【5G核心网】5GC核心网之网元SMF

╰半橙微兮° 2023-02-24 08:12 23阅读 0赞

SMF，Session Management Function，会话管理功能，负责处理用户的业务，可以看成是 MME 承载管理部分以及 SGW 和 PGW 的控制面功能的组合。TS 29502

###     SMF The Session Management function 包括以下功能： ###

> \- 会话管理，例如会话建立，修改和释放，包括UPF和AN节点之间的隧道维护  Session Management e.g. Session Establishment, modify and release, including tunnel maintain between UPF and AN node
> 
> \- UE IP 地址分配以及管理（可选的授权）  UE IP address allocation & management (including optional Authorization)
> 
> \- DHCPv4 和 DHCPv6 功能（服务端和客户端）  DHCPv4 (server and client) and DHCPv6 (server and client) functions
> 
> \- ARP 请求或以太网 PDU基于本地缓存信息的 IPv6 邻居请求的响应功能。SMF 通过提供与请求中发送的IP地址相对应的MAC地址来响应ARP和/或IPv6邻居请求  
> 
> \- 选择和控制 UP 功能，包括控制 UPF 代理 ARP 或 IPv6 邻居发现，或所有 ARP / IPv6 邻居请求流量转发到 SMF，用于以太网 PDU 会话
> 
> \- 配置 UPF 的流量导向，流量路由到正确的目的地  Configures traffic steering at UPF to route traffic to proper destination
> 
> \- 终止策略控制功支持与外部DN的交互，以便通过外部DN传输PDU会话授权/认证的信令
> 
> \- 合法拦截（用于SM事件和LI系统的接口）  Lawful intercept (for SM events and interface to LI System)
> 
> \- 付费数据收集以及支持付费接口  Charging data collection and support of charging interfaces
> 
> \- 控制和协调 UPF 的收费数据收集  Control and coordination of charging data collection at UPF
> 
> \- 终止 SM 部分的 NAS 消息 Termination of SM parts of NAS messages
> 
> \- 下行链路通知  Downlink Data Notification
> 
> \- AN 特定 SM 信息的发起者，通过 AMF N2 发送到 AN
> 
> \- 决定会话的 SSC 模式 Determine SSC mode of a session
> 
> \- 漫游功能 Roaming functionality
> 
>      - 处理本地实施来应用 QoS SLA（VPLMN） Handle local enforcement to apply QoS SLAs (VPLMN)
> 
>      - 计费数据收集和计费接口（VPLMN） Charging data collection and charging interface (VPLMN)
> 
>      - 合法拦截（在SM事件的VPLMN和LI系统的接口） 
> 
>      - 支持与外部 DN 的交互，通过外部 DN 传输 PDU 会话授权/认证的信令

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3pob25nbGluemhhbmc_size_16_color_FFFFFF_t_70][] Figure 4.1-1: Reference model – SMF

>     N16 参考点： 在 V-SMF 和 H-SMF 在家庭路由漫游的场景
> 
>     N16a 参考点： 在 SMF 和 I-SMF
> 
>     N38 参考点：在 I-SMF 和 V-SMF

# 0. SMF 提供的服务 #

<table style="width:666px;"> Table 5.2.8.1-1: NF services provided by the SMF TS 23.502 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:111.15pt;"> Service Name </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:121.05pt;"> Service Operations </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:99.4pt;"> Operation Semantics </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:211px;"> Example Consumer(s) </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:111.15pt;"> Nsmf_PDUSession </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:121.05pt;"> Create </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:99.4pt;"> Request/Response </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:211px;"> V-SMF/I-SMF </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:111.15pt;"> &nbsp; </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:121.05pt;"> Update </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:99.4pt;"> Request/Response </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:211px;"> V-SMF/I-SMF, H-SMF </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:111.15pt;"> &nbsp; </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:121.05pt;"> Release </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:99.4pt;"> Request/Response </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:211px;"> V-SMF/I-SMF </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:111.15pt;"> &nbsp; </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:121.05pt;"> CreateSMContext </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:99.4pt;"> Request/Response </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:211px;"> AMF </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:111.15pt;"> &nbsp; </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:121.05pt;"> UpdateSMContext </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:99.4pt;"> Request/Response </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:211px;"> AMF </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:111.15pt;"> &nbsp; </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:121.05pt;"> ReleaseSMContext </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:99.4pt;"> Request/Response </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:211px;"> AMF </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:111.15pt;"> &nbsp; </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:121.05pt;"> SMContextStatusNotify </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:99.4pt;"> Subscribe/Notify </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:211px;"> AMF </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:111.15pt;"> &nbsp; </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:121.05pt;"> StatusNotify </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:99.4pt;"> Subscribe/Notify </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:211px;"> V-SMF/I-SMF </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:111.15pt;"> &nbsp; </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:121.05pt;"> ContextRequest </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:99.4pt;"> Request/Response </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:211px;"> AMF, I-SMF, SMF </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:111.15pt;"> &nbsp; </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:121.05pt;"> ContextPush </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:99.4pt;"> Request/Response </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:211px;"> SMF </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:111.15pt;"> &nbsp; </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:121.05pt;"> SendMOData </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:99.4pt;"> Request/Response </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:211px;"> AMF </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:111.15pt;"> Nsmf_EventExposure </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:121.05pt;"> Subscribe </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:99.4pt;"> Subscribe/Notify </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:211px;"> NEF, AMF, NWDAF </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:111.15pt;"> &nbsp; </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:121.05pt;"> Unsubscribe </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:99.4pt;"> &nbsp; </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:211px;"> NEF, AMF, NWDAF </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:111.15pt;"> &nbsp; </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:121.05pt;"> Notify </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:99.4pt;"> &nbsp; </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:211px;"> NEF, AMF, NWDAF </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:111.15pt;"> &nbsp; </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:121.05pt;"> AppRelocationInfo </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:99.4pt;"> &nbsp; </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:211px;"> AF </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:111.15pt;"> Nsmf_NIDD </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:121.05pt;"> Delivery </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:99.4pt;"> Request/Response </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:211px;"> NEF </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

# 1. Nsmf\_PDUSession 服务 #

>      Nsmf\_PDUSession 服务操作 PDU 会话，其允许其他网元来建立，修改，释放 PDU 会话
> 
>     - 创建，修改以及释放 PDU 会话的 SM 上下文，依靠从 AMF 携带 NAS SM 消息的 N1 消息
> 
>     - 恢复 PDU 会话的 SM 上下文
> 
>     - 在归属漫游场景，在 V-SMF 和 H-SMF 创建修改释放 PDU 会话
> 
>     - 与 PDU 会话关联策略和计费规则，并绑定策略和计费规则到流上
> 
>     - 通过 N4 接口与 UPF 交互，创建修改以及设防用户面会话
> 
>     - 处理用户面事件，以及应用相应的策略和计费规则

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3pob25nbGluemhhbmc_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][] Table 6.1.3.1-1: Resources and methods overview

###    1.1 Create SM Context service operation ###

*\{apiRoot\}/nsmf-pdusession/\{apiVersion\}/sm-contexts*

创建会话管理上下文服务操作用在给定的 PDU 会话创建一个独立的 SM context，在 SMF 或者归属地漫游场景的 V-SMF

以下流程中使用：

>    - UE 请求建立 PDU 会话建立
> 
>    - EPS 到 5GS 空闲模式移动，或者使用 N26 接口转换
> 
>    - 在 3GPP 和非 3GPP 接入的交换，当目标 AMF 不知道会话源 AMF 使用的管理上下文的 SMF 资源标识符
> 
>    - 从 EPS 转到 5GC-N3IWF
> 
>    - 从 EPC/ePDG 转到 5GS

每一个 PDU 会话只能有一个独立的 SM 上下文

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3pob25nbGluemhhbmc_size_16_color_FFFFFF_t_70 2][] Figure 5.2.2.2.1-1: SM context creation

payload body POST 请求包括如下：

>   -  要创建的单个 SM 上下文资源的表示
> 
>   -  \[Request Type IE\]
> 
>   -  \[Old PDU Session ID\]
> 
>   -  \[Local Area Data Network\]，指示 UE 在 LADN 内还是外
> 
>   -  订阅 SM 会话状态通知
> 
>   -  标识服务AMF的servingNfId
> 
>   -  跟踪控制和配置参数

对于归属地漫游场景，UE 请求 PDU 会话建立流程：

>    - NF 服务消费者将在 hSmfUri 提供 Nsmf\_PDUSession H-SMF 服务的 URI
> 
>    -  可能提供额外的 Nsmf\_PDUSession H-SMF 服务的 URI

成功，201 Created

###    1.2 Update SM Context service operation ###

对于给定的 PDU 会话，更新 SM 上下文服务操作将用于更新单个 SM 上下文和/或提供从 UE 或A N 收到的 N1 或 N2 SM 信息，向 SMF 或 V-SMF 进行 HR 漫游景。 s使用在以下场景流程：

>   -  PDU 会话修改 （TS 23.502 4.3.3）
> 
>   -  UE 或者网络触发的 PDU 会话释放 （TS23.502 4.3.4.2 4.3.4.3）
> 
>   -  激活或停用现有 PDU 会话的用户平连接，即在AN和服务CN之间建立或释放N3隧道 （TS 23.501 5.6.8 TS23.502 4.2.2.2 4.2.3 4.2.6）
> 
>   -  Xn 和 N2 切换流程 （TS 23.502 4.9.1）
> 
>   -  在 3GPP 和非 3GPP 接入之间的切换流程 （TS 23.502 4.9.2）
> 
>   -  由于 AMF 计划维护或 AMF 故障导致 AMF 间的更改或 CM-IDLE 模式下的 AMF 间移动性 （TS 23.501 5.21.2  TS 23.502 4.2.2.2）
> 
>   -  RAN 发起的 Qos Flow Mobility （TS 23.501 4.14.1  TS 38.413 8.2.5）
> 
>   -  所有需要向 SMF 提供 N1 或 N2 SM 信息的流程，例如 UE 请求了 PDU 会话建立流程（参见3GPP TS 23.502 \[3\]的第4.3.2.2节），会话连续性程序（参见3GPP TS 23.502 \[3\]的第4.3.5节）
> 
>   -  使用 N26 接口的 EPS 到 5GS 空闲模式的移动性或切换（请参阅3GPP TS 23.502 \[3\]的第4.11节）
> 
>   -  使用 N26 接口从 5GS 到 EPS 的切换（请参阅3GPP TS 23.502 \[3\]的第4.11.1.2条）
> 
>   -  通过 AMF 进行 P-CSCF 恢复过程中的 PDU 会话重新激活（参见3GPP TS 23.380 \[21\]的5.8.4.3节）
> 
>   -  AMF 请求的 PDU 会话释放是由于对网络切片实例不再可用的 UE 的网络切片集合的更改而引起的（请参见3GPP TS 23.502 \[3\]的第4.3.4.2节）
> 
>   -  AMF 接收带有 PDU 会话 ID 的“初始请求”，该ID已在UE的PDU会话上下文中存在（请参阅3GPP TS 24.501 \[7\]的第5.4.5.2.5条）
> 
>   -  Secondary RAT Usage Data Reporting (see clause 4.21 of 3GPP TS 23.502 \[3\]).

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3pob25nbGluemhhbmc_size_16_color_FFFFFF_t_70 3][] Figure 5.2.2.3.1-1: SM context update

**    1.2.1 Activation and Deactivation of the User Plane connection of a PDU session**

SM上下文的 ***upCnxState*** 属性表示 PDU 会话的用户平面连接的状态。 upCnxState 属性可以采用以下值：

>   -  ACTIVATED： 在 5G-AN 和 UPF（为上行链路和下行链路流量分配的 F-TEID）之间建立了 N3 隧道；
> 
>   -  DEACTIVATED： 在 5G-AN 和 UPF 之间未建立 N3 隧道
> 
>   -  ACTIVATING： 正在建立 N3 隧道（尚未分配用于下行链路流量的 5G-AN 的F-TEID）

**    1.2.2 Xn Handover**

NF服务消费者（例如，AMF）将请求 SMF 如下将 PDU 会话的下行链路 N3 隧道切换到新的 GTP 隧道端点。

**    1.2.3 N2 Handover**

SM 上下文的 ***hoState*** 属性表示 PDU 会话的切换状态。 hoState 属性可以采用以下值：

>   -  NONE： PDU 会话没有切换流程
> 
>   -  PREPARING： 移交为 PDU 会话做准备； SMF 正在准备目标 5G-AN 和 UPF 之间的 N3 隧道，即，将 UPF 的 F-TEID 已分配给上行链路流量；
> 
>   -  PREPARED： 为 PDU 会话已经准备切换； 为目标 5G-AN 和UPF之间的 N3 隧道更新 SMF，并在切换执行时将目标 5G-AN 的 F-TEID 分配给下行流量；
> 
>   -  COMPLETED： 切换流程成功完成
> 
>   -  CANCELLED： 切换流程取消

###    1.3 Release SM Context service operation ###

在以下过程中，应使用SMF或V-SMF中的HR漫游方案，使用释放SM上下文服务操作来释放给定PDU会话的SM上下文：

>   -  UE发起注销（参见3GPP TS 23.502 \[3\]的4.2.2.3.2节）；

### **名词解释：** ###

**    HR：** Home Routed

**NIDD：**Non-IP Data Delivery

**GPSI：**Generic Public Subscription Identifier

**GUAMI：**Globally Unique AMF Identifie

**5G-GUTI：** 5G Globally Unique Temporary Identifier

**SUCI：**Subscription Concealed Identifier

**SUPI：** Subscription Permanent Identifie

**参考：**

3GPP TS 29.502 V15.5.0 5G System; Session Management Services;Stage 3 (Release 15)

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3pob25nbGluemhhbmc_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20230209/28147c2c29484afea574ccd39cb79780.png
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