5G核心网网络健壮性增强方案研究.docx

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5G核心网网络

健壮性增强方案研究

0引言

随着通信网络的IP化和云化演进，网络故障的影响范围扩大。当发生网络故障时，故障点可能对大量用户业务形成“堰塞湖”效应，并在故障解除时触发瞬间的信令冲击。为了降低网络故障的影响、减少信令风暴的产生，需进一步增强网元功能，提升网络健壮性。本文主要对AMF主备网元用户动态数据热备功能和5GC免UDM惯性运行功能进行研究，提出5GC网元功能增强方案。

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收稿日期：2023-03-22

1网络功能增强解决方案

1.1AMF主备网元用户动态数据热备功能

AMF主备网元之间保持用户动态数据的同步，发生主备倒换后，备用网元有用户动态数据，用户无需重新注册，无注册浪涌信令，减少对各网元的信令冲击。

正常工作状态，AMF将用户上下文状态数据同时保存到其备份AMF中。当AMF故障后，周边网元把用户消息发送给备份AMF，备份AMF查询用户上下文状态数据，继续处理用户业务流程，从而保障了业务连续性。同时，由于UE不用重新注册就能使业务继

续，无注册浪涌信令，减少了对各网元的信令冲击。周边网元发送至AMF的消息包括从RAN发起和

其他5GC网元发起2类，其中RAN侧主动发起的业务流程如图1所示。

gNodeB AMF1 AMF2

①NGSETUPRESPONSE［GUAMI1，BackupAMFName=AMF2］

NRF SMF

③用户接入及业务处理

②Nnrf_NFManagement-NFRegiste［rbackInfoAMFFailure=GUAMI1］

⑤N1N2Message［AMF1］

④UEContextSync

判定故障

⑥N1N2Message［AMF1］

⑦N1N2Message［new5G-GUTlI，newAMFUENGAPID］

⑧Nsmf-PDUSession-UpdateSMContextReques［tUE1］

⑨后续此UE的业务在备份AMF2进行处理

图1RAN主动发起的业务流程

a）为AMF1（原AMF）配置备份的AMF2（备份AMF），AMF1将ServedGUAMI以及BackupAMF信息下发给gNodeB。AMF2通过NF注册流程将其备份的GUAMI保存到NRF中，供其他NF获取。

b）用户接入网络并进行业务流程处理。AMF1在业务处理流程中，将用户上下文状态数据同步到AMF2中，AMF2保存同步数据。

c）当AMF1发生故障时，UE发起业务请求，gNo?deB发送消息无响应，gNodeB识别并判定AMF1故障，将用户的请求消息发送给AMF2。AMF2接收用户请求后，判断其原为AMF1所处理的用户，从保存数据中获取用户上下文状态数据，并继续处理此用户的相关业务流程。AMF2为用户重新分配5G-GUTI，向gNo?deB发送更新5G-GUTI及AMFUENGAPID的消息，后续此用户业务由AMF2进行处理。AMF2与其他NF交互，其他NF接收消息后，识别AMF1故障，后续与AMF2交互处理此用户相关业务流程。

d）后续此UE的业务将在AMF2正常处理。

周边5GC网元主动发起的业务流程如图2所示。a）正常业务处理流程中，UE1用户的业务由AMF1处理。业务流程处理完毕，AMF1将用户上下文状态数据同步到为其备份的AMF2中，AMF2保存同步

数据。

b）当AMF1发生故障时，无法正常向NRF发送

Heartbeat保活机制的更新消息，NRF识别并判定AMF1故障。NRF向订阅了原AMF状态的NF发送状态变更通知消息（原AMF故障）。周边NF如SMF、PCF等在本地没有备份AMF信息的情况下，可向NRF执行AMF发现流程，用于获取原AMF的备份AMF信息。

c）周边NF如SMF、PCF等在需要主动发起业务流程的情况下，选择故障AMF1（即原AMF）的备份AMF（AMF2），将业务消息发送给AMF2。AMF2接收业务消息后，判断其原为AMF1所处理的用户，从保存的数据中获取UE1用户上下文状态数据，并继续处理此用户的相关