5G NRNG接口

Posted 2022-08-18 柒号华仔

作者：柒号华仔

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个人方向：主要方向为5G，同时兼顾其他网络协议，编解码协议，C/C++，linux，云原生等，感兴趣的小伙伴可以关注我，一起交流。

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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。

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。

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。

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.