中的总体流程
1、 UE初始接入

1. UE向gNB-DU发送RRC连接请求消息。
2. gNB-DU包括RRC消息，并且如果UE被允许，则在F1AP INITIAL UL RRC MESSAGE TRANSFER消息中包括用
   于UE的相应低层配置，并且传输到gNB-CU。初始UL RRC消息传输消息包括由gNB-DU分配的C-RNTI。
3. gNB-CU为UE分配gNB-CU UE F1AP ID，并向UE生成RRC CONNECTION SETUP消息。RRC消息被封装在F1AP
   DL RRC MESSAGE TRANSFER消息中。
4. gNB-DU向UE发送RRC CONNECTION SETUP消息。
5. UE将RRC CONNECTION SETUP COMPLETE消息发送到gNB-DU。
6. gNB-DU将RRC消息封装在F1AP UL RRC MESSAGE TRANSFER消息中并将其发送到gNB-CU。
7. gNB-CU将INITIAL UE MESSAGE消息发送到AMF。
8. AMF将初始UE上下文建立请求消息发送到gNB-CU。
9. gNB-CU发送UE上下文建立请求消息以在gNB-DU中建立UE上下文。在该消息中，它还可以封装RRC
   SECURITY MODE COMMAND消息。
10. gNB-DU向UE发送RRC SECURITY MODE COMMAND消息。
11. gNB-DU将UE CONTEXT SETUP RESPONSE消息发送给gNB-CU。
12. UE以RRC SECURITY MODE COMPLETE消息进行响应
13. gNB-DU将RRC消息封装在F1AP UL RRC MESSAGE TRANSFER消息中并将其发送到gNB-CU。
14. gNB-CU生成RRC CONNECTION RECONFIGURATION消息并将其封装在F1AP DL RRC MESSAGE TRANSFER消息中
    3GPP
    15 3GPP TS 38.401 版本：R15 中文翻译：5G通信 V15.2.0(2018-6)
15. gNB-DU向UE发送RRC CONNECTION RECONFIGURATION消息。
16. UE向gNB-DU发送RRC CONNECTION RECONFIGURATION COMPLETE消息。
17. gNB-DU将RRC消息封装在F1AP UL RRC MESSAGE TRANSFER消息中并将其发送到gNB-CU。
18. gNB-CU向AMF发送INITIAL UE CONTEXT SETUP RESPONSE消息。

2、Inter-gNB-DU移动性
该过程用于在NR操作期间UE从一个gNB-DU移动到同一gNBCU内的另一个gNB-DU的情况。

1. UE向源gNB-DU发送测量报告消息。
2. 源gNB-DU向gNB-CU发送上行链路RRC传输消息以传达所接收的测量报告。
3. gNB-CU向目标gNB-DU发送UE上下文建立请求消息以创建UE上下文并设置一个或多个承载。
4. 目标gNB-DU利用UE上下文建立响应消息来响应gNB-CU。
5. gNB-CU向源gNB-DU发送UE上下文修改请求消息，其包括生成的RRCConnectionReconfiguration消息，并指示停止UE的数据传输。源gNB-DU还发送下行链路数据传递状态帧以向gNB-CU通知UE未成功传输的下行链路数据。
6. 源gNB-DU将接收到的RRCConnectionReconfiguration消息转发给UE。
7. 源gNB-DU利用UE上下文修改响应消息来响应gNB-CU。
8. 在目标处执行随机接入过程。目标gNB-DU发送下行链路数据传递状态帧以通知gNB-CU。可以包括未在源gNB-DU中成功发送的PDCP PDU的下行链路分组从gNB-CU发送到目标gNB-DU。
   注意： 在接收下行链路数据传递状态之前或之后，是否开始向gNB-DU发送DL用户数据取决于gNB-CU实
   现。
9. UE利用RRCConnectionReconfigurationComplete消息来响应目标gNB-DU。
   10.目标gNB-DU向gNB-CU发送上行链路RRC传输消息，以传达所接收的RRCConnectionReconfigurationComplete消息。下行链路分组被发送到UE。此外，从UE发送上行链路
   分组，其通过目标gNB-DU被转发到gNB-CU。
10. gNB-CU向源gNB-DU发送UE上下文释放命令消息。
    12.源gNB-DU释放UE上下文并且用UE上下文释放完成消息来响应gNB-CU。

3、使用MCG SRB的inter-gNB-DU移动性

11. UE向MeNB发送测量报告消息。
12. MeNB发送SgNB修改请求消息。
13. gNB-CU向目标gNB-DU发送UE上下文建立请求消息以创建UE上下文并设置一个或多个承载。
14. 目标gNB-DU使用UE上下文建立响应消息来响应gNB-CU。
15. gNB-CU用MegNB修改请求确认消息来响应MeNB。
16. gNB-CU向源gNB-DU发送UE上下文修改请求消息，指示停止向UE的数据传输。源gNB-DU还发送下行链路数据传递状态帧以向gNB-CU通知UE未成功传输的下行链路数据。
17. 源gNB-DU向gNB-CU响应UE上下文修改响应消息。
18. MeNB和UE执行RRC重配置过程。
19. MeNB向gNB-CU发送SgNB重配置完成消息。
10.在目标gNB-DU处执行随机接入过程。目标gNB-DU发送下行链路数据传递状态帧以通知gNB-CU。可以包括未在源gNB-DU中成功发送的PDCP PDU的下行链路分组从gNB-CU发送到目标gNB-DU。下行链路分组被发送到UE。此外，从UE发送上行链路分组，其通过目标gNB-DU被转发到gNB-CU。
注意： 在接收下行链路数据传递状态之前或之后，是否开始向gNB-DU发送DL用户数据取决于gNB-CU实
现。
20. gNB-CU向源gNB-DU发送UE上下文释放命令消息。
12.源gNB-DU释放UE上下文并且用UE上下文释放完成消息来响应gNB-CU。

4、RRC连接到RRC不活动
该部分给出RRC连接到RRC非活动状态转换

21. gNB-CU生成朝向UE的RRC连接释放消息。RRC消息被封装在到gNB-DU的F1AP UE CONTEXT RELEASE
COMMAND消息中。
22. gNB-DU将RRC连接释放消息转发给UE。
23. gNB-DU以F1AP UE CONTEXT RELEASE RESPONSE消息响应。
24.

四、网络接口
1、NG 用户面

2、NG控制面

3、X2 用户面

4、X2控制面

五、无线协议

1、用户面

2、控制面