在5G系统(5GS)的移动性管理中,注册(Registration)流程被广泛讨论,但去注册(Deregistration)同样是5GMM(5G Mobility Management)的核心流程。TS 23.502 Section 4.2.2.3定义了完整的去注册信令流程,涵盖UE发起、AMF发起、UDM发起和隐式去注册四大场景。与4G EPS中的Detach流程相比,5G去注册在多接入(3GPP + Non-3GPP)、切片感知(S-NSSAI处理)和紧急会话保护等方面有显著增强。
本文基于3GPP TS 23.502 V18.10.0(Release 18)Section 4.2.2.3、TS 24.501 Section 8.2.9/8.2.8和TS 23.501 Section 5.4.4.2,逐信令消息拆解四种去注册场景的完整时序,解析NAS IE编码,并给出抓包识别方法和常见故障排查思路。
5G去注册并非单一流程,而是根据发起方和触发原因分为四种独立场景:
| 场景 | 发起方 | TS 23.502章节 | 典型触发原因 |
|---|---|---|---|
| UE发起的去注册 | UE | 4.2.2.3.2 | 关机、飞行模式、SIM拔出、切换到EPS |
| AMF发起的去注册 | AMF | 4.2.2.3.1 | O&M干预、AMF过载、负载重平衡 |
| UDM发起的去注册 | UDM→AMF | 4.2.2.3.1 | 签约终止、运营商删除用户、 subscription withdrawal |
| 隐式去注册 | AMF(定时器) | TS 23.501 §5.4.4.2 | UE不可达、Mobile Reachable Timer超时 |
flowchart TD
A[去注册触发] --> B{发起方?}
B -->|UE| C[UE-Initiated Deregistration]
B -->|AMF| D[AMF-Initiated Deregistration]
B -->|UDM| E[UDM-Initiated Deregistration]
B -->|Timer| F[Implicit Deregistration]
C --> C1[关机/飞行模式]
C --> C2[切换到EPS]
C --> C3[USIM移除]
D --> D1[O&M干预]
D --> D2[AMF过载控制]
D --> D3[负载重平衡 re-registration required]
E --> E1[签约终止]
E --> E2[Subscription Withdrawal]
F --> F1[Mobile Reachable Timer超时]
F --> F2[Implicit Deregistration Timer超时]
C1 & C2 & C3 --> G[AMF释放PDU Session]
D1 & D2 & D3 --> G
E1 & E2 --> H[AMF收到Nudm_UECM_DeregistrationNotification]
F1 & F2 --> I[AMF本地删除MM Context]
G --> J[UDM注销 + N2释放]
H --> D
I --> J
理解去注册前,必须明确它在5GMM状态机中的位置。TS 24.501 Section 5.1定义了5GMM的三种状态:
stateDiagram-v2
[*] --> 5GMM_DEREGISTERED : UE开机/未注册
5GMM_DEREGISTERED --> 5GMM_REGISTERED : Registration成功
5GMM_REGISTERED --> 5GMM_DEREGISTERED : Deregistration流程
state 5GMM_REGISTERED {
[*] --> CM_IDLE
CM_IDLE --> CM_CONNECTED : Service Request / Paging
CM_CONNECTED --> CM_IDLE : N2 Release / UE进入Idle
}
state 5GMM_DEREGISTERED {
[*] --> PLMN_SEARCH
PLMN_SEARCH --> INITIAL_REG : 选择新PLMN
}
去注册的核心作用是将UE从5GMM-REGISTERED状态迁移回5GMM-DEREGISTERED状态,同时触发: - 所有PDU Session的释放 - N2/N3连接的拆除 - UDM注册信息的更新 - AMF本地MM Context的清理
这是最常见的去注册场景——用户关机或开启飞行模式时触发。
sequenceDiagram
participant UE
participant RAN as NG-RAN
participant AMF
participant SMF
participant UDM
participant UPF
participant PCF
Note over UE: 用户关机/飞行模式触发
UE->>RAN: NAS Deregistration Request<br/>(5G-GUTI, Deregistration type=switch-off,<br/>Access type=3GPP)
RAN->>AMF: N2 Uplink NAS Transport<br/>(NAS PDU, User Location Info)
Note over AMF: 检查Deregistration type<br/>switch-off: 不需要回复Accept
loop 每个PDU Session
AMF->>SMF: Nsmf_PDUSession_Release_SMContext<br/>(SUPI, PDU Session ID, cause)
SMF->>UPF: N4 Session Release Request
UPF-->>SMF: N4 Session Release Response
SMF->>PCF: Npcf_SMPolicyControl_Delete<br/>(释放策略关联)
PCF-->>SMF: 200 OK
SMF-->>AMF: Nsmf_PDUSession_Release_SMContext Response
end
AMF->>UDM: Nudm_SDM_Unsubscribe<br/>(取消订阅数据变更通知)
UDM-->>AMF: 204 No Content
AMF->>UDM: Nudm_UECM_Deregistration<br/>(SUPI, AMF ID)
UDM-->>AMF: 200 OK<br/>(UDM删除AMF注册记录)
Note over AMF: switch-off场景<br/>不发送Deregistration Accept
AMF->>RAN: N2 UE Context Release Command<br/>(cause, NAS PDU可选)
RAN-->>AMF: N2 UE Context Release Complete
RAN->>UE: RRC Release(如果UE仍在线)
Note over UE,AMF: 去注册完成,UE进入5GMM-DEREGISTERED
UE发送的NAS Deregistration Request消息(TS 24.501 Section 8.2.9)编码结构如下:
| Information Element | 类型 | M/O/C | 长度 | 说明 |
|---|---|---|---|---|
| Extended protocol discriminator | 枚举 | M | 1 octet | 值=0x7E(5GMM消息) |
| Spare half octet | — | M | 1/2 octet | 填0 |
| Security header type | 枚举 | M | 1/2 octet | 0=无安全头,1-3=完整性保护/加密 |
| Deregistration request message identity | 枚举 | M | 1 octet | 消息类型标识 |
| 5GS registration type | 字段 | M | 1/2 octet | 含deregistration type子字段 |
| ngKSI | 字段 | M | 1/2 octet | NAS安全密钥集标识 |
| 5G-GUTI | 类型4 TLV | C | 11 octets | UE标识(如果可用则必填) |
| Access type | 枚举 | O | 1 octet | 3GPP/Non-3GPP/Both |
| Mapped N5GS Allowed NSSAI | 类型4 TLV | O | 4-74 octets | 映射的允许切片信息 |
Deregistration type编码(5GS registration type子字段):
| 比特值 | 含义 | 使用场景 |
|---|---|---|
| 001 | Re-registration required | AMF负载重平衡、TAI Change |
| 010 | Re-registration not required | 正常关机、飞行模式 |
| 011 | Re-registration not required (5GS services not allowed) | 仅网络侧使用 |
Access type编码:
| 值 | 含义 |
|---|---|
| 01 | 3GPP access |
| 10 | Non-3GPP access(通过N3IWF/W-AGF) |
| 11 | 3GPP + Non-3GPP(全部接入类型) |
为何区分"switch-off"和"re-registration required"?
为何需要Access type参数?
5G支持双接入注册(3GPP + Non-3GPP通过N3IWF),UE可能只需要去注册其中一个接入类型。例如:Wi-Fi断开时只需去注册Non-3GPP access,4G/5G移动性管理仍保留。
AMF主动发起去注册,通常由于O&M操作、负载均衡或策略变更。
sequenceDiagram
participant OAM as O&M/PCF
participant AMF
participant RAN as NG-RAN
participant UE
participant SMF
participant UDM
OAM->>AMF: 触发去注册<br/>(O&M命令/策略变更)
Note over AMF: AMF决定去注册UE<br/>Deregistration type=<br/>re-registration required
alt UE处于CM-CONNECTED
AMF->>RAN: N2 Downlink NAS Transport<br/>(NAS: Deregistration Request)
RAN->>UE: RRC DLInformationTransfer<br/>(携带NAS PDU)
else UE处于CM-IDLE
AMF->>RAN: N2 Paging(触发UE进入CONNECTED)
RAN->>UE: Paging
UE->>RAN: Service Request
RAN->>AMF: N2 Uplink NAS Transport
AMF->>RAN: N2 Downlink NAS Transport<br/>(NAS: Deregistration Request)
RAN->>UE: RRC DLInformationTransfer
end
UE->>RAN: NAS Deregistration Accept
RAN->>AMF: N2 Uplink NAS Transport<br/>(NAS PDU)
Note over AMF: 如果re-registration required<br/>UE将立即发起Registration
loop 每个PDU Session
AMF->>SMF: Nsmf_PDUSession_Release_SMContext
SMF-->>AMF: Release Response
end
AMF->>UDM: Nudm_SDM_Unsubscribe
UDM-->>AMF: 204 No Content
AMF->>UDM: Nudm_UECM_Deregistration
UDM-->>AMF: 200 OK
AMF->>RAN: N2 UE Context Release Command
RAN-->>AMF: N2 UE Context Release Complete
Note over UE: 如果re-registration required<br/>UE自动发起新Registration
网络侧发送的Deregistration Request(TS 24.501 Section 8.2.9.1)与UE侧版本不同:
| Information Element | 类型 | M/O/C | 说明 |
|---|---|---|---|
| Extended protocol discriminator | M | 1 octet | 0x7E |
| Security header type | M | 1/2 octet | 通常使用完整性保护 |
| Deregistration request message identity | M | 1 octet | 消息类型 |
| Deregistration type | M | 1 octet | re-registration required / not required |
| Access type | M | 1 octet | 目标接入类型 |
| 5G-GUTI | O | TLV | 可选分配新GUTI |
| TAI list | O | TLV | 部分去注册时指示TA范围 |
| 对比维度 | 5G AMF Deregistration | 4G MME Initiated Detach |
|---|---|---|
| NAS消息 | Deregistration Request | Detach Request |
| 接入类型感知 | 支持3GPP/Non-3GPP分别处理 | 仅3GPP |
| 切片处理 | 按S-NSSAI释放PDU Session | 不涉及切片 |
| 重注册指示 | Deregistration type字段 | Detach Type字段 |
| 紧急会话保护 | 紧急PDU Session不会被释放 | 紧急承载可保持 |
| SBI接口 | Nudm_UECM_Deregistration | ULR/ULA (Diameter) |
UDM发起去注册通常是最高优先级的操作——运营商直接删除用户签约。
sequenceDiagram
participant Operator as 运营商系统
participant UDM
participant AMF
participant SMF
participant UE
participant RAN as NG-RAN
Operator->>UDM: 删除用户签约<br/>(Subscription Withdrawal)
Note over UDM: UDM决定通知所有<br/>注册的AMF
UDM->>AMF: Nudm_UECM_DeregistrationNotification<br/>(SUPI, Access Type, Deregistration Reason)
Note over AMF: AMF收到通知后<br/>转为AMF-initiated Deregistration
AMF->>RAN: N2 Downlink NAS Transport<br/>(NAS: Deregistration Request<br/>type=re-registration not required)
RAN->>UE: 携带NAS PDU
UE->>RAN: NAS Deregistration Accept
RAN->>AMF: N2 Uplink NAS Transport
loop 每个PDU Session
AMF->>SMF: Nsmf_PDUSession_Release_SMContext
SMF->>UDM: Nudm_SDM_Unsubscribe
UDM-->>SMF: 204 No Content
SMF-->>AMF: Release Response
end
AMF->>UDM: Nudm_UECM_Deregistration<br/>(SUPI, AMF ID)
Note over UDM: UDM确认已删除<br/>AMF注册记录
AMF->>UDM: Nudm_SDM_Unsubscribe
UDM-->>AMF: 204 No Content
AMF->>RAN: N2 UE Context Release Command
RAN-->>AMF: N2 UE Context Release Complete
| 参数 | 类型 | 说明 |
|---|---|---|
| supi | Supi | 用户永久标识 |
| accessType | AccessType | 3GPP / Non-3GPP / Both |
| deregReason | DeregistrationReason | INITIAL_REGISTRATION / MOBILITY_REGISTRATION / PERIODIC_REGISTRATION等 |
| subsValidTime | DateTime | 可选:签约有效截止时间 |
设计意图:UDM通过SBI服务化接口Nudm_UECM_DeregistrationNotification通知AMF,而非AMF主动查询。这是5GC服务化架构的"事件通知"模式,相比4G的HSS推送(通过Diameter CLR)更灵活——UDM可以向多个AMF实例同时发送通知。
隐式去注册是AMF的"最后防线",当UE长时间不可达时自动触发。核心是两级定时器链:
flowchart TD
A[UE进入CM-IDLE] --> B[AMF启动<br/>Mobile Reachable Timer<br/>默认54分钟]
B --> C{UE是否发起<br/>Periodic Registration?}
C -->|是| B
C -->|否 Timer超时| D[AMF启动<br/>Implicit Deregistration Timer<br/>默认4分钟]
D --> E{UE是否恢复联系?}
E -->|是| B
E -->|否 Timer超时| F[AMF执行<br/>Implicit Deregistration]
F --> G[删除MM Context]
G --> H[通知SMF释放<br/>所有PDU Session]
H --> I[通知UDM<br/>注销AMF注册]
I --> J[AMF可选执行<br/>Purge UE Procedure]
| 定时器 | TS 23.501参考 | 默认值 | 配置来源 | 说明 |
|---|---|---|---|---|
| Mobile Reachable Timer (MRT) | §5.4.4.2 | Periodic Registration Timer + 4分钟 | AMF本地策略 | 检测UE是否仍在网络可达范围 |
| Implicit Deregistration Timer | §5.4.4.2 | 可配置(通常4分钟) | AMF本地策略 | MRT超时后的宽限期 |
| Periodic Registration Timer | TS 24.501 §5.4.1 | 54分钟(默认) | NAS Registration Accept中下发 | UE周期性发送Registration Update |
关键设计决策:MRT = Periodic Registration Timer + 缓冲量。缓冲量的设计是为了容忍NAS消息传输延迟和处理时延,避免在UE已发送Periodic Registration Update但AMF尚未处理时就误判为不可达。
隐式去注册完成后,AMF可能进一步执行Purge UE Procedure(TS 23.502 Section 4.2.2.3.4):
sequenceDiagram
participant AMF
participant UDM
participant SMF
Note over AMF: Implicit Deregistration Timer超时<br/>UE仍不可达
AMF->>AMF: 删除UE的MM Context<br/>标记UE为Deregistered
loop 每个PDU Session
AMF->>SMF: Nsmf_PDUSession_Release_SMContext<br/>(SUPI, PDU Session ID, cause=implicit)
SMF-->>AMF: Release Response
end
AMF->>UDM: Nudm_UECM_Deregistration<br/>(SUPI, purgeFlag=TRUE)
Note over UDM: UDM标记UE为Purged<br/>保留用户签约数据
UDM-->>AMF: 200 OK
AMF->>UDM: Nudm_SDM_Unsubscribe
UDM-->>AMF: 204 No Content
Note over AMF,UDM: Purge完成<br/>如果UE后续重新注册<br/>UDM通过Initial Registration流程<br/>恢复AMF注册
Purge与普通Deregistration的区别:
| 维度 | 普通Deregistration | Purge |
|---|---|---|
| UE是否参与 | 是(发送/接收NAS消息) | 否(UE不可达) |
| UDM状态 | 直接删除AMF注册记录 | 标记为Purged状态 |
| PDU Session处理 | 正常释放 | 强制释放 |
| 后续恢复 | UE重新发起Registration | UE发起Initial Registration,UDM下发签约数据重建上下文 |
TS 23.502 Section 4.2.2.3明确规定:紧急PDU Session在去注册过程中不能被释放。这是5G相对4G的重要安全增强。
| 场景 | 普通PDU Session | 紧急PDU Session |
|---|---|---|
| UE关机去注册 | 立即释放 | 保持,直到紧急会话结束 |
| AMF发起去注册 | 立即释放 | 不释放,仅释放非紧急会话 |
| UDM签约删除 | 立即释放 | 不释放 |
| 隐式去注册 | 立即释放 | 保持 |
实现机制:SMF在建立PDU Session时通过Emergency indicator标记紧急会话。AMF在触发去注册时,通过Nsmf_PDUSession_Release_SMContext消息中的cause参数区分是否可以释放——SMF检查PDU Session的Emergency标记后决定是否执行释放。
| 协议层 | 过滤器 | 关键字段 |
|---|---|---|
| 5G-NAS | nas-5gs.message_type == 0x41 |
Deregistration Request (UE→Network) |
| 5G-NAS | nas-5gs.message_type == 0x42 |
Deregistration Accept |
| 5G-NAS(下行) | nas-5gs.message_type == 0x45 |
Deregistration Request (Network→UE) |
| NGAP | ngap.procedureCode == 18 |
Uplink NAS Transport |
| NGAP | ngap.procedureCode == 19 |
Downlink NAS Transport |
| NGAP | ngap.procedureCode == 47 |
UE Context Release |
| HTTP/2 (SBI) | http2.headers.path contains "nudm-uecm" |
UDM注册管理 |
| HTTP/2 (SBI) | http2.headers.path contains "smf/pdu-sessions" |
PDU Session释放 |
故障1:UE关机后AMF仍保留上下文(资源泄漏)
故障2:AMF发起去注册后UE未重新注册
故障3:UDM发起去注册但AMF未响应
故障4:紧急呼叫后UE无法正常去注册
去注册过程中的PDU Session释放是一个级联过程,涉及SMF、UPF、PCF三个网元的协调:
sequenceDiagram
participant AMF
participant SMF
participant UPF
participant PCF
participant UDM as UDM/BSF
AMF->>SMF: Nsmf_PDUSession_Release_SMContext<br/>POST /nsmf-pdusession/v1/sm-contexts/{smContextId}/release<br/>{json: PDU Session ID, cause, accessType}
SMF->>UPF: N4 Session Release Request<br/>(Release所有N4规则)
UPF-->>SMF: N4 Session Release Response
SMF->>PCF: Npcf_SMPolicyControl_Delete<br/>DELETE /npcf-smpolicycontrol/v1/policies/{polId}
PCF-->>SMF: 204 No Content
opt SMF订阅了UDM数据
SMF->>UDM: Nudm_SDM_Unsubscribe<br/>DELETE /nudm-sdm/v1/{supi}/sdm-subscriptions/{subId}
UDM-->>SMF: 204 No Content
end
SMF-->>AMF: Nsmf_PDUSession_Release_SMContext Response<br/>200 OK
关键参数说明:
| 参数 | 说明 | 取值示例 |
|---|---|---|
| cause | 释放原因 | "deregistration", "implicit_deregistration", "subscription_withdrawal" |
| accessType | 接入类型 | "3GPP_ACCESS", "NON_3GPP_ACCESS" |
| releaseSession | 是否释放会话 | true(去注册场景始终为true) |
N2接口在去注册过程中承担NAS消息透传和RAN资源释放两个职责:
| 步骤 | NGAP消息 | 方向 | 携带内容 |
|---|---|---|---|
| 1 | Downlink NAS Transport | AMF→RAN | NAS Deregistration Request |
| 2 | Uplink NAS Transport | RAN→AMF | NAS Deregistration Accept |
去注册完成后,AMF通过UE Context Release流程释放RAN侧资源:
| NGAP消息 | IE | 说明 |
|---|---|---|
| UE Context Release Command | Cause=detach | AMF通知RAN释放UE上下文 |
| UE Context Release Complete | — | RAN确认释放完成 |
设计意图:N2 UE Context Release与NAS Deregistration Accept是两个独立步骤。RAN资源释放在AMF确认所有PDU Session已释放后才执行,确保数据面资源不会在控制面清理完成前被提前释放。
5G支持通过N3IWF/W-AGF的Non-3GPP接入,去注册流程有额外考量:
| 维度 | 3GPP接入 | Non-3GPP接入 |
|---|---|---|
| NAS传输 | 通过NGAP N2 Transport | 通过IKEv2/EAP-5G封装 |
| AN资源释放 | RRC Release | IKEv2 DELETE / IPSec SA删除 |
| 接入特定清理 | — | N3IWF上删除IKE SA和IPSec隧道 |
| Access Type编码 | 01 | 10 |
| 同时去注册 | Access Type=11 | Access Type=11 |
部分去注册场景:当Access Type=01(仅3GPP)时,AMF仅释放3GPP接入上的PDU Session和N2连接,Non-3GPP接入上的注册关系和会话保持不变。这在UE从5G移动到Wi-Fi但需要保持IMS注册的场景中特别重要。
Q1: UE关机时的去注册和突然拔电池有什么区别?
A: 关机时UE会发送NAS Deregistration Request(Deregistration type=switch-off),AMF立即释放所有资源。突然拔电池时NAS消息不会发送,AMF需要等Mobile Reachable Timer(约54分钟)+ Implicit Deregistration Timer(约4分钟)超时后,才能通过隐式去注册清理资源。这意味着突然断电场景下,AMF上的UE上下文会残留约58分钟。
Q2: Deregistration type的"re-registration required"和"re-registration not required"对AMF行为有何影响?
A: "re-registration required"意味着AMF期望UE在收到Deregistration Accept后立即发起新的Registration(可能被引导到另一个AMF Set,用于负载均衡)。"re-registration not required"则表示UE可以保持去注册状态。在网络侧,两者的资源清理流程相同,但AMF在"re-registration required"场景下会在UE Context中设置标记,等待UE的新注册请求。
Q3: 隐式去注册后,UE再次开机时为什么走Initial Registration而不是Mobility Registration Update?
A: 因为隐式去注册后AMF已删除了MM Context和5G-GUTI关联。UE虽然可能仍存储旧的5G-GUTI,但AMF无法识别这个GUTI(上下文已删除),会返回Registration Reject(Cause=#3 "Illegal UE"),UE随后自动发起Initial Registration。这也是Purge流程的价值——UDM将UE标记为Purged后,会在AMF的新Registration请求时重新下发完整签约数据。
Q4: 去注册过程中,PDU Session的QoS Flow如何处理?
A: AMF通过Nsmf_PDUSession_Release_SMContext通知SMF释放会话,SMF向UPF发送N4 Session Release Request,UPF删除所有PDR(Packet Detection Rule)、FAR(Forwarding Action Rule)和QER(QoS Enforcement Rule)。如果PDU Session有多个QoS Flow,UPF一次性删除该Session下的所有QoS Flow资源——不存在按QoS Flow逐个释放的过程。
Q5: 5G去注册和4G Detach在信令层面的核心差异是什么?
A: 三个核心差异:(1) 接入类型感知:5G支持3GPP/Non-3GPP分别去注册,4G仅支持3GPP;(2) 接口差异:5G使用SBI(HTTP/2)的Nudm_UECM_Deregistration,4G使用Diameter的Cancel-Location;(3) 切片处理:5G去注册时按S-NSSAI释放PDU Session,4G不涉及切片概念。此外,5G的紧急会话保护机制比4G更完善——标准明确规定紧急PDU Session在去注册过程中不被释放。
本文由「51学通信」技术团队出品。51学通信由通信行业18年老兵爱卫生(微信ID: gprshome201101)维护,聚焦5G/6G核心网、3GPP标准解读、通信前沿技术深度分析。 出版作品有《5G核心网原理与实践》《IMS原理与实践》等4本通信专业书籍。知识星球「51学通信」提供深度技术答疑和行业洞察。
[!tip] 51学通信知识星球 星主:爱卫生(微信:gprshome201101)——公众号「51学通信」创办者,19 年通信行业运维与讲师经验,著有《GPRS网络信令实例详解》《EPC原理与实践》《5G核心网原理与实践》三本纸质书(各大电商平台有售)。 星球定位:深耕 5G 核心网、IMS、NFV/AI、云原生等 ICT 领域,主打运维岗位与信令分析。 当前规模:5200 篇主题 / 990 个回答,198 元/年。 加入福利:加入星球后请加爱卫生微信,拉您进知识星球年度陪伴与答疑群——不限量回复您的各种问题,另有群内分享。 AI 加持:51学通信知识星球已作为 skill 接入 WorkBuddy,使用 deepseek-4-flash 在海量星球帖子中精准找贴、找视频、找 FAQ 和案例,做总结、找文档和 PPT 等场景全覆盖。
