5GC基础自学系列 | AMF池组原理之概述

Posted 2022-03-28 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：5G基础自学系列 | 汇总

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主要内容

AMF Pool简介及优点

AMF Pool的组网举例

AMF Pool的相关标识及构成

• GUAMI、AMF Region、AMF Set、AMF Pointer
• AMF Set-FQDN、AMF Instance-FQDN

Pool内AMF的基本选择原则

AMF Pool简介

类似GPRS的SGSN Pool，4G的MME Pool，5G肯定会有AMF Pool。

AMF Pool主要优点有：

• 提升设备利用率：解决“潮汐效应”的利用率不均衡问题（比如突发的热点事件、临时的演唱会、白天大家在CBD上班晚上则都回到老城区享受生活、春运的临时返乡潮等）。提升资源的利用率。
• 容灾：Pool的AMF可以互为容灾、备份。一个AMF失效可以自动选择Pool内另外一个AMF为UE服务。
• 负荷分担：Pool内的AMF可以负荷分担。比如30万用户，3个AMF组1个Pool，每个AMF为10万用户服务。
• 易于维护：只要将AMF内的用户迁移到其他AMF，大白天都可以对这个AMF做任何维护操作例如版本升级等（因为上面没有用户了）

AMF Pool的典型组网举例

• AMF Pool的服务范围由若干个TA组成
• 只要UE不离开AMF Pool的服务范围，总是由同一个AMF提供服务。
• 由于Pool内总是同一个AMF为UE服务，因此减少了跨AMF的移动性注册流程，降低了信令开销。

AMF Pool在规范中的定义和组网

3GPP规范中，把AMF Pool称之为AMF Set。下面看看AMF Set的定义。

AMF Set: An AMF Set consists of some AMF that serve a given area and Network Slice(s). AMF Set is unique within an AMF Region and it comprises of AMFs that support the same Network Slice(s). Multiple AMF Sets may be defined per AMF Region.【AMF Set由一组AMF构成，服务于一个特定的区域和网络切片。AMF Set在同一个AMF Region内是唯一的，用于支持相同的网络切片类型。一个AMF Region可以定义多个AMF Set。】

AMF Pool的相关标识

AMF由GUAMI标识，AMF Set由AMF Set ID标识，AMF Region由AMF Region ID标识。AMF Set内的AMF通过AMF Pointer标识。

5G-GUTI：5G Globally Unique Temporary Identity。AMF分配给UE的临时标识，由AMF标识（GUAMI）和UE标识（5G-TMSI）两部分组成。

5G-S-TMSI：5G-GUTI的一部分。用于寻呼UE。

规范允许gNB构建AMF set-FQDN查询DNS得到所有Pool内所有AMF的信息，从而完成后续的N2会话建立。

AMF Set-FQDN：唯一标识一个AMF Set。格式如下：

• 举例：AMF Set Id=1, Region Id=48(16进制), MNC=12, MCC=345的AMF Set-FQDN编码如下：
• "set001.http://region48.amfset.5gc.mnc012.mcc345.3gppnetwork.org"

当UE发生5-->4的空闲态移动时，MME可以根据GUAMI构建AMF Instance FQDN来查询DNS，选择此前为UE提供服务的AMF。

AMF Instance-FQDN：唯一标识一个AMF实例。格式如下：

• 举例：AMF Pointer=12（16进制），AMF Set Id=1，Region Id=48，MNC=12，MCC=345的AMF Instance-FQDN编码如下：
• "pt12.set001.http://region48.amfi.5gc.mnc012.mcc345.3gppnetwork.org"

AMF的权重值

AMF Set中的每一个AMF都有一个权重值（取值范围0到255），根据AMF的能力来做好权重值规划，并通过这个来做用户的负荷分担。

AMF权重值通过N2建立流程下发给AMF相连的每一个gNB。当权重值发生变化时（例如AMF做了扩容），可通过N2的配置更新流程通知gNB。

AMF的选择和AMF Set开局举例

UE来到AMF Set区域，发起NAS信令（如注册流程），gNB需要为UE选择一个AMF提供服务。

基本的AMF选择原则：

• UE在RRC信令中没有提供GUAMI：根据权重值选择一个AMF做负荷分担。
• UE在RRC信令中有提供GUAMI：根据GUAMI选择之前为UE服务的同一个AMF。

AMF Set开局举例

1. 通过MANO编排系统拉起了3个AMF。并分配了AMF的SCTP偶联地址。
2. gNB向着3个AMF分别发起SCTP偶联的建立（四次握手）
3. gNB和这3个AMF分别发起N2 Setup流程，AMF下发权重值等参数。
4. 安心等UE来。UE来了以后，gNB根据权重值选择AMF，将UE们分配给这3个AMF处理（建立UE上下文）。假设3个AMF的处理能力一样，则带的用户数应该是1:1:1。