5G(NR)网络中开放的接口-F1

5G(NR)网络中开放的接口--F1\o"5G"#5G\o"协议栈"#协议栈\o"F1接口"#F1接口\o"DU"#DU\o"gNB分离"#gNB分离在5G(NR)网络中F1是gNB中CU与DU之间的接口。这个接口起先应用于CU-DUSplit的gNB架构中。F1接口控制面(F1-C)允许在CU和DU之间进行信息交互，而F1接口的用户面(F1-U)则允许应用程序的数据传输。下图标出了F1接口中控制面(CP)和用户面(UP)协议栈。其中控制面(F1-C)使用基于IP/SCTP协议，而用户面(F1-U)使用基于IP/UDP的GTP-U作为传输协议。F1接口特点F1接口是一个开放接口，接口两端可使用不同供应商的设备；F1接口在3GPPTS38.470中进行了规范；F1AP协议在3GPPTS38.473中定义;F1-U在3GPPTS38.425中定义；F1接口是端到端的逻辑接口，支持控制面和用户面的分离；F1接口支持将无线网和传输网的分离；F1接口允许UE关联信息和非UE关联信息的交互；一个逻辑gNB节点可由一个gNB-CU和一组gNB-DU组成；在gNB-CU中控制面和用户面可实现分离。F1接口功能一、控制面功能F1设置：F1设置过程用于CU-CP和DU之间F1逻辑接口的创建。先在CU-CP和DU之间建立SCTP连接后才能启动F1设置流程。DU通过发送F1设置请求消息来启动该过程，而CU-CP通过返回F1设置响应来完成该过程。F1建立请求用于将DUID和DU支持的小区集告知CU-CP。F1设置响应用于指示应激活哪些DU单元。

重置：重置过程可以由CU-CP或DU启动。它用于重置所有F1APUE上下文或F1APUE上下文的特定子集。当CU-CP启动重置时，DU将释放F1接口上的所有相关资源以及无线资源。当DU启动重置时,CU-CP释放F1接口上的所有相关资源。错误指示:此过程可由CU-CP或DU启动。用于报告在F1AP接收的消息中检测到错误。适用于不能使用属于信令流程的故障消息来报告错误。gNB-DU配置更新:DU用来提供有关支持小区集CU-CP更新信息。GNB-DU配置更新消息允许添加新的小区，修改和删除现有的小区。CU-CP通过GNB-DU配置更新确认消息确认；gNB-CU配置更新:CU使用它向DU提供有关激活或停用小区集合的更新信息。CU能够指定激活单元时要使用的PCI。CU使用GNB-CU配置更新消息来启动该过程,而DU使用GNB-CU配置更新确认消息确认。gNB-DU资源协调:当gNB和ng-eNB共享覆盖范围的重叠频谱时启动该过程。作为XnAP协议一部分,F1AP协议用于在CU和DU间中继XnAP消息。F1AP用于GNB-DU资源协调请求消息在XnAP中封装和E-UTRA–NR小区资源协调请求消息。同样F1AP响应封装在XnAP响应中。DU是该过程中的目标而不是CU；其会影响DU内的PacketScheduler。gNB-DU状态指示:DU使用gNB-DU状态指示通知过载的CU。gNB-DU状态指示消息仅包含一个标志指示DU是否过载。初始ULRRC消息传输:用于将初始上行链路RRC消息从DU转发到CU-CP。该初始上行链路消息属于CCCH,如CCCH中传递RRC建立请求消息。该过程还用于通知DU已分配C-RNTI的CU-CP，并为CU-CP提供CellGroupConfig参数配置，其中包括RLC,MAC和物理层配置信息。另外该过程也可用于发起跨F1接口与UE相关连接建立。其中通过为CU-CP提供"gNB-DUUEF1APID”来完成的，该gNB-DUUEF1APID可用于在后续任何消息传输过程中解决与UE相关连接。CU-CP在第一次DLRRC消息传输中提供相应的"gNB-DUUEF1AP

ID”。DLRRC消息传输:用于在下行RRC消息从CU-CP到DU的传递。CU-CP生成RRC消息并在PDCP层中对其进行处理。然后将它们作为PDCPPDU传输到DU。DLRRC中传送的消息可包括指示DU应用SRB复制的标志。当连接配置为跨多个NR载波进行复制时此方法也适用。复制通过使用多个载波传输相同的RRC消息来提高可靠性。另外DLRRC消息传送消息可以包括RAT频率优先级信息单元，并在发送RRC消息时支持DU内的优先级。ULRRC消息传输:用于在上行链路将RRC消息从DU传输到CU。DU从UE接收RRC消息并在物理层，MAC和RLC层中对其进行处理。然后将它们作为PDCPPDU传输到CU。UE上下文设置:F1APUE上下文建立过程包括UE上下文建立请求/UE上下文建立握手响应,此过程始终由CU-CP启动;在初始连接设置的情况下。F1AP:UE上下文建立请求遵循来自AMF的NG-C：初始UE上下文建立请求。F1

AP:UE上下文建立请求消息可以用于配置一组SRB和一组DRB。DU被提供有用于每个DRB的上行链路GTP-UTEID，以允许向CU传输上行链路用户平面数据。F1

AP:UE上下文建立响应消息指定了相应的下行GTP-UTEID。UE上下文建立过程也可以在进入切换过程期间使用，即在目标DU处创建新的UE上下文。在切换决定之后，即从UE接收到RRC：测量报告之后，CU立即在目标DU处请求新的UE上下文。UE上下文修改:CU-CP使用UE上下文修改过程来更新在初始UE上下文设置过程中的配置。它还可以用于指示DU停止或重新开始向UE的传输。UE上下文修改请求可以用于封装RRC消息，DU随后将其发送给UE。DU在UE上下文修改请求中从CU接收到RRC重新配置之后,发送RRC重新配置。DU使用“UE上下文修改要求”过程来更新下行GTP-UTEID集。它还可以指定释放特定SRB和DRB的要求。另外它可以提供有关其小区的更新信息，并且可指定更新资源协调信息的要求，这在gNB和ng-eNB共享具有重叠覆盖范围的频谱时适用。UE上下文释放:现有UE上下文可以由CU-CP启动UE上下文释放过程来释放。此过程使用“UE上下文释放命令和UE上下文释放完成”握手。DU能够通过发送UE上下文释放请求消息来请求CU发起该过程，并且发送该消息对应于UE上下文释放请求过程。UE不活动通知:该过程允许DU报告UE的不活动状态。DU为每个单独的DRB指示“有效”或“无效”通知:当特定的DRB不再满足其保证流比特率（GFBR）时，通知程序允许DU通知CU-CP。这适用于已启用通知控制的GBRQoS流。如果随后再次履行GFBR，DU也可以通知CU系统信息传递:此过程允许CU-CP向DU提供要在特定小区中广播的“其他系统信息”（OSI）类型的列表。OSI包括SIB2至SIB9。系统信息传递过程可以由UE请求广播其他系统信息来触发重写替换警告:此过程允许CU启动或覆盖警告消息的广播。这些消息适用于公共警告系统(PWS)。该过程使用CU-CP和DU之间的“重写替换警告请求/重写替换警告响应”握手。重写替换警告请求消息包括要广播的PWS系统信息。CU-CP可以使用PWS取消过程来指示DU停止广播PWS系统信息。DU使用PWS重新启动指示过程向CU提供具有可用PWS信息的信元列表。DU使用PWS失败指示程序向PWS传输失败的CU提供单元列表寻呼:当请求DU寻呼特定UE时,CU-CP使用寻呼过程。寻呼消息包括UE标识索引，可以用于计算目标UE的寻呼帧。寻呼消息还包括RANUE寻呼标识（I-RNTI）或核心网UE寻呼标识(S-TMSI)。当使用RRC非活动状态时将I-RNTI分配给UE。DU还具有寻呼DRX周期长度,寻呼优先级和传输寻呼消息所需的小区列表。二、用户面功能F1-U用户面在CU-UP和DU之间传输应用程序的数据。GTP-U隧道是用于传输应用程序数据的协议。其隧道使用其TEID进行标识，为每个DRB设置一个隧道。在GTP-U层之上运行的用户面协议提供了与下行链路数据传输相关的各种控制机制。这些控制机制包括流控制、数据包丢失检测和成功的交付报告。用户面协议使用的帧格式由CU发送称为PDU类型0，而DU发送PDU类型1。

PDU类型0：CU-UP使用PDU类型0向每个下行链路数据包添加序列号。DU使用此序列号来检测丢失的数据包。CU-CP也可以使用PDU类型0提供各种丢弃指令。如果DU报告无线链路中断，则CU-UP可以尝试使用第二DU从PDCP层进行重传。如果第二个DU报告成功传输了PDCPPDU，则CU-UP指示原始DU丢弃成功传输的数据包，以避免不必要的传输。PDU类型1：PDU使用PDU类型1报告任何丢失的数据包