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【5G核心网】5GC核心网之网元SMF

时间：2020-02-16 07:04:37

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【5G核心网】5GC核心网之网元SMF

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

SMFThe 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 SSCmode 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

Figure4.1-1: 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

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

Table 6.1.3.1-1: Resources and methods overview

1.1Create 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

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

1.2Update 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 3GPPTS23.502[3]).

Figure 5.2.2.3.1-1: SM context update

1.2.1Activation and Deactivationof 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）

1.2.2Xn 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。

1.2.3N2 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