【5G核心网】Service Request procedures服务请求流程

         Service Request Procedures 服务请求流程，TS 23502 章节 4.2.3

    UE 处于 CM-IDLE，或者 5GC 向 AMF 请求建立一个安全的连接，使用服务请求过程。

    对于建立 PDU 会话，当 UE 处于 CM-IDLE 和 CM-CONNECTED 来激活一个用户面连接，使用服务请求过程

    如果有正在进行的服务请求过程，UE 不应该再发起一个服务请求过程

一. UE 触发服务请求

    处于 CM-IDLE 状态的 UE 发起服务请求过程，主要是为了发送上行信令消息，用户数据，请求紧急服务回退，或者回复一个网络寻呼请求。 如果有服务间隔计时器正在运行，处于 CM-IDLE 状态的 UE 不应在发起服务请求。接收服务请求消息后，AMF 可执行认证身份。与 AMF 建立信令连接后，UE 或者网络可以发送信令消息，比如从 UE 到 SMF，途径 AMF 的 PDU 会话建立。

   服务请求过程：处于 CM-CONNECTED 状态的 UE 请求 PDU 会话用户面的激活，从 AMF 回复一个 NAS 通知消息

1. Service Request UE --> AN

     AN 消息，AN 参数，TS 23502 章节 4.2.3.2

     Service Request，需要激活的 PDU 会话列表，Allowed PDU 会话列表，安全参数，PDU 会话状态，5G-S-TMSI，[NAS message container]，Exempt Indication

     如果 UE 发送一个服务请求消息最为一个初始 NAS 消息，NAS message container 应该包括，UE 需要发送非明文 IE， TS 24.501 [25] 章节 4.4.6

    如果是用户数据，UE 触发服务请求，UE 使用要激活的 PDU 会话列表进行标识

    当 UE 包含需要激活的 PDU 会话列表，UE 指明 PDU 会话仅与服务相关的服务请求

    如果 UE 只对信令触发的服务请求，UE 不会验证任何需要激活的 PDU 会话列表

    如果是寻呼回复触发的过程，而 UE 同时有用户数据在传输，根据需要激活的 PDU 会话，UE 验证服务请求消息中的用户面连接需要激活的 PUD 会话，要不然 UE 不会在在任何寻呼回复的服务请求消息验证 PDU 会话

  

2. N2 Message AN --> AMF 

    细节步骤在 TS 38.413 [10]，如果 AMF 不能处理服务请求，将拒绝服务

    当使用 NG-RAN，N2 参数包括 5G-S-TMSI，  Selected PLMN ID ， Location information，Establishment cause，UE Context Request.

    如果 UE 处于 CM-IDLE 状态，NG-RAN 在 RPC 过程获得 5G-S-TMSI，通过 5G-S-TMSI 选择 AMF，UE 所在的相关位置信息

    基于 PDU 会话状态，如果 UE 指明了 PDU 会话不可用，AMF 可以发起 PDU 会话释放过程

    当建立原因与优先级相关（例如 MPS 关键多媒体服务 MCS 关键数据服务），AMF 包含一个消息头指明了优先级信息。 

3. Authentication Security

4. [Conditional]  Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext  AMF -> SMF

     请求包括：PDU Session ID(s), Operation Type, UE location information, Access Type, RAT Type, UE presence in LADN service area, Indication of Access Type can be changed, [MO Exception Data Counter]

     Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext 请求被调用的场景：

• 如果在服务请求的消息中 UE 验证需要激活的 PDU 会话列表
• 由 SMF 触发的过程， 但是由 UE 验证的其他 PDU 会话，而不是触发的那个过程
• 由 SMF 触发的过程，回复寻呼或者 指明了 3GPP 接入的 NAS 通知
• 由 SMF 触发的过程，回复寻呼或者 指明了非 3GPP 接入的 NAS 通知

5a. [Conditional] SMF initialied SM Policy Association Modification  SMF to PCF

    如果 AMF 通知 SMF PDU 会话的接入类型可以在步骤4更改

    如果 PCC 已经部署，SMF 执行一个 SMF initialied SM Policy Association Modification  程序

    如果策略控制请求触发了条件已经满足（例如接入类型更改），PCF 可提供更新 PCC 规则

5b. UPF Selection

    如果 PDU 会话 ID 对应一个 LADN （本地数据网路），基于从 AMF 得到的 UE presence 在本地数据网络区域，SMF 决定 UE在可用的本地数据网络之外

• 保持 PDU 会话，拒绝用户平面 PDU 会话连接的激活并通知 AMF。由网络触发的服务请求在章节 4.3.2.3。SMF 可以通知 UPF，起始的数据通知放弃下行数据的 PDU 会话，或者不提供进一步的数据通知消息
• 释放 PDU 会话，SMF 释放 PDU 会话并通知 AMF PDU 已经释放

6a. [Conditional] N4 Session Modification Request  SMF --> UPF (PSA)

     如果需要使用不同的 CN 隧道信息，SMF 发送 N4 会话修改消息到 UPF（PSA），提供目标网络实例来请求 CN 隧道信息

6b. [Conditional] N4 Session Modification Response  UPF(PSA) --> SMF

    UPF 提供 CN 隧道信息给 SMF，UPF (PSA) 分配 CN 隧道信息，依赖 SMF 提供的 UL PDR 包探测规则

    对于 URLLC 场景，使用冗余的 I-UPF，每一个 I-UPF 为 N3 接口提供 UL CN 隧道信息，在向 SMF 的 N4 会话建立响应消息

6c. [Conditional] N4 Session Establishment Request  SMF --> 新 UPF （中间的）

    如果 SMF 选择一个新的 UPF 作为一个 PDU 会话的中间 UPF，或者为没有中间 UPF 的 PDU 会话 SMF 选择插入一个中间的 UPF，发送 N4 会话建立请求消息到新的 UPF，在中间的 UPF 提供包检测，数据转发，执行和报告规则 

6d. N4 Session Establishment Response  新 UPF（中间的） --> SMF

    UPF 提供 DL CN 隧道信息请求到 SMF，如果有旧的中间 UPF，SMF 启动一个定时器，释放资源

7a. [Conditional] N4 Session Modification Request  SMF --> UPF (PSA)

    SMF 发送 N4 会话修改请求消息到 PSA （PDU Session Anchor UPF），从中间 UPF 提供 DL 隧道信息

    如果新的中间 UPF 加入 PDU 会话，UPF(PSA) 开始发送 DL 数据到新的 I-UPF，作为在 DL CN 隧道信息的指示，UPF（PSA） 发送一个或者多个 “end marker” 包每个 N9 隧道到旧的 I-UPF，而后转向新的 I-UPF

    如果由网络触发的服务请求，SMF 移除了旧的 I-UPF 但是没有使用新的中间 UPF，UPF（PSA） 发送一个或者多个 “end marker” 包每个 N9 隧道到旧的 I-UPF，而后转向到 R（AN）

7b. N4 Session Modification Response message  UPF(PSA)  ->  SMF

    如果连接到 RAN 的是 UPF （PSA），当接收 Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext 请求在步骤4以操作类型设置为 "UP activate" 来指明了建立用户资源 PDU 会话，SMF 发现 PDU 会话是激活的，将删除 AN 隧道信息，发起一个 N4 会话修改过程来移除 UPF 中的 AN 的隧道信息

8a. [Conditional]  N4 Session Modification Request  SMF --> 旧中间UPF

    如果由网络触发的服务请求，SMF 移除旧的中间 UPF，SMF 向旧的中间 UPF 发送 N4 会话修改请求消息，为 缓存的 DL 数据提供 DL 隧道信息。

    如果 SMF 分配新的 I-UPF，从新的中间 UPF 的  DL 隧道信息作为 N3 终止点

    如果 SMF 没有分配新的 I-UPF，从新的 UPF （PSA）的 DL 隧道信息作为 N3 终止点

8b. N4 Session Modification Response  旧中间 UPF --> SMF

     旧的中间 UPF 向 SMF 发送 N4 会话修改响应消息

9. [Conditional]  buffered downlink data forwarding  旧中 UPF --> 新中 UPF

    UPF 转发他的缓存数据到新的中间 UPF 作为 N3 终止点。     

10. [Conditional]  buffered downlink data forwarding 旧中 UPF --> UPF(PSA)

    如果旧的 I-UPF 被移除，而且没有为 PDU 会话分配新的 I-UPF，转发隧道到已经建立的 UPF（PSA），旧的中间 UPF 转发他的缓存数据到 UPF（PSA）作为 N3 终止点

   直到从旧的 I-UPF 接收 "end marker" 包，或者步骤 7a 开启的时钟过期，UPF （PSA）不应该在发送缓存 DL 数据，数据从 N6 接口接收到的

11. [Conditional]  Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext Response  SMF --> AMF

     Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext 响应消息包括 N2 SM，N1 SM Container，Cause

     N2 SM 消息：

PDU Session ID

QFI(s)

QoS profile(s)

CN N3 Tunnel Info

S-NSSAI

User Plane Security Enforcement

UE Integrity Protection Maximum Data Rate

RSN

12. N2 Request  AMF->(R)AN

    从 SMF 接收的 N2 SM 信息 N2 请求：

security context,

Mobility Restriction List,

UE-AMBR,

MM NAS Service Accept,  

list of recommended cells / TAs / NG-RAN node identifiers,

UE Radio Capability,

Core Network Assistance Information,

Tracing Requirements,

UE Radio Capability ID

The Allowed NSSAI for the Access Type

【Tracing Requirements】

13. RPC Connection reconfiguration  R（AN） --> UE

    如果 N2 请求包括一个 NAS 消息，NG-RAN 转发 NAS 消息给 UE，在 5GC UE 本地删除那些不可用的 PDU 会话上下文

14. [Conditional]  N2 Request ACK  (R)AN -> AM

     需要建立的 PDU 会话列表 N2 SM 信息，

AN Tunnel Info

List of accepted QoS Flows

List of rejected QoS Flows

15. [Conditional] Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext Request   AMF->SMF

    N2 SM information, RAT Type, Access Type

16. [Conditional] SMF Initialited SM Policy Modification  SMF->PCF

    如果动态的 PCC （策略和计费控制）部署，SMF 可发起通知关于新的位置信息给 PCF（如果订阅），靠执行一个已发起的 SMF SM 策略修改过程，其定义在章节 TS 23502 章节 4.16.5.1，PCF 可提供更新策略 

17a. [Conditional] N4 Session Modification Request  SMF->新的I-UPF

    如果 SMF 选择一个新的 UPF 作为 PDU 会话的中间 UPF 在步骤 5b，SMF 发起一个 N4 会话修改程序给新的 I-UPF，以及提供 AN 隧道信息。下行数据从新的 I-UPF 可以转发到 NG-RAN 和 UE 

17b. [Conditional]  N4 Session Modification Response  UPF->SMF

18a. [Conditional]  N4 Session Modification Request SMF->UPF(PSA)

    如果用户平面需要建立或者修改，以及修改之后没有 I-UPF，SMF 发起一个 N4 会话修改过程给 UPF(PSA)，提供 AN 隧道信息，下行数据从 UPF（PSA）可以转发到 NG-RAN 和 UE

18b. [Conditional] N4 Session Modification Response  UPF->SMF

19. [Conditional] Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext Response  SMF->AMF

    对于在拒绝的 Qos 流列表，SMF 指示 UPF 删除规则（例如 PDR）

    如果 SMF 决定为一个或者多个 PDU Qos 流执行冗余传输，SMF 指示 UPF（PSA）依靠转发规则执行包复制在下行方向

20a. [Conditional] N4 Session Modification Request  SMF->新I-UPF

    如果转发隧道已经建立到新的 I-UPF，以及 SMF 设置的转发隧道定时器已经过期，SMF 发送 N4 会话修改请求到新的 I-UPF，作为 N3 终止点来释放转发隧道

20b. [Conditional] N4 Session modification response  新I-UPF->SMF

21a. [Conditional] N4 Session Modification Request  SMF->UPF(PSA)

    如果转发隧道已经建立到 UPF（PSA）以及 SMF 设置的转发隧道定时器以及过期，SMF 发送 N4 会话修改请求到 UPF（PSA），最为 N3 终止点来释放转发隧道

21b. [Conditional] N4 Session Modification Response  UPF(PSA)->SMF

22a. [Conditional] N4 Session Modification Request or N4 Session Release Request  SMF->旧UPF

    如果 SMF 决定继续使用旧的 UPF 在步骤 5b，SMF 发送一个 N4 会话修改请求，提供 AN 隧道信息

    如果 SMF 决定选择一个新的 UPF 最为 I-UPF 在步骤 5b，老的 UPF 不是 PSA UPF（PDU Session Anchor UPF），SMF 发起资源释放，在步骤 6b 或者 7b 订时器过期，发送一个 N4 会话释放请求到旧的 I-UPF

22b. N4 Session Modification Response / N4 Session Release Response 旧I-UPF->SMF

二. 网络触发的服务请求

    当网络需要向 UE 发送信号，例如到 UE 的 N1 信令，手机终端短信（Mobile-terminated SMS），PDU会话的用户平面连接激活，以传输移动终端用户数据

    当过程被 SMSF, PCF, LMF, GMLC, NEF or UDM 触发，SMF 在下图中应该被相应的网元 NF 代替

    如果 UE 处于 CM-IDLE 或者 CM-CONNECTED 状态的 3GPP 接入，网络开启一个网络触发服务请求过程。如果 UE 处于 CM-IDLE 状态，异步类型的通讯未激活，网络发送一个寻呼请求到 （R）AN/UE。如果异步类型的通讯激活，网络存储接收的消息以及转发消息到（R）AN/UE

    如果 UE 处于非 3GPP 接入的 CM-IDLE 状态，如果 UE 同时在一个 PLMN 通过 3GPP 和非 3GPP 接入注册，网络需开启一个网络触发 3GPP 接入的服务请求过程

    如果 UE 处于 3GPP 接入的 CM-IDLE 状态和非 3GPP 接入的 CM-CONNECTED 状态，UE 在相同的 PLMN 同时注册 3GPP 和非 3GPP 接入注册，网络可能为 通过非 3GPP 为 3GPP 接入开启一个网络触发服务请求过程

1. Downlink Data

    当一个 UPF 接收 PUD 会话的下行数据，没有在 UPF 存储 AN 隧道信息，基于从 SMF 的指令，详情在 TS 23.501 [2] 章节 5.8.3，UPF 缓存了下行数据，或者转发下行数据到 SMF

    

2a. Data Notification  UPF->SMF

    从 UPF 发送到 SMF 的数据通知包括：

N4 Session ID,

Information to identify the QoS Flow for the DL data packet,

DSCP

    对于任何 Qos Flow 在第一个下行链路数据包到达时，UPF 将向 SMF 发送数据通知消息，前提是 SMF 先前没有通知 UPF 不需要发送数据通知

    如果 UPF 在相同的 PDU 会话为另一个 Qos Flow 接收下行数据包，UPF 将发送另一个数据通知消息到 SMF

    如果 UPF 支持寻呼策略差异性特性，其定义在 TS 23.501 [2] 章节 5.4.3，以及 PDU 会话类型是 IP

2b. Data Notification Ack  SMF->UPF

2c. Downlink Data  UPF->SMF

    如果 SMF 转发下行数据包到 SMF，如果 SMF 指示 UPF 需要这样做，例如 SMF 缓存数据包

    

3a. [Conditional] Namf_Communication_N1N2MessageTransfer  SMF->AMF

    包括：

SUPI,

PDU Session ID,

N1 SM container (SM message),

N2 SM information (QFI(s), QoS profile(s), CN N3 Tunnel Info, S-NSSAI),

Area of validity for N2 SM information,

ARP, Paging Policy Indicator,

5QI,

N1N2TransferFailure Notification Target Address,

Extended Buffering support

3b. [conditional] Namf_Communication_N1N2MessageTransfer response  AMF->SMF

3c. Failure indication  SMF->UPF

    如果 SMF 从 AMF 接收指示 UE 不可达或者指示对于监管优先服务的 UE 可达：

• 指示 UP 停止发送数据通知
• 指示 UPF 停止缓存 DL 数据并丢弃
• 指示 UPF 停止放松数据通知，停止缓存 DL 数据，并丢弃缓存数据
• 当 UE 不可达，阻止进一步为下行数据发送 amf_Communication_N1N2MessageTransfer

4a. UP reactivation（Connected）

    如果 UE 处于 CM-CONNECTED 状态，在从 SMF 接收到的 PDU 会话 ID 关联的访问中，为这个 PDU 会话执行建立无线资源

4b. [Conditional] Paging

    如果 UE 在 3GPP 接入中处于 CM-IDLE 状态，从 SMF 获得的 PDU 会话 ID，基于本地策略，AMF 决定通过 3GPP 接入通知 UE，甚至当 UE 在非 3GPP 接入处于 CM-CONNECTED 状态，AMF 可能通过 3GPP 接入向 NG-RAN 发送一个寻呼消息

    如果 UE 同时在相同的 PLMN 通过 3GPP 和非 3GPP 接入注册，UE 在 3GPP 和非 3GPP 接入处于 CM-IDLE 状态

    如果 UE 处于 RM-REGISTERED 状态和 CM-IDLE 并在 3GPP接入可达，AMF 发送一个寻呼消息到 RAN，    然后 NG-RAN 寻呼 UE

NAS ID for paging, 

Registration Area list,

Paging DRX length,

Paging Priority,

access associated to the PDU Session,

Enhanced Coverage Restricted information,

WUS Assistance Information

4c. NAS Notification

5. [Conditional]  Namf_Communication_N1N2Transfer   AMF->SMF

    AMF 以一个计时器监管寻呼过程，如果 AMF 没有从 UE 接收寻呼请求消息的响应，AMF 可通过任何应用的寻呼策略进一步寻呼。

    AMF 通知 SMF 发送 Namf_Communications_N1N2MessageTransfer 失败通知

    当 Namf_Communication_N1N2Transfer Failure Notification 接收，SMF 通知 UPF

6. Service Request 流程

    6.1 如果 UE 在 3GPP 接入处于 CM-IDLE 状态

       接收与 3GPP 有关的 PDU 会话的寻呼请求，UE 触发服务请求流程

    6.2 如果 UE 在非 3GPP 和 3GPP 接入处于 CM-IDLE 状态

       接收与非 3GPP 有关的 PDU 会话的寻呼请求，UE 触发服务请求流程    

    6.3 如果 UE 在非 3GPP 处于 CM-IDLE，在 3GPP 处于 CM-CONNECTED 

      通过 3GPP 接入保守的 NAS 通知消息包括非 3GPP 接入类型，UE 触发服务请求流程   

7. Downlink Data

    UPF 通过 (R)AN 向 UE 传输缓存的下行数据，如果数据在 SMF 缓存，SMF 向 UPF 传输缓存的下行数据

    如果由其他网元触发的请求 ，网络也发送下行信令给 UE

名词解释：

   5GMM: 5GS mobility management

   5GSM: 5GS session management

   CM，Connection Management 连接管理

   LADN，本地数据网络

   PSA，PDU session anchor point

   QFI，QoS 流 ID

   NG-RAN， 5G的无线接入网，主要就包括两种节点：gNB 和 ng-eNB

   RACS，无线功能信令优化

   MICO，仅移动发起的连接

   PCC，Policy and Charging Control 策略和计费控制

   AMBR，Aggregated Maximum Bit Rate 汇总最大比特率

   gNB：向UE提供NR用户面和控制面协议终端的节点，并且经由NG接口连接到5GC。

   ng-eNB：向UE提供E-UTRA用户面和控制面协议终端的节点，并且经由NG接口连接到5GC。

   MPS，Multimedia Priority Service  多媒体优先级服务

   MCS，Mission Critical Service 关键数据服务

   PSA， （PDU Session Anchor PDU）：会话锚点

   5G-S-TMSI：5G-GUTI 的缩短形式，为了使空口信令消息更小，提升空口效率。例如寻呼时，只需要用5G-S-TMSI寻呼移动台即可。 <5G-S-TMSI> = <AMF Set ID><AMF Pointer><5G-TMSI>