《5G网络协议与客户感知》读书笔记 | 注册流程信令序列_dl nas transport-程序员宅基地

技术标签: 5g  网络协议  

信令序列

 

  

 信令序列说明

 

  • 1. UE => (R)AN # RRC,UE建立RRC连接及发送NAS注册请求消息
    • UE在开机后,完成网络选择和随机接入后,在进行注册请求前,需要通过RRC层建立连接,并在成功建立RRC连接后发送NAS注册请求消息
    • 在NG-RAN接入时,网络接入参数包括SUCI或5G-GUTI、选定的PLMN ID和请求的NSSSAI,还包括建立原因,建立原因提供了请求建立RRC连接的原因。在RRC连接建立成功后提交NAS注册请求(Registration Request)消息。其中,5GS Registration Type指示了注册的类型。
    • 如果是初始注册,UE应在注册请求消息中按如下方法指示UE标识(5GS Mobile Identity),按优先级的降序列出
      • 由UE尝试注册的PLMN分配的本地5G-GUTI;
      • 由等效PLMN分配给UE试图注册的PLMN的本地5G-GUTI;
      • 由任何其他PLMN分配的本地5G-GUTI(如果可用);
      • SUCI。
    • 在初始注册或移动性注册更新的情况下,UE包括请求的NSSAI映射(Requested NSSAI),该值是所请求的NSSAI的每个S-NSSAI到HPLMN S-NSSAI的映射。如果UE正在使用默认配置的NSSAI,则UE包括默认配置的NSSAI只是。
    • 在移动性注册更新的情况下,UE在要被激活的PDU会话(PDU session status)列表中包括具有未决的上行链路数据的PDU会话。当UE包括要被激活的PDU会话列表时,UE应指示仅与注册访问请求相关的PDU会话。
  • 2.(R)AN,选择AMF
    • 如果注册请求中包含5G-GUTI或5G-S-TMSI,则RAN依据其中指示的AMF信息选择相应的AMF网元。
      • 5G-GUTI的结构如下:
        • <5G-GUTI>=<GUAMI><5G-TMSI>,其中<GUAMI>=<MCC><MNC><AMF标识符>
    • 如果注册请求(Registration Request)消息中包含5G-GUTI或5GGUTI,未指示有效AMF,则基于(R)AT(接入类型)和请求的NSSAI(如果可用)选择AMF
    • 如果UE处于CM-CONNECTED状态,则(R)AN可以基于UE的N2连接将注册请求消息转发到AMF;如果(R)AN无法选择适当的AMF,它将注册请求转发到已在(R)AN中配置的AMF
  • 3.(R)AN=>新AMF#NGAP,Initial UE Message
    • (R)AN中的gNB将初始UE消息通过NGAP协议发送到所选择的AMF。该消息的NAS-PDU字段携带了在RRC建立完成消息中接收的注册请求。当使用NG-RAN时,N2参数包括在UE驻留的小区相关的所选PLMN ID、位置信息和小区标识、UE上下文请求,其指示包括安全信息的UE上下文需要在NG-RAN设置。AllowedNSSAI字段提供了所请求的NSSAI的映射。
    • 如果是周期性注册,则跳转到第19步
  • 4.新AMF=>UE#NAS
    • 对于紧急注册,如果UE用AMF所不知道的5G-GUTI标识自己,则AMF立即向UE请求SUPI。如果UE用PEI标识自己,则应跳过SUPI请求。需要指出的是,在没有用户身份的情况下是否允许紧急注册取决于当地法规。
  • 5.新AMF=>旧AMF#Namf服务,Namf_Communication_UEContextTransfer
    • 如果网络中没有部署UDSF,则需要从旧AMF获取信息。
    • 如果UE的5G-GUTI包含在注册请求中,并且服务AMF自上次注册过程以来已经改变,则新AMF可以调用旧AMF上的Namf_Communication_UEContextTransfer服务操作,包括完整的注册请求NAS消息,以请求UE的SUPI和UE上下文。在这种情况下,旧AMF使用5G-GUTI和具有完整性保护的完整注册请求NAS消息,或者SUPI以及从新AMF验证UE的指示,以便在上下文传送服务操作调用对应时验证完整性保护。旧AMF还将每个NF消费者(UE)的事件订阅信息传送到新AMF。
    • AMF提供包括Namf_Communication在内的多种服务,在3GPP TS29.518中以YAML格式定义。Namf_Communication类服务使NF消费者能够通过AMF与UE和AN(接入网络)通信。该服务使SMF能够请求EBI分配以支持与EPS的互通。此服务还支持公共告警系统(PWS,Public Warning System)功能。
    • 如果旧AMF保存有关已建立的PDU会话的上下文信息,则旧AMF所保存的信息包括SMF信息、DNN、S-NSSAI和PDU会话ID;如果旧AMF保存有关N3IWF的活动NGAP UE-TNLA绑定的信息,则旧AMF所保存的信息包括有关NGAP UE-TNLA绑定的信息。
    • 如果旧AMF未通过注册请求NAS消息的完整性检查,则应指示完整性检查失败。如果旧AMF保存有关接入管理策略关联的信息,则旧AMF包含策略控制请求触发器和PCF ID;在漫游情况下,包括V-PCFID和H-PCF ID。其中所携带的UE上下文信息可以从旧AMF传递到新AMF。
  • 6.新AMF=>UDSF#Nudsf服务,Nudsf_UnstructuredDataManagement_Query
    • 如果网络中部署了UDSF,UE的5G-GUTI包含在注册请求中并且服务AMF自上次注册后已经改变,则新AMF使用Nudsf_UnstructuredDataManagement_Query服务操作直接从UDSF检索存储的UE的SUPI和UE上下文。
    • 如果未部署UDSF,则它们可以通过实现特定方式共享存储的UE上下文。这还包括每个NF消费者对给定UE的事件订阅信息。在这种情况下,新AMF使用完整性保护的完整注册请求NAS消息来执行和验证完整性保护。
    • UDSF提供包括Nudsf_UnstructuredDataManagement在内的多种服务,允许NF消费者检索、创建、更新和删除存储在UDSF中的数据。
  • 7.新AMF=>UE#NAS,身份请求与响应
    • 如果UE在注册时没有提交SUCI,而且也未从旧AMF检索到相应的SUCI,则AMF通过UE发送身份请求(Identity Request)消息来发起身份请求过程。当要求响应SUCI时,UE用包括SUCI的标识响应消息进行响应。UE通过使用HPLMN提供的公钥来推导SUCI。
  • 8.新AMF=>AUSF#Nausf,Nausf_UEAuthenticate_authenticate
    • 如果需要认证,AMF会从AUSF请求该服务;如果AMF上有关于UE的跟踪要求,AMF会在其请求中向AUSF提供跟踪要求。根据AMF的请求,AUSF将执行UE的认证。AUSF按照TS 23.501第6.3.8节中的
    • 描述选择UDM,并从UDM获取认证数据。AUSF向NF请求者提供UE认证服务。对于基于AKA的身份验证,此操作还可用于从安全上下文同步失败情况中恢复。Nausf提供的服务包括Nausf_UEauthentication、Nausf_SoRProtection。
  • 9.AUSF=>UDM#Nudm,Nudm_UEAuthenticate_Get选择UDM并执行鉴权
    • AUSF选择UDM网元,并通过Nudm_UEAuthenticate_Get执行鉴权。
    • UDM提供包括Nudm_UEAuthentication在内的多种服务,其中,Nudm_UEAuthentication向订阅的NF消费者提供更新的相关订户认证数据。对于基于AKA的身份验证,此操作还可用于从安全上下文同步失败情况中恢复。用于通知UE认证过程的结果。本步骤所使用的Nudm_UEAuthentication是通过以下方式提交的。
    • POST /{supiOrSuci} /security-information /generate-auth-data
  • 10.AMF启动NGAP相关安全过程,5G-AN存储安全上下文,并向AMF确认
    • 本步骤分成以下几步执行。
      • (1)AMF启动与UE的认证过程,将密钥选择器、RAND和AUTN发送给UE。AMF基于NGAP的DL NAS Transport消息经由gNB向UE发送NAS Authentication Request消息。gNB接收到DL NAS Transport消息后,通过RRC的DLInformationTransfer消息转发给UE。
      • (2)UE基于RRC的ULInformationTransfer经由gNB向AMF发送NAS Authentication Response消息。gNB接收到ULInformationTransfer消息后,通过NGAP的UL NAS Transport消息转发给AMF。
      • (3)AMF将所选择的NAS安全算法通知给UE,AMF还从UE请求IMEISV。AMF基于NGAP的DL NAS Transport消息经由gNB向UE发送NAS Security Mode Command消息。gNB接收到DL NAS Transport消息后,通过RRC的DLInformationTransfer消息转发给UE。
      • (4)UE通过信令通知NAS安全过程的完成,该消息包含IMEISV。UE基于RRC的ULInformationTransfer经由gNB向AMF发送NAS Security Mode Complete消息。gNB接收到ULInformationTransfer消息后,通过NGAP的UL NAS Transport消息转发给AMF。
  • 11.新AMF=>5G-EIR#N5g-eir,启动设备识别:N5g-eir_EquipmentIdentityCheck_Get
    • N5g-eir提供的N5g-eir_EquipmentIdentityCheck服务使5G-EIR能够检查PEI是否有效并检查PEI是否在黑名单中。
    • 该服务的调用方式为: GET /equipment-status
  • 12.AMF=>UDM#Nudm,向UDM更新UE的上下文信息
    • Nudm_UEContextManagement_Registration或Nudm_SubscriberDataManagement服务更新UDM上的UE上下文。
  • 13.新AMF=>旧AMF#Namf,Namf_Communication_RegistrationCompleteNotify
    • 如果在注册过程中AMF发生了改变,则新AMF通过调用Namf_Communication_RegistrationCompleteNotify服务操作通知旧AMF完成UE在新AMF中的注册。如果认证/安全过程失败,则应拒绝注册,并且新AMF向旧AMF调用具有拒绝指示原因代码的Namf_Communication_RegistrationCompleteNotify服务操作。旧AMF将继续,仿佛从未接收到UE上下文传送服务操作。
    • 如果旧注册区域中使用的一个或多个S-NSSAI无法在目标注册区域中提供服务,则新AMF将确定新注册区域中不支持哪个PDU会话。新AMF调用Namf_Communication_RegistrationCompleteNotify服务操作通知旧AMF,包括被拒绝的PDU会话ID和拒绝原因(如S-NSSAI变得不再可用)。然后,新AMF相应地修改PDU会话状态。旧AMF通过调用Nsmf_PDUSession_ReleaseSMContext服务操作来通知相应的SMF在本地释放UE的SM上下文。
    • 该服务的调用方式为:POST /ue-contexts/{ueContextId}/transferupdate
  • 14.UDM=>旧AMF#Nudm,Nudm_UEContextManagement_Deregistration_Notify
    • UDM通过Nudm_UEContextManagement_Deregistration_Notify向旧AMF通知取消注册信息。
  • 15.旧AMF=>SMF#Nsmf,Nsmf_PDUSession_ReleaseSMContext
    • 旧AMF通过Nsmf_PDUSession_ReleaseSMContext通知相应的SMF取消与旧AMF相关的PDU会话。
  • 16.旧AMF=>PCF#Npcf,Npcf_AMPolicyControl_Delete
    • 旧AMF通过Npcf_AMPolicyControl_Delete通知PCF删除与旧AMF相关的策略。
  • 17.新AMF=>PCF#Npcf,Npcf_AMPolicyControl_Create
    • 新AMF通过Npcf_AMPolicyControl_Create通知PCF建立与新AMF相关的策略。
  • 18.PCF=>新AMF#Namf,Namf_EventExpose_Subscribe
    • PCF通过Namf_EventExpose_Subscribe向新AMF订阅UE的相关信息。
  • 19.新AMF=>(R)AN#NGAP,Initial Context Setup Request,Registration Accept
    • 如果AMF中尚未有与UE相关的上下文,则通过NGAP的Initial Context Setup Request消息通知建立UE相关上下文,并携带NAS的Registration Accept消息。
  • 20.(R)AN<=>UE#RRC,SecurityModeCommand/SecurityMode Complete
    • (R)AN通过RRC的SecurityModeCommand/SecurityModeCommand消息与UE建立安全模式。
  • 21.(R)AN<=>UE#RRC,RRCReconfiguration/RRCReconfigurationComplete
    • 如果需要,(R)AN通过RRC的RRCReconfiguration/RRCReconfigurationComplete消息通知UE进行RRC重配置。
  • 22.(R)AN=>新AMF#NGAP,Initial Context Setup Response
    • (R)AN通过NGAP的Initial Context Setup Response消息告知AMF上下文建立结果。
  • 23.UE=>AMF#NAS,Registration Complete
    • UE通过NAS的Registration Complete告知AMF注册过程已在UE侧完成。
  • 24.新AMF=>SMF#Nsmf,Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext Request
    • 新AMF通过Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext消息告知SMF更新SM上下文。
  • 25.SMF=>UPF#PFCP,PFCP Session Modification
    • SMF通过PFCP Session Modification通知UPF进行PFCP会话修改。
  • 26.SMF=>新AMF#Nsmf,Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext Response
    • SMF通过Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext Response告知新AMF相关的SM上下文更新结果。

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