好的，我们正式开始逐章拆解3GPP TS 38.300。这是本系列的第二篇文章，我们将聚焦于规范的第1、2、3章进行预热，并深度剖析第4章第1节——整体架构。

深度解析 3GPP TS 38.300：4.2 Functional Split (功能划分)

本文技术原理深度参考了3GPP TS 38.300 V18.5.0 (2025-03) Release 18规范中，关于“4.2 Functional Split”的核心章节，旨在为读者清晰地描绘出5G网络中各个核心网元（gNB, AMF, UPF, SMF）的职责边界与协作关系。

前言：5G园区网络的“岗位职责说明书”

在上一篇文章中，我们跟随新晋工程师小玲和她的导师老王的脚步，绘制出了NG-RAN的宏伟蓝图。小玲现在已经清楚地知道5G园区网络由哪些“积木块”（gNB、ng-eNB）构成，以及它们之间是如何通过“粘合剂”（NG、Xn接口）连接起来的。

今天，老王将小玲带到了项目作战室，指着墙上复杂的网络拓扑图说：“小玲，蓝图只是第一步。一个成功的项目，关键在于团队协作，每个人都要清楚自己的岗位职责。我们的5G网络也是一个团队，gNB、AMF、UPF、SMF这些成员，它们各自的‘岗位职责说明书’，就详细写在38.300的4.2节里。”

为了让小玲更直观地理解，老王引入了一个生动的场景：一位名叫小明（我们的主角）的学生，今天第一次带着他的全新5G手机走进这个智慧校园。从他开机入网，到流畅地观看8K在线课程，再到漫步在校园里与朋友视频通话，他手机每一次与网络的交互，都将触发这个庞大团队的一次精妙协作。

本文将以小明的校园一日游为主线，逐条解读规范中关于功能划分的定义，将抽象的条文转化为一场生动的网络功能“接力赛”。

1. 无线接入网的“大管家”：gNB/ng-eNB的核心职能

小明踏入校门，手机开机。信号格从灰色变为“5G”。这一刻，离他最近的教学楼顶上的gNB立即开始扮演起它的“大管家”角色。规范4.2节首先用一个长列表，详细定义了这位大管家的职责。

The gNB and ng-eNB host the following functions:

我们将这些繁多的功能，按照小明的业务体验过程，归纳为几个关键的“部门职责”。

1.1 空中交通管制部：无线资源管理 (RRM)

校园里人来人往，每个人的手机都在抢占有限的频谱资源。gNB的首要职责，就是像一个高效的空中交通管制员，确保空中秩序井然。

• Functions for Radio Resource Management: Radio Bearer Control, Radio Admission Control, Connection Mobility Control, Dynamic allocation of resources to UEs in uplink, downlink and sidelink (scheduling);

• 无线准入控制 (Radio Admission Control)：小明的手机想接入网络，首先要经过gNB的“准入审查”。gNB会评估当前自身的负载情况，如果资源过于紧张，可能会暂时拒绝小明的接入请求，以保障已在网用户的体验。

• 动态资源分配 (Scheduling)：小明成功接入后，开始刷短视频。这时，gNB的调度器（Scheduler）开始工作。它会根据小明手机的信号质量、视频业务的QoS要求以及其他用户的需求，在每个毫秒（甚至更短）的时间尺度上，动态地为小明分配上行和下行的物理资源块（PRB）。这就像管制员为小明的“数据航班”分配了一条最优的起飞跑道和飞行航线。

• 无线承载控制 (Radio Bearer Control)：当小明从刷短视频切换到与家人进行VoNR（Voice over NR）高清通话时，gNB会为这个新的语音业务建立一个独立的“无线承载”（DRB），并为其配置不同于视频业务的QoS参数（如更低的RLC重传次数），以保证通话的低时延。

• 连接移动性控制 (Connection Mobility Control)：小明一边通话一边走向图书馆。当gNB发现他距离另一个基站更近时，RRM功能会触发切换决策，启动我们上一章提到的切换流程，确保他的通话在跨越小区时平滑无中断。

1.2 数据安保与压缩部：用户数据的底层处理

从UE发出的原始IP数据包，并不能直接在空中传输。gNB需要对其进行一系列“安保”和“打包”处理。

• IP and Ethernet header compression, uplink data decompression, encryption and integrity protection of data;

• 加密与完整性保护：在小明的通话数据被送上天线之前，gNB的PDCP子层会使用安全密钥对其进行加密，防止被窃听。同时，还会加上一个“完整性校验码”，防止数据在传输过程中被恶意篡改。这确保了小明通话的私密性和安全性。

• 头压缩：一个普通的IP包，头部信息（TCP/IP等）可能就占了几十个字节。为了节省宝贵的空口资源，gNB的PDCP层会对这些头部进行压缩（ROHC协议），可能只剩下1-4个字节。这就像在寄送包裹前，先用真空压缩袋把蓬松的衣物压实，大大节省了“运费”。

1.3 核心网联络处：数据与信令的路由

gNB是连接终端和核心网的桥梁，它必须清楚地知道收到的信息该送往何方。

• Routing of User Plane data towards UPF(s);

• Routing of Control Plane information towards AMF;

• Distribution function for NAS messages;

• 用户数据路由：小明观看视频的下行数据流从UPF抵达gNB，gNB需要准确无误地通过空口送达小明的手机。同样，小明上行发送的微信消息，gNB在处理后需要将其准确地路由到正确的UPF。

• 控制信令路由：当小明的手机需要进行位置更新时，它会发送一条NAS（非接入层）消息。这条消息对gNB来说是“透明”的，gNB的职责就是将其封装好，通过NG-C接口安全地送达AMF。AMF处理完后返回的NAS消息，gNB再将其“原封不动”地送给UE。这体现了gNB作为“接入层”和AMF/UE作为“非接入层”之间的明确分工。

1.4 园区广播站：寻呼与系统信息

对于整个园区的UE，gNB还承担着“广播员”的职责。

• Scheduling and transmission of paging messages;

• Scheduling and transmission of system broadcast information (originated from the AMF or OAM);

• 寻呼 (Paging)：小明的手机在长时间没有数据业务后，进入了RRC_INACTIVE状态以省电。此时，他女朋友给他发来一条微信。核心网（UPF）收到数据后，会通知AMF，AMF再通过NG-C接口向gNB（小明最后连接的那个）下发寻呼指令。gNB就会在它所负责的RNA区域内，通过Paging信道广播寻呼消息，将小明的手机“唤醒”来接收数据。

• 系统信息广播 (SIB)：gNB会周期性地广播系统信息块（SIB），告诉周围所有的手机本小区的身份（PCI、Cell ID）、频点信息、接入策略、邻区列表等。这就像校园广播站不停地播放“欢迎来到XX大学，本校地图、规章制度如下…”，为所有希望接入的UE提供最基本的信息指引。

1.5 高级业务支持部：网络切片与QoS管理

这部分是5G区别于前几代移动通信的关键，也是小玲园区网项目的核心价值所在。

• Support of Network Slicing;

• QoS Flow management and mapping to data radio bearers;

• 网络切片支持：小明作为普通学生，他使用的网络资源属于“公众移动宽带切片”。而此时，在智能制造实验室里，一个正在进行精密操作的机器人，它使用的网络资源属于“工业控制低时延切片”。gNB能够识别出这两个不同的切片（通过S-NSSAI），并为它们执行不同的资源分配和调度策略。例如，机器人的数据会被赋予绝对的抢占优先级。

• QoS流管理：切片的概念之下，是更精细的QoS流。小明的视频业务是一个QoS流，他的VoNR通话是另一个QoS流。gNB的SDAP层负责识别这些流（通过QFI），并将它们映射到具有不同QoS特性的数据无线承载（DRB）上。gNB确保了通话流的DRB享有比视频流DRB更低的传输时延。

1.6 特殊说明：关于NB-IoT/BL UEs

规范在gNB/ng-eNB的功能列表后，附加了两条重要的NOTE：

NOTE 1: BL UE or UE in enhanced coverage is only supported by ng-eNB, see TS 36.300.

NOTE 2: NB-IoT UE is only supported by ng-eNB, see TS 36.300.

老王向小玲解释：“这两条非常关键。它告诉我们，像NB-IoT（窄带物联网）和BL UE（带宽受限UE，即eMTC）这类低功耗广域物联网技术，在5G架构下，是由ng-eNB来支持的，而不是gNB。这意味着，5G NR本身的设计初衷是面向高性能场景，而对于这些超低成本、超低功耗的LPWA场景，5G的选择是‘继承’和‘融合’4G已经非常成熟的方案，让它们接入5GC，从而构建一个统一的核心网下的全场景物联网。”

2. 核心网的“铁三角”：AMF、UPF与SMF

在小明的校园一日游中，gNB作为一线“大管家”忙前忙后，但背后离不开核心网“铁三角”——AMF、UPF、SMF的支撑。38.300同样明确了它们的职责。

2.1 门禁与总台：AMF (接入与移动性管理功能)

AMF是UE进入5G世界的第一个接触点，负责所有与“身份”和“位置”相关的事情。

The AMF hosts the following main functions (see TS 23.501):

• NAS signalling termination;

• Access Authentication;

• Mobility management control (subscription and policies);

• Idle mode UE Reachability (including control and execution of paging retransmission);

• 接入认证 (Access Authentication)：小明开机时，AMF会联合核心网其他网元（AUSF、UDM）对小明的SIM卡信息进行认证，确认他是合法的校园用户。认证通过，才允许后续的接入流程。

• 移动性管理 (Mobility management control)：AMF记录着小明的移动性状态（IDLE/CONNECTED/INACTIVE）和所在的位置区域（Tracking Area）。当小明跨越一个TA时，需要向AMF发起位置更新流程。AMF是整个网络中唯一精确掌握所有UE宏观位置和状态的“总台”。

• 空闲态可达性 (Idle mode UE Reachability)：当小明处于IDLE状态时，是AMF负责发起对UE的寻呼流程。如果第一次寻呼失败，AMF还会控制重传策略。

2.2 数据中转枢纽：UPF (用户面功能)

所有用户的数据，最终都要经过UPF这个枢纽。

The UPF hosts the following main functions (see TS 23.501):

• Anchor point for Intra-/Inter-RAT mobility (when applicable);

• Packet routing & forwarding;

• QoS handling for user plane, e.g. packet filtering, gating, UL/DL rate enforcement;

• 移动性锚点 (Anchor point)：小明从教学楼走到图书馆，经历了gNB之间的切换。在这个过程中，虽然服务他的基站变了，但他的PDU会话的“锚点”——UPF没有变。数据始终先到达这个固定的UPF，再由UPF转发给当前为他服务的gNB。这保证了业务IP地址的连续性和业务的无缝体验。

• 包路由与转发：UPF是连接NG-RAN和外部数据网络（如互联网）的网关。它负责将小明的视频请求数据包路由到视频服务器，再将服务器返回的数据包路由回给gNB。

• QoS策略执行：校园网对每个学生的总带宽有限制，这个“限速”策略就是在UPF上执行的。UPF会对流经它的数据进行检查、过滤和速率控制，确保符合签约的QoS策略。

2.3 会话总设计师：SMF (会话管理功能)

SMF虽然不直接处理用户数据，但它是建立和管理每一个数据会话的“总设计师”。

The Session Management function (SMF) hosts the following main functions (see TS 23.501):

• Session Management;

• UE IP address allocation and management;

• Selection and control of UP function;

• 会话管理 (Session Management)：小明的手机发起建立一个PDU会话（可以理解为一次上网拨号）的请求，这个请求最终会到达SMF。由SMF负责建立、维护和最终释放这个会话。

• IP地址分配：是SMF为小明的手机分配了这次上网所使用的IP地址。

• UPF选择与控制：根据小明的位置、他所访问的切片类型等信息，SMF会选择一个最合适的UPF来为他服务。例如，如果小明访问的是部署在校园边缘服务器上的VR应用，SMF就会选择一个靠近校园的边缘UPF，以保证最低时延。选择完毕后，SMF会把相应的流转发规则下发给选定的UPF，指导UPF如何处理小明的数据。

3. 一图胜千言：Figure 4.2-1 功能划分总结

规范最后通过一张简洁的框图 Figure 4.2-1: Functional Split between NG-RAN and 5GC，对上述所有功能划分进行了可视化总结。

老王指着这张图，对小玲做了最后的总结：“你看，这张图左边是NG-RAN（代表gNB），右边是5GC（代表AMF/SMF/UPF）。白色的方框代表各个功能模块。这张图清晰地告诉我们：

• RAN侧：负责所有与无线相关的、实时性要求高的功能，如无线链路控制（RB Control）、连接移动性控制、无线准入、调度等。

• 核心网侧：AMF负责安全和移动性状态管理；SMF负责会话管理和IP地址分配；UPF负责数据包的路由、转发和策略执行。

• 协作关系：RAN和5GC通过标准化的接口和流程协同工作，共同为小明提供了无缝、高质量的5G体验。”

小玲茅塞顿开。原来一个简单的手机上网行为背后，是这样一个分工明确、配合默契的庞大系统在支撑。这份“岗位职责说明书”让她对5G网络的内部运作有了前所未有的清晰认识。

FAQ

Q1：为什么加密和头压缩这样的功能要放在gNB而不是核心网来做？

A1：这是为了效率和安全。加密放在gNB（PDCP层）执行，可以对空中接口的信令和数据提供保护，这是最容易被窃听的链路。这被称为AS（接入层）安全。当然，NAS层（UE和AMF之间）还有一层NAS安全。**头压缩（ROHC）**的主要目的是为了节省宝贵的、昂贵的无线频谱资源。IP包头在有线网络中传输成本很低，但在无线空口中，每一个比特都很珍贵。因此，在数据包通过空口传输之前，在gNB对其进行压缩，效益是最大的。

Q2：gNB的“连接移动性控制”和AMF的“移动性管理控制”有什么区别？

A2：这是一个很好的问题，涉及到RAN层面和核心网层面的移动性管理区别。gNB的“连接移动性控制”主要指RRC_CONNECTED状态下的移动性，即切换（Handover）。它处理的是微观的、实时的、基于无线信号测量的移动性事件，决策快，执行快，目标是保证业务无中断。而**AMF的“移动性管理控制”**处理的是宏观的、更上层的移动性。它管理UE的移动性状态（IDLE, INACTIVE, CONNECTED），并管理UE的注册区域（Registration Area）。例如，当一个处于IDLE状态的UE移动到新的跟踪区域（Tracking Area）时，它需要向AMF发起位置更新流程。AMF不关心UE在某个小区下的具体波束，但它必须知道UE在哪一片区域，以便在需要时能够寻呼到它。

Q3：一个UE的PDU会话由SMF管理，但数据又不经过SMF，这样设计的好处是什么？

A3：这正是控制面与用户面分离（CUPS）的精髓体现。SMF作为纯粹的控制面网元，负责会话的“大脑”功能：建立、修改、释放会话，分配IP，选择UPF，下发策略。UPF作为纯粹的用户面网元，负责数据的“肌肉”功能：高速转发、包处理、QoS执行。将两者分开，好处是：1) 独立扩展：可以根据信令负载和数据吞吐量分别对SMF和UPF进行扩容。2) 灵活部署：SMF可以集中部署，而UPF可以根据业务需求分布式下沉到网络边缘，实现低时延业务。3) 简化UPF：UPF可以被设计成一个高度优化、专用的硬件转发平台，无需处理复杂的信令逻辑，从而达到极高的性能。

Q4：图中gNB侧也有一个“Measurement Configuration & Provision”功能，这和UE的测量有什么关系？

A4：gNB的这个功能是UE测量的“指挥官”。UE本身不会主动进行复杂的邻区测量。是由gNB通过RRC信令，**配置（Configuration）UE去测量什么（比如哪些频点、哪些小区的信号）、何时测量（比如配置测量间隙Gap），以及如何上报（Provision）**测量结果（比如配置事件触发的门限，如A3事件）。因此，gNB是测量行为的发起者和控制者，而UE是测量的执行者和报告者。gNB根据从UE收到的测量报告，再做出切换等移动性决策。

Q5：NG-RAN节点的功能列表中包含了“Radio access network sharing”（无线接入网共享），这具体指的是什么？

A5：这是指多个运营商可以共享同一套物理无线接入网设备（如同一个gNB），但各自为自己的用户提供服务。gNB必须具备能够区分不同运营商用户、广播多个运营商标识（PLMN ID）、并将不同运营商的信令和数据分别路由到各自核心网的能力。这个功能对于降低网络建设成本、尤其是在偏远地区或室内覆盖场景下，非常重要。我们将在后续章节中更详细地探讨RAN Sharing的具体实现机制。