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转载:什么是UE上下文管理?

爱卫生2024年09月21日 00:23
什么是UE上下文管理?
UE上下文管理是指通过对UE与5GC之间信息传输链路的管理,维护UE上下文,包括初始上下文建立、上下文修改、上下文释放以及RRC
Inactive态迁移报告。
01 UE上下文
UE上下文是指UE与5GC之间相关联的一个信息块,这个信息块包含5GC在为UE提供网络服务时所需要的所有基本信息,例如安全密钥信
息、移动性限制信息、UE无线能力和安全能力信息等。在UE未与网络断开前,UE的上下文必须完整。如果UE上下文缺失,UE在需要获取
网络服务时,5GC可能会由于找不到UE的上下文而无法辨识UE身份,不知道UE创建了哪些承载,甚至无法对UE发送的信息进行解密。
UE经gNodeB与5GC建立连接,因此UE上下文存在于UE、gNodeB和5GC中,分为AS层上下文和NAS层上下文。当UE处于不同的RRC状
态时,UE上下文的情况如表1-1所示。
表1-1 各种RRC状态下UE上下文

02 UE上下文管理
UE上下文管理是通过对UE与5GC之间信息传输链路的管理,维护UE上下文。UE上下文管理主要包括:
初始上下文建立:指在UE初始接入时选择AMF,或通过AMF重定位为UE选择服务更优的AMF时,建立UE上下文的过程。该过程中,
AMF将为NG-RAN建立UE初始上下文提供所有必需的信息。
上下文修改:在UE的上下文信息存在更新(如安全密钥更新、频率优先级更新等场景)时,需要触发上下文修改。例如,在gNodeB
完成Xn切换后,需要更新安全密钥,以防止密钥信息从源基站泄露。
上下文释放:在需要释放UE相关的NG逻辑连接,将UE迁移到空闲态时,需要触发上下文释放,断开UE的网络。
RRC Inactive态迁移报告:在部分场景下(如辅助寻呼、操作维护与统计等),5GC可以通过订阅RRC Inactive态迁移报告,了解UE
的状态和UE当前所处位置(TAI、Cell Identity等)。
📖 说明
有关UE上下文管理的更多描述,请参见3GPP TS 38.413 V15.5.0中的8.3 UE Context Management Procedures章节。
初始上下文建立
初始上下文建立过程用于UE初始接入或者AMF重定位等场景下,AMF为NG-RAN建立UE初始上下文提供所有必需的信息。包括PDU会话上
下文、安全密钥、移动性限制信息、UE无线能力和安全能力信息等,该过程使用UE相关的信令。UE的初始上下文建立过程中,PDU会话的
建立是可选的,因为NR允许UE在接入网络时没有PDU会话,这样可以灵活支持UE只在网络中注册而没有业务需求的场景。
以UE初始接入过程为例,UE首次开机后,在建立初始上下文之前,需进行如下流程:
1、小区搜索:通过小区搜索,UE可以完成与小区的下行同步,并获得发起随机接入所需要的系统信息。
2、随机接入:UE通过随机接入流程与网络侧实现上行同步。
3、RRC连接建立:UE与gNodeB间建立RRC连接。
在RRC连接建立完成后,gNodeB通过INITIAL UE MESSAGE触发NG-C连接建立以及初始上下文建立过程,如图1-1所示。
图1-1 初始上下文建立过程

1、RRC建立成功后,UE向gNodeB发送RRCSetupComplete消息。RRCSetupComplete消息中携带selectedPLMN-Identity、
registeredAMF、s-nssai-list和NAS。
2、gNodeB根据RRCSetupComplete消息中的信息选择AMF节点,然后将RRCSetupComplete消息中携带的NAS消息通过INITIAL UE
MESSAGE发送给AMF,触发NG-C连接建立。
3、gNodeB透传UE和AMF之间的NAS消息,完成IDENTITY查询、鉴权、NAS安全模式和注册过程等。
4、AMF向gNodeB发送INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST消息,启动初始上下文建立过程。gNodeB收到INITIAL CONTEXT SETUP
REQUEST消息后,根据该消息中携带的信元类型,确定需要建立的上下文信息。例如:
当INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST消息中未携带UE Radio Capability IE时,在安全模式过程完成后,gNodeB才会向UE发送
UECapabilityEnquiry消息,发起UE能力查询过程,对应7~9。否则,后续流程跳过7~9。
当INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST消息中携带了PDU Session Resource Setup Request List IE时,在UE能力查询过程完成
后,gNodeB才会向UE下发经过加密与完整性保护的RRCReconfiguration消息,指示UE建立SRB2和DRB,对应10~11。否则,后续
流程跳过10~11。
5、gNodeB向UE发送SecurityModeCommand消息,通知UE启动完整性保护和加密过程。此后,启动下行加密。
6、UE根据SecurityModeCommand消息指示的完整性保护和加密算法,派生出密钥,然后向gNodeB回复SecurityModeComplete消息。此
后,启动上行加密。
7、(可选)gNodeB向UE发送UECapabilityEnquiry消息,发起UE能力查询过程。
8、(可选)UE向gNodeB回复UECapabilityInformation消息,携带UE能力信息。
9、(可选)gNodeB向AMF发送UE RADIO CAPABILITY INFO INDICATION消息,透传UE能力。
10、(可选)gNodeB向UE下发RRCReconfiguration消息,指示建立SRB2和DRB。
在专用NG-C连接建立过程中的加密与完整性保护执行完之后,gNodeB向UE发送携带srb-ToAddModList信元的RRCReconfiguration消息,
指示UE建立SRB2和DRB。
11、(可选)UE收到RRCReconfiguration消息后,开始建立SRB2和DRB。UE根据消息指示:
建立对应的PDCP实体并配置相关安全参数。
建立并配置RLC实体。
建立并配置DCCH逻辑信道。
SRB2和DRB建立成功后,UE向gNodeB回复RRCReconfigurationComplete消息。
12、gNodeB向AMF回复INITIAL CONTEXT SETUP RESPONSE消息。
上下文修改
以更新安全密钥为例,UE上下文修改过程如图1-2所示,该过程使用UE相关的信令。
图1-2 上下文修改过程

1、AMF向gNodeB发送UE CONTEXT MODIFICATION REQUEST消息,触发UE上下文修改过程。在需要更新安全密钥的场景下,UE
CONTEXT MODIFICATION REQUEST消息中会携带Security Key IE。
2、gNodeB收到Security Key IE信元后,触发密钥更新过程。gNodeB根据Security Key IE派生出密钥后,向UE发送RRCReconfiguration消
息,通知UE更新密钥。有关密钥派生的详细流程,请参见3GPP TS 33.501 V15.5.0。
3、UE完成密钥更新后,向gNodeB回复RRCReconfigurationComplete消息。
4、根据上下文修改完成情况,gNodeB向AMF回复消息:
a. 如果NG-RAN完成了UE上下文的修改,则gNodeB向AMF回复UE CONTEXT MODIFICATION RESPONSE消息,UE上下文修改完
b. 如果NG-RAN无法完成对应的修改过程,则gNodeB向AMF回复UE CONTEXT MODIFICATION FAILURE消息,告知修改失败及对
应的原因。
上下文释放
上下文释放的场景包括:
gNodeB触发:gNodeB检测到UE不活动(例如指UE没有业务活动、UE与gNodeB失去联系等)时,gNodeB向AMF发送UE
CONTEXT RELEASE REQUEST消息,请求释放信令连接。
AMF触发:AMF决定终止该UE的业务,或者UE决定终止该项业务并通过NAS信令通知AMF时,AMF向gNodeB发送UE CONTEXT
RELEASE COMMAND消息,触发信令连接释放。
上下文释放过程如图1-3所示,该过程使用UE相关的信令。
图1-3 上下文释放过程

1、(可选)gNodeB向AMF发送UE CONTEXT RELEASE REQUEST消息,请求上下文释放。该消息中包含要释放的UE的NG逻辑连接并
携带适当的原因值,触发AMF发起UE上下文释放过程。仅当上下文释放由gNodeB触发时涉及1。
2、AMF向gNodeB发送UE CONTEXT RELEASE COMMAND消息,命令gNodeB释放上下文。gNodeB收到UE CONTEXT RELEASE
COMMAND消息后,应释放与UE相关的所有信令逻辑连接和数据传输资源。
3、gNodeB向UE发送RRCRelease消息,通知UE释放RRC连接。
4、gNodeB向AMF发送UE CONTEXT RELEASE COMPLETE消息,上下文释放完成。AMF收到UE CONTEXT RELEASE COMPLETE消
息后,释放UE对应NAS层上下文信息和AS层上下文信息。至此,UE转移到空闲态。在UE上下文释放完成消息中,gNodeB可以上报UE的
位置信息,用于通知AMF优化后续空闲态寻呼的推荐小区和基站列表信息。
RRC Inactive态迁移报告
RRC Inactive态迁移报告用于gNodeB向AMF上报UE的RRC状态和UE当前所处位置(TAI、Cell Identity等)。该过程使用UE相关的信令。
gNodeB通过RRC INACTIVE TRANSITION REPORT消息上报RRC Inactive态迁移报告,如图1-4所示。
图1-4 RRC Inactive态迁移报告过程

AMF可以在UE的初始上下文建立请求、上下文修改请求、切换请求以及路径转换请求确认消息中,通过RRC INACTIVE TRANSITION
REPORT REQUEST信元告知gNodeB RRC Inactive态迁移报告的请求类型。RRC Inactive态迁移报告的请求类型有如下三种:
当UE进入或离开RRC Inactive态时进行上报(subsequent state transition report):gNodeB在UE进入和离开RRC Inactive态时均会
发起RRC Inactive态迁移报告。
单次RRC状态迁移报告(single RRC connected state report):
如果UE当前处于RRC_CONNECTED状态,则gNodeB发送一次RRC Inactive态迁移报告消息。
如果UE当前处于RRC_INACTIVE状态,则gNodeB立即发送一次RRC Inactive态迁移报告消息,且当UE状态转换到RRC连接态时,
gNodeB会再次上报RRC Inactive态迁移报告。
取消RRC状态报告(cancel report):gNodeB取消该UE的RRC Inactive态迁移报告过程,在后续RRC状态变化时不再上报。