专题详解-5G接入控制(3)

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3.2.1.3 Service Area Restriction信息的动作

3.2.1.3.1 更新UE的Service Area Restriction信息

5G中有两种方法更新UE中的Service Area Restriction:一种是在注册流程最后的REGISTRATION ACCEPT消息中发送给UE,另一种是在UE CONFIGURATION UPDATE COMMAND流程中发送给UE(详见TS 23.502的4.2.4章节)。

3.2.1.3.1.1 注册流程

网络在REGISTRATION ACCEPT或者CONFIGURATION UPDATE COMMAND消息的Service area list IE中将UE的Allowed area或者non-Allowed area信息发送给UE。如果网络没有发送Service area list IE,表示UE注册的PLMN或者对等PLMN中的所有TA都是Allowed area,并且如果UE之前保存了"allowed tracking areas"或者"non-allowed tracking areas"信息,则会将之前保存的列表删除。只要UE收到了Service area list IE,说明Service Area Restriction发生了变化,都需要用新收到的信息把之前保存的信息替换掉。

下图是REGISTRATION ACCEPT中Service area list IE的定义:

图片.png

Service area list IE由Partial service area list构成。规范中Partial service area list有多种类型定义,详见TS 24.501中的具体定义。不管是哪种类型的Partial service area list,其中都包含Allowed Type、Type of list和Number of elements。具体含义如下:

  • Allowed Type

表示后面的列表是allowed area(值为0)还是non-allowed area(值为1)。

  • Type of list

表示列表中的TA和PLMN的关联关系。前面介绍的Service Area Restriction和PLMN强关联,就是从该字段体现出来的。当该字段的取值为“11”时,表示PLMN内的所有TAI都属于allowed area。

  • Number of elements

虽然该字段共有5个bit,正常可以有32个元素,但是规范定义最大值是16,也就是第5个比特取值一直为“0”。这就是为什么Allowed Area和non-Allowed Area最大值为16的原因。

UE的初始注册、移动性注册更新和周期性注册更新流程中的Registration Accept消息都有可能下发Service area list IE。

3.2.1.3.1.2 UE Configuration Update流程

UE Configuration Update流程在5G中应用非常广泛,主要用于AMF更新UE的接入和移动性管理相关的参数或者AMF请求UE执行移动性、周期性注册流程。其实AMF请求UE执行注册流程的最终目的也是为了更新UE的参数,使其立即生效。

UE Configuration Update流程也用于更新UE Policy,我们之前在注册流程中已经介绍过。UE Configuration Update流程可以由AMF触发,也可以由PCF触发。虽然更新UE的接入和移动性参数和更新UE Policy的流程名相同,都叫做UE Configuration Update流程,但是实际的信令流程并不相同,这两个流程详见TS 23.502。

在TS 23.502中还有一个和UE Configuration Update类似的流程是UE Parameters Update流程。UE Parameters Update流程更新的是UDM中保存的参数,主要是Default Configured NSSAI和USIM卡中的Routing Indicator这两个信息。

注:

Default Configured NSSAI这个名词在整个5G相关标准中解释的不多,但很多情况下又作为保底儿的参数,经常出现,有种神龙见首不见尾的感觉。这里汇总一下和Default Configured NSSAI相关的知识点:

(1)Default Configured NSSAI是UE的签约数据,保存在UDM中,适用于任何PLMN,在网络没有提供给UE Configured NSSAI时使用。Default Configured NSSAI是否更新是由HPLMN来决定的。

(2)Default Configured NSSAI和其它Configured NSSAI、Allowed NSSAI一样都是保存在ME的非易失性存储器中,也就是手机的非易失性存储器中,而UE Parameters Update流程更新的Routing Indicator信息却是保存在USIM卡中。

(3)UE收到REGISTRATION ACCEPT和CONFIGURATION UPDATE COMMAND消息,如果Network slicing indication字段取值为:"Network slicing subscription changed,此时UE不会清除保存的Defaulted Configured NSSAI,但是会把除当前PLMN外的其它PLMN的所有切片信息都清除掉。当前PLMN的切片信息使用网络新下发的。

(4)Default Configured NSSAI也属于Configured NSSAI。只是Default Configured NSSAI和HPLMN强相关,由HPLMN配置,适用于任何PLMN,而Configured NSSAI和VPLMN相关,通常配置在AMF和NSSF上。每个PLMN最多只能定义一个Configured NSSAI(注意:不是最多只有一个S-NSSAI)。

(5)虽然Default Configured NSSAI规范说明可以由UE中预先配置,但实际可操作性不大。

(6)其它切片相关的知识点:

  • Configured NSSAI(最多16个S-NSSAI)、Allowed NSSAI(最多8个S-NSSAI)都保存在ME中非易失性的存储器中。

  • R16版本新增Pending NSSAI的概念,也包含16个S-NSSAI。Pending NSSAI是需要进行NSSAA(网络鉴权和认证)的切片。

  • 4/5G互操作中,UE在4G中建立PDN连接时收到的S-NSSAI,保存在Configured NSSAI中的,而不是保存在Allowed NSSAI中。

  • 当UE收到新的configured NSSAI后会把之前UE中保存的Allowed NSSAI、Rejected NSSAI、Pending NSSAI全部清除。UE收到Allowed NSSAI也时一样,会把UE中之前保存的Rejected NSSAI、Pending NSSAI全部清除。另外需要注意切片信息都是和PLMN相关联的,如果PLMN变化了,切片信息需要随之变化,比如UE最经常清除的Rejected NSSAI,当UE在新的PLMN注册、UE尝试在新的PLMN注册失败或者在当前PLMN注册收到了“#62 No network slices available ”失败原因,UE都需要将保存的Rejected NSSAI清除。但是Defaulted Configured NSSAI不会被清除,它的变化只能通过UE Parameter Update流程来改变。

  • 4/5G互操作中还有两个零散的知识点:(1)因为在4G中没有切片的概念,因此4G中建立的PDN连接没有切片的信息,但是4/5G互操作中,PDN连接切换到5G时,PDU Session会涉及到其关联的切片。在TS 23.501中只是介绍说由SMF+PGW-C决定,实际上,这个切片信息保存在UDM中,作为UE的签约数据存在;(2)在基于N26接口的4G到5G的切换中,对于归属地漫游场景,初始AMF会为每个PDU Session选择default V-SMF,AMF发送Nsmf_PDUSession_CreateSMContext Request请求时携带的参数有:UE PDN Connection Contexts、initial AMF ID、SMF + PGW-C address、S-NSSAI。需要注意的就是S-NSSAI参数,这个S-NSSAI是配置在漫游地AMF上的用于4/5G互操作使用的切片标识,这个切片会和default V-SMF关联起来。

5G的切片内容非常多,上面仅列举简单一些知识点,后续再慢慢整理相关的专题知识。

下面详细介绍一下更新UE接入和移动性参数的UE Configuration Update流程,流程图如下:

图片.png

这个流程执行的前提条件是UE要处于CM-CONNECTED状态。如果发生变化时,UE的状态不是CM-CONNECTED状态,具体如何更新取决于网络配置,AMF等待UE下一次和网络接触时一起更新,还是AMF直接启动寻呼或者通知流程立即进行更新。

下面简单介绍一下该流程:

  1. AMF执行UE Configuration Update流程触发条件条件有很多:如:UE的移动性发生变化、AMF从UDM收到了签约信息更新通知、切片信息发生变化、UE分配了PLMN-assigned UE Radio Capability ID,或者UE需要重新执行注册流程等。

  2. AMF向UE发送Configuration Update Command消息,携带的信息很多,详见后面Configuration Update Command消息的定义。

如果UE的Service Area Restriction发生了变化,AMF在向UE发送UE Configuration Update Command的时候,会通过N2接口的消息捎带将更新后的Mobility Restriction List发送给NG-RAN。

2a. 如果Configuration Update Command消息要求UE发送确认消息,UE需要向AMF发送Configuration Update complete消息进行确认。Configuration Update Command消息更新的信息绝大部分都需要UE进行确认,只有NITZ比较特殊,该信息不需要UE发送确认消息。

AMF收到该确认消息,如果之前新分配了5G-GUTI,则认为新的5G-GUTI生效了。

如果AMF不要求UE执行注册流程,就不需要执行后面的3a、3b、3c和第 4步了。如果UE需要执行注册流程,根据具体情况执行相应的步骤。

2b. 如果AMF更新的是UE的CAG信息或者签约的网络切片信息,则AMF需要调用Nudm_SDM_Info服务向UDM发送更新确认消息。也就是说UE Configuration Update流程的发起是由UDM间接触发的情况,AMF需要向UDM发送更新确认消息,确保UE和UDM的信息是同步的。

2c. 如果AMF重新为UE分配了5G-GUTI,AMF在收到UE的确认消息后,需要将从新分配的5G-GUTI导出的UE Identity Index通过N2接口消息发送给NG-RAN。

注:

对于更新UE Identity Index的N2接口消息,应该是UE CONTEXT MODIFICATION REQUEST。

在TS 23.502中该步骤还有说明,如果承载Configuration Update Command的N2接口消息Downlink NAS Transport没有把UE的Mobility Restriction信息发送给NG-RAN,也需要在该步骤中发送给NG-RAN。因为UE CONTEXT MODIFICATION REQUEST消息不包含Mobility Restriction List信息,所以该N2接口消息应该是INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST,该消息中包含有Mobility Restriction信息。

上面两段说明是根据规范查询得来的,在现网中没有追到相关的信令流程,不能确定是否准确,各位同学如果见到现网信令流程,欢迎补充。

2d. 如果AMF给UE重新分配了5G-GUTI,UE需要将新分配的5G-GUTI传递到下层,用于计算寻呼相关信息。除此之外,UE之前保存的任何SUCI都需要同时删除。

3a. 如果MICO模式、增强覆盖限制等NAS参数发生了变化,UE需要立即执行注册流程,重新协商NAS参数,此时3b、3c和第4步跳过不执行。

3b. 如果UE的Allowed NSSAI或者Configured NSSAI的变化不影响UE正在使用的S-NSSAI信息,AMF不会释放当前的NAS连接并执行注册流程。新的Allowed NSSAI中的切片UE可以立即使用,但是新的Configured NSSAI中的切片需要在UE执行完注册流程之后才能使用。此时3c和第4步跳过不执行。

3c. 如果UE的Allowed NSSAI或者Configured NSSAI的变化影响了UE正在使用的S-NSSAI信息,AMF会请求UE立即执行注册流程。

  1. AMF触发释放NAS信令连接及SMF上PDU相关的资源。

UE Configuration Update流程要求UE执行的注册流程类型是移动性注册,并且在接入层不包含5G-S-TMSI或者GUAMI信息,Requested NSSAI的设置根据我们在注册流程详解中介绍的原则设置。

注:

为什么UE Configruation Update要求的UE发起重新注册不能在接入层携带5G-S-TMSI或者GUAMI信息呢?因为如果注册消息的接入层信息如果携带了5G-S-TMSI或者GUAMI,NG-RAN在路由注册消息的时,优先根据5G-S-TMSI或者GUAMI路由注册消息,如果路由到原来UE注册的AMF,而这个old AMF又不支持当前的切片又需要执行AMF重定向,使注册流程复杂很多。

TS 23.502中说明的UE Configuration Update Command消息,在TS 24.501中NAS层的标准名称是:Configuration Update Command,具体的消息定义如下图:

图片.png

AMF可以通过该消息更新的内容很多,不过大部分字段内容都很常见,不进行详细说明。从上图中也可以看出来,其中包含时区和时间的字段信息。记得之前和详解群里的同学讨论过手机更新时间的问题,虽然在规范里找了很长时间,没有太详细的内容,但是网络更新UE的时间应该使用的就是这个流程。下面对不常见的字段进行简单介绍:

  • Configuration update indication

该字段指明UE收到Configuration Update Command后的是否需要发送确认通知或者是否需要执行注册流程。

  • Network slicing indication

该字段用于指示UE的签约切片信息是否发生了改变,及请求的切片是否是由default configured NSSAI创建的。

当UE收到该字段时,会删除当前PLMN外的所有之前保存的其它PLMN相关的切片信息。

  • CAG information list

CAG是R16新增的特性,后面会专门进行介绍。

  • 5GS registration result

这个字段看起来比较突兀,参数的更新突然涉及到注册结果的信息。

该字段包含的内容:

(1)注册是3GPP Access或者non-3GPP Access或者二者都有;

这个信息的应用场景是在UE在3GPP接入或者non-3GPP接入时使用,如:UE通过3GPP Access接入修改了参数后,网络需要更新non-3GPP Access的参数。

(2)SMS over NAS是否允许;

该字段取值为:"SMS over NAS not available",表示网络已经不允许使用SMS over NAS功能了。如果取值为:"SMS over NAS available",表示可以使用SMS over NAS,UE在下次执行移动性注册或者周期性注册,可以设置相应的字段请求使用SMS over NAS功能。

(3)NSSAA功能,也就是网络切片的鉴权和认证;

这个功能比较容易理解,UE注册时的pending NSSAI需要通过该流程来进行下发鉴权结果,决定pending NSSAI最终是Allowed NSSAI还是reject NSSAI。

(4)是否紧急注册。

具体不进行介绍了,紧急注册国内没有使用,知识很有限。

上面这些更新的参数大部分都需要UE发送确认消息。但是AMF更新NITZ(Network Identity and Time Zone,网络标识和时区,一种通过无线网络向移动设备提供本地日期和时间时区夏时制偏移,以及网络提供商身份信息的机制,这通常用于移动电话自动更新系统时间。)时,不会请求UE发送确认消息。这个例外一般在考试时经常会出现。