好的，我们继续进行系列的下一篇深度解读。

深度解析 3GPP TS 28.552：5.8 N3IWF Measurements (5G的“Wi-Fi融合之桥”)

本文技术原理深度参考了3GPP TS 28.552 V18.10.0 (2025-03) Release 18规范中，关于“5.8 Performance measurements for N3IWF”的核心章节，旨在为读者提供一个关于5G网络如何通过非3GPP接入（如Wi-Fi）提供服务的性能测量全景解析。

引言：地铁站里的“无感切换”新维度

“王哥，你看这个用户好评！”小林兴奋地分享着一条来自用户论坛的帖子，“用户说，他昨天在地铁站和女朋友视频通话，从站台（有5G信号）走进换乘通道（5G信号弱但有运营商Wi-Fi），再走到另一条线的站台（恢复5G信号），整个过程视频通话居然一次都没有卡顿！他说5G和Wi-Fi的切换做到了‘丝般顺滑’，简直是黑科技！”

老王笑了笑，在核心网架构图上，画出了一条从Wi-Fi网络指向5G核心网的特殊链路。“小林，用户体验到的这份‘丝滑’，背后是5G架构的一次伟大飞跃——固移融合 (Fixed Mobile Convergence)。5G的设计初衷，就不仅仅是服务于蜂窝网络，它还要能‘收编’和‘融合’像Wi-Fi这样的非3GPP接入技术。而实现这一切的‘关键桥梁’，就是我们今天要学习的N3IWF (Non-3GPP InterWorking Function, 非3GPP互通功能)。”

“N3IWF就像一个‘多语言翻译官’兼‘边境海关’，”老王解释道，“它负责将来自Wi-Fi世界的用户数据流，安全地（通过IPsec隧道）‘翻译’和‘封装’成5G核心网能够理解的格式，然后送往AMF和SMF。用户手机之所以能无感切换，正是因为无论他连接的是5G还是Wi-Fi，他上层的PDU会话在SMF和UPF看来，始终是‘在线’的。N3IWF完美地扮演了‘代理人’的角色。”

他将TS 28.552切换到5.8节。“‘Performance measurements for N3IWF’，这一节就是对这位‘翻译官’和‘海关’的绩效考核。它监控着通过这座‘融合之桥’的每一个PDU会话的建立、修改和QoS管理流程。今天，我们就来学习，如何通过这些测量，来保障用户在5G与Wi-Fi之间的‘无界漫游’体验。”

1. “入境许可”的签发：PDU Session Resource setup (5.8.1.1)

当一个通过Wi-Fi接入的UE，想要建立一个连接到5G核心网的PDU会话时，它会首先与N3IWF建立一个IPsec安全隧道。随后，AMF会指示SMF为该UE建立PDU会话，而SMF选择的“数据锚点”UPF之后，最终的指令会下达到N3IWF，要求它为该PDU会话建立用户面资源。

5.8.1.1.1 Number of PDU Sessions requested to setup (SM.PDUSessionSetupNon3GPPReq.SNSSAI) c) Receipt of PDU SESSION RESOURCE SETUP REQUEST message (see TS 29.413) by the N3IWF from the AMF.

5.8.1.1.2 Number of PDU Sessions successfully setup (SM.PDUSessionSetupNon3GPPSucc.SNSSAI) c) Transmission of PDU SESSION RESOURCE SETUP RESPONSE message … by the N3IWF to the AMF.

5.8.1.1.3 Number of PDU Sessions failed to setup (SM.PDUSessionSetupNon3GPPFail.Cause) c) Transmission of PDU SESSION RESOURCE SETUP RESPONSE message containing the “PDU Session Resource Failed to Setup List” IE…

1.1 深度解析

SM.PDUSessionSetupNon3GPP... (Session Management, Non-3GPP) 这组测量监控的是通过N3IWF建立PDU会话的全过程。

• 逻辑流程: 这个流程与gNB侧的PDU会话资源建立（5.1.1.5节）高度相似，但这里的“无线资源”被替换为了N3IWF内部的资源以及与UPF之间的N3接口隧道资源。
• Req (请求数): N3IWF收到了多少次来自AMF的PDU SESSION RESOURCE SETUP REQUEST消息。
• Succ (成功数): N3IWF成功分配内部资源、建立好与UPF的GTP隧道，并向AMF回复了成功的RESPONSE消息。
• Fail.cause (失败数): N3IWF因故无法建立会话，并返回失败响应。失败原因cause的细分同样重要，例如INSUFFICIENT_RESOURCES可能意味着N3IWF自身的会话容量或IPsec隧道容量已满。

PDU会话建立成功率 (non-3GPP) = Succ / Req，是衡量用户通过Wi-Fi接入5G核心网服务可用性的关键KPI。

1.2 场景化应用：Wi-Fi分流策略的有效性评估

一家大型商场部署了运营商的5G网络和Wi-Fi网络，并启用了ATSSS（接入流量切换、分流与疏导）策略，希望将一部分非实时的大流量业务（如下载）从5G网络分流到Wi-Fi上。 通过监控SM.PDUSessionSetupNon3GPPSucc，运维团队可以清晰地看到，每天有多少PDU会话被成功地建立在了Wi-Fi接入链路上。这个数据，直观地反映了Wi-Fi分流策略的实际效果。如果这个数值远低于预期，则需要检查UE的ATSSS策略配置或N3IWF的接入策略是否正确。

2. “服务标准”的动态调整：PDU Session Resource modification & QoS flow management (5.8.1.2 & 5.8.2)

PDU会话建立后，其服务质量（QoS）也需要被动态管理。这同样由SMF发起，经由AMF，最终由N3IWF来执行。

2.1 会话的修改

5.8.1.2.1 Number of PDU Sessions requested to modify (SM.PDUSessionModifyNon3GPPReq.SNSSAI) 5.8.1.2.2 Number of PDU Sessions successfully modified (SM.PDUSessionModifyNon3GPPSucc.SNSSAI) 5.8.1.2.3 Number of PDU Sessions failed to modify (SM.PDUSessionModifyNon3GPPFail.Cause)

• 深度解析: 这组测量监控了PDU会话的修改流程。例如，当一个通过Wi-Fi观看视频的用户，从标清切换到高清时，SMF可能会向N3IWF下发指令，要求为其提升QoS。这组测量监控的就是这类修改请求的成功率。

2.2 QoS流的管理

更精细的QoS管理，发生在QoS Flow层面。

5.8.2.1 QoS flow setup via untrusted non-3GPP access (通过非可信非3GPP接入的QoS流建立)

• QF.EstabNbrInitUntrustNon3gppAtt.5QI (初始建立尝试)
• QF.EstabNbrInitUntrustNon3gppSucc.5QI (初始建立成功)
• QF.EstabNbrAddUntrustNon3gppAtt.5QI (额外增加尝试) … (以及对应的成功/失败测量)

• 深度解析: QF.EstabNbr... (QoS Flow) 这组测量，将监控粒度细化到了单个QoS Flow。
  • Init (初始): 统计在PDU会话初始建立时，请求建立的QoS Flow的数量和成功率。
  • Add (额外): 统计在PDU会话建立之后，额外请求增加的QoS Flow的数量和成功率。
  • 按5QI细分: 使得我们可以精确评估，通过Wi-Fi接入，不同业务类型（如语音、视频、游戏）的QoS建立成功率。

2.3 场景化诊断：地铁站视频通话的“无感”之源

回到引言中的地铁站场景。当用户的视频通话从5G切换到Wi-Fi时，发生了以下一系列动作：

1. UE与N3IWF建立IPsec隧道，并发起一个特殊的PDU会话修改流程，请求将会话锚点从gNB切换到N3IWF。
2. SMF批准了这次切换，并向N3IWF下发了建立PDU会话资源的指令。
3. SM.PDUSessionSetupNon3GPPSucc计数器加1。
4. 同时，SMF会要求N3IWF为这次视频通话，建立一个具有特定5QI（例如5QI=2，会话型视频）的QoS Flow。
5. QF.EstabNbrInitUntrustNon3gppSucc.5QI_2计数器加1。

整个流程的成功，由N3IWF上的这套测量体系完整地记录了下来。PDU会话建立成功率和QoS Flow建立成功率的高低，直接决定了用户在5G与Wi-Fi间切换时的业务中断率。高达99.99%以上的成功率，正是实现“丝般顺滑”的技术保障。

3. “离境”手续的办理：QoS flow release (5.8.2.3)

当会话结束，或UE从Wi-Fi切换回5G时，N3IWF上承载的QoS Flow和PDU会话也需要被释放。

5.8.2.3.1 Number of QoS flows attempted to release (QF.RelNbrUntrustNon3gppAtt.5QI) 5.8.2.3.2 Number of QoS flows successfully released (QF.RelNbrUntrustNon3gppSucc.5QI) 5.8.2.3.3 Number of released active QoS flows (QF.RelActNbrUntrustNon3gpp.5QI)

• 深度解析: 这组测量监控了QoS Flow的释放流程。
  • Rel...Att (尝试释放) 和 Rel...Succ (成功释放): 监控正常的资源回收流程。
  • RelActNbr (异常释放): 这是最关键的可靠性指标。它统计的是在激活状态下、被异常中断的QoS Flow数量。其每一次计数，都对应着一次通过Wi-Fi接入的用户业务的突然掉线。

结论：N3IWF测量——5G固移融合体验的“守护者”

通过对N3IWF性能测量的学习，我们揭开了5G网络“海纳百川”、融合Wi-Fi等多种接入技术的神秘面纱。N3IWF的测量体系，是保障这种融合体验的“守护者”。

1. 会话级监控 (PDUSession...): 从宏观的PDU会话层面，确保了用户通过Wi-Fi接入5G核心网的基本通路是畅通的。
2. QoS流级监控 (QoS flow...): 深入到业务的最小颗粒度，按5QI精细化地评估不同业务在Wi-Fi接入下的服务质量保障能力。
3. 全生命周期覆盖: 从建立、修改到释放，完整地覆盖了PDU会话和QoS Flow在N3IWF上的生命周期，提供了从接入性、灵活性到可靠性的全面视图。

这套测量体系，使得运营商能够将Wi-Fi接入，作为其5G网络的一个有机组成部分，进行统一的、标准化的性能管理和SLA保障。它确保了用户无论身处5G的“高速公路”，还是Wi-Fi的“城市辅路”，都能享受到一致、可靠、无缝切换的业务体验，这正是5G固移融合战略的核心价值所在。

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FAQ 环节

Q1：N3IWF和TNGF是什么关系？为什么这里只提了非可信（untrusted）接入？ A1：N3IWF (Non-3GPP InterWorking Function) 用于连接非可信 (untrusted) 的非3GPP网络，如公共Wi-Fi、酒店Wi-Fi等。因为网络本身不可信，UE与N3IWF之间必须建立一个IPsec安全隧道来保护信令和数据的安全。TNGF (Trusted Non-3GPP Gateway Function) 则用于连接可信 (trusted) 的非3GPP网络，如运营商自己部署和管理的Wi-Fi网络。因为接入网络本身是可信的，UE与TNGF之间的安全机制可以被简化。5.8节主要聚焦于更通用的、安全要求更高的N3IWF场景。在核心网看来，TNGF的流程与N3IWF高度相似，因此这套测量逻辑在概念上也适用于TNGF。

Q2：一个PDU会话可以同时在5G RAN和Wi-Fi（通过N3IWF）上激活吗？ A2：可以，这正是5G ATSSS (Access Traffic Steering, Switching and Splitting) 功能的核心。一个MA-PDU（多接入PDU）会话，可以同时建立两条用户面路径：一条通过5G RAN，另一条通过N3IWF。SMF可以根据PCF下发的策略，决定：1）切换 (Switching): 将所有流量从一条路径动态切换到另一条（如从5G切换到Wi-Fi）。2）分流 (Splitting): 将同一个PDU会话的流量，按应用或IP流的粒度，一部分走5G，一部分走Wi-Fi。3）聚合 (Steering/Aggregation): 利用MPTCP等技术，在两条路径上同时传输同一个TCP连接的数据，以获得更高的带宽。

Q3：QF.RelActNbrUntrustNon3gpp（通过N3IWF的QoS Flow异常掉线）高，可能是什么原因？ A3：这是一个严重的可靠性问题，可能的原因包括：1）Wi-Fi连接中断： 用户走出了Wi-Fi覆盖范围，或者Wi-Fi AP本身故障。2）IPsec隧道中断： UE与N3IWF之间的IPsec安全隧道因为密钥超时、网络抖动等原因意外中断。3）N3IWF自身故障： N3IWF硬件或软件出现问题，导致会话上下文丢失。4）核心网侧触发： AMF或SMF因为其他原因（如用户数据被清除）而下发了异常的会话释放指令。排查时，需要结合N3IWF的日志、Wi-Fi侧的监控数据以及核心网的信令追踪进行综合分析。

Q4：为什么这些测量项都支持按S-NSSAI进行细分？ A4：这对于实现端到端的网络切片至关重要。网络切片的理念，是为特定业务提供从UE到数据网络的全路径SLA保障。当这个路径的一部分经过Wi-Fi和N3IWF时，N3IWF也必须能够识别和处理S-NSSAI，为属于不同切片的PDU会话提供差异化的处理。按S-NSSAI细分测量，使得运营商能够独立地评估“物联网切片”、“车联网切片”等在通过Wi-Fi接入时的性能，确保其SLA在固移融合的场景下依然得到保障。

Q5：部署了N3IWF后，对运营商的运维带来了哪些新的挑战？ A5：主要挑战包括：1）端到端故障定界更复杂： 故障点从“UE-RAN-CN”的线性路径，扩展到了“UE-WLAN-Internet-N3IWF-CN”的复杂路径。问题可能出在任何一环。2）跨域协同要求高： 需要将5G核心网的监控，与Wi-Fi网络（WLC, AP）的监控、IP承载网的监控进行关联分析。3）安全管理： IPsec隧道的建立和管理，引入了新的安全性能监控需求，如隧道建立成功率、IKE协商时延等。4）策略一致性： 必须确保在5G RAN和N3IWF两条路径上，对用户的QoS、计费、路由等策略是一致和协同的，这对PCF和SMF的策略管理能力提出了更高要求。