【5G核心网】 Handover procedures Preparation phase切换流程准备阶段

怼烎@ 2023-03-02 13:11 2阅读 0赞

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

基于 Xn 的切换的 N2 Path Switch Request Ack 消息或基于 N2 的切换的 Handover Request 消息中包含 RRC 非活动协助信息（请参阅TS 23.501 \[2\]条款5.3.3.2.5）。

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

![20200730163443962.png][] 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 #

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3pob25nbGluemhhbmc_size_16_color_FFFFFF_t_70][]**Figure 4.9.1.3.2-1: Inter NG-RAN node N2 based handover, Preparation phase**

## 1. Handover Required （S-RAN -> S-AMF） ##

>     -  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

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3pob25nbGluemhhbmc_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][] S-NG-RAN-->AMF 9.2.3.1 HANDOVER REQUIREDR

Source to Target transparent container 包含：

>      -  NG-RAN information
> 
>      -  User Plane Security Enforcement information
> 
>      -  QoS flows /DRBs information subject to data forwarding

由 S-RAN 处理的所有 PDU 会话（即具有激活的UP连接的所有PDU会话）应包括在\`\`Handover Required''消息中，指示 S-RAN 请求切换哪些 PDU 会话中的哪个。如果直接数据转发可用，则 SM N2 信息包括直接转发路径可用性。

直接转发路径可用性指示从 S-RAN 到 T-RAN 的直接转发是否可用。 来自 S-RAN 的该指示可以基于例如。 S-RAN 和 T-RAN 之间是否存在 IP连 接和安全关联。

## 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（S-AMF -> T-AMF，\[Conditional\]）  ##

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

*  ###  N2 information ###

>     -  target ID,
> 
>     -  Source to Target transparent container,
> 
>     -  SM N2 information list,
> 
>     -  PDU Session IDs

*  ###  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，***当 S-AMF 还继续服务 UE，则忽略步骤 3 和 12***

如果 S-AMF 中有 Service area restrictions，则可以按照 TS 23.501 \[2\] 中的第 5.3.4.1.2 条的规定将它们转发给 T-AMF。

如果 S-AMF 同时提供了归属 PCF 和访问 PCF ID，则  T-AMF 与（V-）PCF 联系。 如果未使用由（V-）PCF 或没有从 S-AMF 接收到 PCF ID，则 T-AMF 可以选择。 T-AMF 通知 S-AMF，步骤12中定义未使用 PCF ID，然后 S-AMF 终止与 PCF ID 标识的 PCF 的 AM 策略关联。

## 4. Nsmf\_PDUSession\_UpdateSMContext Request（T-AMF -> SMF，\[Conditional\] ） ##

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 SMF。然而如果 S-NSSAI 对应的 PDU 会话在 T-AMF 不可用，T-AMF 不会为这个 PDU 会话调用 Nsmf\_PDUSession\_UpdateSMContext

***PDU Session ID*** 指示用于 N2 切换的 PDU 会话候选者。 ***Target ID*** 对应于步骤1中 S-RAN 提供的 Target ID。如果在 S-RAN 和 T-RAN 之间有直接数据转发可用且已由 S-RAN 插入，则 ***SM N2 Info*** 包括直接转发路径可用性。

如果 T-AMF 根据服务区域限制探测 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。（T）AMF 经由 Namf\_EventExposure\_Notification 通知 UE 仅可达以管理优先级服务。

# 5. UPF Selection \[Conditional\] #

根据 Target ID，SMF 检查是否可以接受针对指定 PDU 会话的 N2 切换。 SMF 还根据TS 23.501的\[6.3\]条款检查 UPF 选择标准。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（**SMF -> UPF (PSA)，\[Conditional\]**）** ###

**    ** 如果 SMF 选者一个新的 UPF 作为 PDU 会话的中间 UPF，如果需要使用不同的 CN 隧道信息，则 SMF 将 ***N4 Session Modification Request*** 消息发送到 UPF（PSA）。 如果 CN 隧道信息由 SMF 分配，则SMF 提供 CN 隧道信息（在N9上），并且 UL 数据包检测规则将 CN 隧道信息（在N9上）与要用用在 UPF（PSA）上

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

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。UPF（PSA）将 CN 隧道信息（在N9上）与 SMF 提供的 UL 数据包检测规则相关联。

### **6c. N4 Session Establishment Request（**SMF -> T-UPF (intermediate)，\[Conditional\]**）** ###

如果 SMF 选择一个新的中间 UPF，目标UPF（T-UPF），用于PDU会话，如果 CN 隧道信息是由 T-UPF 分配的，则 ***N4 Session Establishment Request*** 消息将发送到T-UPF，提供数据包检测，实施和报告规则应用在T-UPF上。 UPF（PSA）的 PDU 会话的 CN 隧道信息（在N9上）（用于建立N9隧道）也提供给 T-UPF。

### **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

如果接受了 PDU 会话的 N2 切换，则 SMF 在 Nsmf\_PDUSession\_UpdateSMContext 响应中包括 ***N2 SM*** 信息，该信息包含 N3 UP 地址和 UPF 的 UL CN 隧道 ID，以及指示 N2 SM 信息用于目标 NG-RAN 的 QoS 参数 。 如果在步骤4接收到的 N2 SM 信息不包括直接转发路径可用性，并且 SMF 知道源与目标之间不存在间接数据转发连接，则 N2 SM 信息包括“无法进行数据转发”指示。

如步骤5中所述，不接受 PDU 会话的 N2 切换，则 SMF 不包括有关 PDU 会话的 N2 SM 信息，以避免在目标 NG-RAN 上建立无线资源。 取而代之的是，SMF 提供了不接受的理由。 如果 SMF 已从 T-AMF 接收到 UE 仅可达监管优先服务的通知，则 SMF 不包含有关非监管优先服务的 PDU 会话的任何 N2 SM 信息，以避免在目标 NG-RAN 建立无线资源 。 如果 SMF 从 T-AMF 接收到此通知，表明仅在通过此步骤之后通过 Namf\_EventExposure\_Notify 可达 UE 的监管优先服务，如果 PDU 会话不用于监管优先服务，则 SMF 将在切换过程完成后停用 PDU 会话。

# 8. PDU Handover Response supervision #

AMF 从涉及的 SMF 监管 ***Nsmf\_PDUSession\_UpdateSMContext*** Response 消息。作为切换候选者的 PDU 会话的最大延迟指示的最小值给出了 AMF 在继续 N2 切换过程之前可以等待 Nsmf\_PDUSession\_UpdateSMContext 响应消息的最长时间。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
> 
>     -  \[ Tracing Requirements \]

如果订阅信息包括跟踪要求，则目标 AMF 在切换请求中向目标 RAN 提供跟踪要求。

T-AMF 根据 Target ID 确定 T-RAN。 T-AMF 可以在 AMF 和目标 TAI 中为 UE 分配有效的 5G-GUTI。

Source to Target transparent container 的转发是从 S-RAN 收到的。 N2 MM信 息包括 安全信息和移动限制列表（如果在T-AMF中可用）。

N2 SM 信息列表包括在步骤8中提到的 T-AMF 监督的允许最大延迟内，在 Nsmf\_PDUSession\_UpdateSMContext 中接收到的，来自 TMF 的 SMF 的 N2 SM 信息。

如果在目标 AMF 中可用，则在 N2 MM 信息中发送移动限制列表。

# 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

T-RAN 确定来创建无法建立的 PDU 会话列表和失败原因（例如T-RAN决定，S-NSSAI不可用，无法满足用户面安全实施）。 该信息被提供给 S-RAN。

要切换的 PDU 会话列表中的 N2 SM 信息包含每个 PDU 会话 ID T-RAN N3 寻址信息，即 PDU 会话的 N3 UP 地址和 T-RAN 的隧道 ID。 N2 SM 信息还可包括：

>   -  指示是否在PDU会话上执行UP完整性保护。
> 
>   -  如果所述PDU会话具有至少一个用于数据转发的QoS流主体，则N3 UP地址和T-RAN的隧道ID用于接收转发的数据。 T-RAN为它决定设置的每个数据转发隧道提供数据转发地址。

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

对于从 T-RAN 接收到的每个 N2 SM 响应（Handover Request Acknowledge中包括的N2 SM信息），AMF 会将接收到的 N2 SM 响应发送到由相应 PDU 会话 ID 指示的 SMF。

如果未选择新的 T-UPF，则 SMF 将存储来自 N2 SM 响应的 T-RAN 的 N3隧 道信息（如果T-RAN接受了N2切换）。

SMF / UPF 为与 T-RAN 建立的数据转发隧道端点相对应的间接数据转发分配 N3 UP 地址和隧道 ID。

如果 PDU 会话被目标 NG-RAN 指示为拒绝的 PDU会话，并且指示该 PDU 会话被拒绝因为目标 NG-RAN 中不支持用户面安全实施，并且用户面实施策略指示“Required” 如TS 23.501 \[2\]的5.10.3节所述，SMF 触发此 PDU 会话的释放。 在 PDU 会话拒绝的所有其他情况下，SMF 可以决定是释放 PDU 会话还是停用该 PDU 会话的 UP 连接。

如果目标 NG-RAN 不接受 PDU 会话的某些 QoS 流，则 SMF 将在完成移交过程后启动 PDU 会话修改过程，以从 PDU 会话中删除不接受的 QoS 流。

### 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

如果在步骤6a中 SMF 选择了 T-UPF，则 SMF 通过向 T-UPF 发送 N4 Session Modification Request 来提供 T-RAN SM N3 转发信息列表，从而更新 T-UPF。

如果基于来自 S-RAN 的指示应用了间接转发并且重新分配了 UPF，并且如果 SMF 决定在同一 T-UPF 上建立间接转发隧道，则 SMF 还会在 N4 Session Modification Request 消息中向 T-UPF，为间接转发分配 DL 转发隧道。

可以经由不同于 T-UPF 的 UPF 来执行间接转发，在这种情况下，SMF 选择用于间接转发的 T-UPF。

### 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 Session Modification Response

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
> 
>     T-UPF SM N3 forwarding Information list（根据 UPF 是否重新分配）
> 
>     indication to allocate DL forwarding tunnel(s) for indirect forwarding

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 Session Modification Request 消息到 S-UPF， 指示其为分配 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.  Namf\_Communication\_CreateUEContext 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

[20200730163443962.png]: /images/20230208/3543af726bd343e0900deb219faff03e.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3pob25nbGluemhhbmc_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20230208/2a751df4b99d4d5fbd2a9592e3a79e36.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3pob25nbGluemhhbmc_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: /images/20230208/32ba0ff1a08e455c8115b6c0adb7c750.png