本篇文章要談的是 UE 與 AMF 之間的共享狀態：

• Connection State
• Registration State
• 5GS mobility management

Recap：5G Reference point

圖片來源：TS 23.501

觀察 5G NF 的 Reference point 架構圖：UE 會透過 N1 interface 連接到 AMF 以及連結到 RAN，實際上 UE 只有與 RAN 建立連線，任何有關 N1 (NGAP) 的封包都會先送給 RAN，再由 RAN 通過 N2 interface 轉發給指定的 AMF。

Connection Management

當 UE 有跟 RAN 建立實際連線（也就是 RRC，Radio Resource Contro 連線）時，便會進入 CM-Connected 的狀態，在這個狀態下 UE 能夠隨時收發來自核心網路的資料。
以下情況會使 UE 從 CM-Connected 進入 CM-Idle：

• 當 UE 有一段時間沒有使用到網路資源時，為了減輕核心網路以及 RAN 的負擔，便會釋出 RRC Connection。
• 如果 UE 從當前的 Serving Cell 進入到其他 Cell 也會短暫的切換到 CM-Idle （白話文的說法就是我們進入了基地台與基地台的邊界，UE 根據多個基地台的訊號強度判斷要改連其他基地台，這些流程就稱為 handover）。

需要特別注意的是，當 UE 進入 CM-Idle 時並不會與 N2 及 N3 有連線，所以在這個時候如果核網有資料想要傳送給 UE 時，就需要根據 UE 最後一次連線到的基地台推斷出 UE 當下的可能位置後發出 Paging（尋呼）來找到 UE。
至於在什麼情況下核網會主動的傳輸資料給 UE 呢？大概有：

• 從 Public Data Network 下來的 Downlink Data，可以想像成有人傳遞了 Line 訊息給你，但是你的手機處於 CM-Idle。
• 從核網端發起的 Deregistration Request。

當 UE 收到尋呼後，會發起 Service Request 將 CM-Idle 轉為 CM-Connected。

UE 視角：

AMF 視角：

圖片來源：http://www.bjaction.com/nd.jsp?id=60

Registration Management

一般來說，當 UE 開機後都會發起 Registration Request，如果經過認證後沒有問題，在 UE 以及 AMF 這邊都會紀錄這個 UE 已經進入 RM-Registered。
等到 UE 關機或是啟動飛航模式等不再需要使用網路的情況，就會發出 Deregistration Request，等到 Deregistration procedure 完成後，UE 就會從 RM-Registered 轉為 RM-Deregistered。

剛剛提到的 Deregistration 情境都是屬於 UE-Initiated（UE 自己發起的），同樣的，3GPP TS 23.502 也定義了 Network-Initiated（由核心網路發起）的 Deregistration，它會在以下情境發生：

• O&M intervention（人工干預）
• AMF 認為沒有 S-NSSAI 可以供回傳給 UE 的 Allowed NSSAI 使用（沒有適合的 Network Slicing）
• UE 註冊的 PLMN 與當前的 UE 位置不符
• 因為一些 Timer 到期引發的 Deregistration

圖片來源：http://www.bjaction.com/nd.jsp?id=60

5GMM

5GMM (5GS mobility management) 為 UE 與 AMF 之間的狀態管理，任何 5GMM 的 Procedure 在執行之前都需要先建立 NAS Signaling connection。
相關流程可以分成三大類：

1. Common procedure
2. Specific procedure
3. Connection management procedure

上面的每一項又可以再細分出多個流程：

1. Common procedure

1. NAS transport

• 用於 Uplink / Downlink Data 的傳輸。
• 能被 UE 以及核網發起。

2. Primary authentication and key agreement procedure

• 相關文件可以參考 3GPP TS 33.501。
• 包含 Authentication (Request / Response / Reject / Failure / Result)。
• 能被核網發起。

3. Security mode control

• 相關文件可以參考 3GPP TS 24.501（討論 NAS Security）。
• 包含 Security Mode (Command / Complete / Reject)。
• 能被核網發起，一般情況下會由 AMF 向 UE 發送 Security Mode Command。

4. Generic UE configuration update

• 相關文件可以參考 3GPP TS 23.502。
• 包含 Configuration Update (Command / Complete)。
• 能被核網發起，一般情況下會由 AMF 向 UE 發送 UE Configuration Update Command，讓 UE 更新一個或多個 UE Parameter。
  • UE Parameters: Configuration Update Indication, 5G-GUTI, TAI List, Allowed NSSAI, Mapping Of Allowed NSSAI, Configured NSSAI for the Serving PLMN, Mapping Of Configured NSSAI, [NSSRG Information], rejected S-NSSAIs, NITZ, Mobility Restrictions, LADN Information, MICO, Operator-defined access category definitions, SMS Subscribed Indication, [PLMN-assigned UE Radio Capability ID], [PLMN-assigned UE Radio Capability ID deletion indication], ["List of PLMN(s) to be used in Disaster Condition"], [Disaster Roaming wait range information], [Disaster Return wait range information], [MPS priority]

5. Identification

• 相關文件可以參考 3GPP TS 23.502。
• 包含 Identification (Request / Response)。
• 能被核網發起，一般情況下，如果 UE 在 Registration Request 中夾帶的 5G-GUTI 沒辦法通過核網端的驗證，AMF 會向 UE 發送 Identity Request，讓 UE 透過 Identity Response 補發 SUCI 給核網。

2. Specific procedure

1. Registration

• 相關文件可以參考 3GPP TS 23.502。
• 只能被 UE 發起。

2. De-registration

• 相關文件可以參考 3GPP TS 23.502。
• 能被 UE 以及核網發起。

3. Ecall inactivity procedure

• 相關文件可以參考 3GPP TS 24.501 以及 TS 31.102。
• 目的與 De-registration 類似。
• 處發條件：
  • UE 處於 EMM-Idle 狀態
  • 符合以下任一個情況：
    • T3444 過期且 T3445 沒有在運作。
    • T3445 過期且 T3444 沒有在運作。
    • T3444 和 T3445 已經過期。

3. Connection management procedure

1. Service request

• 相關文件可以參考 3GPP TS 23.502。
• 包含 Service (Request / Reject / Accept)。
• 當 UE 為了滿足以下其中一個需求，UE 會向核網發起 Service Request：
  • 發送 Uplink Data。
  • 回應 Paging。
  • 激活已建立的 PDU Session 的 User Plane Connection。

2. Paging

• 當 UE 處理 CM-Idle 且有 DL Data 需要發送給 UE 時使用。
• 能被核網發起。

3. Notification

• 包含 Notification 以及 Notification Update。
• 能被核網發起。

5GMM 狀態機

• UE 端
  

• 網路端
  

圖片來源：https://www.techplayon.com/5g-nas-mobility-management-5gmm

總結

本篇文章大概解說了 UE 與 AMF 之間的幾種 State，並且盡可能的講解每一個 State 會由哪一個場景、流程觸發。
但因為文章篇幅的限制，筆者並沒有把 Registration, Deregistration Procedure 詳細說明，原因是每一個 Procedure 都有密密麻麻的數十道步驟，也會有非常多個 NF 參與，沒有 5G NF 的開發需求是不用特別閱讀的。如果對這些 Procedure 有興趣可以自行翻閱 TS 23.502，或是從 Tech-invite 網站上查詢。

Reference

• 5G NAS Mobility Management – 5GMM
• TS 23.501
• TS 23.502