切换流程用来为一个 UE 使用 Xn 或者 N2 参考点从源 NG-RAN 到目标 NG-RAN 进行切换。触发的条件可以是一个新的无线条件,负载均衡或者由于特定服务。语音存在 QoS 流的情况下,源 NG-RAN 节点可能触发切换 E-UTRA 连接到 5GC
切换准备流程目的是通过 5GC 在目标方请求资源,对于一个 UE 同一时间只有一个切换准备流程
Figure 8.4.1.2-1: Handover preparation: successful operation
本节关于没有 Xn 接口的基于 NG-RAN 间节点 N2 的切换的细节。切换准备,主要是资源预留,在目标基站先准备好资源
主要触发过程如下:
1) UE 已经在 5G 注册并建立一个 PDU 会话正在上网,并且通过源 gNB 接入到 5GC
2) UE 发生位置变换,离开源 gNB 服务区,即将进入新 gNB 服务区
3) UE 发送测量报告给源 gNB,gNB 根据测量报告,通过 N2 通知 S-AMF 发起切换流程
切换流程哪些网元发生了变化?
- gNB 会变
- AMF 可能会变
- UPF 可能会变
- SMF 不变
Inter NG-RAN node N2 based handover
Figure 4.9.1.3.2-1: Inter NG-RAN node N2 based handover, Preparation phase
1. Handover Required (S-RAN -> S-AMF) TS 38.413 9.2.3.1
- Target ID,
- Source to Target transparent container,
- SM N2 info list, (如果直接数据转发可用也包含直接转发 路径)
- PDU Session IDs,
- intra system handover indication
Source to Target transparent container 包含:
- NG-RAN information
- User Plane Security Enforcement information
- QoS flows /DRBs information subject to data forwarding
2. T-AMF Selection
如果 S-AMF 不再服务 UE,S-AMF 选择 T-AMF 其详情可看 TS 23.501 章节 6.3.5 AMF Selection Function
3. Namf_Communication_CreateUEContext Request
[Conditional] S-AMF -> T-AMF
源 AMF 要求目标 AMF 创建 UE 上下文,因为目标 AMF 没有该 UE 上下文,源 AMF 还需要将 PDU 会话告诉目标 AMF
3.1 N2 information
- target ID,
- Source to Target transparent container,
- SM N2 information list,
- PDU Session IDs
3.2 UE context information
- SUPI,
- Service area restriction,
- Allowed NSSAI for each Access Type if available,
- [ Tracing Requirements ], 如果订阅信息包括跟踪需求,旧 AMF 向目标 AMF 提供跟踪需求
- the list of PDU Session IDs along with the corresponding SMF information and the corresponding S-NSSAI(s),
- PCF ID(s)
- DNN
S-AMF 调用 Namf_Communication_CreateUEContext 向 T-AMF 发起 Handover 资源分配流程
4. Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext Request
[Conditional] T-AMF -> SMF
目标 AMF 需要通知 SMF 更新 SM 上下文,包括 PDU 会话信息,告诉需要切换到新的 AMF
- PDU Session ID,
- Target ID,
- T-AMF ID,
- N2 SM Information
对于由 S-RAN 发起的 PDU 会话,AMF 调用 Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext 请求到对应的 AMF。然而如果 S-NSSAI 对应的 PDU 会话在 T-AMF,T-AMF 不会为这个 PDU 会话调用 Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext
如果 T-AMF 根觉服务区域限制探测 UE 移动到一个不允许的区域,T-AMF 通知那些订阅 UE 可达性事件的 NF 消费者
5. UPF Selection [Conditional]
如果 UE 已经移除连接到 NG-RAN 的 UPF 的服务区,SMF 选择一个新的中间 UPF
如果 SMF 未成功找到一个合适的 I-UPF,SMF 根据本地策略执行:
- 触发 PDU 会话重新建立,SMF 调用 Namf_Communication_N1N2MessageTransfer 发送 N1 消息包括 cause 指示需要为 UE 重新建立 PDU 会话
- 继续保持 PDU 会话,但是拒绝激活用户面会话连接,并通知 AMF
- 释放 PDU 会话
6a 6b 主要是更新 PSA(会话的锚点)
6a. N4 Session Modification Request
[Conditional] SMF -> UPF (PSA)
如果 SMF 选者一个新的 UPF 作为 PDU 会话的中间 UPF,SMF 发送 N4 Session Modification Request 到 UPF(PSA)
6b. N4 Session Modification Response
[Conditional] UPF (PSA) -> SMF
UPF(PSA) 发送一个 N4 Session Establishment Response 到 SMF。如果 UPF(PSA)分配 CN 隧道信息,提供隧道信息给 SMF。
6c. N4 Session Establishment Request
[Conditional] SMF -> T-UPF (intermediate)
如果 SMF 选择一个新的中间 UPF,向 T-UPF 发送 N4 Session Establishment 请求,在 T-UPF 安装 Packet detection, enforcement and reporting rules
6d. N4 Session Establishment Response
T-UPF (intermediate) -> SMF
T-UPF 向 SMF 发送带有 DL/UL 隧道信息的 N4 Session Establishment Response 消息。SMF 开启一个定时器来释放 S-UPF 资源
7. Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext Response
SMF -> T-AMF,response body 包括:
- PDU Session ID
- N2 SM Information(包括 N3 UP 地址,UL CN Tunnel ID,Qos 参数)
- Reason for non-acceptance
8. PDU Handover Response supervision
AMF 从涉及的 SMF 监管 Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext Response 消息。在最大等待时间过期或者所有 Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext 都已接收,AMF 继续 Handover 流程
9. Handover Request
T-AMF -> T-RAN,要求目标基站进行资源预留
- Source to Target transparent container
- N2 MM Information [ security information and Mobility Restriction List ]
- N2 SM Information list
- [ Tracing Requirements ]
10. Handover Request Acknowledge
T-RAN -> T-AMF
- Target to Source transparent container
- List of PDU Sessions to Hand-over with N2 SM information
- List of PDU Sessions that failed to be established with the failure cause given in the N2 SM information element
下面更新 N3 信息
11a. Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext Request
AMF -> SMF
- PDU Sesssion ID
- N2 SM response 从 T-RAN 在步骤 10 收到的
11b. N4 Session Modification Request
[Conditional] SMF -> T-UPF
- T-RAN SM N3 forwarding Information list
- indication to allocate DL forwarding tunnel(s) for indirect forwarding
11c. N4 Session Modification Response
[Conditional] T-UPF -> SMF
- T-UPF SM N3 forwarding Information list
T-UPF 分配隧道信息,以及向 SMF 返回 N4 会话修改响应
T-UPF SM N3 转发信息列表包括 T-UPF N3 地址,T-UPF 转发数据 N3 隧道标识符
11d. N4 Session Modification Request
[Conditional] SMF -> S-UPF
T-RAN SM N3 forwarding Information list or T-UPF SM N3 forwarding Information list(根据 UPF 是否重新分配),指示来分配 DL 间接转发隧道
如果 UPF 重新分配,这个消息包括 T-UPF SM N3 转发信息列表。如果 UPF 未重新分配,这个消息包括 T-RAN SM N3 转发信息列表
如果基于从 NG-RAN 的指示,间接转发被应用以及 UPF 分配隧道标识,SMF 在 N4 会话修改请求消息到 S-UPF, 指示其为简介转发分配 DL 转发隧道
间接转发可以通过一个 UPF,其与 S-UPF 不同来被执行
11e. N4 Session Modification Response
[Conditional] S-UPF to SMF (S-UPF SM N3 forwarding Information list)
S-UPF SM N3 转发信息列表包括 S-UPF N3 地址,S-UPF 的下行数据转发 N3 对到标识符
S-UPF 分配隧道信息以及返回 消息 N4 Session Modification Response 到 SMF
11f. Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext Response
SMF -> T-AMF (N2 SM Information)
SMF 每一个 PDU 会话发送一个 Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext Response 消息给 T-AMF
SMF 创建一个 N2 SM 信息包括下行转发隧道信息,需发依靠 AMF 送到 S-RAN。下行转发隧道信息可以是以下情况的一种:
- 如果直接转发应用,SMF 包括 T-RAN 转发信息
- 如果间接转发隧道设置,SMF 包括 T-UPF 或者 S-UPF 下行转发信息,其包含 N3 UP 地址和下行 UPF 隧道 ID
12. UpdateSMContext Response
[Conditional] T-AMF to S-AMF
发送 Handover 命令用于 S-AMF 发送到 S-RAN 的 N2 信息,其包括:
- Target to Source transparent container
- PDU Sessions failed to be setup list,
- N2 SM information,(N3 下行转发信息,PCF ID)
T-AMF 向 S-AMF 发送 Namf_Communication_CreateUEContext Response
总结:
流程所有场景都包含:
场景一: AMF SMF 都在大区中,UPF 在各省部署
不需要 T-AMF,但需要 T-UPF,UPF(PSA)提供 N6 接口,可以通外部 DN
场景二: AMF UPF 在各省部署,SMF 在大区中
需要选择 T-AMF 和 T-UPF