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

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

程

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

于用户的移动性管理和承载会话管理

Rx

PCRF-VoLTE

SBC

用于SBC向PCC申请资源，以及PCC向SBC

上报用户位置、信令链路状态等信息

Gm

VoLTE

UE-VoLTE

UE 与 IMS 核心网之间的信令接口，处理用

户注册、呼叫等流程

Mw

VoLTE SBC-xCSCF

xCSCF -Xcscf

用于在 SBC 与 CSCF 之间、不同 CSCF 之间

转发 SIP 信令，处理用户注册、呼叫等流

程

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

权数据、签约数据下载；呼叫过程中的

S-CSCF 选择

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。