В сети ядра 5G информация о местоположении пользователя не может быть определена самим ядром без данных со стороны доступа. Текущее сетевое положение UE поступает со стороны радиодоступа, прежде всего от gNB, обслуживающего пользователя. gNB знает, какую ячейку использует UE, к какой зоне отслеживания относится эта ячейка и как сведения о радиоместоположении должны передаваться в ядро. Поэтому ULI, или User Location Information, является важным параметром сигнализации 5GC.
ULI передаётся от gNB к AMF в сообщениях NGAP. Он предоставляет ядру ссылку на местоположение, необходимую для регистрации, управления мобильностью, обработки сессий, управления политиками, маршрутизации услуг и предоставления данных приложениям. В инженерной практике ULI не является координатами на уровне улицы. Это сетевая идентификация местоположения, сформированная из идентификаторов радиодоступа, таких как TAI и NR CGI. Они позволяют ядру 5G определить положение UE на уровне зоны отслеживания и ячейки.
Как ULI поступает в ядро
ULI передаётся в направлении от gNB к AMF. gNB включает параметр ULI в несколько сообщений N2, чтобы AMF мог получить текущее сетевое местоположение UE. Это особенно важно, поскольку решения AMF зависят от того, где находится UE, к какой зоне отслеживания он относится и требуется ли обновление мобильности или регистрации.
ULI может содержаться в различных сообщениях NGAP, включая PDU Session Resource Release Response, PDU Session Resource Modify Response, PDU Session Resource Notify, UE Context Release Complete, UE Context Modification Response, RRC Inactive Transition Report, Handover Notify и Path Switch Request. Для передачи NAS особенно важны два сообщения: Initial UE Message и Uplink NAS Transport. Поскольку они переносят сигнализацию 5G NAS, AMF может получать актуальные данные о местоположении UE во время процедур NAS.
Такое решение сохраняет логику передачи местоположения рядом с радиосетью. gNB определяет обслуживающую ячейку и пересылает соответствующие идентификаторы по NGAP. Затем AMF использует эти данные как часть общего контекста мобильности и сессии.
Что содержит NR ULI
ULI поддерживает разные варианты информации о местоположении. В общем случае он может включать E-UTRA ULI для сценариев NSA и NR ULI для сценариев SA. В автономной сети 5G основное значение имеет NR ULI.
NR ULI состоит главным образом из двух частей: 5G TAI и NR CGI, также называемого NCGI. TAI идентифицирует зону отслеживания, а NCGI глобально идентифицирует конкретную NR-ячейку. Вместе они сообщают ядру как контекст зоны отслеживания, так и контекст радиоячейки UE.
TAI формируется из MCC + MNC + TAC. MCC и MNC идентифицируют PLMN, а TAC — зону отслеживания. Такая структура позволяет сети связать UE с правильной сетью оператора и зоной отслеживания. Понятие зоны отслеживания унаследовано от 4G, но остаётся важным для управления мобильностью в 5G.
NCGI формируется из идентификатора PLMN и NCI. NCI, или NR Cell Identity, имеет длину 36 бит и содержит gNB ID и Cell ID. Поскольку длина gNB ID переменная, длина Cell ID зависит от числа бит, выделенных под gNB ID. Например, если gNB ID занимает 24 бита, для Cell ID остаётся 12 бит. Эта зависимость важна при расшифровке идентификаторов ячеек и расчёте NCI и NCGI.
Как связаны разные области
Связь между областью регистрации, зоной отслеживания, gNB и ячейкой является ключевой для понимания мобильности 5G. Каждая ячейка принадлежит только одной базовой станции и только одной зоне отслеживания. Одна зона отслеживания может включать несколько базовых станций и ячеек. В зависимости от радиопланирования разные ячейки одного gNB также могут быть назначены разным зонам отслеживания.
Зона обслуживания AMF состоит из нескольких зон отслеживания. В пределах этой зоны AMF может назначать разным UE разные области регистрации в соответствии с политикой. Область регистрации может включать одну или несколько зон отслеживания. По смыслу это похоже на TA List в 4G, но применяется в контексте мобильности ядра 5G.
Назначение области регистрации — уменьшить лишнюю сигнализацию, сохранив доступность UE. Если UE перемещается внутри назначенной области регистрации, ему не нужно запускать обновление регистрации мобильности при каждой смене ячейки. При выходе за пределы этой области UE должен начать процедуру MRU, то есть Mobility Registration Update.
Практический пример — пользователь, перемещающийся по линии метро. Если AMF назначил ему область регистрации, включающую TA1, а пользователь переходит от gNB в TA1 к gNB в TA2, он пересекает назначенную границу регистрации. Даже если AMF остаётся тем же, UE должен выполнить MRU, поскольку назначенная область регистрации изменилась.
Куда передаются данные о местоположении
После получения ULI от gNB информация о местоположении может использоваться несколькими функциями ядра 5G. AMF первым среди функций ядра принимает сообщённое местоположение. Затем, если это предусмотрено архитектурой сети, данные могут передаваться SMF для управления сессиями, PCF для принятия решений по сетевой политике и функциям, связанным с приложениями.
Типовой путь сигнализации можно представить как gNB → AMF → SMF → PCF. PCF может обрабатывать политики для прикладных функций оператора, например P-CSCF в сценариях IMS. Другой путь позволяет передавать информацию через NEF сторонним прикладным функциям при соблюдении правил предоставления данных и разрешений услуги.
Информация, связанная с ULI, может также использоваться при предоставлении услуг, связанных с пользовательской плоскостью. Например, SMF может взаимодействовать с UPF, а UPF в определённых архитектурах услуг может добавлять данные в HTTP-заголовки для сторонних приложений. Это не означает, что каждое приложение автоматически получает полные сведения о местоположении. Это означает, что в архитектуре 5G предусмотрены пути, по которым сетевые данные о местоположении пользователя могут использоваться функциями политик, сессий и приложений.
Главный технический вывод прост: ULI формируется на gNB, поступает в ядро через AMF и затем может влиять на логику мобильности, сессий, политик и предоставления услуг. TAI описывает положение в зоне отслеживания, NCGI — идентификатор NR-ячейки, а логика области регистрации определяет, когда UE должно сообщить об изменении мобильности с помощью MRU.
Часто задаваемые вопросы
Почему AMF не может напрямую определить радиоместоположение UE?
AMF является функцией ядра сети. Он зависит от информации NGAP, передаваемой gNB, поскольку обслуживающая ячейка и радиоместоположение наблюдаются сетью доступа.
Почему важны Initial UE Message и Uplink NAS Transport?
Они переносят сигнализацию NAS от UE к AMF, поэтому ULI в этих сообщениях N2 помогает AMF связать процедуры NAS с текущим местоположением UE.
Что произойдёт при изменении длины gNB ID?
NCI всегда имеет длину 36 бит. Поэтому более длинный gNB ID оставляет меньше бит для Cell ID, а более короткий — больше бит.
Может ли один gNB относиться к нескольким зонам отслеживания?
Разные ячейки одного gNB могут быть назначены разным зонам отслеживания. Ключевой единицей планирования является ячейка, поскольку каждая ячейка относится только к одной TA.
Почему MRU важен для повседневной мобильности?
MRU обновляет область регистрации, когда UE выходит за пределы назначенной зоны, позволяя сети сохранять доступность устройства без избыточных обновлений внутри области.
