《5G网络协议与客户感知》读书笔记 | 业务请求信令序列

Posted 2021-09-22 COCOgsta

UE触发的业务请求的信令活动序列

• 1.UE=>(R)AN#RRC，RRC/Service Request
  • 当UE想要重新激活PDU会话时，由UE提供要激活的PDU会话的列表。当业务请求是针对与非3GPP接入关联的PDU会话的寻呼或NAS通知的响应时，由UE提供允许的PDU会话列表，并且识别可以传送给3GPP接入的PDU会话。在NG-RAN的情况下，接入网络的参数包括Selected PLMN ID和建立原因。建立原因提供了请求建立RRC连接的原因。UE将封装在RRC消息中的AMF发送业务请求消息给NG-RAN。
  • 如果UE是由于有用户数据发送而触发业务请求，则使用要被激活的PDU会话列表；如果业务请求仅被触发用于信令，则UE不提供要被激活的任何PDU会话列表；如果该过程被触发用于寻呼响应，并且UE同时具有要传送的一些用户数据，则UE通过PDU会话列表来识别需要被激活的用户面PDU会话；否则，UE不在业务请求消息中标识用于寻呼响应的任何PDU会话。
  • 对于处于CM-CONNECTED态的UE，业务请求中只需要包括激活的PDU会话列表和允许的PDU会话列表。
• 2.(R)AN=>AMF#N2，INITIAL UE MESSAGE/Service Request
  • （R）AN通过NGAP的Initial UE Message将NAS Service Request转发给AMF。如果UE处于CM-IDLE态，则NG-RAN在RRC过程中获得5G-S-TMSI。NG-RAN根据5G-S-TMSI选择AMF。如果AMF无法处理业务请求，它将拒绝业务请求。
• 3.AMF=>(R)AN#RAS/NGAP，请求安全上下文
• 4.(R)AN=>UE#NAS/RRC，NAS验证安全过程
  • 第（3）～（4）步：如果业务请求消息没有发送完整性保护或完整性保护验证失败，则AMF应发起NAS验证/安全过程，若此步骤失败，则终止业务请求流程。
• 5.AMF=>SMF#Nsmf，Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext
  • AMF通过Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext服务向SMF更新PDU会话上下文，并根据业务请求消息内容对PDU进行处理。
  • SMF到PCF。如果AMF通知SMF可以更改PDU会话的访问类型，并且如果部署了PCC，则SMF执行SMF启动的SM策略关联修改过程。PCF可以提供更新的PCC规则。
• 6.SMF=>I-UPF#N4，选择新的中间UPF，建立会话
  • 如果PDU会话ID对应于LADN并且SMF基于来自AMF的“LADN服务区域中的UE存在”确定UE在LADN的可用性区域之外，则SMF基于本地策略做出以下选择。
    • ① 保留PDU会话，但拒绝激活PDU会话的用户面连接并通知AMF。如果该过程由网络触发服务请求触发，则SMF可以通知发起数据通知的UPF丢弃PDU会话的下行链路数据和/或不提供进一步的数据通知消息。
    • ② 释放PDU会话：SMF释放PDU会话并通知AMF PDU会话已释放。
  • 在上述的任何一种情况下，SMF以适当的拒绝原因应答AMF［步骤（10）］并停止PDU会话的用户面激活；否则，UE在LADN的可用性区域之内，SMF根据从AMF收到的位置信息和TS 23.501第6.3.3节的UPF选择标准，执行以下操作之一。
    • ① 如果UE已经移出先前连接到接入网络的UPF的服务区域，同时保持UPF充当PDU会话锚，则接受UP连接的激活并选择新的中间UPF（或添加/删除中间UPF）。
    • ② 如果UE已经移出连接到NG-RAN的UPF锚的服务区域，则拒绝SSC模式2的PDU会话的UP连接的激活，并且在服务请求过程之后触发PDU会话的重新建立以执行新的UPF的分配来充当PDU会话锚定。
    • ③ 接受UP连接的激活并继续使用当前的UPF。
• 7.SMF=>UPF(Old)#N4，修改会话信息
• 8.UPF(old)=>I-UPF#N9，转发PDU数据
• 9.SMF=>UPF(PSA)#N4，修改会话信息
  • 如果SMF选择新的UPF作为PDU会话的中间UPF，则SMF向PDU会话UPF锚发送N4会话修改请求消息，从新的中间UPF中提供下行数据隧道信息。如果为PDU会话添加了新的中间UPF，则UPF（PSA）开始将下行数据发送到新的I-UPF，如下行隧道信息中所示。
  • 如果业务请求由网络触发，并且SMF移除旧的I-UPF但不用新的I-UPF替换它，则SMF将数据转发指示包括到请求中。数据转发指示向UPF（PSA）指示：需要为来自旧的I-UPF的缓冲的下行数据预留第二隧道端点。在这种情况下，UPF（PSA）开始缓存可能从N6接口同时接收的下行数据。
• 10.SMF=>UPF(Old)#N4，修改会话信息
• 11.UPF(Old)=>UPF(PSA)#N9，转发PDU数据
• 12.SMF=>UE，拒绝业务请求
  • 若安全鉴权失败，则终止处理业务请求消息。
• 13.SMF=>AMF#Nsmf，Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext Response
  • SMF通过Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext响应消息，将N2 SM信息（PDU会话ID、QFI、QoS配置文件、CN N3隧道信息、S-NSSAI、用户面安全执行、UE完整性保护最大数据率）、原因发送到AMF。如果连接到RAN的UPF是UPF（PSA），则核心网N3隧道信息是UPF（PSA）的上行隧道信息；如果连接到RAN的UPF是新的中间UPF，则CN N3隧道信息是中间UPF的上行隧道信息。
• 14.AMF=>(R)AN#N2，Initial Context Setup Request/Service Accept
  • AMF通过NGAP的Initial Context Setup Request消息，将从SMF接收的N2 SM信息、安全上下文、切换限制列表、订阅的UE-AMBR、MM NAS业务接受（Service Accept）、推荐小区/ TA/NG-RAN节点标识符列表、UE无线电能力等信息发送给（R）AN。N2消息中包含用于UE的接入类型允许的NSSAI。具体步骤如下。
    • ① 如果UE处于CM-CONNECTED态时触发了业务请求，则只有从SMF和MM NAS服务接受接收到的N2 SM信息包含在N2请求中。
    • ② 如果UE处于CM-CONNECTED态时由网络触发业务请求过程，则只有从SMF接收到的N2 SM信息包含在N2请求中。
    • ③ 对于当业务请求被触发时处于CM-IDLE态的UE，NG-RAN存储安全上下文、AMF信令连接ID。
    • ④ 如果业务请求不是仅由信令连接的UE触发的，则RAN还存储激活的PDU会话的QoS流的QoS信息，以及UE RAN上下文和切换限制列表中的N3隧道ID。
  • MM NAS业务接受（Service Accept）消息包括AMF中的PDU会话状态。会话请求过程期间的任何本地PDU会话释放都通过会话状态指示给UE。对于“需要激活的PDU会话列表”中的PDU会话以及导致寻呼和NAS通知的“允许的PDU会话列表”中的PDU会话，在“服务接受”中会包含PDU会话重新激活结果。如果PDU会话的PDU会话重新激活结果失败，还会提供失败的原因。
  • 如果存在多个涉及SMF的PDU会话，则AMF在将N2 SM信息发送到RAN之前不需要等待所有SMF的响应。但是，AMF在发送MM NAS业务接受消息给UE之前应等待来自SMF的所有响应。
  • 如果触发PDU会话用户面激活的步骤，则AMF应包含至少一个来自SMF的N2 SM信息。AMF可以在单独的N2消息中发送来自SMF的附加的N2 SM信息（例如，N2隧道建立请求）；或者，如果涉及多个SMF，则在接收到来自与UE相关联的所有SMF的所有Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext Response服务操作之后，AMF可以向（R）AN发送一个N2请求消息。
  • 如果NG-RAN节点在接入网络释放过程中提供了推荐小区/TA/NG-RAN节点标识符的列表，则AMF应将其包含在N2请求中。NG-RAN可以决定在UE启用RRC无效状态时使用该信息来分配RAN通知区域。基于网络配置的AMF可以包括UE的“RRC无效协助信息”。如TS 23.501中所述，AMF应将UE无线电能力信息（如果可用）包括到NG-RAN节点。
• 15.(R)AN=>UE#RRC，RRCReconfiguration/Service Accept
  • （R）AN根据关于其用户面连接被激活的PDU会话和DRB QoS信息，与UE执行RRC连接重新配置。
    • ① 对于处于CM-IDLE态的UE，如果业务请求并非仅由UE触发用于信令连接，则在此步骤建立用户面安全性。
    • ② 对于处于CM-IDLE态的UE，如果业务请求仅由UE针对信令连接触发，则可以在该步骤中建立AS安全上下文。
  • 如果N2请求包括NAS消息，则（R）AN将NAS消息转发给UE。UE在本地删除5GC中不可用的PDU会话的上下文。
• 16.(R)AN=>AMF#N2，Initial Context Setup Response
  • 成功完成RRC重配置后，（R）AN通过NGAP的Initial Context Setup Response通知AMF已完成上下文建立。
• 17.(R)AN=>AMF#N2，PDU会话信息
  • 如果UE有需要处理的PDU会话，则（R）AN通过NGAP消息反馈给AMF的内容包括N2 SM信息、AN隧道信息、其用户面连接被激活的PDU会话的接受QoS流列表、用户面会话的拒绝QoS流列表、其用户面连接被激活的PDU会话ID。该消息可以包括SM信息，例如，接入网络隧道信息。
• 18.AMF=>SMF#Nsmf，Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext Request
  • AMF通过Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext服务向SMF请求更新PDU会话，参数包括N2 SM信息、RAT类型、访问类型。AMF基于与N2接口相关联的全局RAN节点ID来确定接入类型和RAT类型。
• 19.SMF=>PCF#Npcf，更新订阅
  • 如果部署动态PCC，则SMF可以通过执行SMF发起的SM策略修改过程，向PCF（如果订阅）发起关于新位置信息的通知。PCF可能会提供更新的策略。PCF提供的订阅接口中具有callbacks字段，该字段指出需要订阅的事件类型，包括SmPolicyContolTerminationRequestNotification、SmPolicyUpdateNotification等类型。
• 20.SMF=>I-UPF#N4，修改会话信息
  • N4会话修改请求（AN隧道信息和接受的QFI列表）。如果SMF在步骤（6）中选择了新的UPF作为PDU会话的中间UPF，则SMF向新的I-UPF发起N4会话修改过程并提供AN隧道信息。来自新的I-UPF的下行链路数据现在可以被转发给NG-RAN和UE。
• 21.SMF=>UPF(PSA)#N4，修改会话信息
  • N4会话修改请求（AN隧道信息、拒绝QoS流列表）。如果要设置或修改用户面，并且在修改之后没有I-UPF，则SMF向UPF（PSA）发起N4会话修改过程并提供接入网络隧道信息。来自UPF（PSA）的下行数据现在可以被转发给NG-RAN和UE。对于被拒绝的QoS流列表中的QoS流，SMF应指示UPF去除与QoS流相关的规则（例如分组检测规则等）。
• 22.SMF=>AMF#Nsmf，Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext Response
• 23.SMF=>UPF(Old)#N4，释放旧的PDU会话信息
  • 如果SMF决定选择新的UPF作为中间UPF，并且旧的UPF不是PSA UPF，则在定时器超时之后，SMF通过发送N4会话释放请求（释放原因）到旧的UPF。旧的UPF用N4会话修改响应或N4会话释放响应消息来确认修改或释放资源。
  • 对于PDU会话释放请求，只需要发出消息标识，不需要提供额外参数。
  • 对于移动性相关事件，AMF调用Namf_EventExposure_Notify服务操作。一旦接收到具有UE可达的指示的Namf_EventExposure_Notify（如果此时SMF具有挂起的下行数据），则SMF调用Namf_Communication_N1N2M essageTransfer服务操作给AMF以建立PDU会话的用户面。

网络触发业务请求的信令活动序列

• 1.下行数据=>UPF#Downlink-Data
  • 如果UPF接收到PDU会话下行链路数据，而UPF中没有接收到接入网络的数据隧道信息，则UPF需要根据SMF指令进行下行数据处理。基于来自SMF的指令，UPF可以缓存下行链路数据，或者将下行链路数据转发到SMF。
• 2.UPF=>SMF#N4，数据通知
  • 如果UPF缓存下行链路数据，则当任何QoS流的第一个下行链路数据分组到达时，UPF应向SMF发送数据通知消息，如果SMF提前设置了，则不必通知。如果UPF在同一PDU会话中接收另一个QoS流的下行链路数据分组，则UPF应向SMF发送另一个数据通知消息。如果UPF支持寻呼策略区分功能，并且PDU会话类型是IP，则UPF的通知消息中还应包括TOS（IPv4）/ TC中的DSCP（IPv6）参数。
• 3.SMF=>UPF#N4，数据通知确认
• 4.UPF=>SMF#N4，UPF将下行链路数据分组转发到SMF
  • 根据SMF的指令，UPF也可以将下行链路数据分组转发到SMF。
• 5.SMF=>AMF#Namf，Namf_Communication_N1N2MessageTransfer
  • 如果SMF支持寻呼策略区分功能，并且PDU会话类型为IP，则SMF根据收到的IP报头中的TOS（IPv4）/ TC（IPv6）值中的DSCP确定寻呼策略指示符，并从下行数据的QFI识别QoS流。
  • SMF用Namf_Communication_N1N2MessageTransfer消息通知AMF，包括以下参数：SUPI、PDU会话ID、N1 SM容器（SM消息）、N2 SM信息［QFI（s）、QoS简档、CN N3隧道信息、S-NSSAI、寻呼策略指示符］、N2 SM信息、ARP、寻呼策略指示符、5QI、N1N2TransferFailure通知目标地址。除非N1 SM容器与N2 SM信息相关，否则SMF不应在Namf_Communication_N1N2MessageTransfer中包含N1 SM容器和N2 SM信息。
• 6.AMF=>SMF#Namf，Response To SMF
  • ① 如果UE在AMF处于CM-CONNECTED态，则AMF立即向SMF发送Namf_Communication_N1N2MessageTransfer响应，原因是“N1/N2传输成功”。
  • ② 如果UE在AMF处于CM-IDLE态，并且AMF能够寻呼UE，则AMF立即向SMF发送Namf_Communication_N1N2MessageTransfer响应，其中原因（Cause）设置为“尝试到达UE”。在等待UE响应先前的寻呼请求的同时，如果AMF接收到具有与触发寻呼的先前消息相同或更低优先级的Namf_Communication_N1N2MessageTransfer请求消息，或者如果AMF已经确定不为此触发额外的寻呼请求或基于本地策略，则拒绝Namf_Communication_N1N2MessageTransfer Request消息。
  • ③ 如果UE处于CM-IDLE态，并且AMF确定UE不可以进行寻呼，则AMF应该向AMF发送Namf_Communication_N1N2MessageTransfer响应，其中AMF从其接收到请求消息，或者AMF执行异步类型基于所接收的消息来通信并存储UE上下文。如果调用异步类型通信，则当UE可到达时，AMF发起与UE和（R）AN的通信，例如，当UE进入CM-CONNECTED态时。
  • ④ 如果AMF已经确定UE对于SMF是不可达的（例如，由于UE处于MICO模式或者UE仅通过非3GPP接入注册并且其状态是CM-IDLE），则AMF向SMF发送拒绝消息。如果SMF尚未订阅UE可达性事件，则AMF可以在拒绝消息中（包括SMF）不需要触发对AMF的Namf_Communication_N1N2MessageTransfer请求的指示。则AMF存储SMF已被通知UE不可达的指示的事件。
  • ⑤ 如果UE未处于MICO模式并且AMF检测到UE处于非允许区域中（除非来自SMF的请求用于监管优先服务），则AMF拒绝来自SMF的请求并通知SMF UE可到达仅适用于监管优先服务。AMF存储指示已经通知SMF UE仅可用于监管优先服务。
  • ⑥ 如果旧的AMF收到Namf_Communication_N1N2MessageTransfer时正在进行AMF更改注册过程，则旧的AMF可以拒绝该请求，并指示Namf_Communication_N1N2MessageTransfer已被暂时拒绝。在收到Namf_Communication_N1N2MessageTransfer响应并指示其请求已被暂时拒绝时，SMF应启动本地配置的保护计时器并等待来自AMF的任何消息。在从AMF接收到消息时，SMF将重新调用Namf_Communication_N1N2MessageTransfer（具有N2 SM信息和/或N1 SM信息）到其接收消息的AMF；否则，SMF在保护定时器到期时响应UPF。如果SMF决定应用控制平面缓冲，则SMF应请求UPF开始向SMF转发下行链路数据PDU。
• 7.SMF=>AMF#Namf，Response To AMF，用户面设置失败
  • 如果前述步骤造成用户面设置失败，则SMF可以向UPF通知用户面设置失败。如果SMF从AMF接收到UE不可达或仅可用于监管优先服务的指示，则SMF可以基于网络策略指示UPF停止发送数据通知，或指示UPF停止缓冲下行数据并丢弃缓冲数据，或指示UPF停止发送数据通知、停止缓冲下行数据并丢弃缓冲数据，或在UE无法到达时，避免向AMF发送针对DL数据的进一步Namf_Communication_N1N2MessageTransfer消息。
  • 如果SMF从AMF接收到从SMF请求的Namf_Communication_N1N2MessageTransfer消息已被暂时拒绝的指示，则SMF可以基于网络策略向UPF指示应用临时缓冲。
• 8.已连接状态
  • 如果UE处于CM-CONNECTED态，则执行UE触发业务请求过程中的相应步骤处理该PDU会话，即建立RRC资源，并且在要激活用户面的情况下建立N3隧道，此时不向（R）AN节点和UE发送寻呼消息。
• 9.通过寻呼发起业务请求
  • 如果UE在3GPP接入中处于CM-IDLE态，并且从SMF接收的PDU会话ID已经与3GPP接入相关联，当基于本地策略的AMF决定通过3GPP接入通知UE时，AMF可以经由3GPP接入向NG-RAN节点发送寻呼消息。即使UE基于非3GPP接入且处于CM-CONNECTED状态。如果UE同时在同一PLMN中通过3GPP和非3GPP接入注册，则UE在3GPP接入和非3GPP接入中都处于CM-IDLE态，并且PDU会话ID与非3GPP相关联。在接入时，AMF通过3GPP接入向NG-RAN节点发送具有相关接入“非3GPP”的寻呼消息。
  • 如果UE处于RM-REGISTERED态且CM-IDLE在3GPP接入中可达，则AMF发送寻呼消息（用于寻呼的NAS ID、注册区域列表、寻呼DRX长度、寻呼优先级、与PDU会话相关联的接入）到属于UE注册的注册区域的（R）AN节点，然后NG-RAN节点寻呼UE，包括从AMF接收到与寻呼消息中的PDU会话相关联的接入。
  • AMF可以为DNN、寻呼策略指示符、分配和保留优先权（ARP，Allocation and Retention Priority）以及5QI的不同组合配置不同的寻呼策略。对于RRC非激活态，可以在（R）AN中针对寻呼策略指示符、ARP和5QI的不同组合来配置寻呼策略。AMF可以在N2寻呼消息中包括寻呼尝试计数信息。
• 10.通过非3GPP方式通知
  • 如果UE在同一PLMN中通过3GPP和非3GPP接入同时注册，并且UE在3GPP接入中处于CM-CONNECTED态并且PDU会话ID与非3GPP接入相关联，则AMF通过3GPP接入向UE发送包含非3GPP接入类型的NAS通知消息，并设置通知定时器。
• 11.AMF=>SMF#Nsmf，Namf_Communication_N1N2转移失败通知
  • 如果UE不响应寻呼，则AMF通过向SMF提供的通知目标地址发送Namf_Communications_N1N2MessageTransfer失败通知来通知SMF。
• 12.AMF=>SMF#Nsmf，Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext
  • 如果UE在3GPP接入中处于CM-IDLE态，则在接收到与3GPP接入相关联的PDU会话的寻呼请求时，UE应发起UE触发的业务请求过程。AMF调用Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext请求到与业务请求消息中标识的PDU会话相关联的SMF，为了支持缓冲数据转发，SMF指示UPF在旧的UPF和新的UPF之间或PSA中建立数据转发隧道。
• 13.UPF=>(R)AN#UserPlane，发送缓冲的下行链路数据
  • UPF经由执行业务请求过程的（R）AN节点向UE发送缓冲的用户面下行链路数据。