5GC核心网中的南向与北向

在5G核心网（5GC）中，南向（Southbound）和北向（Northbound）接口是网络管理的关键组成部分，它们分别负责不同的通信和管理任务。

南向接口主要负责与管理5G核心网内部的网络功能（NFs）。这些接口使得网络功能能够相互通信，实现服务的发现和路由。例如，5GC中的网络功能如AMF（接入和移动性管理功能）、SMF（会话管理功能）、UDM（统一数据管理功能）、PCF（策略控制功能）等，都通过南向接口进行交互。南向接口的例子包括但不限于Namf、Nsmf、Nnef、Npcf、Nudm、Naf、Nnrf、Nnssf、Nausf等，这些接口都是基于服务的接口，用于5G核心网内部各个网元之间的通信。

北向接口则是指5G核心网与外部系统（如应用功能AF、网络切片选择功能NSSF等）之间的接口。这些接口允许第三方应用和服务与5G核心网进行交互，实现网络能力的开放和利用。北向接口使得5G核心网能够支持各种创新服务和应用，如通过NEF（网络暴露功能）提供的服务，可以使得外部应用能够影响网络的流量路由和其他网络策略。

在实际部署中，南向接口和北向接口的区别主要体现在它们的面向对象和应用目标上。南向接口更多关注于网络内部的管理和控制，而北向接口则侧重于与外部应用和服务的集成。这种区分有助于实现网络的模块化设计，提高网络的灵活性和可扩展性，同时也为网络的运维和管理带来了便利。

5GC核心网的南向接口是5G网络功能（NFs）之间通信的关键，它们基于服务基础架构（SBA）设计，使得各个网络功能可以以服务的形式相互交互。以下是一些主要的南向接口及其工作方式：

1. N2接口：这是AMF（接入和移动性管理功能）和(g)NB（基站）之间的接口，负责控制面信令的传输，类似于4G中的S1-MME接口。

2. N3接口：N3接口连接®AN和UPF（用户平面功能），主要用于用户面数据的传输。

3. N4接口：位于SMF（会话管理功能）和UPF之间，用于控制面信息的传输，如会话建立、修改、释放等。

4. N6接口：这是UPF和数据网络（DN）之间的接口，用于用户面数据流的传输，基于IP和路由协议与DN网络通信。

5. N9接口：N9接口用于UPF之间的用户面数据流的传输，支持单会话多锚点以及漫游场景。

6. N26接口：N26接口是MME和AMF之间的信令面接口，用于4G和5G之间的互操作，如用户从4G网络切换到5G网络时的信令传递。

7. N7接口：SMF和PCF（策略控制功能）之间的接口，用于策略信息的获取和应用。

8. N8接口：AMF和UDM（统一数据管理）之间的接口，用于用户身份验证和签约数据的获取。

9. N11接口：SMF和AMF之间的接口，用于会话管理信息的交互。

10. N12接口：用于SMF之间的通信，支持会话的迁移和负载均衡。

11. N15接口：连接PCF和AUSF（认证服务器功能），用于用户认证信息的获取。

12. N21接口：连接PCF和UDSF（统一数据存储功能），用于签约数据的获取。

13. N22接口：连接PCF和BSF（策略服务功能），用于策略的制定和管理。

这些南向接口通过定义良好的API和协议（如HTTP/2.0和JSON）进行通信，确保了5G核心网内部各个网络功能之间的高效协同工作。通过这种服务化架构，5G网络能够实现高度的模块化和灵活性，支持网络切片、服务连续性等5G关键特性。

5GC北向接口是5G核心网（5GC）与外部系统（如应用功能AF、网络切片选择功能NSSF等）之间的关键连接点，它们使得5G网络能够与第三方应用和服务进行交互。以下是5GC北向接口的一些具体工作方式和功能：

1. 网络能力开放：NEF（网络暴露功能）是5G网络中实现网络能力开放的重要组件。它允许第三方应用通过开放的API接口访问5G网络的功能和信息。NEF支持的能力包括监控功能、供应能力、策略/计费功能、分析报告功能以及安全服务能力。

2. 服务化架构：5GC基于服务化架构（SBA），每个网络功能（NF）都是一个服务提供者。北向接口使得这些服务可以被外部应用所使用。这种架构支持服务的自动化注册和发现，通过NRF（网络功能存储库功能）实现。

3. 接口协议：5GC的北向接口通常采用基于HTTP/2.0的应用层协议，使用JSON作为数据格式，并且遵循RESTful API设计原则，以实现与外部系统的轻松集成。

4. 事件订阅和通知：北向接口支持订阅-通知模式，允许第三方应用订阅特定的网络事件，并在这些事件发生时接收通知。这可以用于实时监控网络状态或触发特定的应用行为。

5. 策略控制：PCF（策略控制功能）通过北向接口与外部应用交互，允许应用影响网络策略的制定和执行，例如请求特定的QoS处理或应用特定的计费规则。

6. 数据交互：UDM（统一数据管理）通过北向接口提供用户身份验证和签约数据的获取，支持3GPP和非3GPP的接入认证。

7. 网络切片管理：NSSF（网络切片选择功能）通过北向接口允许外部系统请求特定的网络切片实例，以支持不同的服务需求。

8. API管理：5GC的北向接口提供了API管理服务，使得外部应用可以发现和调用5G网络提供的服务。这些API通常通过HTTPS提供，确保了数据传输的安全性。

9. 性能数据上报：对于性能数据的管理，5GC的北向接口支持使用FTP或Kafka协议向第三方系统推送大量的性能数据，以便进行进一步的分析和处理。

10. 告警管理：北向接口还支持告警管理，允许第三方系统根据告警流水号清除、确认或反确认5GC上的告警，从而实现更有效的故障管理和恢复。

通过这些北向接口，5GC能够灵活地支持各种创新服务和应用，同时保持网络的安全性和可靠性。