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插入I-SMF Xn切换
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发表于 2024-07-10 22:31:35  只看楼主 
一、情况说明:

该过程用于使用 Xn 接口将 UE 从源 NG-RAN 切换到目标 NG-RAN(在这种情况下,AMF 不变),并且 AMF 决定需要插入新的中间 I-SMF。此过程用于非漫游或(local breakout roaming)场景。
(1)什么是I-SMF?

I-SMF是中间SMF(Intermediate SMF)的缩写,它是一种网络功能,用于在SMF和AMF之间插入PDU会话的信令路径中,以控制终止与5G接入网的N3接口的中间UPF(Intermediate UPF)。I-SMF的主要作用是支持SMF不允许在同一PLMN中控制UPF的部署场景,例如非常大的网络被细分为地理区域,每个区域都有自己的管理。I-SMF与AMF有一个N11接口,与SMF有一个N16a接口,负责控制SMF不能直接控制的UPF。

I-SMF的插入和移除由AMF根据UE的位置和PDU会话的特征来决定当UE在SMF服务区之外时,在SMF和AMF之间插入I-SMF。当UE移出I-SMF的服务区域时,可以改变I-SMF或者简单地移除I-SMF。

I-SMF的功能与归属路由PDU会话的V-SMF类似:只要UE保持在其自己的I-SMF服务区域中,I-SMF就处理PDU会话的用户平面Active和Inactive之间的转换、切换和控制本地UPF,有时通过中继从SMF接收的N4命令。SMF仍然负责与PCF和CHF的接口、与UDM的接口以及PDU会话的总体控制。

I-SMF还支持本地业务路由,即根据UE的位置和PDU会话的特征,将流量路由到最佳的数据网络。I-SMF基于本地业务引导和UE位置的PDU会话的感兴趣DNAI(DN Access Identifier),确定要选择哪些DNAI,基于所选DNAI选择充当UL CL/BP或PDU会话锚点UPF,并将这些UPF插入PDU会话的数据路径中。SMF和I-SMF的相互作用包括:

  • 用新的前缀通知SMF:SMF负责发出路由器广告消息。

  • SMF向I-SMF提供它支持的DNAI列表。

  • I-SMF向SMF提供N4规则,说明如何在I-SMF控制的UPF中检测、强制和监控本地卸载的流量。

I-SMF是R16 5G网络中SMF和UPF的增强拓扑功能的一部分,旨在提高5G系统的灵活性和性能。

图片

无UL-CL/BP的PDU会话中插入I-SMF的非漫游架构(基于参考点)

(2) local breakout roaming是什么意思?
Local breakout roaming 是一种漫游接入方式,指漫游用户通过访问网络的网关接入获取相应的业务,业务的提供者可以是归属网络,也可以是访问网络。这种方式相对于 home routed roaming,可以避免用户面数据的迂回,节省传输资源,从而减少漫游业务的时延,提高用户的业务体验。但是,这种方式也涉及到业务控制、策略控制以及计费等方面的复杂性。
(3)home routed roaming是什么意思?
Home routed roaming 是一种漫游接入方式,指漫游用户通过归属网络的网关接入获取归属网络提供的业务。这种方式相对于 local breakout roaming,可以保证漫游用户的业务策略和计费与归属网络一致,但是也会导致用户面数据的迂回,增加传输资源和时延,降低用户的业务体验。
二、切换过程解释:

图片

Xn based inter NG-RAN handover with insertion of intermediate SMF
(1)前置内容(截取本人写的PPT内容):

图片

图片

图片

单此时当UE在SMF服务区之外时,在SMF和AMF之间插入I-SMF(重点中的重点)(2)插入SMF过程解释:
3a.AMF 检查是否需要选择 I-SMF;
AMF负责检测何时添加或删除PDU会话的I-SMF或V-SMF。为此,AMF从NRF获取有关SMF的服务区域的信息。在移动性事件(如切换或AMF更改)期间,如果SMF的服务区域不包括新的UE位置,则AMF选择并插入可以为UE位置和S-NSSAI提供服务的I-SMF。(23.501)
3b.如果选择了新的 I-SMF

AMF 会发送 Nsmf_PDUSession_CreateSMContext 请求(SUPI、AMFID、SMF ID、SM 上下文 ID、要切换的 PDU 会话与 N2 SM 信息(辅助 RAT 使用数据)、UE 位置信息、UE 在 LADN服务区)到新选择的 I-SMF

4.The new I-SMF sends Nsmf_PDUSession_Context Request

新的I-SMF向SMF发送Nsmf_PDUSession_Context Request(SM context type, SM Context ID)以获取SM Context。

新 I-SMF 使用从 AMF 收到的 SM 上下文 ID 进行此服务操作。SM 上下文类型表示请求的信息是所有 SM 上下文,即 PDN 连接上下文和 5G SM 上下文。Nsmf_PDUSession_Context 请求的接收方使用 SM 上下文 ID 来确定目标 PDU 会话。

5a.I-SMF 到 I-UPF:N4 会话建立请求

向 I-UPF 发送 N4 会话建立请求消息。目标 NG-RAN 隧道信息包含在 N4 会话建立请求消息中。

SMF选择UPF的过程:

UPF的选择和重选是由SMF根据UPF的部署场景来执行的,例如中心化的UPF和分布式的UPF,后者位于接入网站点或接近接入网站点。UPF的选择还应该支持具有不同能力的UPF的部署,例如支持无或部分可选功能的UPF。

SMF 可以考虑以下参数和信息以进行 UPF 选择和重新选择:

(1)UPF 的动态负载

(2)UPF 在支持相同 DNN 的 UPF 中的相对静态容量

(3)UPF location available at the SMF

(4)UE 位置信息

(5)UPF 的能力和特定 UE 会话所需的功能:可以通过匹配 UE 所需的功能和特征来选择适当的 UPF

(6)Data Network Name (DNN)

(7)PDU 会话类型(即 IPv4,IPv6,IPv4v6,以太网类型或非结构化类型)以及(如果适用)静态 IP 地址/前缀 

(8)SSC mode selected for the PDU Session 

(9)UE subscription profile in UDM

(10)DNAI as included in the PCC Rules and described

(11)Local operator policies

(12)S-NSSAI

(13)Access technology being used by the UE

等等.....

5b. I-UPF to I-SMF: N4 Session Establishment Response

I-UPF 向 I-SMF 发送 N4 会话建立响应消息。I-UPF的UL CN Tunnel Info和DL CN Tunnel Info发送给I-SMF。

6. I-SMF to SMF: Nsmf_PDUSession_Create Request to the SMF

I-SMF 到 SMF:Nsmf_PDUSession_Create 对 SMF 的请求(SUPI、PDU 会话 ID、辅助 RAT 使用数据、UE 位置信息、LADN 服务区中的 UE 存在、I-UPF 的 DL CN 隧道信息、支持的 DNAI 列表) I-SMF)。

7a. SMF 到 UPF (PSA):N4 会话修改请求(I-UPF 的 DL CN 隧道信息)。

SMF向UPF(PSA)提供I-UPF的DL CN隧道信息。

如果 SMF 控制的旧 I-UPF 不存在,并且如果 PSA UPF 需要使用不同的 CN Tunnel Info,即 N3 和 N9 的 PSA 处的 CN Tunnel Info 不同,则 N9 的 PSA 处的 CN Tunnel Info 需要被分配。CN 隧道信息在响应中从 UPF 提供给 SMF。

7b. UPF (PSA) 到 SMF:N4 会话修改响应

在请求的 PDU 会话切换后,PDU 会话锚点以 N4 会话修改响应消息进行响应。此时,PDU Session Anchor 开始通过 I-UPF 向 Target NG-RAN 发送下行数据包。

在切换路径后立即为旧路径上的每个 N3/N9 隧道发送一个或多个“结束标记”数据包,源 NG-RAN 应将“结束标记”数据包转发到目标 NG-RAN。

8.为了协助目标NG-RAN中的重排序功能,PDU会话锚在切换路径后立即为旧路径上的每个N3/N9隧道发送一个或多个“结束标记”包,源NG-RAN应将“结束标记”包转发给目标NG-RAN。

9.SMF向I-SMF发送Nsmf_PDUSession_Create响应:

消息中携带本地业务引导位置信息、N9接口上PSA的CN隧道信息、以及接受的QoS流的QoS参数中的更新的CN PDB。

9a.如果N9接口上PSA的CN隧道信息已经分配,那么它将包含在响应中,并且I-SMF通过N4会话修改请求将N9接口上PSA的CN隧道信息提供给I-UPF。

10. I-SMF 到 AMF:Nsmf_PDUSession_CreateSMContext 响应(I-UPF 的 UL CN 隧道信息,已接受 QoS 流的 QoS 参数中更新的 CN PDB)。

11-13.过程:

如果 SMF 控制的源 I-UPF 正在为 PDU 会话提供服务,则 SMF 通过向源 I-UPF 发送 N4 会话释放请求来启动源 I-UPF 释放过程。

图片

根据描述AI生成的图(但存在问题):

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