5GC业务流程介绍
1
提纲
•
5G注册/注销流程
2
UE的注册过程
–
–
–
–
初始注册到5GS;
UE在连接态，或空闲态，因为TA改变，离开之前的注册区
UE能力或者协议参数发生改变
周期性注册更新(due to a predefined time period of inactivity).
成功注册后，UE将获取：
AMF
PCF
•5G-S-TMSI
•注册区
•URSP信息
•UE-AMBR
•移动性限制
•周期性注册更新定时器
•LADN信息
•Allowed NSSAI
•MICO模式
•切换限制表
•IMS语音overPS会话指示
•DRX参数
•互操作N26支持与否的指示
3
注册流程
UE
New
AMF
NR
Old AMF PCF
SMF
AUSF
Registration request
Registration request
Namf_Communication_UEContextTransfer/response
AUSF Selection
Authentication/security
Namf_Communication_RegistrationCompleteNotify
UDM
Selection
Nudm_UECM_Registration
Nudm_SDM_Get/Subscribe
Policy association establishment
Namf_EventExposure_Subscribe
Registration complete
• 2 无线基站可以选择默认AMF，或者根据RAT+NSSAI
选择一个AMF（目前依然是gNb上直接建立到AMF的话
基于SCTP的NGAP连接，类似LTE中eNB和MME的S1AP
连接）；
• 3 AMF基于IMSI信息选择一个AUSF，为用户执行接入
认证；
• 4 一旦成功认证，AMF向UDM发起位置更新请求，这
些信息可以存储在UDR中；
• 5 AMF从UDM获取用户签约策略；
• 6 AMF选择PCF，请求接入策略；
• 7 如果UE在注册请求中携带会话信息，AMF更新之前
SMF的会话信息
PCF
Selection
Registration accept
基本流程
•1 UE发起注册，类型为初始接入，携带身份标识和切
片选择信息，上一次的TAI，5GC能力等；
AMF Selection
Identity Request/response
UDM
• 8 AMF向UE发送注册接受消息，携带5G-GUTI，切片
标识信息，UE-AMBR。
•Note：以上各种Selection，都是通过做NRF discovery
查询到相应的NF或者使用本地缓存，NRF类似LTE中的
4
DNS。
5G AKA流程
UE
SEAF
AUSF
UDM/ARPF
1. Generate AV
AMF separation bit = 1，计算五元
组RAND, AUTN, RES, CK, IK，
然后基于五元组生成5G HE AV
（RAND, AUTN, XRES*, and KAUSF）
XRES*长度扩展为128bit
2. Nudm_Authentication_Get
Response (5G HE AV, [SUPI])
• USIM验证MAC，并返
回RES, CK, IK给UE，
• UE根据RES计算RES*
返回网络
• 是否USIM直接计算
RES*待研究
3. Store XRES*
4. Calculate HXRES*
6. Authentication Request
5. Nausf_UEAuthentication_
Authenticate Response
(5G AV)
7. Calculate Authentication
Response (RES*).
8. Authentication Response
9. Calculate HRES* and
compare to HXRES*.
基于UE返回的RES*计
算HRES*，并与AUSF
提供的进行比较
10. Nausf_UEAuthentication_
Authenticate Request
(RES*)
11. RES* Verification
12. Nausf_UEAuthentication_
Authenticate Response
(Result, [SUPI])
可选保存XRES*至一定时间, 可选
保存 KAUSF ，
根据XRES*计算出HXRES*，推导
KSEAF，生成5G AV（RAND, AUTN,
HXRES*, and KSEAF）
• 验证RES*
• 在AC响应中返回SUPI
（使用SUCI接入时）
• 可选验证AV是否过期。
主要变化：
• 归属网控制增强，增加鉴权确认
过程。
• 5G AKA要求每次仅返回一组鉴权
向量。
5
接入和移动性管理策略关联建立流程
AMF
V-PCF
Decision to establish
policy association
Npcf_AMPolicyControl_Create
Npcf_AMPolicyControl_Create response
Deploy Access and
mobility control policy
Deploy UE Access selection and
PDU session selection policy
Npcf_AMPolicyControl_UpdateNotify
Npcf_AMPolicyControl_UpdateNotify response
H-PCF
基本流程
•AMF决定建立AM策略关联
•2 AMF没有UE的AM策略，AMF请求
PCF关于UE的策略，包括SUPI，组信
息，签约通知指示，业务区限制，
RFSP索引，GPSI，接入类型，位置信
息，拜访地网络，原先策略信息，等
等
•3 PCF提供给AMFAM策略信息，以及
策略触发器参数
•4 AMF部署AM策略给UE，并且将
RFSP索引和业务区限制发给NR
Deploy UE Access selection and
PDU session selection policy
6
去注册过程(UE发起)
UE
NR
AMF
Deregistration request
PCF
SMF
UPF
UDM
基本流程
Nsmf_PDUsession_ReleaseSMContext_Request
N4 session Release request/response
Nsmf_PDUsession_ReleaseSMContext_Response
Session Management Policy Termination
Nudm_SDM_Unsubscribe
Nudm_UECM_Deregistration
Policy association Termination
Nudm_SDM_Unsubscribe
Deregistration accept
Signaling Connection release
•1、UE发起去注册，去注册类型为关机，携带身份标
识和接入类型；
• 2 AMF通知SMF释放PDU会话；
• 3 SMF释放PDU 会话，通知UPF，收回会话IP地址；
• 4 SMF向AMF应答，释放用户PDU会话；
• 5. SMF向PCF发送PCC策略终止消息；
•6 SMF向UDM解约会话管理签约信息，UDM删除SMF
标识和IP地址，DNN和PDU会话ID；
•7 AMF向PCF发起接入和移动性策略关联终止消息，
删除与PCF的用户策略关联；
•8 AMF向UE发送去注册接受消息，携带5G-GUTI，切
片标识信息，UE-AMBR。
7
网络侧发起的去注册
UE
(R)AN
PCF
AMF
SMF
UPF
UDM
1. 注销通知（ Nudm_UECM_DeregistrationNotification (SUPI, Removal Reason) )
1. 注销请求（De-registration Request)
3. 注销通知应答（Nudm_UECM_DeRegistrationNotificationAck）
3a. SDN去订阅（Nudm_SDM_Unsubscribe）
4. UE发起的去注册请求流程中的第2～5步骤
5. AMF发起的策略关联终止（AMF-initiated Policy Association Termination）
6. 注销接受（De-registration Accept）
7. 信令连接释放（Signalling Connection Release)
8
提纲
•
PDU会话流程
9
5G会话移动性模式
标准进展
 UE可同时建立多个PDU Session用以接入一个或多
个数据网络
 支持同一会话通过不同的接入方式访问相同的数据
网络
 建立PDU Session时，外部数据网络可以对PDU
Session进行鉴权/授权
和EPC的差异
 移动性管理和会话管理分离
 取消专有承载
会话模式支持多宿主(multi-home)或上行分类(ULCL)
新概念介绍：会话和业务连续性模式（ SSC
mode ）
SSC mode
1
SSC mode
2
SSC mode
3
接入控制面可以改变，Anchor UPF保持不变
服务区内Anchor UPF保持不变，通过重附着选择
新的anchor UPF
Anchor UPF改变保持业务持续
10
增强的会话和业务连续性
UL-CL的会话管理模型
多宿主PDU会话的会话管理模型
5GC
5GC
Subscriber
data
UDM
AMF
Policy
UDM
SMF
N4
N2
N9
UE
RAN
N3
SMF
PCF
PCF
SMF
N1
N1
AMF
UPF
Branching Function
UPF
N6
DN
IP Anchor 1
IP Anchor 2
RAN
N3
N9
UPF
Uplink Classifier
N9
N9
UPF
UE
N4
N2
N6
DN
 一个PDU Session，可以有两个不同的IPv6前缀，两个地址分别在不同
的UPF锚点上。
 Branching UPF执行上行流量分离和下行流量聚合。
 Branching UPF执行APN AMBR和计费。
UPF
N6
DN
PDU session anchor 1
UPF
N6
DN
PDU session anchor 2
 UL-CL(上行分类功能)将本地业务导向本地网络，非本地业务导
向Anchor UPF。
11
PDU会话建立流程
一个PDU会话建立的触发条件包括
•UE发起PDU会话建立过程
•UE发起PDU会话在3GPP和非3GPP的切换
•UE发起从EPS到5GS的PDU会话切换
•网络发起PDU会话建立过程(设备触发器请求包含了具体触发PDU会话建立的应用)
UE发起PDU会话建立过程
•建立一个新的PDU会话
•将一个EPS的PDN连接切换到PDU会话(无N26接口)
•在非3GPP和3GPP接入之间切换一个存在的PDU会话
•为紧急业务请求一个PDU会话
12
PDU会话建立流程
UE
NR
AMF
UPF
SMF
PCF
UDM
DN
基本流程
PDU session establishment request
SMF
Selection
Nsmf_PDU session_createSMcontext request
Subscription retrieval
Namf_PDU session_createSMcontext response
•1 UE请求建立会话，携带切片信息，DNN信息，
以及PDU session ID、相关参数；
•2 AMF选择SMF，发送会话建立消息
•3 SMF到UDM获取用户签约的会话参数信息；
•4 SMF选择UPF，对PDU会话进行授权和认证；
PDU session authentication/authorization
PCF Selection
Session management policy establishment/modification
UPF Selection
Session management policy modification
N4: session establishment request/Ack
Namf_communication_N1N2 message transfer
N2 PDU session request(NAS)
AN specific resource setup(PDU Session Establishment Accept)
N2 PDU session ack
Nsmf_PDU session_updateSMcontext request
N4: session modification request/Ack
Nsmf_PDU session _updateSMcontext response
•5 认证成功，SMF选择PCF，获取PCC策略；
•6 SMF选择SSC模式，分配IP地址；
•7 SMF向PCF更新用户会话策略信息；
•8 SMF将会话信息和策略信息下发给UPF
•9 SMF发送会话建立接受给AMF
•10 AMF通知基站建立无线承载
•11 无线分配承载，并通知SMF相应隧道信息，
SMF通知UDF下行隧道信息
13
PDU会话建立的结果
SMF
PDU会话ID
Request PDU类型
SSC mode
5G SM能力集：
•RQI/MultiIPv6
•P-CSCF地址
SM PDU DN请求集
请求类型：
•Initial request
•Existing PDU session
•Emergency request
S-NSSAI
Old PDU会话ID
UDM
会话管理签约数据
•DNN
•authorized PDU type(s)
•authorized SSC mode(s)
•default 5QI and ARP,
•subscribed Session-AMBR.
向空口提供PDU会话的QoS profile
•5QI，ARP
• ROA
•GFBR,
•MFBR
向空口提供UPF的N3隧道信息
向UE提供QoS规则
14
SMF的选择
AMF
Serving PLMN
NSSF
1. Slice Selection Request
2.Slice Selection Response
3. Nnrf_NFDiscovery_Resquest
4. Nnrf_NFDiscovery_Response
NRF
请求中包含请求的S-NSSAI，
DNN,SUPI PLMN ID, 非漫游/LBO漫
游模式PDU会话建立过程指示。
提供IP地址或者SMF的FQDN，或
者SMF服务实例端点地址，或者
NSI ID，用于查询切片内NRF
15
PCF的选择
NRF
SMF
AMF
NRF
SMF借助于NRF进行PCF发现
AMF借助于NRF进行PCF发现，或基于AMF本地配
置
AMF选择PCF：
UE的接入策略
SMF选择PCF：
UE的PDU会话策略
运营商策略
DNN
AMF使用的PCF
NSI
选择决策
PCF
SMF本地PCF选择决策
•AMF通过NRF发现PCF实例
•归属漫游情况下，AMF选择V-PCF和H-PCF
•SMF通过NRF发现PCF实例
•PDU会话建立过程中，AMF通知SMF对应PCF
•根据DNN
16
UPF选择
SMF
UPF
选择决策
S
M
F
SMF本地
配置表
切片
DNN
SMF通过本地配置进行UPF选择
UPF
会话类型（IPv4/IPv6/其它）
位置
DNAI
UPF负荷
SMF进行本网UPF选择
17
会话管理策略的建立流程
AMF
UPF
SMF
V-PCF
H-PCF
UDR
CHF
Npcf_SMPolicyControl_Create
Nudr_UDM_Query&Nudr_UDM_Subscibe
Initial Spending Limit Report Retrieval
Policy decision
Npcf_SMPolicyControl_Create response
基本流程
•1 SMF决定PDU会话需要进行PCC授权，与
PCF建立SM策略关联，SMF发送策略控制
消息，携带IMSI，PDU会话ID，PDU会话类
型，DNN，接入类型，AMF实例ID，
IPv4/Ipv6地址，QoS信息，位置信息，CC
等参数
•2 PCF没有用户签约参数，会向UDR获取用
户会话策略信息。PCF也会向UDR订阅用户
会话策略签约改变事件
•3 如果PCF发现用户策略与计费相关，PCF
向CHF发送用量使用策略查询
•4 PCF发送策略授权消息给 SMF。之后PCF
会向SMF订阅PDU会话相关事件报告
18
SSC模式1的移动性管理流程示意图
用户移动可能导致控制面发生改变
比如AMF改变，但是会话锚点不变
SMF
PDU会话连续
PDU会话的UE IP地址保持不变
UPF
PDU Session Anchor
对连续性要求的场景，比如VoNR
19
SSC模式2的移动性管理流程示意图
用户移动，导致应用要求重新选择
会话锚点
SMF
PDU会话先断后连
PDU会话重新分配IP地址
UPF
PDU Session Anchor 1
UPF
PDU Session Anchor 2
对连续性要求不高的场景
20
PDU会话连续性2
UE
NR
AMF
UPF1
UPF2
SMF1
SMF2
UL/DL data
发现用户的UPF锚点需要
重定位
基本流程
•1 由SMF确定UPF的重定位；
PDU session release with UPF1
PDU session connection with UPF2
UL/DL data
•2 SMF向UE发送NAS消息，携带PDU会话
ID，要求会话重新进行建立
•3 SMF执行PDU会话释放流程；
•4 UE收到释放命令，根据原因值是PDU会
话重建，UE发起PDU会话重建过程
•5 AMF选择SMF，由SMF为用户重新选择
UPF；
21
SSC模式3的移动性管理流程示意图
SMF
SMF
用户移动，导致应用要求重新选择会话锚点
PDU会话先连后断
重新分配IP地址
UPF
PDU Session Anchor 2
终端上层保障业务连续性
UPF
PDU Session Anchor 1
22
PDU会话连续性3
UE
NR
基本流程
AMF
UPF1
UPF2
SMF1
SMF2
UL/DL data
发现用户的SMF/UPF锚
点需要重定位
Namf_Communication_N1N2MessageTransfer
PDU session Modification Command
IP地址有效时间通过ePCO带给UE，
指示就会话的生存时长
UE Initiate PDU session establishment with UPF2
UL/DL data
•1 由SMF确定UPF需要重定位，或者SMF需要改
变
•2 SMF向UE发送NAS消息，携带PDU会话ID，
SMF重分配请求指示，要求释放该会话，并提供
定时器指示该会话保留时间
•SMF启动PDU会话释放定时器
•3 AMF转发NAS消息到UE。UE将释放定时器值
提供给上层
•4 UE接受PDU会话修改命令，执行PDU会话建
立流程，AMF根据SMF重分配指示，选择新SMF，
由新SMF为用户重新选择UPF；
•5 SMF根据旧会话ID，为用户重新选择PDU锚点
UPF
PDU session release with UPF1
•6 一旦PDU会话重新建立，UE使用新的IP地址和
前缀转发数据流
•7 SMF或者UE根据释放定时器，释放原有旧会
话
23
增加一个BP或者PSA锚点移动性流程示意
图
到同一个DNN的PDU会话
因为业务是分布式部署，需要增加接入锚
UPF
PDU Session Anchor 2
业务网络
点
或者为了保障业务连续性
同时建立两个PDU会话锚点
I-UPF
UPF
PDU Session Anchor 1
此时，引入了I-UPF，用于分流
24
增加PSA和BP/UL-CL节点
基本流程
UE
NR
UPF(BP/
ULCL)
SMF
UPF
PSA1
UPF
PSA2
•1 UE建立到PSA1锚点的PDU会话。
UE已经与PSA1建立了PDU会话
SMF建立PSA2
SMF建立BP/ULCL
SMF更新PSA1下行业务流路径
Downlink data
•2 因为移动性，SMF决定建立一个新UPF作为PSA2，
使用N4配置新UPF2，分配一个新IPv6前缀，如果PCF
签约IP分配和释放变化，SMF执行会话策略修改流程
•3 SMF选择一个BP/ULCL UPF，通过N4消息携带UL上
行流量转发规则， PSA1和PSA2隧道信息以及AN隧道
信息
• SMF提供PSA1和PSA2的IPv6前缀流量过滤器信息，分
别指示哪些流到PSA1，那些流到PSA2.或者提供流过滤
器，用于ULCL分流
Uplink for PSA1
SMF更新PSA2下行业务流路径
SMF更新NR上行业务流路径
Uplink for PSA1
向UE分配新IPv6前缀
SMF重新分配PSA1的IPv6前缀
•4 SMF通过N4消息更新PSA1，携带BP/ULCL下行流隧
道信息
•6 SMF通过N11消息更新NR，提供BP/ULCL的上行隧
道信息通告
•7 SMF通知UE到PSA2新IPv6前缀。UE采用新IPv6前缀
转发业务流
Uplink for PSA2
25
PDU会话连续性3的IPv6多归属模式
UE
NR
AMF
UPF1
UPF2
UL/DL data
SMF
PCF
确定UPF需要重定位
N4: session establishment req/rsp
Session management policy Modification
BP UPF
BP UPF selection
N4: session establishment req/rsp
N4: session modification req/rsp
N4: session modification req/rsp
Namf_communication_N1N2 message transfer
N2 request/response
Nsmf_PDU session _updateSMcontext req/rsp
IPv6 prefix configuration
UL/DL data
N4: session establishment req/rsp
N4: session release req/rsp
Session management policy Modification
N4: session modification req/rsp
Namf_communication_N1N2 message transfer
N2 request/response
Nsmf_PDU session _updateSMcontext req/rsp
N4: session release req/rsp
基本流程
•1 SMF决定PDU会话需要建立新PDU会话锚点
•2 SMF选择一个新UPF，使用N4配置新UPF2，分配一
个新IPv6前缀，如果PCF签约IP分配和释放变化，SMF
执行会话策略修改流程
•3 SMF选择一个BP UPF，通过N4消息携带UL流量转发
规则， AN隧道信息以及N9隧道信息
•4 SMF通知UPF2，关于BP UPF的N9隧道信息
•5 SMF调用N1N2消息传输操作，携带N3隧道信息，
AMF发送N2请求消息，携带N2 SM信息
•6 AMF调用会话更新消息通知SMF，会话更新完成。
SMF通知UE新IPv6前缀，以及路由信息，通过旧路径发
送0生命周期的原有路由通告
•7 UE使用新的IPv6前缀，将业务流都通过新前缀发送，
当旧前缀有效时间到期，SMF释放旧IPv6前缀。
•8 SMF发送N4会话修改给BP，释放到旧PSA的N9隧道，
然后SMF释放旧PSA的会话，如果PCF签约了IP分配/释
放事件，通知PCF
26
PDU会话修改的触发
UE发起PDU会话修改过程，携带新的QoS参数，报文过滤器
PCF发起PDU会话策略修改过程，触发PDU会话修改(AF触发的路由)
UDM更新用户会话签约数据，通过Nudm_SDM_Notification通知SMF
本地操作触发，或者SMF发现AMF故障，修改一个PDU会话
 RAN指示SMF，一个具体的QoS流资源已经释放，RAN发送N2消息到AMF，包括QFI，用户位置信息以及QoS流
释放指示。
AN发起的Notification控制，对于GBR流，RAN发送N2消息给SMF，携带PDU Session ID, N2 SM information，SM
信息中包括了QFI和QoS目标建立成功或失败指示
27
5G基本流程 –LBO和非漫游 PDU会话修改
流程-1
UE
(R)AN
AMF
SMF
UPF
UDM
PCF
1a. PDU会话修改请求（PDU Session Modification Request）
1a. PDU会话更新上下文（Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext)
1b. 会话管理策略修改（Session Management PolicyModification）
_
1c. 签约数据更新通知Nudm_SubscriptionData_UpdateNotification
_
1d. Qos更新触发
（QoS Update Trigger）
1a~1e为
不同触发
场景
1e. N2消息【N2 message(PDU session ID, SM information)】
1e. PDU会话上下文更新请求（Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext）
2. 会话管理策略更新（Session Management Policy Modification）
3a. PDU会话向下文更新响应（Response of Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext)
3b. 经AMF进行N1、N2信息传递（Namf_Communication_N1N2MessageTransfer）
4. N2会话请求（Session Request）
5. AN指定的资源修改（包含PDU会话修改指令及应答）【AN-specific resource modification(including PDU Session Modification Command /Ack)】
6.N2会话响应（ N2 Session Response）
28
5G基本流程 –LBO和非漫游 PDU会话修改
流程-2
UE
(R)AN
AMF
SMF
UPF
UDM
PCF
7a. PDU会话上下文更新请求Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext Request
7b. PDU会话上下文更新响应Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext Response
8. PDU会话修改命令应答（PDU Session Modification Command Ack）
9. AN前转NAS消息到AMF（N2 NAS uplink transfer）
10a. PDU会话上下文更新请求（Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext Request）
10b. PDU会话上下文更新响应Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext Response
11a. N4 会话修改请求（N4 Session Modification Request）
11b. N4会话修改响应（N4 Session Modification Response）
12. 会话管理策略更新Session Management Policy
Modification
_
29
PDU会话释放流程
 释放PDU会话的所有资源
•释放IPv4地址资源，IPv6多归属地址前缀
•相应的UPF资源
PDU会话释放的集中情况：
 UE请求PDU会话释放
 SMF请求PDU会话释放
•DN发来的请求，如取消UE接入DN的授权
•SMF收到AMF通知，UE离开了LADN覆盖区
•SSC mode触发的PDU会话释放
•本地配置策略
 PCF请求PDU会话释放
 AMF发起PDU会话释放，当UE与AMF之间PDU会话信息不匹配时，或者UE的网络切片集合发生变化
30
5G基本流程 –LBO和非漫游 PDU会话释放
流程-1
UE
(R)AN
AMF
SMF
UPF
PCF
1a. UE发起PDU会话释放请求（PDU Session Release Request）
1a. PDU会话上下文更新请求（PDU会话释放请求）
【Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext(PDU Session Release Request)】
1a~1d对应不
同的会话释放
触发场景
1b.. 会话管理策略终止（Session Management Policy
Termination）——触发SMF发起释放会话
1c.AMF发起PDU会话上下文释放请求（NSmf_PDUSession_ReleaseSMContext）
1d. SMF触发PDU会话释放
（PDU Session Release Trigger）
2a.N4会话释放请求（N4 Session Release Request）
2b. N4会话释放响应（N4 Session Release Response）
3a. PDU会话上下文更新响应（Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext Response）
(PDU会话释放由UE发起场景）
3b. 经AMF传递N1、N2消息（Namf_Communication_N1N2MessageTransfer ）
（PDU会话释放由SMF发起场景）
3cPDU会话释放上下文响应（.Nsmf_PDUSession_ReleaseSMContext Response）
（PDU会话释放由AMF发起场景）
_
31
5G基本流程 –LBO和非漫游 PDU会话释放
流程-2
UE
(R)AN
AMF
SMF
UPF
PCF
4. N2资源释放请求（N2 Resource Release Request）
5. AN指定的资源修改请求（包含PDU会话释放指令）【AN-specific resource modification
（including PDU Session Release Command）】
6. N2资源释放应答（N2 Resource Release Ack）
7a.PDU会话上下文更新请求（含N2 SM资源释放应答，用户位置）
【Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext(N2 SM info)】
7b.PDU会话上下文更新响应（Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext Response）
8.PDU会话释放应答（PDU Session Release Ack）
9. N2上行承载NAS（N2 Uplink NAS transport）
10a.PDU会话上下文更新请求（含PDU会话释放应答，UE位置信息）
【Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext(N1 SM info)】
10b.PDU会话上下文更新响应（Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext Response）
11. PDU会话上下文状态通知（释放）
【Nsmf_PDUSession_StatusNotifySMContext(Release)】
12. 会话管理策略终止Session Management Policy Termination
32
跨PLMN漫游架构(home
routed)
N31
N27
N24
NSSF
NRF
NEF
Nnrf
Nnef
Nnssf
Namf
AMF
PCF
Npcf
vSEPP
Nsmf
UDM
N8
N32
Nudm
hSEPP
SMF
NRF
Nnrf
NEF
Nnef
Nausf
Nsmf
SMF
NSSF
Nnssf
Npcf
AUSF
Naf
AF
PCF
N4
N16
UE
(R)AN
N3
UPF
VPLMN
N12
N9
UPF
N6
DN
HPLMN
1 国际漫游需要打通N8,N9, N12, N16, N24,N27,N31,N32等接口
2 拜访地AMF选择归属地H-SMF
3 归属地H-PCF确定UE的策略信息
33
UE
NR
AMF
V-UPF V-SMF
H-UPF H-SMF
H-PCF UDM
PDU session establishment request
跨PLMN漫游流程简介
SMFSelection
Nsmf_PDU session_createSMconterxt request
Nsmf_PDU session_createSMconterxt response
漫游相关的主要流程：
UPF Selection

N4: session establishment req/rsp
Nsmf_PDU session_create request
Subscription retrieval



PDU session authentication/authorization
PCF Selection
Session management policy modification
UPF Selection
Session management policy modification
N4: session establishment req/rsp




在漫游时，HR模式，AMF选择H-SMF、VSMF，并将H-SMF地址提供给V-SMF；
AMF选择本地V-SMF服务，创建SM会话上下
文；
SMF选择本地V-UPF服务，创建N4上下文；
V-SMF与归属地H-SMF通讯，创建归属地会
话；
PDU会话的认证与鉴权；
归属地H-SMF选择归属地H-UPF创建本地N4
上下文；
漫游地无线资源分配；
IP地址分配，会话创建完成，数据收发
Nsmf_PDS session_create Ack
Namf_communication_N1N2 message transfer
N2 PDU session request
RRC reconfiguration
N2 PDU session Request Ack
Nsmf_PDU session_updateSMcontext request
N4: session establishment req/rsp Nsmf_PDU session_update request
Nsmf_PDU session_updateSMcontext response
34
提纲
•
服务请求流程
35
业务请求流程
CM-CONNECTED with RRC Inactive state
1.
核心网和UE处于NAS连接态，基站处于RRC inactive态
2.
基站进行移动性管理(周期性更新保证UE 可达)
3.
UE通过Resume过程回复RRC Connect状态
4.
终呼由基站进行寻呼
5.
当异常的时候，退出RRC inactive状态，进入CM-IDLE状态
UE触发的业务请求
网络触发的业务请求
•终端发送上行信令
•终端需要发送上行数据
•响应网络的寻呼请求
•激活用户面连接
•网络需要向终端发送信令:
UE处于空闲状态，网络首先发送paging
UE处于连接状态，网络发现UP面去活，发送业务请求
36
终端发起的业务请求流程
UE
(R)AN
AMF
SMF
UPF
PCF
AUSF
1. NAS 业务请求（NAS Service Request）
2. N2 消息包含NAS SR 请求[N2 message (NAS:Service Request)]
3. 认证/安全(Authentication/Security)
4.PDU会话上下文更新请求Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext
Request(PDU Session ID(s), Cause(s), UE location information,
Access Type)
5.UPF选择UPF selection
6. PDU会话上下文更新响应（Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext Response ）
7. N2请求 N2 Request（包含从SMF获取的会话信息、安全上下文、AMF信令连接ID、切换限制列表、签
约的UE-AMBR，MM NAS 业务接受，推荐的Cell/Tas/NG-RAN标识列表）
8. RRC连接重配置（RRC connection reconfiguration）
重定位场景（I-UPF is relocated）
上行数据（Uplink data）
9. N2请求应答（N2 Request Ack）
10. PDU会话更新上下文请求（Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext Request ）
11.会话管理策略更新（Session Management Policy Modification）
基本流程
•1 UE发起业务请求消息，请求建立
到AMF的连接，用于信令发送，数据
发送，或响应寻呼消息；
•2 AMF和UE之间建立安全上下文，
UE的信令受到加密保护
•3 如果UE要发送数据，AMF向SMF发
送PDU会话ID，请求SMF返回该会话
的空口参数信息；
•4 AMF通知无线基站为UE建立相关
PDU会话的无线承载；
•5 无线基站与终端建立好PDU会话
的无线承载
12. N4会话修改请求/响应（N4 Session Modification Request/Response）
下行数据Downlink data
13. PDU 会话更新上下文响应Nsmf _PDUSession_UpdateSMContext Response
37
网络触发的业务请求
UE
(R)AN
AMF
SMF
UPF
1. 下行数据（Downlink Data）
基本流程
2a. 数据通知 Data Notification
2b. 数据通知应答 Data Notification Ack
2c. 下行数据（Downlink Data）
3a. 请求AMF向AN/UE传递信息
（Namf_Communication_N1N2MessageTransfer）
3b. 请求AMF向AN/UE传递信息响应
（Namf_Communication_N1N2MessageTransfer Response）
4a. UP面重激活（连接态）
UP reactivation(Connected)
3c. 失败指示（Failure indication)
– 如AMF返回失败）
4b. 寻呼Paging 4b. 寻呼Paging
•1 UPF收到下行数据，发现没有到基站的
隧道信息，缓存数据，发送DDN给SMF；
•2 SMF向AMF发送N11 消息，携带用户身
份，PDU 会话ID，以及寻呼策略信息
•3 如果用户可以寻呼，AMF发送寻呼消息；
•4 无线基站按照AMF携带的寻呼策略，寻
呼UE；
•5 在空闲态的UE收到寻呼，将发起业务
请求过程
4c. NAS通知（NAS Notification）
5. AMF事件能力开放通知（Namf_EventExposure_Notifiy）
_
.
6.业务请求过程Service
Request Procedure
D7. 下行数据Downlink Data
38
提纲
•
切片选择流程
39
5G网络需要同时满足多元化应用的差异化SLA需求
超高清视频播放
密集人群宽带接入
工业自动控制
传感器网络
应用
…
上/下行速
率
50/300Mbps
端到端时延
时延
10ms
可靠性
N/A
连接密度
25000/km2
移动性
步行速度，
车内：最高60km/h
50/25Mbps
50/25Mbps
10ms
10ms
N/A
N/A
500000/km2
500000/km2
步行速度
步行速度
1Mbps，最高10Mbps
1Mbps，最高10Mbps
1ms
1ms
99.9999%
99.9999%
100000/km2
100000/km2
按需：0-500km/h
按需：0-500km/h
低（1-100Kbps）
低（1-100Kbps）
毫秒到小时
毫秒到小时
N/A
N/A
一百万/km2
一百万/km2
按需：0-500km/h
按需：0-500km/h
…
5G网络切片确保同时实现多元化应用的性能要求和高用户体验
40
5G系统编号--网络切片 S-NSSAI
为了识别端到端的网络切片，5GS使用称为S-NSSAI（单网络切片选择辅助信息）的信息。
一个S-NSSAI包括：
--Slice/Service type切片/服务类型（SST），
--Slice Differentiator切片差异区分器（SD），可选信息，用于补充切片/服务类型以在多个网络切片之
间进行区分。
SST
SD
8 bits
24 bits
NSI ID 切片实例ID： 目前是一个字符串，
具体格式标准还没有定义。
S-NSSAI
Slice/Service type
eMBB (enhanced Mobile Broadband)
URLLC (ultra- reliable low latency
communications)
MIoT (massive IoT)
SST value
1
2
3
SST的0 to 127值保留由标准定义，128 to
255运营商可定制.
NSSAI：是S-NSSAI的集合，一个UE当前定
义最多包含8个S-NSSAI
41
切片标识的定义
NSSAI(Network Slice Selection Assistance Information)
Configured NSSAI
多个 S-NSSAIs
UE可由HPLMN配置网络切片信息
•Configured NSSAIs
•Max=1Configure NSSAI per PLMN
•Configured NSSAI可以有标准值，以及PLMN
相关的值
•HPLMN的configured S-NSSAI与UE签约SNSSAI相符
•Severing PLMN的Configured NSSAI中S-NSSAI
可以由运营商配置到HPLMN的Configured
NSSAI中S-NSSAI映射
Requested NSSAI
UE向网络注册，携带请求的NSSAIs
AMF根据签约NSSAI校验请求的NSSAI
Allowed NSSAI
UE存储NSSAI
配置NSSAI以及与
归属配置值的映射
关系
允许的NSSAI以及
与归属配置值的映
射关系
拒绝的S-NSSAI
perPLMN，Per TA
list
成功完成注册，UE获取到该接入类型允许的
NSSAIs
AMF也会下发允许NSSAI到
在当前注册区和接入类型下有效
42
切片选择过程
NR
UE
UE在AS和NAS层携带请求的
NSSAI，其中包含多个S-NSSAI，
请求NSSAI要么来自配置的
NSSAI，要么之前保存的允许
NSSAI，如果没有配置NSSAI，
或者允许NSSAI，UE不能携带请
求NSSAI
AMF
•如果不能
服务UE，通
过重路由消
息，发给其
他AMF
根据请求NSSAI选择一个AMF，
如果NR不能根据NSSAI选出一个
AMF，他将NAS消息发给默认
AMF集
AMF
•AMF从UDM获取用户的签约S-NSSAI信
息，校验用户请求NSSAI是否符合签约
切片信息
•如果UE没有包括请求的NSSAI，或者与
签约不匹配时，AMF查询NSSF，携带请
求NSSAI，与归属NSSAI映射关系，签约
S-NSSAI，PLMN ID，以及UE的TA
NSSF
•校验用户请求NSSAI中每个S-NSSAI是否符合签约切片信
息
•如果UE没有包括请求的NSSAI，选择签约中默认S-NSSAI
•选择服务UE的网络实例，NSI ID
•当多个网络实例都可以选择时，NSSF可以推迟选择切片
实例，等后续触发
•确定目标AMF set
•确定允许的NSSAI，以及切片实例可用性信息
•如果允许S-NSSAI到签约S-NSSAI的映射
•也可以确定用于选择该切片其他NF的NRF
43
切片漫游方案——切片选择（UE使用标准S-NSSAI场景）
• UE仅使用标准S-NSSAI场景：
• VPLMN和HPLMN使用相同的S-NSSAI进行切片相关的决策和选择。
• HPLMN和VPLMN内切片选择流程各自独立。
标准的S-NSSAI
VPLMN内切片选择流程
独立进行
UE
拜访网络VPLMN
HPLMN内切片选择流
程独立进行
归属网络HPLMN
44
切片漫游方案——切片选择（UE使用非标准S-NSSAI场景）
HPLMN的S-NSSAI
HPLMN的S-NSSAI与VPLMN的SNSSAI的映射
更新
HPLMN的S-NSSAI映射到VPLMN
的S-NSSAI
VPLMN发起的
HPLMN切片相关选择流程使用
HPLMN的S-NSSAI。
VPLMN的S-NSSAI作用域
UE基于VPLMN相关的S-NSSAI信
息（配置S-NSSAI，接受S-NSSAI，
拒绝S-NSSAI)组装请求S-NSSAI。
UE基于拜访网响应消息更新本地的VPLMN相关
S-NSSAI信息和切片映射。
UE
拜访网络内切片选择仅使用VPLMN
映射后的S-NSSAI。
拜访网络内切片选择功能
拜访网络
HPLMN仅使用
HPLMN定义的SNSSAI进行切片相关
选择。
VPLMN获取HPLMN的签约SNSSAI映射后用于本网切片选择决
策。
归属网络
45
注册过程中AMF重选
Initial
AMF
(R)AN
Target
AMF
NSSF
NRF
1. Initial UE message
2. Optionally steps 4-9a of figure 4.2.2.2.2-1.
UDM
3a. Nudm_SubscriberDataManagement_Get(slice specific info request)
•
AMF在鉴权过程结束后从UDM获取
切片签约信息
•
AMF进行切片选择，获取目标AMF
•
AMF直接转发NAS请求至目标AMF
或者通知RAN进行重路由
3b. Nudm_SubscriberDataManagement_Get response
4a. Slice Selection Request
4b. Slice Selection Response
Old AMF
5 Namf_Communication_RegistrationCompleteNotify
6a. NF Discovery Request
6b. NF Discovery Response
7a. Namf_Communication_N1MessageNotify
(A)
(B)
7b. N2 message
7c. N2 message
7a. Reroute NAS message
7b. Initial UE message
8. Steps 4-22 of figure 4.2.2.2.2-1 or
Steps 8-22 of figure 4.2.2.2.2-1
46
切片标识的更新
UE
AMF
NR
SMF
UPF
基本流程
AMF决定更新UE的配置
UE Configuration Update Command
UE Configuration Update Complete
UE在CM-CONNECTED状态发起注册流程
AM不触发AN释放过程
AM触发AN释放过程
•1 因为网络切片配置改变，UDM签约改
变，以及UE移动性改变，AMF确定UE需
要执行注册流程；
•2 AMF向UE发送配置更新消息，携带切
换限制表，多个UE参数，允许NSSAI，配
置的NSSAI，以及NSSAI的映射，LADN信
息等
•AMF在该命令中，可以指示是否进行应
答，以及 是否发起注册流程
•3 UE进行应答：UE发现允许NSSAI，或者
新配置NSSAI影响了现有切片连接，重新
发起注册
UE进入CM-CONNECTED状态后，重新发起注册流程
47
切片的漫游方案——SMF选择（local breakout）
NSSF
Nnssf
NRF
NEF
Namf
UE
AMF
N1
(R)AN
N2
N3
vSEPP
Nsmf
SMF
N4
SMF选择流程
1. 切片实例选
择
2. NRF分配
Naf
Npcf
Nnrf
Nnef
UPF
NRF
UDM
AF
PCF
N32
Nudm
hSEPP
Nnrf
Nnssf
Nausf Npcf
Nnef
AUSF
VPLMN
N6
NSSF
PCF
NEF
HPLMN
DN
48
SMF 选择 - roaming with local breakout
Serving PLMN
AMF
NSSF
1. Slice Selection Request
NRF
请求中包含请求的S-NSSAI，SUPI
PLMN ID, UE TAI，非漫游/LBO漫游
模式PDU会话建立过程指示。
2.Slice Selection Response
3. Nnrf_NFDiscovery_Resquest
4. Nnrf_NFDiscovery_Response
选择切片实例，返回切片实例
使用的NRF，可以返回NSI ID。
49
切片的漫游方案——SMF选择（Home Routed）
归属网SMF选择流程
UE
N1
(R)AN
N2
AMF
N3
Npcf
vSEPP
Nsmf
NRF
UDM
N32
Nudm
hSEPP
SMF
UPF
VPLMN
Nnrf
NEF
Nnef
Nausf
Nsmf
SMF
NSSF
Nnssf
Npcf
AUSF
Naf
AF
PCF
N4
Namf
PCF
N4
Nnrf
Nnef
Nnssf
VPLMN SMF选择流
程
1. 切片实例选择
2. NRF分配
NRF
NEF
NSSF
N9
UPF
N6
DN
HPLMN
50
SMF 选择 - Home routed roaming —场景1
VPLMN
AMF
HPLMN
vNSSF
vNRF
hNRF
1. Slice Selection Request
2. Slice Selection Request
3. Slice Selection Response
4.Slice Selection Response
5. Nnrf_NFDiscovery_Resquest
8. Nnrf_NFDiscovery_Response
6. Nnrf_NFDiscovery_Request
7. Nnrf_NFDiscovery_Response
hNSSF
vNSSF无S-NSSAI对
应的归属域切片配
置信息时，向hNSSF
查询获取NSI ID，
hNRF。
vNRF通过hNRF获取
hSMF。
51
SMF 选择 - Home routed roaming ——场景2
VPLMN
vAMF
HPLMN
vNRF
hNRF
local NRF in
Home PLMN
hNSSF
1. Nnrf_NFDiscovery_Request
2. Nnrf_NFDiscovery_Request
3a. Nnrf_NFDiscovery_Request Response
(3A)
归属网只有单个NRF时，仅
3A流程适用。
3b. Nnrf_NFDiscovery_Request Response
3a. Nnrf_NFDiscovery_Request
归属网和拜访地均支持切
片，归属网部署有nNRF和
切片Local NRF，但没有部
署NSSF适用。
3b. Nnrf_NFDiscovery_Request Response
(3B)
3c. Nnrf_NFDiscovery_Request Response
3d. Nnrf_NFDiscovery_Request Response
52
SMF 选择 - Home routed roaming ——场景3
VPLMN
vAMF
HPLMN
vNRF
hNRF
local NRF in
Home PLMN
hNSSF
1. Nnrf_NFDiscovery_Request
2. Nnrf_NFDiscovery_Request
hNRF代表AMF向hNSSF查询
获取切片内的Local NRF，获
取NSI ID（可选）。
(3A)、(3B) - 略
3a. Slice Selection request
3b. Slice Selection response
3c. Nnrf_NFDiscovery_Request
(3C)
3d. Nnrf_NFDiscovery_Request Response
归属网部署有hNRF、切片
Local NRF和NSSF适用。
3e. Nnrf_NFDiscovery_Request Response
3f. Nnrf_NFDiscovery_Request Response
53
提纲
•
4/5G 互操作
54
5G的互操作架构
接口互通与网元融合




HSS+UDM
N10
S6a
S5
PCF+PCRF;
N7
SMF+PGW-C;
N4
UPF+PGW-U
S11
SGW
MME
N8
N26
N15
5G终端的要求
UE单注册模式：
N11
N3
AMF
•
单注册模式：UE单一时刻仅注册到EPC、或5GC；
•
单注册UE，可以同时支持EPC NAS和5GC NAS；
同时支持EPC NAS和5GC NAS的UE，会在4G注
册时，通过UE capability字段指明自己的能力；
N2
S1
E-URTAN
融合UDM+HSS：统一签约管理
融合PCF+PCRF：统一策略管理
融合SMF+PGW-C：统一会话管理锚点
融合UPF+PGW+U：统一用户面隧道锚点
NR
UE双注册模式：
UE
•
双注册终端必须支持EPS Attach不建立PDN连接；
•
双注册时，UE提供native 4G-GUTI和5G-GUTI；
•
双注册可以注册5GC，EPC或同时注册两个网络；
55
5G核心网与EPC的互操作
APP
S11
S6a
UPF+PGW-U;
SMF+PGW-C;
PCF+PCRF;
HSS+UDM;
N26
MME
SG
W
S1-U
S1-MME
HO/TAU
eNB
HO/REG Update
S5
N3
N11,N15,N8
S6a
S11
AMF
SGW
N2
S1-U
NR

S5
N3
N11,N15,N8
AMF
TAU Reject
+Re-Attach(HO flag)
N2
REG update Reject
+Re-REG(HO flag)
S6a
SGW
S1-U
NR
无N26接口单注册时互操作
不保证会话连续，可保证用户IP地址
锚定
 流程：
注册更新/TAU拒绝，携带“PDU会话
切换支持”指示。
UE重注册，携带“切换”指示

S11
UPF+PGW-U;
SMF+PGW-C;
PCF+PCRF;
HSS+UDM;
N3
N11,N15,N8
MME
AMF
S1-MME
N2
PDN Connection
Establisment(HO flag)
eNB
NR
PDU Session Establishment(Exist PDU
indication)
UE
UE
有N26接口单注册互操作
基于N26保证会话连续，无缝切换
idle态
跨RAT注册更新/TAU
connected态
跨RAT HO
UPF+PGW-U;
SMF+PGW-C;
PCF+PCRF;
HSS+UDM;
MME
S1-MME
eN
B
UE


N6
N6
N6
S5
APP
APP
无N26接口双注册互操作
保证会话连续
4G->5G
UE发起PDU会话建立流程，携带
“PDU会话已存在”指示
 5G->4G
附着时消息中携带“切换”指示


56
N26接口下单注册的移动性
HSS+UDM
HSS+UDM
N10
S6a
S5-C
S5-U
S11
N8
PCF+PCRF;
N7
SMF+PGW-C;
N4
N15
UPF+PGW-U
N11
N10
S6a
S5-C
S5-U
S11
SGW
N26
MME
N3
AMF
N2
S1
UE
单注册到4G网络，空闲模式
下通过TAU方式接入4G核心网，
连接态时，切换到4G核心网
•
MME指示终端网络支持N26接口的互操作
•
MME根据UE的能力，选择合一网关
•
EPC附着流程，PDN连接建立流程需要修改
• MME支持N26接口，完成切换、上下文的信令交互
N15
UPF+PGW-U
N11
SGW
N26
MME
N3
AMF
N2
S1
NR
E-URTAN
N8
PCF+PCRF;
N7
SMF+PGW-C;
N4
NR
E-URTAN
单注册到5G网络，空闲模式
下通过注册方式接入5G核心
网，连接态时，切换到5G核
心网
UE
•
AMF指示终端网络支持N26接口的互操作
•
NRF需要增加合一能力的网络功能登记
•
注册流程进行了修改
• AMF支持N26接口，完成切换、上下文的信令交互
57
N26接口下的连接态切换：5GC->EPC
UE
NR
LTE
AMF
MME
SGW
PDU session is on-going
PGW- UPF/
C/SMF PGW-U
基本流程
Handover required
SM context req/resp
Relocation request
Create session req/resp
handover req/ack
Relocation response
•2、AMF要求SMF提供UE的SM上下文；
Indirect tunnel
Handover command
Handover complete
•1、5G NR发起切换请求；
Indirect tunnel
Downlink data
•4、MME通知基站分配承载资源；
Handover notification
Relocation complete notif/ack
Modify bearer req/resp
•3、AMF通知MME，准备切换，携带EPS
承载信息；
•5. eNB分配无线承载资源；
Sx session modification
•6、MME可以要求建立间接转发隧道；
•7、AMF通知NR完成切换准备
•8、UE接受NR的切换通知，以及5GC分配
的EPS承载ID
TAU procedure
Delete indirect tunnel
Delete indirect tunnel
N4 session modification
•9、终端接入4G后，通知MME，切换完成
58
N26接口下的连接态切换：EPC->5GC
UE
NR
LTE
AMF
MME
PGW- UPF/
C/SMF PGW-U
SGW
PDU session is on-going
Handover required
Forward Relocation request
Upd SM context req/resp
handover req/ack
Upt SM context req/resp
Forward relocation response
Handover command
PCF/PCRF
基本流程
•1、4G eNB发起切换请求；
•2、MME选择AMF，发送重定位请求携带
EPS承载信息，PGW-C地址；
SM Policy Modification
N4 session modificatoin
Forward tunnel creatre
Indirect Forward tunnel create
•3、AMF调用SMF的PDU会话更新接口，
携带EPC承载信息，切换预备指示，间接
隧道建立指示；
•4、SMF从PCF获取PCC策略，通过UPF更
新会话；
•5. SMF向AMF返回PDU会话，S-NSSAI和
QoS流信息，并要求建立转发隧道；
Handover confirm
Handover notify
Forward Relocation complete Noti/ack
Upd SM context req/resp
•6、AMF通知无线建立PDU会话的QoS流
资源；
PDU session modificaton req/resp
•7、AMF通知MME完成切换准备
N4 session modificatoin
EPS to 5GS Mobility Registration procedure
Clean resource up in EPC by MME
•8、UE接受eNB的切换通知，以及MME下
发的PDU会话和QoS流ID
•9、终端接入5G后，通知AMF，切换完成
59
N26接口下空闲模式移动性
EPC->5GC
执行注册过程
执行TAU或附着过程
TAU过程的条件：
•UE和EPC都支持附着不建立PDN连接；
5GC->EPC
•UE已经建立了一个支持会话连续性的PDU会话；
 初始附着的条件：
•UE在5GC仅注册没有建立PDU会话
•UE在5GC只有无连续性要求的PDU会话
•UE或者EPC不支持附着不建立连接
60
N26接口下空闲模式互操作: EPC->5GC
UE
NR
MME
AMF
PGW- UPF/
C/SMF PGW-U
PCRF/PCF
registration is
triggered
HSS/UDM
基本流程
1. UE移动到5G覆盖区域，触发UE发起注册
请求到5G网络；
registration request
2. NR根据注册消息中5G-GUTI选择AMF;
AMF selection
Registration request
Context Req/rsp
Authentication/Security
Context
Ackknowledge
UDM
selection
4. AMF根据SUPI选择UDM并发起注册；
Nudm_UECM_Registration
Nudm_SDM_Get
Nudm_SDM_Subscribe
Policy establish/EventExposure Sub
Upd SM Context
Cancel Location/ACK
Registration Accept
Registration Complete
3. AMF导出MME，发送上下文请求消息，携
带TAU完整性保护消息，从向MME获取上
下文，将其转换成5GS MM Context，
MME中获取的EPS Bearer context 包括了
SMF + PGW-C 地址和APN.
5. AMF从UDM获取相关签约信息，并订阅更
新通知；
6. AMF发起每PDN连接的会话更新服务操作；
7. SMF激活PDN SESSION关联的用户面连接，
发起会话更新到UPF;
8. HSS发起位置取消到老的MME，MME删除
老资源。
61
N26接口下空闲模式互操作: 5GC->EPC
UE
eNB
NR
MME
AMF
SGW
PGW- UPF/
C/SMF PGW-U
HSS/UDM
基本流程
TAU
trigger
TAU request
TAU request
Authentication/Security
TAU Accept/Complete
Context request
Nsmf_PDUSessionC
ontext Req/Rsp
Context response
Authentication/Security
1. 当UE移动到4G覆盖区域，当前处于idle
状态下，UE发起TAU到EPS网络；
2. 当前MME向AMF请求上下文信息，
AMF按照每PDU Session向SMF获取SM
上下文、EPS承载上下文；
3. AMF通过上下文应答消息,将相关上下
文信息带给MME;
create session request
mod bearer req/rsp
4. 完成EPS的会话创建、更新流程；
create session response
5. 位置更新到HSS;
update location
Nudm_UCM_DeregistrationNotification
Update location ACK
PGW initiated dedicated bearer setup needed
6. UDM将发起老的AMF的去注册流程；
62
双注册的移动性架构
HSS+UDM
HSS+UDM
N10
PCF+PCRF;
S6a
S5-C
S5-U
S11
N8
N7
SMF+PGW-C;
N4
N15
UPF+PGW-U
N11
N10
S6a
S5-C
SGW
N3
MME
S1
E-URTAN
N2
同时注册到4G和5G核心
网，发起到4G的移动
E-URTAN
UE
•
MME指示网络支持无N26接口的互操作
•
终端发起PDN连接建立，携带切换指示
•
终端保留5G注册状态，但是没有PDU会话
• MME为终端选择合一网元
N3
S1
NR
N11
SGW
MME
AMF
N15
UPF+PGW-U
S5-U
S11
N8
PCF+PCRF;
N7
SMF+PGW-C;
N4
同时注册到4G和5G核心
网，发起到5G的移动
AMF
N2
NR
UE
AMF指示网络支持无N26接口的互操作
终端发起注册过程，并建立PDU连接，携带切换指
示
•
终端保留4G附着状态，但是没有PDN连接
• AMF为终端选择合一网络功能
•
•
63
网络通过配置通知终端互操作方式
5G NR
AMF
在Attach/PDN连接建立请求中，携带
请求类型为handover，在初始和移动
性注册更新中，也携带请求类型
handover
HSS/UDM
4G eNB
MME
初始注册时，AMF通知UE不支持N26的互操
作指示
收到UE的初始注册，并且指示来自EPC时，
向UDM登记时，不携带初始注册指示
收到收到AMF位置更新，不取消MME
的位置登记；
收到MME的位置更新，不取消AMF的
位置登记
初始附着时，MMF通知UE不支持N26的互
操作指示
收到UE初始附着，且指示来自5GC时，当
HSS登记时，不携带初始附着指示
64
双注册无N26的互操作：5GC->EPC
UE
NR
LTE
AMF
MME
SGW
PDU session is on-going
Attach request
Identity req/resp
PGW- UPF/
C/SMF PGW-U
HSS/
UDM
PCF/PCRF
•1、UE发起附着请求，指示切
换类型，携带PDN连接建立消
息；
authentication
Cipher negotiation
基本流程
Location update req/ack（不带initial attach接入 类型） •2、MME获取用户标识，对用
HSS下发每PDU会话的
户进行认证；
DNN/APN和PGW-C/SMF
ID
Create Session request/Resp IP can session establishment
Initial context setup/Attach accept
RRC connection negotiation
Initial ContextSetup Response
Direct transfer
Attach complete
Modify Bearer Request/Resp
Notify request/rsp
UE request PDN connection procedure
•3、MME通知HSS，获取UE的
PDU会话所在PGW-C信息；
•4、MME通知SGW,PGW-C建
立默认承载，PCO中携带PDU
会话ID，以便PGW-C知道默认
承载是对应哪个PDU会话；
•5. UE通PDN连接建立请求可
以继续发起其他PDU会话的转
换；
65
双注册无N26的互操作-EPC->5GC
UE
NR
AMF
PGWC/SMF
MME
UPF/
PGW-U
AUSF
HSS/
UDM
PCF/PCRF
UE is attached in EPC
基本流程
registration request
AMF selection
•1、UE发起初始注册或注册更新请
求；
Identity req/resp
AUSF selection
•2、AMF获取用户的身份信息，选择
AUSF，完成用户认证；
authentication
UDM selection
Nudm_UECM_Registration（不带initial attach接入 类型）
PCF selection
Npcf_AMPolicycontrol_get
UDM下发每PDN连接的
DNN/APN和PGW-C/SMF
ID
•3、AMF选择UDM，发送注册登记
消息，不带切换指示，获取SMF ID；
•4、AMF选择PCF，获取接入策略信
息；
Registration accept
•5. AMF完成注册更新，指示UE支持
双注册；
Registration complete
PDU session establishment req
•6、UE主动建立PDU会话，将PDN连
接转移到PDU会话上
SMF selection
PDU session setup（请求类型为”存在”的PDU会话）
66
提纲
•
语音、短信方案
67
5GC SA Option2 语音短信方案
VoNR
EPS Fallback
IMS
CS
Sv/SGs
2/3G
VoLTE&SRVCC or
CSFB
IMS
EPC
LTE
N26
5GC
CS
NR
EPS FallBack
Sv/SGs
2/3G
SRVCC
EPC
LTE
N26
5GC
NR
VoNR & Handover
语音
待机注册短信
语音
待机注册短信

初期NR热点覆盖
•
采用VoLTE提供语音业务，减少5G和4G之间频繁切换
• 平滑过渡到VoNR， 5G边缘平滑切换至VoLTE
•
语音建立时回落到4G，会话建立时长略长
• 数据业务和语音业务均在NR，用户体验好
•
短信采用 SMS over NAS 或SMS over IP
• 短信采用 SMS over NAS 或SMS over IP

NR规模覆盖
VoNR和EPS Fallback共用一套IMS 架构，EPC/LTE和5GC/NR分别作为分组语音的承载。
初期NR覆盖不好的时候，通过VoLTE实现语音业务，NR覆盖逐步完善后，可以平滑演进为VoNR
68
阶段1：NR热点覆盖，语音回落VoLTE
部署建议
EPS Fallback
网元改造
IMS
CS
Sv/SGs
2/3G
LTE
EPC
N26
5GC
5G NR

IMS做少量改造支持NR接入；

重用5G核心网；

NR暂不开启音视频QoS能力，避免通话中的频繁切换；

5GC初期兼容现网Gx/Rx接口，减少现网DRA改造；

重用数据业务互操作接口，实现5GS创建媒体时向EPS的回落。
业务体验
EPS FallBack
语音
待机注册短信

终端通过5GC/NR注册到IMS，创建媒体流时NR触发回落LTE；

呼叫建立时延和VoLTE相比增加约400ms；

短信继承SMS over IMS/IP方式。
架构一步到位，接口分步打开，减少现网网元改造，快速提供5G语音业务 69
阶段1：EPS Fallback对网元要求
类别
5G终端
5G无线
新建网元
Voice Centric UE
5G NR
AMF
功能要求
1、接入域选功能
2、Voice over IMS/PS； SMS over IMS/IP
3、RAT类型发生变化时发起重注册到IMS
4、HO或者redirection到EPS
1、5G NR的TAs配置Voice over PS supported
2、支持UDM进行T-ADS时查询返回相应信息
3、N26互操作接口（重用）
1、P-CSCF地址推送
2、P-CSCF容灾功能（监控P-CSCF状态）
3、SMF支持Gx接口和PCF/PCRF交互（推荐）
UPF/
PGW-U
合一部署，统一锚点
4G无线
1、5GC上签约IMS PDU session属性
2、T-ADS查询AMF获取相应信息
PCF/PCRF
合一部署，统一策略
功能要求
MME
N26互操作接口（重用）
DRA
1、SMF支持Gx接口和PCF/PCRF交互，DRA不做修改
（推荐）
2、与BSF（Binding Support Function）合一部署或者
根据UE IP向BSF查询PCF/PCRF（可选）
4G LTE
SBC/P-CSCF
IMS
HSS/UDM
现网网元
EPC
建立音视频DRB时触发HO或者redirection到EPS
SMF/
PGW-C
5GC
类别
1、新增NR邻区及NR未开启音视频QoS策略（通话
态不切换到NR）
2、识别出5G终端接入，选择适当的MME；（重用，
可选）
1、Rx接口新增5G的RAT Type：NG-RAN
2、PANI中新增5G相关信息
I/S-CSCF
PANI中新增5G相关信息
TAS/SCC
1、PANI中新增5G相关信息
2、T-ADS增强
CCF
PANI中新增5G相关信息
语音方案重用数据业务互操作接口，IMS做少量改造
70
阶段2：NR连续覆盖，VoNR
部署建议
VoNR
网元改造
IMS
CS
2/3G
Sv/SGs
LTE
EPC
N26

NR开启音视频QoS能力，并针对音视频进行网优；

启用Npcf接口，SMF Gx接口升级为N7，IMS Rx接口升
级为N5；
5GC

重用数据业务N26互操作接口，实现NR边缘切换到LTE不
断话。
5G NR
业务体验
Handover
语音
待机注册短信

NR覆盖下VoNR方式建立呼叫，移动到NR边缘HO到LTE
不断话。
NR逐步开启音视频能力，从EPS Fallback平滑演进到VoNR
71
EPS Fallback语音建立流程（有N26接口）
UE
gNB
eNB
MME
AMF
S-GW
PGW-C+
SMF
PGW-U+
UPF
PCF+
PCRF
IMS
1. 网络触发PDU会话的修改流
程设置IMS语音的QoS flow，
NR触发回落后，拒绝PDU会
话的修改流程，并告知正在
进行IMS语音回落流程
1. UE Registration and PDU session setup in 5GS.
2. IMS Registration procedure
3. IMS voice session negotiation (MO / MT)
5. Rx AA-Request
6. Gx Re-Auth-Request
7.Namf_Communication_N1N2MessageTransfer
8. Namf_Communication_N1N2MessageTransfer Rsp
9. N2 session request
说明
10. Trigger for fallback, optional
Measurement Report Solicitation
11. N2 session response( PDU session Response with indication fallback is ongoing)
12.Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext
2. 回落流程决策因素：
a) NR不支持VoNR，支持IMS语
音回落EPS；
b) UE的能力（是否支持切换、
重定向到EPS）；
c) AMF的指示（是否支持重定
向到EPS）；
d) N26是否可用。
13. PS handover procedure to EPC
14. PGW-C initiates dedicated bearer establishment for voice media.
15. Gx Re-Auth-Response
16. Rx AA-Response
17. IMS voice session established
第13步详细切换流程参见下页
72
有N26接口切换详细流程
APP
N6
S5
S11
S6a
N26
MME
SGW
S1-U
UPF+PGW-U;
SMF+PGW-C;
PCF+PCRF;
HSS+UDM;
EUTRAN
NG
RAN
MME
AMF
SGW
V-SMF
V-UPF
PGW-C+
SMF
PGW-U+
UPF
0. PDU Session and QoS flow setup in 5GS
1. Handover required
N11,N15,N8
2a. Nsmf_PDUSession_ContextRequest
2b. Nsmf_PDUSession_ContextRsp
3. Relocation request
AMF
4. Create session request
5. Create session response
6. Handover request
7. Handover request ACK
S1-MME
8. Create indirect data forwarding tunnel request/response
N2
HO/TAU
eNB
UE
N3
HO/REG Update
9. Relocation response
10a. Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext Request
NR
10b. N4 Session Modification
10c. Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext Response
11b. Handover command
UE
11a. Handover command
DL Data forwarding
12a. Handover Complete
DL Data forwarding
EPS Fallback有N26
1.
2.
3.
4.
网络侧部署N26接口
IMS网络向5GC网络发起语音流专有资源预
留过程；
NG RAN发现不支持语音流的5QI，向AMF
发起Handover Required触发切换流程，
用户发起到LTE的回落流程（IMS承载和上
网承载一起回落）；
网络侧切换成功，语音专载在LTE上建立，
后续IMS呼叫流程同VoLTE；
UL data (prepared bearers)
12b. Handover Notify
12c. Relocation Complete Notification
12d. Relocation Complete Ack
13. Modify bearer Request
14a. Modify bearer Request
14b. Sx Session Modification
15. Modify bearer Response
DL data (prepared bearers)
16. Modify bearer Response
17. TAU procedure
18. PGW Initiated dedicated bearer activation
19. Delete indirect data forwarding Tunnel request/response
20a. Delete indirect data forwarding tunnel Request/Response
20b. N4 Session Modification
73
VoNR到VoLTE切换详细流程
APP
N6
S5
S11
UPF+PGW-U;
SMF+PGW-C;
PCF+PCRF;
HSS+UDM;
S6a
EUTRAN
NG
RAN
MME
AMF
V-SMF
V-UPF
PGW-C+
SMF
PGW-U+
UPF
0. PDU Session and QoS flow setup in 5GS
1. Handover required
N11,N15,N8
2a. Nsmf_PDUSession_ContextRequest
3. Relocation request
N26
AMF
4. Create session request
5. Create session response
6. Handover request
S1-U
SGW
2b. Nsmf_PDUSession_ContextRsp
MME
SGW
UE
N3
7. Handover request ACK
S1-MME
8. Create indirect data forwarding tunnel request/response
N2
HO
9. Relocation response
eNB
HO Update
10a. Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext Request
NR
UE
10b. N4 Session Modification
10c. Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext Response
11b. Handover command
11a. Handover command
DL Data forwarding
12a. Handover Complete
DL Data forwarding
VoNR，有N26
1.
2.
3.
4.
网络侧部署N26接口
NG RAN支持语音，用户在5G网络进行语
音通话；
无线测量发现5G信号弱需要切换到4G，
NG RAN向AMF发起Handover Required
触发切换流程；
网络侧切换成功，语音专载切换到LTE，用
户在4G网络继续语音通话；
UL data (prepared bearers)
12b. Handover Notify
12c. Relocation Complete Notification
12d. Relocation Complete Ack
13. Modify bearer Request
14a. Modify bearer Request
14b. Sx Session Modification
15. Modify bearer Response
DL data (prepared bearers)
16. Modify bearer Response
17. TAU procedure
18. Delete indirect data forwarding Tunnel request/response
19a. Delete indirect data forwarding tunnel Request/Response
19b. N4 Session Modification
74
5G两种短信方案
SMS over IP
SMS over NAS
IMS
IP-SM-GW
SMSC
IP-SM-GW
Nx
5GC
SMSF
SMSC
EPC
LTE


SMS over IP
NR
EPC
SMS over
NAS
基于5GC新建SMSF短信方案
• UE在5G注册时执行到SMSF的注册
• MO路径为：UE->AMF->SMSF->SMSC
• MT路径为：SMSC->SMSF->AMF->UE
目前SMSF协议尚未完全定稿，建议SMSF与SMSC的接口采用MAP协
议，SMSF需要通过N21/Nudm接口上报自身GT到UDM，实现MT短信
路由。
5GC
LTE

NR
基于SMS over IMS短信方案
• UE通过4G/5G网络进行IMS注册时S-CSCF执行到IP-SM-GW的
第三方注册
• 起呼：UE->P/S-CSCF->IP-SM-GW->SMSC
• 终呼：SMSC->IP-SM-GW->P/S-CSCF->UE
 此方案与4G SMS over IMS相同
由于存在不同类型的终端及应用，两方案可能共同部署于网络中。
语音中心终端建议首选SMS over IP，语音和短信采用一体化机制；
数据中心终端建议首选SMS over NAS，UE可不加载IMS客户端，简化终端协议栈。
75
5G NAS短信架构
to/from
IP-SM-GW
to/from
to/from
SMS-GMSC/IWMSC
SMS-GMSC/IWMSC
SMS Router
SMS Router
to/from
SGs MSC
SMSF
UDM
Nudm
Nsmsf
Namf
UE
N1
AMF
5G引入SMSF负责短信发送，提供三种投递方式：
 直连短消息网关：类似EPC网络中的SMS in MME，SMSF和短消息系统（SMS-GMSC/IWMSC/SMS
Router）直连；
 通过IP-SM-GW投递：同4G场景下基于IP的UE收发短消息
 SGs口：类似4G网络中的SGs口短消息，通过MSC进行短消息的转发路由；
76
SMSF注册过程
UE
AMF
SMSF
UDM
基本过程：
• UE在注册请求(如果没有，可以查看Security Mode
1. Registration Request
流程)中携带“SMS supported”指示；
3. SMSF selection
5.Nsmsf_SMService_Activate_Request
6. UDM discovery
7a. Nudm_ UE CM_Registration
• AMF检查签约，若允许SMS则AMF通过NRF发现
SMSF，在SMSF进行注册；（漫游场景下SMSF为
VPLMN NF）;
• SMSF保存AMF地址，向UDM进行注册，获取SMS
相关签约数据；
7b. Nudm_SDM_Get
8. Nsmsf_SMService_Activate Response
9. Registration Accept
• AMF在注册接受消息中携带“SMS Supported”标
志，指示UE网络侧可以支持NSA SMS
77
NAS短信过程
MT SMS：
UE
MO SMS：
AMF
SMSGMSC
SMSF
SC
UDM
1. Message transfer
UE
AMF
SMSF
SMSIWMSC
SC
1. UE triggered Service Reqeust/Accept
2. Send Routing Info for SM
3. Forward MT SM
4a. Namf_MT_ EnableReachability Request
4b. Paging/Service Req procedure
2a. Uplink NAS (SMS body) transport
2b. Nsmsf_SMService_UplinkSMS
(SMS body)
3. Forward MO
2c. Namf_Communication_N1N2MessageTransfer
(CP ack)
4. Msg xter/rpt
2d. Downlink NAS (CP ack) transport
5. Submit Report
6a. Namf_Communication_N1N2MessageTransfer
(Submit Report)
4c. Namf_MT_ EnableReachability Response
5. Namf_Communication_N1N2MessageTransfer
(SMS body)
5b. Downlink NAS (SMS body) transport
5c. Uplink NAS (CP ack) transport
5d. Nsmsf_SMService_UplinkSMS
(CP ack)
6a. Uplink NAS (Delivery Rpt) transport
6b. Nsmsf_SMService_UplinkSMS
(Delivery Rpt)
7. Delivery Rpt
6b. Downlink NAS (Submit Report) transport
6c. Uplink NAS (CP ack) transport
6d. Nsmsf_SMService_UplinkSMS
(CP ack)
6c. Namf_Communication_N1N2MessageTransfer
(CP ack)
6d. Downlink NAS (CP ack) transport
78
谢谢!
79