【5G核心网】 Registration Management procedures 注册管理流程

       注册管理用于 UE / 用户和网络之间进行注册和注销，在网络建立上下文，一个 UE / 用户想要获取网络提供的业务必须先向网络进行注册

Registration procedures 注册过程

     UE 需要注册到网络来获取权限来接受服务，开启移动跟踪，开启可达，UE 初始注册过程使用下列注册类型：

•     初始化注册到 5GS，例如 UE 开机时发起
•     移动注册更新，在 CM-CONNECTED 和 CM-IDLE 状态下， UE 的注册区域之外的新跟踪区域（TA），需要更新移动性注册（当 UE 离开当前注册区域进入一个新的 TA 时触发）
•     定期注册更新，周期性的注册更新，由网络侧下发的周期性计时器 T3512 触发
•     紧急注册

Registration type:

Initial Registration (UE 在 RM-DEREGISTERED 状态)

Mobility Registration Update (UE 在 RM-REGISTERED 状态)

Periodic Registration Update (UE 在 RM-REGISTERED 状态并计时器过期)

Emergency Registration

    5GC 注册涉及的主要子流程：

    鉴权，5G-GUITI （临时标识）分配，基于 NRF 的网元发现和注册，AM/SMF选择相关签约数据，UDM 中的位置登记/位置更新，RAN 侧用户初始上下文建立

    下列明文 IE，定义在 TS 24.501[25]，如果 UE 没有 NAS 安全上下文，可以用在 UE 注册请求消息中发送。

    – Registration type

    – SUCI or 5G-GUTI or PEI

    – Security parameters

    – additional GUTI 

    – 4G Tracking Area Update

    – the indication that the UE is moving from EPS.

                                        Figure 4.2.2.2.2-1: Registration procedure  （TS 23.502）

1. Registration Request UE --> RAN

        消息包含参数、注册请求，定义在 TS 23.502 4.2.2.2.2 章节

• 注册类型
• SUCI 或 5G-Guti 或 PEI
• 上次访问的 TAI（如果可用）
• 安全参数
• [请求的NSSAI]
• [请求的NSSAI映射]
• [默认配置的NSSAI指示]
• [UE 无线功能更新]
• [UE-MM核心网络功能]
• [PDU会话状态]
• [PDU会话需要激活的列表]
• [后续请求]
• [MICO模式首选项]
• [请求的激活时间]
• [请求的DRX参数]
• [扩展的空闲模式DRX参数]
• [LADN DNN（s）或请求 LADN 信息的指示说明]
• UE 策略容器

 

2.AMF selection

    初次根据 NSSAI，后续请求根据 5G-GUTI 进行选择

    RAN 优先根据 GUAMI，如果没有匹配则采用 Requested NSSAI 选择初始 AMF，如果 UE 没有在 AN 消息添加 Requested NSSAI 和 GUAMI，则 RAN 则发送给默认 AMF

                                                                                       引用网上图片 

•      如果不包括 5G-Guti 或 5G-Guti 未指明有效的AMF，则AN 根据（R）AT 和请求的 NSSAI（如果可用）则选择一个AMF。
•      如果 UE 处于 CM-Connected 状态，AN 可以通过 UE 的 N2 连接将注册请求消息转发给AMF。
•      如果 AN 无法选择适当的AMF，则它将注册请求转发给 AN 中配置的 AMF

 

3. Registration Request   AN --> AMF

•     AN --> New AMF，使用 N2 接口，包含 N2 参数、注册请求
•     当使用 NG-RAN 时，N2 参数包括所选的 PLMN ID、位置信息和与 Ue 所在小区相关的身份、Ue 上下文请求，该请求指明需要在 NG-RAN 中设置一个包含安全信息的 Ue 上下文 。也包括建立的原因，
•     如果可用的话，才提供请求的 NSSAI 映射
•     如果 UE 注册类型指明是定期注册更新，则省略 4 - 19 步骤
•     如果 UE 包含首选的网络行为

 

4. [有条件的] 新 AMF -> 旧 AMF

     Namf_Communication_UEContextTransfer，比如上海人做飞机关机飞到北京开机，北京的 AMF 向上海 AMF 要该用户的上下文信息

 

5. [有条件的] 旧 AMF -> 新 AMF

      Namf_Communication_UEContextTransfer，SUPI（返回用户的永久标识），MM（移动管理）上下文，SMF 信息

 

6. [有条件的] 新 AMF -> UE 身份识别请求

     如果 SUCI （用户隐藏标识符）不是由 UE 提供的，也不是从旧 AMF 中取到的，则 AMF 发起身份识别请求程序，向 UE 发送身份识别请求消息来请求 SUCI  （N1 验证请求）

 

7. [有条件的] UE -> 新 AMF 身份识别回复

    UE 回复身份识别消息（N1 验证相响应），包括 SUCI （用户隐藏标识符）

    UE 使用提供的 HPLMN 公钥来派生 SUCI，其定义在  TS 33.501 [15]

 

8. AUSF selection

    AMF 可以决定通过调用 AUSF 来启动 UE 身份验证，基于 SUPI （用户的唯一永久身份标志）或 SUCI （用户隐藏标识符） AMF 选择一个 AUSF，其定义在  TS 23.501 [2] 章节  6.3.4

    如果 AMF 配置支持未认证的 SUPI 紧急注册，UE 指明了注册类型为紧急注册，则 AMF 跳过验证或者 AMF 接受可能失败的验证，继续注册程序

 

9. Authentication/Security

   9a. 如果需要认证，AMF 向 AUSF 请求 

     如果 AMF 上有关于 UE 的跟踪要求，AMF 会向 AUSF 提供跟踪要求，根据 AMF 的请求，AUSF 将执行 UE 的认证

     AUSF 选择 UDM，描述在 TS 23.501 [2] 章节 6.3.8，从 UDM 获得验证数据

    一旦 UE 被认证，AUSF 向 AMF 提供相关的安全信息

    如果 AMF 向AUSF 提供 SUCI，则 AUSF 仅在认证成功后才将 SUPI 返回 AMF

   9b. 如果 NAS 安全上下文不存在

      如果 NAS 安全上下文不存在，执行 NAS 安全启动，在 TS 33.501 [15] 详情

      如果在步骤 1 中，UE 没有 NAS 安全上下文 ，UE 包括的完全注册请求消息定义在 TS 24.501 [25]

   9c. AMF 发起 NGAP 程序，向 5G-AN 提供安全上下文

     AMF 发起 NGAP 程序，向 5G-AN 提供安全上下文，定义在 TS 38.413 [10]     

   9d. 5G-AN 存储安全上下文并向 AMF 确认

    5G-AN 使用安全上下文来保护与 UE 交换的消息，TS 33.501 [15]

 

10. [有条件的] 新 AMF -> 旧 AMF

      Namf_Communication_RegistrationCompleteNotify （N14  接口），AMF 通知旧 AMF 注册已经完成

11. [有条件的]  新 AMF -> UE  身份请求/响应（PEI）

     如果 UE 未提供 PEI 也未从旧 AMF 取到 PEI，则 AMF 向 UE 发送身份请求消息以获取 PEI。

     除非 UE 执行紧急注册且无法进行身份验证，否则 PEI 应加密传输

     对于紧急注册，UE 可能在注册请求中白阔 PEI， 如果是，则跳过 PEI 获取

 

12. [可选的]  新 AMF 发起 ME 身份检查

    新 AMF 发起 ME 身份检查通过调用 N5g-eir_EquipmentIdentityCheck_Get

    对于紧急注册，如果 PEI 阻塞，操作策略决定是否紧急注册程序继续还是停止

 

13. UDM selection

    如果要执行步骤 14，基于 SUPI 的新 AMF 选择 UDM，然后 UDM 可以选择 UDR 实例，TS 23.501 [2], clause 6.3.9

    AMF 选择 UDM TS 23.501 [2], clause 6.3.8

 

14a-c. 自从上次注册程序，AMF 已经更改

    a. Nudm_UECM_Registration 

       如果自从上次注册程序，AMF 已经更改

       如果 UE 在 AMF 中提供无效的 SUPI

       如果UE注册到相同的AMF，则其已经注册到非 3GPP 接入

        新 AMF 使用 Nudm_UECM_Registration 向 UDM 注册，其中包含的参数有：

•    User-Name：SUPI
•    Terminal Information
•    Supported-features
•    Visited PLMN ID
•    Access Type
•    Registration Type

    b. Nudm_SDM_Get

      AMF使用 Nudm_SDM_Get  检索 SMF 数据中的访问和移动订阅数据，SMF 选择订阅数据和 UE 上下文。 UDM 可以通过 Nudr_DM_Query 从 UDR 检索此信息。（5G 需要向 UDM 先订阅）

      获取用户签约数据，请求信息包括：

•     AMF ID
•     订阅数据类型

      返回 Response 数据参数包括：

•     Access and Mobility Subscription data
•     SMF Selection Subscription data
•     UE context SMF data

    c. Nudm_SDM_Subscribe

    收到成功响应后，AMF 订阅在请求的数据被修改时使用 Nudm_SDM_Subscribe 通知，UDM 可以通过Nudr_DM_Subscribe 订阅 UDR。

    如果 UE 在服务 PLMN 中订阅 MPS，则“MPS 优先级”包括在提供给 AMF 的接入和移动订阅数据中，还可以包含 MCX 优先级

    新 AMF 提供它为 UE 服务于 UDM 的接入类型，并且接入类型被设置为“3GPP 接入”，UDM 通过 Nudr_DM_Update 将关联的介入类型与服务 AMF 一起存储在 UDR 中 

    如果 UE 已经在旧的 AMF 注册来进行接入，并且旧的和新的 AMF 在同一个 PLMN，新的 AMF 发送一个 separate/independent Nudm_UECM_Registration 来更新 UDM,

    从 UDM 获得接入和移动订阅数据，新的 AMF 将为 UE 创建 UE 上下文， 接入和移动订阅数据可能包括是否 UE 允许包含 NAASI 以明文在 3GPP 接入 RPC 连接建立

    对于紧急注册中，UE 未成功验证，AMF 不会注册到 UDM 中

14.d Nudm_UECM_DeregistrationNotify   

      当 UDM 存储关联的接入类型（比如 3gpp）和服务的 AMF，如步骤 14a 所示，会引起 UDM 向旧的相同的接入 AMF 发起 Nudm_UECM_DeregistrationNotification

     如果 UDM 指明的服务 NF 删除原因是初始注册，那么，旧的 AMF 调用 Nsmf_PDUSession_ReleaseSMContext服务操作于所有相关的 SMF，通知 UE 从旧 AMF 注销，得到通知 SMF 将释放 PDU 会话

     如果旧的 AMF 拥有 N2 连接 UE（例如，因为UE处于RRC非活动状态，但现在已经移到 E-UTRAN，或者移到未被旧的 AMF 服务的区域），旧 AMF 将执行 AN 释放，原因值指明 UE 已经本地释放了 NG-RAN 的 RPC 连接

14.e [有条件的] 如果旧 AMF 没有另一个接入类型（例如非 3GPP接入）的 UE 上下文

     如果旧 AMF 没有另一个接入类型（例如非 3GPP接入）的 UE 上下文，则旧 AMF 将向 UDM 调用 Nudm_SDM_unsubscribe 取消订阅 

 

15. PCF selection

    如果 AMF 决定发起 PCF 通信，则 AMF 如下行为：

    如果新 AMF 在步骤5中在和旧 AMF 的 UE上下文中，决定使用 ID 验证 PCF，AMF 联系由（V-）PCF ID标识的（V-）PCF获得策略。    

    如果 AMF 决定执行 PCF 发现和选择，AMF 选择（V）-PCF 并且可以选择 H-PCF（用于漫游场景）

 

16. [可选的] AM Policy Association Establishment/Modification

    新的 AMF 执行一个 AM Policy Association Establishment/Modification，对于紧急注册将忽略

    如果新 AMF 在步骤15中选择一个新的(V-)PCF，新的 AMF 和所选择的 (V-)PCF 执行 AM Policy Association Establishment

    如果 AMF 向 PCF 通知移动性限制（例如 UE 位置）进行调整，或者由于某些原因 PCF 更新了移动性限制，PCF 应该提供向 AMF 提供更新移动性限制，如果订阅信息包括跟踪要求，则 AMF 向 PCF 提供跟踪要求

    如果 AMF 支持 DNN 替换，AMF 向 PCF 提供允许的 NSSAI，如果可供使用的话，包括允许的 NSSAI 的映射

    如果 PCF 支持 DNN 替换，PCP 向 AMF 提供触发 DNN 替换

 

17. [有条件的] AMF - SMF Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext

     对于紧急请求的 UE，当注册类型为移动性注册更新，该步骤才应用 

     AMF 在以下场景调用 Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext：

• 如果要激活的 PDU 会话列表包含在步骤1中的注册请求中，AMF 发送 Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext 向 SMF 请求，激活这些 PDU 会话的用户平面连接
• 如果 AMF 已经决定在步骤3，UE 执行 Inter-RAT 移动，或者从 NB-IoT

    当服务的 AMF 更改了，对于每一个 PDU 会话，新服务的 AMF 通知 SMF 接管了通往 UE 的信令路径， 新服务的 AMF 调用  Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext

      AMF 在以下场景调用 Nsmf_PDUSession_ReleaseSMContext：

  如果任何 PDU 会话状态指明了在 UE 释放

 

18. [有条件的] N2 AMF Mobility Request

    如果新的 AMF 和旧的 AMF 在相同的 PLMN，新的 AMF 向 N3IWF/TNGF/W-AGF 发送 UE 上下文修改请求，其定义在 TS 29.413 [64]

    如果 AMF 已经改变了并且旧 AMF 通过 N3IWF/TNGF/W-AGF 指明了 UE 处于 CM-CONNECTED 状态，如果新旧 AMF 在相同的 PLMN，新 AMF 向 N3IWF/TNGF/W-AGF 建立 UE NGAP 辅助哪个 UE 已经连接，在旧 AMF 和 N3IWF/TNGF/W-AGF 释放已经存在的 NGAP UE association 

19. N2 AMF Mobility Response

     N3IWF/TNGF/W-AGF 向新 AMF 发送 UE 上下文修改的回复

  19.a [有条件的] Nudm_UECM_Registration 

    从 N3IWF 接收回复消息后，新 AMF 使用 Nudm_UECM_Registration 向 UDM 注册，注册类型设置为非 3GPP 接入，UDM 

   19.b [有条件的] Nudm_UECM_DeregistrationNotify

     UDM  发起 Nudm_UECM_DeregistrationNotify 向旧 AMF，旧 AMF 移除非 3GPP 的 UE 上下文

   19.c Nudm_SDM_Unsubscribe

     旧 AMF 使用 Nudm_SDM_Unsubscribe 取消订阅。

20. 看瞎了，也美找到 20，pass

21. Registration Accept 新 AMF -> UE

       5G-GUTI,  全局唯一的临时UE标识，如果 AMF 分配新的则包含该内容，如果没有指定则 UE 使用已经分配的

       Registration Area,  如果 AMF 允许一个新的注册区域，将通过注册接受消息向 UE 发送注册区域，如果没有包含则 UE 考略旧的注册区域合法

       [Mobility restrictions],  如果注册类型不是紧急注册，包含移动性限制在 UE 中应用

       [PDU Session status], AMF 指明了建立 PDU 会话状态

       [Allowed NSSAI], 

       [Mapping Of Allowed NSSAI],

       [Configured NSSAI for the Serving PLMN],

       [Mapping Of Configured NSSAI],

       [rejected S-NSSAIs],

       [Pending NSSAI],

       [Periodic Registration Update timer],

       [Active Time],

       [Strictly Periodic Registration Timer Indication],

       [LADN Information],  TS 23.501 [2] clause 5.6.5

       [accepted MICO mode],

       [IMS Voice over PS session supported Indication],

       [Emergency Service Support indicator],  指明了 UE 支持紧急服务

       [Accepted DRX parameters],  TS 23.501 章节 5.4.5

       [extended idle mode DRX parameters],

       [Paging Time Window],

       [Network support of Interworking without N26],

      [Access Stratum Connection Establishment NSSAI Inclusion Mode],

      [Network Slicing Subscription Change Indication],

      [Operator-defined access category definitions],

      [List of equivalent PLMNs],

      [Enhanced Coverage Restricted information],

      [Supported Network Behaviour],

      [Service Gap Time],

      [PLMN-assigned UE Radio Capability ID],

      [PLMN-assigned UE Radio Capability ID deletion],

      [WUS Assistance Information],

      [Truncated 5G-S-TMSI Configuration]

     如果 Requested NSSAI 由于网络切片指定的鉴权和认证，没有包含映射到 HPLMN 的 S-NSSAIs，那么 AMF 决定在当前的 UE 跟踪域，没有为 UE 提供 Allowed NSSAI，如果也没有默认的 S-NSSAI，AMF 将 reject UE 注册程序，包含 rejection 消息，原因值

     AMF 向 UE 发送一个注册接受消息来指明注册请求已经被接受了，

   21.b [可选的] UE Policy Association Establishment 

     新的 AMF 执行 UE Policy Association Establishment，对于紧急的这步骤略过

     AMF --> PCF，新 AMF 向 PCF 发送 Npcf_UEPolicyControl 请求，

     PCF 触发 UE 配置更新过程定义在章节 4.2.4.3

22. [有条件的] Registration Complete 注册完成 UE -> AMF

    UE 在接受任何 [Configured NSSAI for the Serving PLMN] [Mapping Of Configured NSSAI] 网络切片订阅更改，UE 更新后发送注册完成消息到 AMF，来确认是否一个新的 5G-GUTI 分配。

23. [有条件的] Nudm_SDM_Info AMF-> UDM

        如果 UDM 在 14b 中向 AMF 提供的接入和移动性订阅数据包括漫游信息的指示，其指示 UDM 请求从 UE 接收该信息的确认，则 AMF 向 UE 使用Nudm_SDM_Info 确认 UDM

24. [有条件的] Nudm_UECM_Update  AMF -> UDM

     AMF 使用 Nudm_UECM_Update 向 UDM 发送“基于 PS 会话的 IMS 语音的同类支持”指示

    如果 AMF 评估了 IMS 语音对 PS 会话的支持， TS 23.501 5.16.3.2 章节

    如果 AMF 决定需要更新 IMS 会话的 IMS 语音的同构支持，TS 23.501 5.16.3.3 章节

25. [有条件的] Network Slice-Specific Authentication and Authorization

    如果 UE 在注册请求中指明它支持网络切片认证鉴权过程在 UE MM 核心网

    一旦对所有 S-NSSAI 网络切片认证鉴权程序完成，AMF 触发 UE 配置更新

名词解释

   TA， Tracking Area  跟踪域

   PEI，永久设备标识符

   SUCI，用户隐藏标识符

   SUPI，用户的唯一永久身份标志

   GUTI，Globally Unique Temporary UE Identity  全局唯一的临时UE标识，目的减少在通信中显示使用UE的永久性标识，提升安全性

   EPS，   Evolved Packet System 演进分组系统

   EIR，  5G-Equipment Identity Register (5G-EIR)  5G设备标识注册设备

   PLMN，Public Land Mobile Network  公共陆地移动网 ，一般特指某个运营商的网络覆盖区域

   HPLMN，    动网络归属网络，共用陆地移动网

   RAT，  Radio Access Technologies   无线接入技术

   S-NSSAI， Single Network Slice Selection Assistance information    单个网络切片选择协助信息，用于标识一个网络分片

   PDN，  Packet Data Network  分组数据网络

   APN，Access Point Name  接入点名称

   VCC，Voice Call Continuity  语音呼叫连续性

   SRVCC，Single Radio VCC

   E-UTRAN，演进的通用陆地无线接入网络

   GPSI，通用公共用户标识符

   NB-IoT，Narrow Band Internet of Things，窄带物联网

   URSP，UE路线选择策略

   AMBR， 聚合最大比特率

UE 注册过程总结：

    成功注册后，UE 将获取到：

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    LAND信息   

Allowed NSSAI    MICO模式   切换限制表    IMS语音overPS会话指示    DNR参数 

    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，以及上一次的 TAI，5GC能力等
2. 无线基站可以选择默认 AMF，或者根据 RAT 与 NSSAI 选择一个 AMF
3. AMF 基于 IMSI （国际移动用户识别码）信息选择一个 AUSF，为用户执行接入认证
4. 一旦认证成功，AMF 向 UDM 发起位置更新请求，信息存储在 UDR
5. AMF 从 UDM 获取用户签约信息
6. AMF 选择 PCF 获取接入策略
7. 如果 UE 在注册中携带会话信息，AMF 更新之前 SMF 会话信息
8. AMF 向 UE 发起注册接收消息，携带 5G-GUTI，切片标识信息，UE-AMBR

参考：

    https://itectec.com/spec/4-2-2-registration-management-procedures/