5G核心网信令流程 | 5GS会话管理

Posted 2021-09-15 COCOgsta

系统架构

 会话建立流程

 

 

• 1 UE向AMF发送PDU Session Establishment Request消息。
  • 消息中包括：S-NSSAI(s)、DNN、PDU Session ID、Request type、N1 SMF container(PDU Session Estabilishment Request)等信息。
• 2 AMF执行SMF选择流程，根据切片信息选择合适的SMF。
  • AMF接收到UE的PDU Session Establishment Request消息，发现是创建新PDU会话时，会执行SMF选择流程为该PDU会话选择SMF。在AMF执行SMF选择过程中，AMF会与NSSF交互获取网络切片信息，通过NRF选择一个合适的SMF。
• 3 AMF向SMF发送Nsmf_PDUSession_CreateSMContext Request消息请求建立PDU会话。
  • 消息中包括：SUPI、DNN、S-NSSAI、PDU Session ID、AMF ID、Request Type、N1 SM container (PDU Session Establishment Request)、User location information、Access Type、PEI，GPSI、Subscription For PDU Session Status Notification等信息。
• 4 SMF向UDM发起会话注册并获取签约信息。
  • 签约信息包括：SSC mode、Session AMBR等。
• 5 SMF向AMF回复Nsmf_PDUSession_CreateSMContext Response。
  • 根据会话是否成功建立，消息中携带不同的参数。
    • 若会话建立流程执行成功并创建了SM上下文，则在Nsmf_PDUSession_CreateSMContext Response消息中将SM上下文的ID带给AMF。
    • 若会话建立流程执行失败，则通过消息中的Cause通知AMF会话流程失败，AMF释放该会话相关资源，并将N1 SM container(PDU Session Reject）发送给UE。
• 6 SMF执行PCF选择功能选择一个合适的PCF。
  • SMF发现是创建新PDU会话时，通过NRF来发现选择一个合适的PCF。
• 7 SMF向PCF发送建立PDU-CAN会话流程。
  • PCF会下发给SMF的相关QoS控制策略、计费控制策略、UPF选择策略等信息。
• 8 SMF执行UPF选择功能选择一个合适的UPF。
  • SMF根据DNN、DNAI、用户的位置信息等进行UPF选择。
• 9 SMF向PCF发起Session Management Policy Modification消息。
  • 携带选择的UPF信息，给UE分配的IP地址，获取UPF所需要的控制计费策略。
• 10 SMF向第7步选择的UPF发起N4会话建立过程。
  • 携带给UPF的各种规则，包括PDR、URR、QER、BAR、FAR。
• 11 SMF向AMF发送Namf_Communication_ N1N2MessageTransfer消息请求传递N2资源的请求。
  • 携带N1 Container和N2 Container，其中N1 Container为SMF回复给UE的PDU会话建立响应，N2 Container为SMF向RAN发起的资源建立请求。
  • 完成后AMF向SMF发送Namf_Communication_ N1N2MessageTransfer_Ack消息。
• 12 AMF向UE发送N2 PDU Session Request消息请求N2 PDU会话创建，向(R)AN透传PDU Session Establishment Accept消息以及SMF发起的AN-specific resource setup消息。
  • PDU Session Establishment Accept中，携带QoS Rule规则。
  • AN-specific resource setup中，携带QoS Profile、UPF的媒体面隧道端点信息。
• 13 (R)AN和UE之间根据AN-specific resource setup消息建立资源连接。
• 14 (R)AN向AMF回复N2 PDU Session Request Ack消息，携带(R)AN侧下行媒体面隧道端点信息。
• 15 AMF向SMF发送Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext Request消息。携带N2 Container，Container为(R)AN回复给SMF的资源建立响应，其中有(R)AN侧的媒体面隧道端点信息。
• 16 SMF向UPF发起N4 Session Modification procedure流程，协商(R)AN侧下行媒体面隧道信息。
• 17 SMF向AMF回复Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext Response消息。
• 18 SMF会话建立完成，向AMF发起Nsmf_PDUSession_SMContextNotify消息。
• 19 如果UE申请的是IPv6类型的PDU会话，SMF还需要通过UPF向UE发布IPv6路由公告。
• 20 如果会话建立在第4步之后失败了，SMF需要向UDM发起去注册和去订阅的流程。

会话修改流程

 

• 1 PDU会话修改流程可能有多种方式触发，包括以下几种。
  • a UE发送NAS message消息发起PDU Session Modification Request，用以对UE使用的QoS策略进行更新。
  • b PCF向SMF发送消息，通知SMF发起PCF initiated SM Policy Association Modification流程，用以修改策略。
  • c 当UDM的签约数据发生改变时，UDM会通知SMF发起Nudm_SDM_Notification流程。
  • d 当SMF收到(R)AN发起的策略修改或本地配置的策略发生变化时，SMF可以决定是否发起会话修改流程。
  • e 当(R)AN的资源发生变化时，(R)AN可以通过发送N2 Message消息触发一个会话修改流程。
• 2 SMF可能会发起SMF initiated SM Policy Association Modification流程，通知PCF订阅事件发生改变。但是如果会话修改流程是由1b或者1d触发，这步会被省略。
• 3 第三步可能包括下面两种情况。
  • a 如果是UE或(R)AN触发的会话修改流程，则SMF会向AMF发送Response of Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext消息。
  • b 如果是SMF触发的会话修改流程，则SMF会调用AMF的Transfer服务向UE和(R)AN发送Namf_Communication_N1N2Message Transfer通知。
• 4 AMF可能会向(R)AN发送N2 Session Request请求。
• 5 (R)AN可能会向UE发送AN-specific resource momdification消息，将SMF发送过来的信息通知UE。
• 6 (R)AN可能会向AMF发送N2 Session Response消息，通知QFI的安装情况。
• 7 AMF负责将(R)AN发送的消息通过Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext Request传递给SMF，SMF处理完成后返回Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext Response。
• 8 SMF根据(R)AN对QFI的安装情况，通过N4 Session Modification Request消息通知UPF更新隧道信息，UPF完成后返回N4 Session Modification Response。
• 9 UE发送PDU Session Modification Command Ack，通知网络侧UE对会话修改命令的决策结果。
• 10 (R)AN将N2 NAS uplink transfer消息发送给AMF。
• 11 AMF将Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext Request消息发送给SMF请求更新SM上下文，SMF处理完成后返回Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext Response。
• 12 SMF根据UE对于会话修改的决策信息通过N4 Session Modification Request消息通知UPF更新隧道信息，UPF完成后返回N4 Session Modification Response。
• 13 SMF将会话更新的结果通知PCF，执行Session Management Policy Modification消息更新PCF的相关策略信息。

会话释放流程

UE发起的会话释放流程

 

• 1 UE发送PDU Session Release Request消息请求释放PDU会话。
  • AMF调用SMF的Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext Request服务，透传UE发起的会话释放申请。
• 2 SMF释放在会话创建时给UE分配的IP地址，并向UPF发送N4 Session Release Request发起会话释放流程，通知用户面释放会话用户面相关的资源。
  • UPF处理完成后返回N4 Session Release Response消息。
• 3 SMF向AMF回复Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext Response消息，携带N1 Container和N2 Container，其中N1 Container携带的是需要发送给UE的资源释放请求，N2 Container里携带的是需要发送给(R)AN的资源释放请求。
• 4 AMF通过N2 Resource Release Request消息透传SMF发起的释放RAN侧N2资源的请求及释放UE会话的请求。
• 5 (R)AN释放与UE之间的资源连接，并透传释放UE会话的请求。
• 6 (R)AN向AMF回复N2 Resource Release Ack。
• 7 AMF和SMF之间处理更新会话流程。
  • a AMF发送Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext Request，携带N2 Container向SMF传递(R)AN回复的N2 Resource Release Ack响应消息。
  • b SMF发送Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext Response，向AMF指示收到了AMF的更新会话服务操作。
• 8 UE释放会话，并向(R)AN回复PDU Session Release Ack。
• 9 (R)AN向AMF发送N2 Uplink NAS transport消息并透传UE的PDU Session Release Ack。
• 10 AMF和SMF之间处理更新会话流程。
  • a AMF发送Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext Request，携带N1 Container，内容为UE回复的PDU Session Release Ack响应消息。
  • b SMF发送Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext Response，向AMF指示收到了AMF的更新会话服务操作。
• 11 SMF向AMF发送Nsmf_PDUSession_SMContextStatusNotify消息，发起会话释放状态通知。
• 12 SMF发起Session Management Policy Termination流程，通知PCF释放与UE会话相关的所有资源。
• 13 SMF向UDM发起Deregistration/Unsubscription流程，通知UDM释放与UE会话相关的所有资源。

AMF发起的会话释放流程

 

• 1 AMF调用SMF的Nsmf_PDUSession_ReleaseSMContext Request服务发起会话释放请求。
• 2 SMF释放在会话创建时给UE分配的IP地址，并向UPF发送N4 Session Release Request发起会话释放流程，通知用户面释放会话用户面相关的资源。
  • UPF处理完成后返回N4 Session Release Response消息。
• 3 SMF向AMF回复Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext Response消息。
• 4 SMF发起Session Management Policy Termination流程，通知PCF释放与UE会话相关的所有资源。
• 5 SMF向UDM发起Deregistration/Unsubscription流程，通知UDM释放与UE会话相关的所有资源。

网络侧发起的会话释放流程

 

• 1 由PCF、UDM或SMF本地策略触发SMF决策发起会话释放流程，如：SMF判断用户发生跨省或跨地市移动。
• 2 SMF释放在会话创建时给UE分配的IP地址，并向UPF发送N4 Session Release Request发起会话释放流程，通知用户面释放会话用户面相关的资源。
  • UPF处理完成后返回N4 Session Release Response消息。
• 3 SMF调用AMF的N1N2传输服务操作通知(R)AN和UE释放资源。
  • a SMF向AMF发送Nsmf_Communication_N1N2Message Transfer Request服务消息，携带N1 Container和N2 Container，
    • 携带N1 Container和N2 Container，其中N1 Container携带的是需要发送给UE的释放请求，N2 Container里携带的是需要发送给(R)AN的资源释放请求。
  • b AMF回复Nsmf_Communication_N1N2Message Transfer Response服务消息。
• 4 AMF通过N2 Resource Release Request消息透传SMF发起的释放(R)AN侧N2资源的请求及释放UE会话的请求。
• 5 (R)AN释放与UE之间的资源连接，并透传释放UE会话的请求。
• 6 (R)AN向AMF回复N2 Resource Release Ack。
• AMF和SMF之间处理更新会话流程。
  • a AMF发送Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext Request，携带N2 Container向SMF传递(R)AN回复的N2 Resource Release Ack响应消息。
  • b SMF发送Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext Response，向AMF指示收到了AMF的更新会话服务操作。
• 8 UE向(R)AN回复PDU Session Release Ack。
• 9 (R)AN向AMF发送N2 Uplink NAS transport消息透传UE的PDU Session Release Ack。
• AMF和SMF之间处理更新会话流程。
  • a AMF发送Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext Request，携带N1 Container，内容为UE回复的PDU Session Release Ack响应消息。
  • b SMF发送Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext Response，向AMF回复收到了AMF的更新会话服务操作。
• 11 SMF向AMF发送Nsmf_PDUSession_SMContextStatusNotify消息，发起会话释放状态通知。
• 12 SMF发起Session Management Policy Termination流程，通知PCF释放与UE会话相关的所有资源。
• 13 SMF向UDM发起Deregistration/Unsubscription流程，通知UDM释放与UE会话相关的所有资源。

会话吊死检测流程

 

• 1 用户接入，SMF和UPF之间的会话建立成功。
• 2 UPF对收到的报文进行转发。
• 3 当UPF检测到在一定时长内无报文，则向SMF发送N4 Session Report Request消息，指示吊死检测。
• 4 SMF向UPF回复N4 Session Report Response，如果SMF判断会话不存在，则将结果指示给UPF。
• 5 若SMF向UPF返回消息，指示会话成功，则UPF继续进行吊死检测。若SMF向UPF返回消息，指示会话不存在，则UPF删除会话。

增强idletime功能及会话有效性检测流程

 

• 1 SMF创建/修改会话。
• 2 SMF通知UPF会话建立/修改请求时，不携带User Plane Inactivity Timer或携带为0。
• 3 UPF给SMF回复会话建立/修改响应。
• 4 配置变更，SMF配置关闭idletime或开启idletime功能，UPF开启local idletime功能（即local idletime配置为大于0）。
  • 对于old会话上下文，UPF使用local idletime。
• 5 在local idletime时长内，若会话无报文，UPF向SMF发送N4 Session Report Request，指示local idletime到期。
• 6 SMF向UPF回复N4 Session Report Response消息，SMF判断如果开启idletime，则SMF进行idletime处理（即释放用户面连接）。
• 7 UPF启用会话有效检测功能，则在会话有效检测时长内，若会话无报文，UPF向SMF发送N4 Session Report Request，指示会话有效检测。
• 8 SMF判断如果开启idletime功能并且会话处于idle态，进行会话有效检测处理（即删除会话），否则不进行会话有效检测处理，并向UPF回复Session Report Response消息。