专题详解-5G接入控制（1）

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最近工作中遇到了一些5G专网接入限制的问题，以前没仔细研究，借着解决这些问题，深入研究了一下5G网络的接入限制，发现R15版本在接入限制方面功能很弱，粒度也很粗，基本在TA级别。R15版本有些地方标准定义的也没有很细节，设备厂商自由发挥的空间很大。R16版本针对5G专网引入了CAG的功能，接入控制的力度就强了很多，但是需要网络和终端都支持，预计能够现网使用还需要很长时间。

目前接入控制部分的内容，还有一些没有整理完成，先贴一些相对叙述性的内容。后续陆续再把细节的内容补充进来。

3.2 5G接入控制

3.2.1 移动性限制（MobilityRestriction）

3.2.1.1 概述

Mobility Restriction功能用于限制UE的移动性和服务可接入性。5G的Mobility Restriction功能会将相关信息发送给UE（对UE只发送mobility restrictioncategories，后面小节再进行详细叙述）、NG-RAN和核心网。

Mobility Restriction功能只适用于3GPP接入或者有线接入场景，不适用于其它non-3GPP接入场景。另外移动性限制功能对于紧急业务不生效。

对于CM-IDLE或者CM-CONNECTED with RRC Inactive状态的UE，Service Area和Forbidden Area限制由UE根据从核心网收到的相关信息执行。

CM-CONNECTED with RRCInactive状态的UE的Mobility Restriction功能由NG-RAN和核心网共同执行。

当UE处于CM-CONNECTED状态时，核心网在MobilityRestriction List中为NG-RAN提供Mobility Restriction。

Mobility Restriction包括：RAT restriction、Forbidden Area、Service Area Restrictions、Core Network类型限制和CAG（Closed Access Group）信息。

· RAT restriction

RAT restriction定义了3GPP Radio Access Technology （3GPP无线接入技术）的限制功能，表示UE是否允许接入某个PLMN。在受限的RAT中，根据UE的签约数据，限制UE接入该PLMN。在UE处于CM-CONNECTED状态的切换流程中，目标RAT和目标PLMN会判断当前的UE的PLMN和RAT接入限制签约数据是否满足切换。

RAT Restrication由网络侧执行，该信息不需要提供给UE。

· Forbidden Area

当UE处于Forbidden Area区域时，根据UE的签约数据，不允许UE与当前PLMN网络发起任何通信交互。UE在执行小区选择、RAT选择和PLMN选择时网络会回复UE处于Forbidden Area区域。Forbidden Area适用于3GPP接入和non-3GPP接入。

· Service Area Restriction

Service Area Restriction定义了UE在该区域可以发起或者不发起与网络的通信。它又分为：

- Allowed Area

根据UE的签约数据，在Allowed Area中，允许UE与网络发起正常的通信流程。Allowed Area中最多可以包含16个TA，或者包含该PLMN或对等PLMN的所有TA。

- Non-Allowed Area

根据UE的签约数据，当UE处于Non-Allowed Area中时，此时的UE是服务受限的。此时，不允许UE发起Service Request、任何用户面或者控制面的连接请求（数据上报除外），以及发起SM会话相关的信令请求（PS Data Off状态改变上报除外）以获得网络服务。这两个例外情况是考试多选和判断的重要素材，需要多加关注。

Non-Allowed Area也是最多可以包含16个TA。

UE不能将进入Non-Allowed Area作为执行小区重选的判断标准，以及作为进行PLMN选择或UE发起会话或呼叫的域选择的触发条件。对于处于CM-CONNECTEDwith RRC-Inactive状态的UE，与UE处于Non-Allowed Area和Allowed Area时的RRC流程和RM流程相同，没有变化。处于Non-AllowedArea的UE会响应核心网和RAN发起的寻呼或者响应non-3GPP接入场景的NAS Notification消息，并发起ServiceRequest流程。位于Non-Allowed Area的UE可以通过non-3GPP接入（wireline access，有线接入除外）触发MA PDUSession建立或者激活流程，但是对于MA-PDU，3GPP接入的用户面资源不会建立或者激活。

与UE的移动管理相关的SOR transparentcontainer、UE policy container、UE parameters update transparent container在UE处于服务限制区时可以正常与网络进行信息交互。

另外，处于CM-CONNECTED状态的UE，当处于non-allowed area时，控制面和用户面（假设已经建立起了用户面连接）数据的发送都不会受到影响。

· Core Network类型限制

该类型的限制表示是否允许UE只接入5GC，或者只允许接入EPC，或者5GC和EPC都允许接入。Core Network类型限制适用于3GPP和non-3GPP接入或者仅适用于non-3GPP接入。

Core Network类型限制适用的场景，比如：E-UTRAN同时连接了5GC和EPC，或者当Core Network类型限制应用于non-3GPP接入时，UE就被限制在只能使用N3IWF进行连接。

· CAG信息（Closed Access Group）

详见后面CAG特性章节的专门介绍。

对于某个UE，核心网根据UE的签约数据、UE当前的位置及本地策略（比如HPLMN没有部署5GC，当UE漫游时，VPLMN网络需要根据HPLMN ID和运营商的本地策略来确定该UE的Core Network类型限制信息）一起确定UE的Mobility Restriction信息。当UE的Mobility Restriction信息可以随着UE的签约数据、UE所处的位置及本地策略发生变化。UE的Service Area Restriction或者Non-Allowed Area可以由PCF根据UE的当前位置、PEI及网络策略做进一步的调整。

3.2.1.2 Service Area Restriction的管理

Service Area Restriction信息在UE的注册流程或者UE ConfigurtionUpdate流程中进行更新。网络向UE下发Service Area Restriction信息时，只能下发Allowed Area或者Non-Allowed Area中的一种，不能同时下发Allowed Area或者Non-Allowed Area。如果UE从网络收到了Allowed Area，那么只要不属于Allowed Area的TA都认为是Non-Allowed Area的区域。同样，如果UE收到了Non-Allowed Area，那么只要不在Non-Allowed Area中的TA都认为是Allowed Area。如果UE没有从网络收到任何Service AreaRestriction信息，那么该PLMN或者对等PLMN（equivalent PLMN）的所有TA都属于Allowed Area。

如果UE的Forbidden Area和Service AreaRestriction出现重叠区域，UE优先处理Forbidden Area。也就是说，如果某区域在两者中都存在时，以Forbidden Area为准。

Service Area Restriction包含一个或者多个（这里的“多个”可以有最大限制，这个限制可以由AMF或者PCF根据需要调整，最多16个）完整的TA。Service Area Restriction可以是一个无限制的集合，比如包含某个PLMN的所有TA。UDM中，UE的签约数据包括Service Area Restriction信息，其中包含通过TA描述的Allowed或Non-Allowed Area。地理位置信息也可以通过其它表示地理位置的信息，如经纬度、邮政编码等等，但是这些地理位置信息只能在网络中作为管理使用，实际使用时需要通过5GS将其转变成对应TA列表，之后再发送给PCF、NG-RAN和UE。

在UE的注册流程中，AMF提供给UE的Service Area Restriction信息是以TA的形式下发的，可能包含UE签约数据或者PCF下发给AMF数据的一个子集

注：

TS 23.501中5.3.4.1.2章节有一句话：When the AMFassigns a limited allowed area to the UE, the AMF shall provide the UE withService Area Restrictions which consist of either Allowed Areas or Non-AllowedAreas. The Allowed Areas included in the Service Area Restrictions can bepre-configured and/or dynamically assigned by the AMF.前面一句话没什么问题也很容易理解。第二句话AllowedArea可以由AMF预配置或者由AMF动态指定，对于3GPP接入来讲，理解起来还是比较困难，什么场景需要AMF预配置和动态指定呢？如果是漫游场景或者non-3GPP接入场景可能会存在需要AMF参与的情况。这里仅提供一个思考的方向，不确定什么场景会使用到这条原则。

另外，个人理解，对于3GPP接入，Service AreaRestriction在UDM中签约，注册流程中AMF只是将这些信息整理转发给了UE，但是规范里也明确说明了，AMF可以修改签约的或者PCF下发的Service Area Restriction信息。那么这里，就出现了一个问题：AMF判断修改Service Area Restriction的标准是什么？又是根据什么信息判断修改的？这里说一个场景：UE在UDM中签约了一个Service Area Restriction的TA列表，当UE在某个AMF注册时，此时AMF得到的这个完整列表很大，AMF可能会把一些自己不负责的TA删掉（按照TS 23.501说明，AMF也可以在列表中增加还没有用到的TA），再下发给UE。或者在某个AMF POOL覆盖下有个别TA不允许普通用户使用，AMF在TA列表中增加一个TA。这两种场景是很合理的。关键问题是目前AMF一般不配置负责的TA列表。如果不配置TA列表，又该如何判断修改Service Area Restriction呢？这里还是有很大的想象空间，虽然这是AMF设计实现的层面，对于理解技术原理，还有很多细节可以挖掘。

从上面的叙述中可以发现，5G在Service Area Restriction的粒度是TA级别，属于很粗粒度。现网部署时，一个TA通常覆盖的地理面积会很大，只能进行粗略的控制。更细粒度的限制就需要我们后面介绍的R16版本的新功能：CAG特性，可以在小区级别进行控制。

当前服务网络的PCF可以根据UE的当前位置、UE使用的应用程序、日期或时间等信息来进一步调整UE的Service Area Restriction，包括扩大Allowed Area、缩小Non-Allowed Area或者增加TA的最大允许数量等。如果NWDAF部署的情况下，PCF可以使用NWDAF的分析数据来调整Service Area Restriction。

UDM和PCF可以随时更新UE的Service Area Restriction。对于CM-CONNECTED 状态的UE，AMF可以立刻更新UE中的信息和使用Mobility Restriction List 更新RAN中的信息。对于CM-IDLE状态的UE，AMF可以立刻寻呼UE，使用Generic UEConfiguration Update流程更新UE中的Service Area Restriction或者等到UE下次与AMF有信令接触时再进行更新。

注册流程中，如果AMF中没有UE的Service Area Restriction数据，AMF会从UDM中下载UE的Service Area Restriction数据，在与PCF交互，执行UE的AM策略时可能会对Service AreaRestriction进行更新。

AMF负责执行UE的Service Area Restriction。UE每次进行初始注册的时候，AMF会删掉不再使用的TA列表。

UE收到网络下发的Service Area Restriction会保存或替换掉UE中原来保存的Service AreaRestriction信息。查询TS31.102没有发现USIM卡中有保存Service AreaRestriction数据的文件，这部分数据应该是保存在UE中的，每次重新开关机基本会将原来的数据删除，重新使用Registration Accept中的新Service AreaRestriction数据。

AMF会通过Mobility Restriction List 发送给NG-RAN的Service Area Restriction信息，NG-RAN会使用这些信息在Xn或N2接口切换流程中选择目标小区。

在AMF发生变化的注册流程中，old AMF会向new AMF发送UE的Service Area Restriction信息。new AMF在执行UE的AM策略时会将该信息带给PCF做进一步调整或者不调整。UE Context中包含的MobilityRestrication信息如下：

在漫游场景中，漫游网络的AMF（即：Serving AMF）会从UDM下载UE的Service Area Restriction信息，并将其发送给漫游网络的PCF，以便漫游网络的PCF根据实际情况调整UE的ServiceArea Restriction。