5GC基础自学系列 | 5G到4G的空闲态移动TAU流程

Posted 2022-04-06 COCOgsta

视频来源：51学通信《5G核心网基础、协议与信令流程》

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附上汇总贴：5GC基础自学系列 | 汇总 - 知乎 (zhihu.com)

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5到4空闲态移动的TA更新流程概述

有N26接口的5到4空闲态的TA更新流程在规范中叫5GS to EPS Idle mode mobility using N26 interface（TS 23.502的4.11.1.3.2）。是指用户先在5G里中注册完成，并在空闲态移动到了4G所触发的TA更新流程。

主要触发过程如下：

1）UE已经在5G注册并建立了一个PDU会话， 并且已经通过源gNB接入到5GC。

2）用户累了， 没看手机， 触发了N2释放流程， 进入空闲态（CM-IDLE）。

3）UE发生位置移动， 离开5G覆盖， 进入4G覆盖（eNodeB负责）

4）UE发起TA更新流程在4G下注册登记，网络侧需要将UE在5G建立的上下文无缝迁移到4G。

本场景中哪些网元发生了变化？

• RAN侧：gNB→eNB
• 核心侧：AMF→MME
• 核心侧：HSS和UDM合设， 不变
• 核心侧：SMF/PGW-C合设， 不变
• 核心侧：UPF/PGW-U合设，不变
• 核心侧：选择一个新的SGW

本课程的TAU信令流程场景说明

5到4空闲态移动的TA更新流程涉及的规范

5到4空闲态的TA更新流程涉及的主要规范：

• 23401：EPC的信令流程
• 24301：4G的NAS消息
• 23501：5GC架构
• 23502：5GC信令流程
• 29244：PFCP协议
• 38413：NGAP协议
• 29518：AMF服务
• 29502：SMF服务
• 29503：UDM服务
• 29274：GTP-v2

3GPP规范中的5到4空闲态移动的TA更新流程

1~3）UE空闲态进入4G覆盖， 触发TAU

4、6、8）MME找AMF要UE的上下文（MM、SM上下文）

5a和5c）AMF找SMF要UE的SM上下文， SMF返回映射后的EPS承载

5b）SMF通知PGW-U/UP F为EPS承载分配用户面资源

9、13）MME根据TA选择SGW创建S11会话。

10、12）SGW通知PGW-C更新S5会话。

11）PGW-C把SGW-U的信息告诉PGW-U。

14、16）MME到HSS做位置更新

15）UDM取消到AMF的位置更新

17、18）TA更新完成。给UE分配GUTI。

19）如果需要建立专载， PGW发起专载建立。

规范信令流程图中的“小遗憾”

规范中列出的信令流程图优点是大而全面，但也有小遗憾。主要体现在：

• 并没有结合具体的场景来介绍。例如图中的AMF和SMF是在哪里。拜访地归属地？
• 图中没有加入协议和主要消息和参数的说明，而是通过图后的文字说明，不能一目了然。
• 23502只讲宏观上的流程，具体细节得人工打开多个规范对照学习。
• 图中箭头上的文字其实并不是消息的名称，例如第5a步写的是：Nsmf_PDUSession_Context Request， 但实际上真正的消息名称是HTTP2 POST：/nsmf-pdusession/v1/sm-contexts/smContextRef/retrieve。这容易引起学习的困惑（因为和抓包、信令log对不上），或者说需要手工翻译。
• 规范是把多种场景画在一个图里来介绍的。这导致有些步骤是在某些特定场景下才有，并非所有场景都有该步骤。

定制化介绍的5到4空闲态移动的TA更新流程

基于以上“小遗憾”，对规范中5到4空闲态的TA更新流程进行了定制化。

主要包括：

• 加入场景介绍。并标明了接口的协议和主要消息、参数。
• 结合国内EPC部署经验， 去掉不太可能在5GC中部署或早期部署的流程。使之更接近国内运营商实际网络。

定制化的5到4空闲态的TA更新流程的场景如下：

1）UE在广州市天河体育场内看球赛，场内有5G覆盖。场外为4G覆盖。

2）UE先上了会网（建立了5G的PDU会话），然后专心看球，进入了空闲态。

3）走出球场，和朋友聊天。不知不觉到到了4G覆盖发起了TAU流程。

5G到4G的空闲态移动TAU流程

总结：5到4空闲态的TA更新流程涉及的主要步骤

5到4空闲态移动的TA更新流程涉及的主要步骤（或子流程）包括：

• UE需要根据23501附录B的要求将5G-GUTI映射成4G-GUTI
• MME需要查DNS得到AMF的N26地址
• AMF需要找SMF要UE的SM上下文
• SMF需要根据PDU会话的Qos Flow转成EPS Bearer后返回给AMF
• SMF/PGW-C需要通知UPF/PGW-U分配S5-U用户面地址
• AMF给MME返回的UE上下文中包含MM上下文和SM上下文
• MME需要根据当前TAI查询DNS选择一个全新的SGW
• MME需要到HSS做位置更新， UDM要对AMF做去注册

重点：因为是空闲态发生的移动，所以网络侧本流程中只需要做UE上下文的迁移(5→4)，而不用管用户面通道的实时切换，那是连接态移动要做的事。