Рассмотрим уже установленную PDU-сессию, через которую нормально передается трафик. У UE есть IP-адрес, gNB поддерживает соответствующие ресурсы PDU-сессии и потоки QoS, а в UPF действует сеанс PFCP для пересылки трафика пользовательской плоскости. Если пользователь решает разорвать соединение передачи данных, функция управления политиками требует завершить сеанс или сеть определяет, что он больше не должен оставаться активным, 5GC уже не ограничивается изменением нескольких параметров QoS. Необходимо удалить состояние сессии как в плоскости управления, так и в пользовательской плоскости.
Именно для этого предназначено освобождение PDU-сессии. Процедура определяет порядок удаления установленной PDU-сессии: очищается контекст 5GSM на стороне UE, освобождаются ресурсы RAN, удаляются сеанс N4 и состояние пересылки в UPF, а при необходимости прекращается соответствующая связь с политиками. Цель — привести AMF, SMF, gNB, UPF и UE к согласованному состоянию, в котором данная PDU-сессия больше не существует.
Это не та же процедура, что регистрация (Registration). UE может освободить одну PDU-сессию, оставаясь зарегистрированным в 5GS, при этом другие активные PDU-сессии продолжают работать. При анализе сигнализации необходимо прежде всего отслеживать, как ресурсы конкретного идентификатора PDU-сессии удаляются из UE, RAN, SMF, UPF и уровней управления политиками, а не начинать анализ трассы заново с Registration Request.
Различия между освобождением, установлением, изменением сессии и отменой регистрации
Установление, изменение и освобождение PDU-сессии, а также отмена регистрации в 5GS могут встречаться в одной трассе, но решают разные задачи.
| Процедура | Основное назначение | Итоговое состояние |
|---|---|---|
| Установление PDU-сессии | Создание новой сессии передачи данных и ресурсов пользовательской плоскости | Новая PDU-сессия становится активной |
| Изменение PDU-сессии | Изменение QoS, политик или ресурсов существующей сессии | PDU-сессия остается активной |
| Освобождение PDU-сессии | Завершение определенной PDU-сессии с освобождением ее ресурсов | Данная PDU-сессия больше не существует |
| Отмена регистрации в 5GS | Прекращение регистрационных отношений между UE и 5GS | UE выходит из соответствующего состояния регистрации в 5GS |
Особенно легко перепутать освобождение сессии и отмену регистрации. Предположим, UE поддерживает одну PDU-сессию для доступа в Интернет и другую для частной корпоративной сети. Освобождение одной из них не удаляет автоматически другую и не обязательно приводит к удалению регистрационного контекста UE в AMF.
RRC Release также нельзя приравнивать к освобождению PDU-сессии. RRC Release главным образом меняет состояние радиосоединения между UE и gNB, тогда как PDU-сессия в ядре сети может оставаться активной. Освобождение PDU-сессии, напротив, удаляет ресурсы сеанса, связанные с конкретным идентификатором PDU-сессии.
О том, как первоначально устанавливается сессия, читайте в материалеПроцедура установления PDU-сессии в ядре сети 5GC. Если сессия остается активной и меняются лишь параметры QoS или политики, обратитесь к материалуПроцедура изменения PDU-сессии в ядре сети 5GC.
Основные причины освобождения PDU-сессии
Освобождение PDU-сессии может инициироваться в разных точках сети. Активный сеанс может завершаться из-за действия UE, решения системы политик, рассогласования состояний в сети или условий использования ресурсов.
К типичным причинам относятся:
По инициативе UE: UE отправляет PDU Session Release Request, когда текущая сессия передачи данных больше не нужна;
По инициативе PCF: система управления политиками требует завершить сессию, поскольку авторизация услуги, условия использования или другое требование политики больше не допускают ее сохранения;
По инициативе AMF: AMF обнаруживает несоответствие между состояниями PDU-сессии в UE и сети либо недоступность связанного сетевого среза (Network Slice);
По инициативе RAN: например, все потоки QoS, связанные с PDU-сессией, уже освобождены, и RAN сообщает об этом состоянии в ядро сети;
По инициативе SMF: SMF решает завершить сессию на основании локальной политики или сведений от функций UDM, CHF и других.
Поскольку исходное событие может поступать от разных сетевых функций, начальные шаги сигнализации не всегда совпадают. В конечном счете процесс координируется SMF, который хранит контекст управления PDU-сессией и согласует пользовательскую плоскость UPF, ресурсы доступа AMF/RAN и отношение с политиками PCF.
При анализе трасс пакетов обычно полезнее определить, какая сущность первой запросила освобождение , чем начинать непосредственно с PDU Session Release Command. Сообщение Release Request от UE указывает на инициативу терминала. Уведомление о завершении от PCF означает освобождение по политике. Запрос AMF на освобождение SM Context относится к другой ветви, запускаемой сетью.
Сигнализация N1, N2 и N4 при освобождении по инициативе UE
Процедура, запущенная UE, наглядно показывает, как удаляются ресурсы сессии на разных уровнях.
Предположим, UE использует идентификатор PDU-сессии 5 для доступа к данным. Когда устройство больше не нуждается в ней, оно формирует PDU Session Release Request и отправляет его в контейнере N1 SM Container. gNB пересылает NAS-сообщение в AMF с помощью UL NAS Transport, после чего AMF определяет SMF, отвечающий за указанный идентификатор PDU-сессии.
Через сервисный интерфейс (Service-Based Interface) AMF пересылает запрос освобождения с использованием существующего SM Context, например вызывая Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext. Это не создание нового SM Context: контекст уже существует, а AMF сообщает SMF, что активная сессия переходит к освобождению.
Затем SMF очищает пользовательскую плоскость. Для существующего сеанса N4 он отправляет в UPF запрос PFCP Session Deletion Request . UPF удаляет состояние пользовательской плоскости, связанное с соответствующим сеансом PFCP, и возвращает PFCP Session Deletion Response.
Это принципиально отличается от PFCP Session Modification при изменении PDU-сессии. Modification обновляет правила внутри существующего сеанса N4, а Deletion удаляет из UPF состояние на уровне всей сессии.
После начала очистки пользовательской плоскости SMF готовит сведения для RAN и UE:
N2 SM: указывает gNB освободить соответствующий ресурс PDU-сессии;
N1 SM: передает PDU Session Release Command в сторону UE.
AMF отправляет gNB команду PDU Session Resource Release Command по NGAP. Сообщение может включать NAS-команду PDU Session Release Command для доставки UE. Освободив связанные с PDU-сессией ресурсы доступа, gNB возвращает PDU Session Resource Release Response.
Получив Release Command, UE удаляет локальный контекст PDU-сессии и отправляет PDU Session Release Complete как подтверждение на уровне 5GSM.
Типовую последовательность по инициативе UE можно представить так:
Запрос освобождения UE → AMF → SMF → Удаление сеанса PFCP → Освобождение ресурсов N2 → Команда освобождения PDU-сессии → Подтверждение UE
Если первоначально UE находилось в состоянии CM-IDLE, реальной сети может сначала потребоваться Service Request для восстановления соединения сигнализации, необходимого для продолжения освобождения. Поэтому трассы пакетов не всегда начинаются с одинакового состояния радиосоединения.
Освобождение по инициативе сети и завершение политики PCF
При освобождении по инициативе сети UE не отправляет первым PDU Session Release Request. Процесс может начаться на уровне управления политиками или в другой функции ядра сети.
Рассмотрим случай, запущенный PCF. PDU-сессия нормально передает трафик, но позднее PCF решает завершить ее согласно политике. PCF уведомляет SMF через механизм уведомлений, настроенный для существующей связи с политикой.
После получения инициирующего события от системы политик SMF все равно должен удалить пользовательскую плоскость. Поэтому PFCP Session Deletion Request и Response могут появиться раньше, чем SMF передаст необходимые сведения N1 и N2 через AMF:
SMF → AMF → gNB / UE
AMF N1N2 Message Transfer может нести как информацию N2, относящуюся к освобождению ресурсов PDU-сессии, так и команду PDU Session Release Command для UE.
С точки зрения UE, независимо от того, кто изначально запустил освобождение — PCF, SMF или другая функция сети, — явная процедура NAS по-прежнему включает отправку сетью PDU Session Release Command, после чего UE возвращает PDU Session Release Complete.
Однако для анализа трасс ядра сети этих двух NAS-сообщений недостаточно, чтобы определить исходный триггер. Важные сведения находятся до Release Command: завершение политики PCF, запрос AMF на освобождение SM Context, событие RAN или локальное решение SMF.
Это различие важно и для технического анализа, и для поиска неисправностей: PDU Session Release Command показывает, что сеть предписывает UE завершить сессию, но само по себе не указывает, какая сущность первоначально инициировала освобождение.
Очистка ресурсов UPF, RAN и контекста политик
Нельзя считать освобождение PDU-сессии завершенным лишь потому, что UE больше не может передавать данные. В зависимости от сценария необходимо очистить связанные с ней ресурсы во всех соответствующих сетевых функциях.
N4 удаляет сеанс в UPF
PFCP Session Deletion — ключевой этап очистки пользовательской плоскости. После удаления соответствующего сеанса N4 в UPF связанные с ним PDR, FAR, QER, URR и другие применимые правила и состояния пересылки перестают функционировать в рамках освобожденной PDU-сессии.
При завершении жизненного цикла сессии также освобождаются относящиеся к ней ресурсы N3 и другие применимые ресурсы завершения пользовательской плоскости.
N2 освобождает ресурсы gNB
gNB поддерживает ресурсы доступа, связанные с PDU-сессией и ее потоками QoS. Получив PDU Session Resource Release Command, RAN удаляет соответствующие ресурсы и сообщает результат в ядро сети посредством ответного сообщения.
Следовательно, успешный PFCP Session Deletion сам по себе не доказывает завершение всего освобождения PDU-сессии. Если UPF уже очищен, а gNB еще хранит ресурс PDU-сессии, состояние сети остается несогласованным.
UE удаляет свой контекст сессии 5GSM
После получения PDU Session Release Command UE очищает локальный контекст сессии и подтверждает действие сообщением PDU Session Release Complete. Для PDU-сессии типа IP связанный IP-адрес или префикс также подлежит освобождению.
SMF уведомляет AMF и очищает состояние политик
Когда сессия достигает состояния Released, SMF может отправить AMF сообщение SM Context Status Notification, чтобы AMF синхронизировал сохраненное состояние сессии.
Если у PDU-сессии есть SM Policy Association, связанную с ней политику PCF необходимо также завершить или удалить согласно применимой ветви процедуры. Если это последняя сессия, для которой нужен конкретный DNN, S-NSSAI или состояние, связанное с подпиской, SMF при выполнении соответствующих условий может провести дополнительную очистку подписки или регистрационных данных с участием UDM либо UDR. Эти действия зависят от условий и присутствуют не в каждой процедуре освобождения.
Таким образом, очистка охватывает набор состояний, связанных идентификатором PDU-сессии, а не только один туннель:
Контекст UE + Ресурс RAN + Контекст SM + Сеанс N4 в UPF + Связь с политикой
Проверка завершения освобождения в трассах сигнализации
Неисправности освобождения PDU-сессии не всегда заметны пользователю. UE может уже прекратить передачу данных, хотя в одной или нескольких функциях ядра сети сохраняется устаревшее состояние. В другом случае UE удалило локальную сессию, но сеанс PFCP в UPF остался активным.
Вместо запоминания всех возможных последовательностей сообщений эффективнее создать набор контрольных точек для соответствующего идентификатора PDU-сессии.
Определить освобождаемую сессию: зафиксировать анализ на правильном идентификаторе PDU-сессии, чтобы не смешивать сигнализацию другой параллельной сессии с текущей трассой;
Определить инициатора: установить, было ли первым событием UE Release Request, уведомление PCF о завершении, запрос AMF или другое событие на стороне сети;
Проверить обработку в SMF: убедиться, что запрос поступил в SMF, отвечающий за PDU-сессию, и что SMF запустил процедуру освобождения;
Проверить ресурсы N4: убедиться в завершении PFCP Session Deletion Request и Response и удалении исходных правил сеанса UPF;
Проверить ресурсы N2: убедиться, что gNB получил сигнализацию об освобождении ресурсов PDU-сессии и вернул соответствующий результат;
Проверить состояние N1: для применимой явной процедуры освобождения NAS убедиться, что UE получило Release Command и ответило PDU Session Release Complete;
Проверить конечное состояние: убедиться, что состояние PDU-сессии в AMF, контекст SMF и имеющиеся связи с PCF соответствуют результату Released.
Например, если UE уже отправило PDU Session Release Complete, а соответствующий сеанс PFCP все еще присутствует в UPF, в первую очередь следует изучить очистку ресурсов SMF и N4. Если состояние PFCP удалено, но gNB по-прежнему хранит связанный ресурс PDU-сессии, следующим шагом нужно проверить путь освобождения N2.
Напротив, одного RRC Release недостаточно для вывода о прекращении PDU-сессии, если отсутствуют PDU Session Release Request, Release Command или соответствующая очистка ресурсов ядра сети.
Названия сообщений в разных уровнях спецификаций тоже могут вызывать путаницу. В некоторых описаниях этап процедуры называют «PDU Session Release Ack», тогда как реальное NAS-сообщение 5GSM, которое UE отправляет после принятия PDU Session Release Command, называется PDU Session Release Complete. При анализе трасс радиоинтерфейса и NAS следует ориентироваться на фактический Message Type.
Поэтому более надежный критерий завершения формулируется так: удалены ли состояния, связанные с исходным идентификатором PDU-сессии, из UE, RAN, SMF и UPF, а не просто появилось ли какое-то «последнее» сообщение?
Часто задаваемые вопросы
Приводит ли освобождение PDU-сессии к отмене регистрации UE?
Не обязательно. Освобождение PDU-сессии завершает только указанную сессию передачи данных. UE может остаться зарегистрированным в 5GS и продолжить работу с другими активными PDU-сессиями. Отмена регистрации — отдельная процедура завершения регистрационных отношений между UE и 5GS.
Освобождается ли IP-адрес UE при освобождении PDU-сессии?
Для PDU-сессии типа IP связанный с ней IP-адрес или префикс относится к освобождаемым ресурсам. После завершения процедуры он не должен использоваться как действующий адрес пользовательской плоскости для освобожденной PDU-сессии. Возврат адреса в пул и последующее перераспределение зависят от реализации сети.
Является ли PFCP Session Deletion тем же самым, что освобождение PDU-сессии?
Нет. PFCP Session Deletion — процедура N4, с помощью которой SMF удаляет сеанс UPF и его правила пользовательской плоскости. Обычно это важная часть освобождения PDU-сессии, но полный процесс может также затрагивать UE, RAN, AMF, PCF и другие связанные контексты.
В чем главное различие между освобождением и изменением PDU-сессии?
При изменении PDU-сессия остается активной, а QoS, политики или связанные ресурсы обновляются. Освобождение завершает указанную сессию и удаляет ее ресурсы. Если тот же идентификатор PDU-сессии остается действительным и продолжает передавать трафик, освобождение, как правило, нельзя считать завершенным.
Почему сеть отправляет PDU Session Release Command после запроса освобождения от UE?
UE Release Request выражает намерение UE завершить сессию, но SMF еще должен согласовать состояния в UPF, RAN и UE. Когда сеть приступает к освобождению, PDU Session Release Command предписывает UE удалить соответствующий контекст 5GSM, а UE отвечает сообщением PDU Session Release Complete.
