5G核心网深度解析：AF特定UE ID检索机制（4.15.10流程）
作为5G维护工程师，理解核心网控制面各个网元之间的交互流程至关重要，尤其是在处理第三方应用功能（AF）请求数据时。AF特定UE ID检索（AF specific UE ID retrieval）流程，编号为4.15.10，是实现应用功能（AF）调用网络开放功能（NEF）提供的服务（如位置监控）的前提。
本文将深入解析这一流程的目的、涉及的关键技术、消息与参数，并结合维护场景进行具体分析。
## 1. 流程概述、目的与应用场景
### 1.1 流程定义与核心目的
AF特定UE ID检索流程的目标是允许AF获取一个用于识别终端设备（UE）的特殊标识符——AF特定UE标识符。
这个标识符在技术上表现为外部标识符（External Identifier），其定义遵循TS 23.003。一旦AF成功获取到这个外部标识符，它就可以利用这个标识符去调用NEF提供的各类服务，例如重要的位置监控服务（location monitoring）。
### 1.2 流程的双重用途
虽然该流程主要由AF发起，但其步骤3到步骤6也可被NEF内部调用，用于在特定情况下获取UE分配的私有IP地址、SUPI、DNN和S-NSSAI等关键信息。
### 1.3 关键技术背景：NAT与HR-SBO
该流程的设计充分考虑了5G网络环境中的复杂性，特别是以下两种情况：
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网络地址转换 (NAT) 处理： 当UE位于UPF后方且应用了NAT功能时，UE的私有IP地址对于外部AF是不可见的。流程中的步骤3到6专门用于根据AF提供的公共IP地址和端口号，由核心网内部（通过NEF与UPF交互）推导出5GC实际分配给UE的私有IP地址。 -
归属路由会话绑定优化 (HR-SBO)： 如果PDU会话工作在HR-SBO模式下，UPF在响应中不仅会提供SUPI，还会提供一个指示，表明会话正在HR-SBO模式下运行，同时提供归属网络（HPLMN）的DNN和S-NSSAI。
### 1.4 关键知识点总结
针对5G维护工程师，理解以下知识点有助于掌握流程核心：
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| AF specific UE Identifier |
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| 外部标识符 |
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| MTC Provider Information |
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| NAT处理 (步骤 3-6) |
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| HR-SBO模式 |
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| SUPI/GPSI |
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| Application Port ID |
Nnef_Trigger_Delivery中，用于在UDM中唯一关联AF特定UE ID。
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## 2. 详细信令流程分析与消息解析
AF特定UE ID检索流程涉及NEF、AF、NRF、UPF、BSF和UDM等多个网元，流程可分为授权与初始请求、NAT处理（可选）、会话绑定信息获取（可选）以及UDM查询四个主要阶段。
### 2.1 阶段一：初始请求与授权 (步骤 1-2)
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Nnef_UEId_Get (Request) |
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授权检查与DNN/S-NSSAI确定 |
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NAT判断 |
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参数说明（Nnef_UEId_Get Request）：
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必选 |
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必选 |
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### 2.2 阶段二：NAT处理以获取私有IP和标识符 (步骤 3-6)
此阶段仅在NEF判断UE在UPF后应用了NAT功能时执行。目的是从公共IP/端口映射回私有IP，并尝试获取SUPI/GPSI。
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Nnrf_NFDiscovery (Request) |
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Nnrf_NFDiscovery (Response) |
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Nupf_GetUEPrivateIPaddrAndIdentifiers_Get (Request) |
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Nupf_GetUEPrivateIPaddrAndIdentifiers_Get (Response) |
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维护重点： 如果UPF返回了UE私有IP地址的IP domain，该信息将具有最高优先级，无论AF在步骤1是否提供了IP domain信息。SUPI/GPSI是否可用取决于SMF是否已将其提供给UPF。
### 2.3 阶段三：会话绑定信息检索 (步骤 7-8)
如果步骤6中UPF未返回SUPI或GPSI，NEF必须通过与BSF交互来获取会话绑定信息。
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Nbsf_Management_Discovery |
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### 2.4 阶段四：UDM查询与最终响应 (步骤 9-11)
一旦NEF获得了SUPI或GPSI（无论是来自UPF还是BSF），它就可以向UDM请求AF特定UE标识符。
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Nudm_SDM_Get (Request) |
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Nudm_SDM_Get (Response) |
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Response |
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维护重点： UDM返回的External Identifier的唯一性取决于NEF在步骤9中提供的组合信息，例如，它与特定的Application Port ID、MTC Provider Information和/或AF Identifier相关联。
## 3. 接口与参数深度总结
为了便于维护工程师查阅，以下总结了流程中使用的关键接口、涉及的参数及其作用。
### 3.1 NRF和UPF接口（NAT处理专用）
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|---|---|---|---|
| Nnrf_NFDiscovery |
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| Nupf_GetUEPrivateIPaddrAndIdentifiers_Get |
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### 3.2 BSF和UDM接口（标识符获取专用）
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|---|---|---|---|
| Nbsf_Management_Discovery |
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| Nudm_SDM_Get |
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## 4. 维护场景示例：车联网服务的身份映射
假设一位名叫王工的维护工程师，负责支持某车联网服务提供商（AF）的应用。该服务商需要根据车辆上报的公网IP和端口，获取车辆的唯一External Identifier，以便进行远程诊断和位置监控。
### 4.1 场景设定
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人物： 王工，5G核心网维护工程师。 -
AF： 车辆管理平台，希望监控智能汽车A（UE）。 -
UE (智能汽车A)： 通过UPF接入5GC，并且UPF对其使用了NAT功能，因此外部可见的是公共IP地址和端口号。 -
目标： AF通过UE的公共地址，获取该车辆的External Identifier。
### 4.2 流程演示
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AF发起请求（步骤 1）： 车辆管理平台（AF）发起 Nnef_UEId_Get请求给NEF。请求中包含车辆A当前的公共IP地址、Port Number、以及车辆管理平台的AF Identifier。 -
NEF授权与判断（步骤 2）： NEF验证AF的权限。由于请求中包含了 Port Number，NEF根据配置判断该IP地址可能不同于5GC分配的私有IP地址，确定需要进行NAT解析。 -
UPF发现（步骤 3-4）： NEF使用车辆A的公共IP地址，通过 Nnrf_NFDiscovery向NRF查询，获取到负责该NAT转换的UPF地址。 -
私有IP和SUPI获取（步骤 5-6）： NEF通过 Nupf_GetUEPrivateIPaddrAndIdentifiers_Get，将公共IP和Port Number发送给UPF。UPF执行NAT反向映射，识别出该流量对应的内部私有IP地址，并将该私有IP地址以及该车辆的SUPI返回给NEF。 -
UDM查询（步骤 9-10）： NEF已拥有SUPI。NEF使用该SUPI和AF Identifier，发起 Nudm_SDM_Get请求给UDM。UDM根据SUPI和AF Identifier查询，返回车辆A对应的External Identifier (AF特定UE ID)。 -
结果返回（步骤 11）： NEF将该External Identifier返回给车辆管理平台（AF）。 -
后续服务： 车辆管理平台（AF）随后使用此External Identifier调用NEF提供的例如位置监控服务。
王工的维护重点： 如果流程在步骤6结束，UPF没有返回SUPI，则需要关注步骤7-8中NEF与BSF交互的Nbsf_Management_Discovery是否成功，以及BSF是否成功提供了SUPI。如果BSF仍然失败，则必须向AF回复UE ID不可用的结果。
## 5. 维护工程师FAQ（至少10个问答对）
以下是针对5G核心网维护工程师提供的关于AF特定UE ID检索流程的常见问题解答：
Q1: 为什么AF需要获取AF特定UE ID？这个ID的具体用途是什么？A1: AF需要获取AF特定UE ID（即External Identifier），以便将其作为唯一标识符，用于后续调用NEF提供的服务，例如位置监控服务。
Q2: AF特定UE ID是由哪个网元提供的？它在技术上具体由什么表示？A2: AF特定UE ID最终由UDM提供，并返回给NEF，NEF再转发给AF。它在技术上表现为外部标识符（External Identifier），定义在TS 23.003中。
Q3: 如果UE位于UPF后方应用了NAT，核心网如何获取到UE的私有IP地址？A3: NEF首先通过NRF发现负责该公共IP地址的UPF。然后NEF使用公共IP地址和端口号，通过Nupf_GetUEPrivateIPaddrAndIdentifiers_Get请求UPF进行反向映射，从而获取5GC分配的私有UE IP地址。
Q4: 在Nnef_UEId_Get请求中，哪些参数是必选的？A4: 必选参数包括UE地址（IP地址或MAC地址）和AF Identifier。
Q5: 如果NEF在步骤1中收到了Port Number，是否一定会执行NAT处理（步骤3-6）？A5: 不一定。NEF会根据配置判断是否识别出收到的IP地址与实际私有IP地址不同（即UE位于NAT后方）。如果NEF基于配置确认需要，并且收到了Port Number，才会执行步骤3到6。
Q6: UPF在步骤6中返回的IP domain信息与AF在步骤1中提供的IP domain信息发生冲突时，以哪个为准？A6: 如果UPF返回了UE私有IP地址的IP domain信息，那么它将始终具有优先权，即使AF在初始请求中提供了不同的IP domain信息。
Q7: 如果UPF在步骤6中未能返回SUPI或GPSI，NEF如何继续流程？A7: 如果UPF未返回SUPI/GPSI，NEF将执行步骤7-8，通过Nbsf_Management_Discovery服务操作与BSF交互，尝试检索UE的会话绑定信息，从而获取SUPI或GPSI。
Q8: 什么是HR-SBO模式？它对这个流程有什么影响？A8: HR-SBO（Home Routed Session Binding Optimization）是一种PDU会话工作模式。如果UE会话处于此模式，UPF在步骤6的响应中会提供一个HR-SBO的指示，以及归属PLMN的DNN和S-NSSAI。
Q9: NEF向UDM请求External Identifier时（步骤9），除了SUPI/GPSI，还需要提供什么信息？A9: NEF必须提供SUPI或GPSI，并且至少提供以下三者之一：Application Port ID、MTC Provider Information或AF Identifier。这些参数用于UDM确保返回的External Identifier的唯一性关联。
Q10: MTC Provider Information的作用是什么？NEF可以对其进行操作吗？A10: MTC Provider Information用于标识MTC服务提供商、MTC应用或外部方，帮助区分不同的客户。NEF可以根据配置对AF提供的MTC Provider Information进行验证，并可能根据配置覆盖或确定一个由NEF选择的MTC Provider Information。
Q11: 如果在步骤7-8中，NEF通过BSF仍未能获取到SUPI，流程结果是什么？A11: 如果从BSF检索会话绑定信息后仍没有收到SUPI，NEF将回复AF一个结果值，指示UE ID不可用。
Q12: 除了AF发起检索，流程中的步骤3-6还可能在什么情况下被NEF调用？A12: NEF可以调用步骤3到6来获取分配给UE的IP地址、SUPI、DNN和S-NSSAI，例如在处理子条款4.3.6中描述的其他NEF服务时。