1、架构图
各种网元及接口
为了支持5G与4G间互操作，
1）对5GC和EPC部分网元进行融合：SMF PGW-C，UPF PGW-U，PCF PCRF，UDM HSS。
2） SMF PGW-C和UPF PGW-U作为锚定点，保证互操作时的IP地址连续性。
3）AMF与MME间支持N26接口
2、各接口介绍
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接口名称 | 连接网元 | 承载协议 | 接口功能 |
N2 | gNB-AMF | NG-AP | 用于承载UE以及gNB与5GC之间的信令 |
N3 | gNB-UPF | GTP-U | 用于承载用户面数据 |
N4 | SMF-UPF | PFCP | SMF控制UPF的信令接口 |
N8 | AMF-UDM | HTTP | AMF与UDM间的信令接口 |
N10 | SMF-UDM | HTTP | SMF与UDM间的信令接口 |
N11 | AMF-SMF | HTTP | AMF与SMF间的信令接口 |
N7 | SMF-PCF PCRF | HTTP | SMF与PCF PCRF间的策略控制接口 |
N15 | AMF-PCF PCRF | HTTP | AMF与PCF PCRF间的策略控制接口 |
N26 | AMF-MME | GTP-C | 5GC与EPC互操作控制接口 |
N20 | AMF-SMSF | HTTP | AMF与SMSF间的信令接口 |
N21 | SMSF-UDM | HTTP | SMSF与UDM间的信令接口 |
N6/SGi | UPF-VoLTE SBC | -承载IMS信令和用户面接口 | |
S1-MME | MME-eNodeB SBC | GTP-C | 用于承载 UE 与 EPC 核心网之间的信令流 |
S1-U | SAE-GW-eNodeB | GTP-U | GTP-U用于承载UE到核心网的数据流量 |
S11 | MME-SAE GW | GTP-C | 承载 MME 和 SAE GW 之间的 GTP 信令，用 |
Rx | PCRF-VoLTE | SBC | 用于SBC向PCC申请资源，以及PCC向SBC |
Gm | VoLTE | UE-VoLTE | UE 与 IMS 核心网之间的信令接口，处理用 |
Mw | VoLTE SBC-xCSCF | 用于在 SBC 与 CSCF 之间、不同 CSCF 之间 | |
Mg | I-CSCF/S-CSCF-MGCF | SIP | 用于转发 CS 呼叫 IMS 时的 SIP 信令 |
Mj | BGCF-MGCF | SIP | |
Cx | 三合一 | HSS-xCSCF | 用于注册过程中的 S-CSCF 选择、用户鉴 |
Sh | 三合一 | HSS-IMS | 用于用户业务数据的下载和更新 |
S6a | 三合一 | HSS-MME | 用于 EPC 核心网的移动性管理 |
3、eps fb信令流程
1）EPS FB主叫信令流程
eps fb主叫信令流程
步骤 1：终端发起VoNR 呼叫，向P-CSCF 发送SIP INVITE 消息。
步骤2：P-CSCF收到SIP消息后，向PCF触发资源预留流程。P-CSCF向DRA发送AAR请求，请求建立语音专用承载，并要求获取用户位置信息。
步骤3：DRA在本地查询不到相应的绑定信息，调用BSF的Nbsf_Management_Discovery服务，通过用户IP地址向BSF（与SMF合设）中查询绑定信息。
步骤4：BSF返回用户的绑定信息，包括PCF/PCRF的Diameter主机名。
步骤5：DRA向PCF/PCRF转发AAR请求。
步骤6：PCF/PCRF通过Npcf_SMPolicyControl_UpdateNotify服务通知SMF为用户建立5QI=1的QoS flow。
步骤7：PCF/PCRF向P-CSCF返回AAA响应消息，消息仍通过DRA转发。
步骤8：SMF调用AMF的Namf_Communication_N1N2MessageTransfer服务，携带N2 SM information和N1 SM information，N2 SM information包括QoS profile、session-AMBR等信息，N1 SM information为PDU Session Modification Command ，包括QoS rule、session-AMBR等信息。
步骤9：AMF向NG RAN发送N2 PDU Session Resource Modification Request消息建立无线资源。
步骤10：NG RAN根据其EPS Fallback配置决定拒绝5QI=1的无线资源建立，返回PDU Session Resource Modification Response，拒绝原因值为"IMS voice EPS fallback or RAT fallback triggered"。
步骤11：AMF调用SMF的Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext服务，向SMF返回收到的N2 PDU Session Resource Modification Response。SMF根据拒绝原因值决定不向PCF上报无线资源预留失败，而是等待终端回落完成。
步骤12：gNB可能触发终端进行邻区测量。
步骤13：gNB发起5GS到EPS的互操作流程，可以基于N26的PS Handover流程或Release with Redirect，参见TS 23.502。
步骤14：切换完成后，SMF PGW-C向SGW和MME发起专用承载建立流程，向SGW和MME发送Create Bearer Request请求，携带EPS bearer QoS信息。
步骤15：MME向eNB发送Session Management Request请求消息，通知eNB预留无线资源，携带EPS bearer QoS信息。
步骤16：eNB将EPS bearer QoS映射为Radio bearer QoS，发起RRC重配置流程。
步骤17：终端完成RRC重配置流程，返回响应消息。
步骤18：eNB返回Session Management Response响应消息。
步骤19：MME向SGW和SMF PGW-C返回Create Bearer Response响应消息，携带用户当前位置信息。
步骤20：SMF PGW-C调用PCF/PCRF的Npcf_SMPolicyControl_update服务，向PCF发送用户当前位置信息。
步骤21：PCF/PCRF向P-CSCF发送RAR消息上报用户位置信息。
步骤22：P-CSCF返回响应消息RAA。P-CSCF收到RAR后，根据3gppUserLocationInfo AVP，提取位置信息，更新到PANI头域中，并增加network-provided参数。
步骤23：P-CSCF继续呼叫建立流程，将INVITE消息转发给I/S-CSCF。
步骤24：P-CSCF收到183，通过EPC和LTE转发给UE。
步骤25：PRACK和UPDATE流程。
步骤26：被叫振铃，并摘机，呼叫接通
2）eps fb被叫信令流程
eps fb被叫信令流程
步骤 1：被叫侧I-CSCF 收到初始会话INVITE 请求。
步骤 2：I-CSCF 向DRA 发送LIR 请求，获取被叫用户注册的S-CSCF 地址。
步骤 3：DRA 将LIR 请求消息转发给UDM/HSS。
步骤 4： UDM/HSS 向DRA 发送LIA 响应，消息中携带为被叫用户提供服务的S-CSCF 地址。
步骤 5：DRA 转发LIA 响应消息给I-CSCF。
步骤 6：被叫侧I-CSCF 根据UDM返回的S-CSCF 地址，路由消息到S-CSCF，并触发到VoLTE AS。
步骤7：VoLTE AS收到INVITE消息后，判断用户有IMS注册，则启动被叫域选流程，通过DRA向UDM发送UDR请求，要求UDM/HSS返回T-ADS Information。
步骤8：DRA转发UDR请求给UDM/HSS。
步骤9：UDM调用AMF的Namf_MT_ ProvideDomainSelectionInfo服务，获取UE在5G域内的域选择信息。
步骤10：AMF返回5G域选择信息，包括是否支持IMS voice over PS Session，最新时间戳以及接入类型。
步骤11：UDM可进行其他域的域选择查询，并进行域选择决策。
步骤12：UDM通过DRA向VoLTE AS发送UDA响应消息，携带域选择结果，包括选择的域是否支持IMS语音及接入类型，如用户位于5G，UDM返回的接入类型仍为4G。
步骤13：DRA将UDA消息转发给VoLTE AS。
步骤14：VoLTE AS继续进行呼叫建立流程，通过S-CSCF把INVITE消息发给P-CSCF。
步骤15：P-CSCF将INVITE消息发给UPF。
步骤16：如果UE在空闲态，UPF通知SMF发起用户寻呼流程。UE被寻呼拉起后，通过Service Request流程恢复UE和UPF之间的QoS Flow，具体流程参见TS 23.502。
步骤17：UPF将INVITE消息发送给终端。
步骤18：终端返回183响应消息。
步骤19：P-CSCF收到SIP消息后，向PCF触发资源预留流程。P-CSCF向DRA发送AAR请求，请求建立语音专用承载，并要求获取用户位置信息。
步骤20：DRA在本地查询不到相应的绑定信息，调用BSF的Nbsf_Management_Discovery服务，通过用户IP地址向BSF（与SMF合设）中查询绑定信息。
步骤21：BSF返回用户的绑定信息，包括PCF/PCRF的Diameter主机名。
步骤22：DRA向PCF/PCRF转发AAR请求。
步骤23：PCF/PCRF通过Npcf_SMPolicyControl_UpdateNotify服务通知SMF为用户建立5QI=1的QoS flow。
步骤24：PCF/PCRF向P-CSCF返回AAA响应消息，消息仍通过DRA转发。
步骤25：SMF调用AMF的Namf_Communication_N1N2MessageTransfer服务，携带N2 SM information和N1 SM information，N2 SM information包括QoS profile、session-AMBR等信息，N1 SM information为PDU Session Modification Command ，包括QoS rule、session-AMBR等信息。
步骤26：AMF向NG RAN发送N2 PDU Session Resource Modification Request消息建立无线资源。
步骤27：NG RAN根据其EPS Fallback配置决定拒绝5QI=1的无线资源建立，返回PDU Session Resource Modification Response，拒绝原因值为"IMS voice EPS fallback or RAT fallback triggered"。
步骤28：AMF调用SMF的Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext服务，向SMF返回收到的N2 PDU Session Resource Modification Response。
步骤29：gNB可能触发终端进行邻区测量。
步骤30：gNB发起5GS到EPS的互操作流程，可基于N26的PS Handover或Release with Redirect流程，参见TS 23.502。
步骤31：切换完成后，SMF PGW-C向SGW和MME发起专用承载建立流程，向SGW和MME发送Create Bearer Request请求，携带EPS bearer QoS信息。
步骤32：MME向eNB发送Session Management Request请求消息，通知eNB预留无线资源，携带EPS bearer QoS信息。
步骤33：eNB将EPS bearer QoS映射为Radio bearer QoS，发起RRC重配置流程。
步骤34：终端完成RRC重配置流程，返回响应消息。
步骤35：eNB返回Session Management Response响应消息。
步骤36：MME向SGW和SMF PGW-C返回Create Bearer Response响应消息，携带用户当前位置信息。
步骤37：SMF PGW-C调用PCF/PCRF的Npcf_SMPolicyControl_update服务，向PCF发送用户当前位置信息。
步骤38：PCF/PCRF向P-CSCF发送RAR消息上报用户位置信息。
步骤39：P-CSCF返回响应消息RAA。P-CSCF收到RAR后，根据3gppUserLocationInfo AVP，提取位置信息并保存。
步骤40：双方进行后续的媒体协商流程，包括PRACK和UPDATE流程。
步骤41：被叫振铃并摘机，呼叫接通。P-CSCF在200 OK响应消息的PANI头域中携带之前获得的5G用户位置信息。
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