5GC技术规格书
5GC网络架构
5GC核心网主要包含如上图所示网元，AMF、UPF、UDM、AUSF、SMF、PCF、NSSF、NRF、NEF
5GC网元功能
基本功能
AMF（接入和移动管理功能）
1、接入控制功能
| 序号 | 功能描述 |
| 1 | 鉴权功能 |
| 2 | 用户设备识别功能 |
| 3 | 5G-GUTI分配功能 |
| 4 | NAS（N1接口）信令及其安全 |
| 5 | AS安全上下文下发功能 |
| 序号 | 功能描述 |
| 1 | 注册区域管理 |
| 2 | 连接管理功能 |
| 3 | 注册及注销 |
| 4 | 5G系统内切换 |
| 5 | 跨系统移动 |
| 6 | 业务请求 |
3、用户上下文信息管理功能
| 序号 | 功能描述 |
| 1 | 存储、修改、删除用户移动性上下文和承载上下文信息 |
4、组网功能
| 序号 | 功能描述 |
| 1 | 支持AME Pool功能 |
| 2 | 支持组Pool，UE在AMF Pool服务的跟踪区移动时，并保持不变 |
| 3 | 支持Served GUAMI及权重的配置 |
| 4 | 支持在NG setup流程中将Served GUAMI及权重信息下发给RAN |
| 5 | 支持IPv4，IPv6及IPv4/IPv6双栈组网方式 |
接口和协议
AMF所支持的接口如表所示
| 序号 | 接口名称 | 对接网元 | 服务化接口协议 |
| 1 | N1 | UE | NAS |
| 2 | N2 | AN | NGAP |
| 3 | N8 | UDM | / |
| 4 | N12 | AUSF | / |
| 5 | N14 | AMF | / |
| 6 | N11 | SMF | / |
| 7 | N15 | PCF | / |
| 8 | N20 | SMSF | / |
| 9 | N26 | MME | GTPv2 |
AMF与UE、5G-AN之间的控制平面协议栈，以及N1，N2,，N26的接口协议栈如图所示：
其中服务接口的定义如下表：
| 序号 | 服务名称 | 描述 |
| 1 | Namf_Communication |
使NF消费者能够看到AMF与UE/AN通信； 该服务使用SMF能够请求EBI分配以支持与EPS的互通 |
| 2 | Namf_EventExposure | 允许其他NF消费者用户获得与移动相关的事件和统计信息的通知 |
| 3 | Namf_MT | 使NF消费者能够确保UE可以访问 |
| 4 | Namf_Location | 使用NF消费者能够请求目标UE的位置信息 |
AUSF（认证服务器功能）
基本功能
1、鉴权功能
| 序号 | 功能描述 |
| 1 | 支持NF服务鉴权 |
| 2 | 支持5G AKA鉴权机制 |
| 3 | 支持EAP-AKA鉴权机制 |
2、NF注册与发现
| 序号 | 功能描述 |
| 1 | 支持配置储备NRF信息：当主用NRF故障或者连接异常时，可与备用NRF交互 |
| 2 | 支持向NRF进行AUSF的服务注册、更新和去注册、状态订阅功能 |
| 3 | 支持通过NRF实现对其他NF的状态订阅功能 |
3、支持IPv6
| 序号 | 功能描述 |
| 1 | 支持IPv4/IPv6双栈 |
接口和协议
5GC网络中，AUSF与5GC定义的其他NF采用HTTP/2(OVER TCP)协议通信，
| 序号 | 接口名称 | 对接网元 | 服务化接口协议 |
| 1 | N12 | AMF | Nausf |
| 2 | N13 | UDM | Nudm |
其中，服务接口的定义如下表
| 服务名称 | 服务描述 | TS 23.502 |
| Nausf UEauthentication | UE鉴权服务 | 5.2.10.2 |
UDM（统一数据管理）
基本功能
| 序号 | 功能描述 |
| 1 | 产生3GPP AKA认证证书 |
| 2 | 用户标识处理，例如用户SUPI的存储和管理 |
| 3 | 隐私保护标识（SUCI）的去隐藏 |
| 4 | 基于签约数据的接入投权，例如漫游限制 |
| 5 | UE服务NF的管理，例如用户服务AMF、PDN session对应的SMF信息的存储 |
| 6 | 支持业务/会话连续性，例如session对应的SMF/DNN关系 |
| 7 | 合法监听功能 |
| 8 | 用户签约管理 |
| 9 | 短消息SMS管理 |
| 10 | 继承4G HSS与3G HLR所有功能。 |
接口和协议
5GC网络中，UDM与5GC定义的其他NF采用HTTP/2(OVER TCP)协议通信，
其中，服务接口定义如下表
PCF（控制策略功能）
接口及协议
PCF所支持的接口如下表
SMF（传话管理功能）
基本功能
4、路由选择和数据转发功能
10、用户面管理
接口和协议
SMF和UE之间的控制平面协议栈如下图
UPF（用户平面功能）
基本功能
接口协议
UPF所支持的接口如下所示
其中N3/N9，N4接口协议栈如下图所示
NRF（网络仓储功能）
基本功能
接口和协议
NRF所支持的接口如下表所示
其中，服务接口定义如下表
NRF的服务化协议栈如下图
NSSF（网络切片选择功能）
基本功能
接口和协议
NSSF所支持的接口如下表所示
3G/4G/5G核心网融合
整体架构
5G核心网具有更高的兼容性，最终将升级至支持3G与4G用户接入，用户可以同时签约3G/4G/5G 网络，保证现网用户平滑升级至5G。
网元融合
MME+AMF
AMF与MME的主要功能有接入控制，移动性管理，网元选择，标识功能等，融合之后，支持4G与5G核心网的互操作。
UE单注册，用户在同一时间内仅保持一种激活的移动性管理状态，可以是5GC的注册管理状态，或EPC的EPC移动性管理状态其中之一。当用户处于连接态，从5GC移动到EPC时，可保证用户无缝的业务和会话连续性，由smf基于EPS能力以及运营商具体的管理策略决定哪些PDU会话可以重定位到目标EPC，并释放无法迁移到EPC的 的那部分PDU会话。当用户处于空闲态，从5GC移动到EPC时，UE可以进行跟踪区更新流程或4G附着流程完成移动性处理。
SGW-C+PGW-C+SMF
SGW-C PGW-C与SMF融合后支持以下功能
SGW-U+PGW-U+UPF
EPS中的XGW-U与UPF融合，且支持EPS与5GC互操作，正常切换或重选
PCRF+PCF
1、初始附件中的PCRF/PCF互操作
HLR+HSS+UDM（AUSF）
此网元面向用户数据融合目标，5GC网络部署3G/4G/5G/IMS融合设备，分别与3G核心网，EPC、IMS、5GC网络连接，用于多个网络数据储存，用户数据管理，密权，移动性管理等流程。
5G网络切片
5GC网络切片可根据每个用户的请求进行差异化处理，使运营商可根据服务等级协议（SLA),管理每份用户有资格使用的切片类型和业务。每个网络切片由S-NSSAI唯标识
VONR
VoNR是5g网络的目标语音解决方案，从5G商用初期选择的语音方案演进到VoNR,主要包含以下三种方案：
VoLTE
LTE EPC实现支持NSA(Non-standalone)组网方式，此方式中，eNB和gNB共同连接EPC，eNB和gNB的用户面通过EPC实现聚合。4G与5G基站同时错定LTE，所以此时语音解决方案仍然为VoLTE.
EPS FB
在5GC部署与4G现网并存时，当手机驻留在5G小区时，主动拨号或者接到来电时，它通过N26接口接收来自EPC的paging,然后复制到LTE-EPC上实现VoLTE通话。
VoNR
上述两种为运营商过渡方案，最终5GC语音部署应该为Voice over NR,直接通过5GC连接到IMS.
虚拟化技术
NFV
5GC基于nfv技术，实现网元功能与硬件资源解耦，实现系统功能软件化与硬件资源通用化。可部署与AWS，Azure等SaaS云计算服务平台。从而实现容量的弹性伸缩：新业务，新通信版本上线快，硬件通用化从而确保快速更新迭代。
MANO
MANO核心网云管理架构
5GC虚拟网元管理采用MANO方式，包含NFVO(统一的资源管理调度）,VNFM(虚拟化网元生命周期管理）, VIM(虚拟化资源管理单元）从而实现虚拟化架构自上而下的分层管理
核心网元管理功能
NFVO：统一的资源管理调度
VNFM：虚拟化网元生命周期管理
VIM：虚拟化资源管理
应用案例
MVNO
MVNO建设的现网主要包含PGW/GGSN，HSS/HLR，PCRE，STP，DRA，可支持升级到5G, 从而使3G，4G，5G用户同时接入。
通用4G/5G运营商网络建设
现网4G运营商客户提供的5G升级方案，在原有的平台上进行升级，即可同时支持3G/4G/5G用户业务。现网设备替换程度小。
