无线接口架构
NR 标准化进程
| 2.1 NR 整体架构 |
NR 的整体架构由 NGC（核心网）和 NG-RAN（无线接入网）两部分组成，如图 2-1 所示。
2.1.1 NGC
NGC 与传统的移动通信网络核心网一脉相承，主要提供认证、鉴权、计费以及建立端到端连接等功能。这些功能的集合与无线接入非相关，但从网络功能完整性的角度来说是必需的。
NGC 采用了基于 SBA 的服务化架构设计，具有控制转发分离、全 IP 化、支持敏捷部署、支持网络切片功能以实现对业务和用户分类的精细化控制等特点。其主要网元包括 AMF、SMF、UPF、PCF、UDM、AUSF 和 NSSF 等，此处仅简要介绍 AMF、SMF 和 UPF 的功能。
AMF 主要负责控制面功能，具体包括注册区域管理、连接管理（空闲态UE 寻址，包括控制和执行寻呼重传）、移动性管理控制、信令合法监听以及上下文安全性管理等。
SMF 主要实现会话管理功能，具体包括会话的建立、变更和释放等，同时也负责 UE IP 地址的分配和管理、业务转发配置、UPF 功能的选择和控制（相当于网关选择）、控制策略执行和部分 QoS 功能、下行链路数据通知。
UPF 主要负责用户面功能，具体包括 RAT 间/内移动性锚点、分组路由和转发、与数据网互连的外部 PDU 会话点、用户平面策略规则实施、数据分组检查流量使用报告、用户平面 QoS 处理、上行链路数据分类、下行数据缓冲以及发起数据到达通知等。
NG-RAN 和 NGC 之间的功能划分如图 2-2 所示。
2.1.2 NG-RAN
NG-RAN 主要提供与无线接入相关的功能集合，具体包含 gNB 和 ng-eNB两类节点。其中，gNB 是采用 NR 用户面和控制面协议并提供 NR 接入服务的功能性逻辑节点，其网络实体一般指 NR 基站。相应地，ng-eNB 是指采用 LTE用户面和控制面协议并提供 LTE 接入服务的逻辑节点，网络实体一般为增强型LTE 基站。
gNB/ng-eNB 的主要功能包括无线资源管理、会话管理、报头压缩以及加密和完整性保护、连接建立和释放、调度和传输寻呼消息以及系统广播消息、移动性和测量配置、CP/UP 数据路由、QoS 流映射、NAS 消息分发、支持双连接等。
2.1.3 NG 接口
NG 接口是 NG-RAN 与 NGC 之间的逻辑接口。其中，NG-C 接口是 AMF和 gNB/ng-eNB 之间的接口，可提供可靠的信令传输服务，其协议栈如图 2-3所示。
NG-U 是 UPF 和 gNB/ng-eNB 之间的接口，可提供非保证的数据传输，其协议栈如图 2-4 所示。
NG 接口可以实现 NGC 和 NG-RAN 节点的多对多连接，也就是说，一个AMF/UPF 可以连接多个 gNB/ng-eNB，同理，一个 gNB/ng-eNB 也可以连接多个 AMF/UPF。当 UE 在网络侧分配的注册区域内移动时，即使发生小区重选，也仍可以驻留在相同的 AMF/UPF 上，而不需要发起新的注册更新流程。而当AMF/UPF 与 NG-RAN 之间进行新资源分配或者两者间的连接路径较长时，可以改变与 UE 连接的 AMF/UPF。这种 AMF/UPF 与 NG-RAN 之间的灵活连接有助于 NR 网络的共享。
2.1.4 Xn 接口
gNB 之间、ng-eNB 之间，以及 gNB 和 ng-eNB 之间通过 Xn 接口进行连接。其中，用户面接口称为 Xn-U 接口，主要提供数据转发功能和流量控制功能，其协议栈如图 2-5 所示。
Xn 控制面接口称为 Xn-C 接口，主要提供 Xn 接口管理、UE 移动性管理和双连接的实现等功能，其协议栈如图 2-6 所示。
| 2.2 无线协议栈 |
NR 无线协议栈可以分为两个平面，即用户面和控制面。其中，用户面（UP，User Plane）协议栈即是用户数据传输所采用的协议簇，控制面（CP，ControlPlane）协议栈即是系统的控制信令传输所采用的协议簇。二者稍有不同。
2.2.1 控制面协议栈
NR 控制面协议栈与 LTE 基本一致，自上而下依次为以下几层。
- NAS：非接入层（Non-Access Stratum）。
- RRC 层：无线资源控制（Radio Resource Control）层。
- PDCP 层：分组数据汇聚协议（Packet Data Convergence Protocol）层。
- RLC 层：无线链路控制（Radio Link Control）层。
- MAC 层：媒体接入控制（Medium Access Control）层。
- PHY 层：物理层（Physical Layer）。
对于 UE 侧，所有的控制面协议栈都位于 UE 内。而对于网络侧，除 NAS层位于核心网的 AMF，其余均位于 gNB 上，具体如图 2-7 所示。
2.2.2 用户面协议栈
NR 用户面协议栈相对于 LTE 增加了 SDAP 子层，自上而下依次为以下几层。
- SDAP 层：服务数据适应协议（Service Data Adaptation Protocol）层。
- PDCP 层：分组数据汇聚协议层。
- RLC 层：无线链路控制层。
- MAC 层：媒体接入控制层。
- PHY 层：物理层。
对于 UE 侧，所有的用户面协议栈都位于 UE 内。对于网络侧，用户面协议栈也同样都存在于 gNB 内，如图 2-8所示。
