深度解析 3GPP TS 38.413：8.15 & 8.16 5G的跨代协同：数据使用报告与RAN信息管理_1

本文技术原理深度参考了3GPP TS 38.413 V18.5.0 (2025-03) Release 18规范中，关于“8.15 Data Usage Reporting Procedures”和“8.16 RIM Information Transfer Procedures”的核心章节，旨在为读者提供一个关于5G网络如何在其多RAT协同工作（如EN-DC）中进行精细化管理和信息交互的全景视图。

深度解析 3GPP TS 38.413：8.15 & 8.16 5G的跨代协同：数据使用报告与RAN信息管理

大家好，欢迎回到我们的3GPP规范深度解析系列。在之前的文章中，我们已经深入探讨了5G网络内部的诸多核心流程。然而，在现实世界中，5G网络并非孤立存在，它与4G（E-UTRA）网络长期共存、深度协同。这种跨代协作最典型的体现就是EN-DC（E-UTRA-NR Dual Connectivity），即我们常说的5G NSA（非独立组网）模式。

在EN-DC模式下，一部手机可以同时连接到4G基站（作为主节点, Master Node）和5G基站（作为次节点, Secondary Node），享受两代网络叠加带来的超高带宽。但这带来了一系列新的管理问题：

• 核心网（特别是计费和策略系统）如何知道用户消耗的数据中，有多少是通过“免费”或“套餐外”的5G链路传输的？

• 在复杂的组网环境下，一个5G基站如何获取其邻近的、但可能无法直接通信的4G基站的详细信息，以优化切换决策？

今天，我们将聚焦于解决这些问题的两大“幕后英雄”——Data Usage Reporting Procedures和RIM Information Transfer Procedures。这两个流程虽然不如切换、注册等流程那样广为人知，但它们是确保多RAT网络高效、智能运行不可或缺的润滑剂。

为了生动地理解这些流程，我们将引入今天的主角——户外直播博主Leo。他正在城市中心广场进行一场高清4K直播，这对网络带宽和稳定性提出了极高要求。

• UE: Leo的5G智能手机

• 场景: 在4G/5G混合覆盖区域进行4K直播，并四处走动。

• 网络: AMF、SMF、PCF以及覆盖广场的eNB-Plaza（4G）和gNB-Plaza（5G）。

我们将跟随Leo的直播过程，剖析：

1. Secondary RAT Data Usage Report (次要RAT数据使用报告)：当Leo的手机同时使用4G和5G的带宽进行直播时，网络如何精确统计通过5G（次要RAT）链路传输的数据量。

2. RIM Information Transfer (RAN信息传输)：当Leo走向广场边缘，gNB-Plaza需要为他准备向邻近小区的切换时，如何通过核心网，向一个无法直接通信的4G基站“打听”其详细的小区信息，以避免切换失败。

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1. Secondary RAT Data Usage Report (次要RAT数据使用报告)

这个流程的核心目标是，在多RAT双连接（MR-DC）场景下，让接入网能够向核心网报告UE在次要RAT上的数据使用量。

1.1 通用流程 (General)

8.15.1.1 General

The purpose of the Secondary RAT Data Usage Report procedure is to provide information on the used resources of the secondary RAT (e.g. NR resources during MR-DC operation) as specified in TS 23.501. The procedure uses UE-associated signalling.

在Leo的EN-DC场景中：

• 主节点 (Master Node)：4G eNB-Plaza，负责处理信令（RRC）和部分用户数据。

• 次要节点 (Secondary Node)：5G gNB-Plaza，主要负责承载高速的用户数据流。

• 次要RAT (Secondary RAT)：NR (5G)。

核心网的**SMF（会话管理功能）和PCF（策略控制功能）**需要知道Leo的4K直播流中，有多少流量是通过gNB-Plaza承载的。这可能关系到：

• 计费：运营商可能针对5G流量有不同的计费策略（例如，初期推广时免费）。

• 策略控制：PCF可能需要根据UE在不同RAT上的流量，来动态调整其QoS策略。

• 网络统计：运营商需要精确统计5G网络的实际承载流量，以进行网络规划和优化。

因此，gNB（或在EN-DC中，是主节点eNB）有责任收集这些信息并上报。

1.2 成功操作 (Successful Operation)

这是一个由NG-RAN节点（在EN-DC场景下，发起该NGAP消息的是与5GC相连的节点，通常是gNB，但信息由MeNB收集）发起的单向消息流程，如图“Figure 8.15.1.2-1: Secondary RAT data usage report”所示。

场景引入：

Leo的4K直播已经持续了5分钟。在这期间，他的手机通过5G链路传输了大约2GB的数据。此时，gNB-Plaza（或代表其上报的MeNB）需要向AMF（并最终转发给SMF）报告这一情况。

The NG-RAN node initiates the procedure by sending the SECONDARY RAT DATA USAGE REPORT message to the AMF.

gNB会向AMF发送SECONDARY RAT DATA USAGE REPORT消息。

1.2.1 SECONDARY RAT DATA USAGE REPORT消息的关键内容

| IE/Group Name | Presence | Semantics description |

| :--- | :--- | :--- |

| AMF UE NGAP ID / RAN UE NGAP ID | M | 标识这是关于哪个UE的报告。 |

| PDU Session Resource Secondary RAT Usage List | 1 | 包含一个或多个PDU会话的使用情况列表。 |

| > Secondary RAT Data Usage Report Transfer | M | 这是一个透明容器，里面装着要发给SMF的真正报告。 |

| Handover Flag | O | 一个重要的标志，指示本次报告是否因为切换而触发。 |

| User Location Information | O | 上报用户的位置信息。 |

核心IE解读：

• Secondary RAT Data Usage Report Transfer: 这是一个“信封中的信封”。gNB将详细的数据使用报告（包含每个PDU会话、每个QoS流在5G链路上消耗的上/下行流量）打包在这个透明容器中。AMF收到后，不会解析它，而是直接根据PDU会话ID，将其转发给对应的SMF。

• Handover Flag:

  If the Handover Flag IE is included in the SECONDARY RAT DATA USAGE REPORT message, it indicates that for each PDU session the AMF should buffer the Secondary RAT Data Usage Report Transfer IE since the secondary RAT data usage report is sent due to handover…

  这个标志非常关键。当Leo准备从gNB-Plaza切换到另一个gNB时，gNB-Plaza在切换前会“结算”一次它所承载的5G流量，并发起一次SECONDARY RAT DATA USAGE REPORT。此时，它会带上Handover Flag。AMF看到这个标志后，就知道UE马上要切换了，它会缓存这份报告，等到切换完成后，再将报告连同切换流程中的其他信息一并转发给SMF。这确保了在移动场景下数据统计的连贯性和准确性。

场景演绎：

gNB-Plaza向AMF-Alpha发送SECONDARY RAT DATA USAGE REPORT。

• 信封上写着：收件人 AMF-Alpha，关于用户 Leo (由UE NGAP ID标识)。

• 信封里装着一个透明的内层信封 (Secondary RAT Data Usage Report Transfer)，上面写着“请转交负责Leo直播业务的SMF”。

• 内层信封里是报告：PDU会话ID=10，QoS流ID=5，上行流量=500MB，下行流量=1.5GB。

AMF-Alpha收到后，将内层信封直接递交给了对应的SMF。SMF更新了Leo的流量统计，计费系统据此进行处理。

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2. RIM Information Transfer Procedures (RAN信息传输流程)

RIM（RAN Information Management）是一个更为通用的、用于不同RAN节点之间（甚至不同RAT之间）通过核心网中转来交换信息的机制。

2.1 通用流程 (General)

8.16.1.1 General (Uplink)

The purpose of the Uplink RIM Information Transfer procedure is to transfer RIM information from the NG-RAN node to the AMF. The AMF does not interpret the transferred RIM information.

8.16.2.1 General (Downlink)

The purpose of the Downlink RIM Information Transfer procedure is to transfer RIM information from the AMF to the NG-RAN node.

与Configuration Transfer类似，AMF在这里再次扮演了透明信使的角色。RIM流程是非UE关联的，因为它处理的是RAN节点之间的信息，而非特定于某个UE。

场景引入：

Leo一边直播，一边走向广场的边缘。他手机的测量报告显示，一个邻近小区的信号正在变强，其物理小区ID（PCI）为123。gNB-Plaza准备将这个小区作为切换候选。然而，gNB-Plaza的邻区配置表中发现一个问题：系统中有两个不同的4G eNB（eNB-A和eNB-B）都上报过它们有PCI为123的小区。这就是PCI混淆（PCI Confusion）。gNB-Plaza无法确定Leo手机测到的究竟是哪个小区，如果切换决策错误，将导致直播中断。

为了解决这个问题，gNB-Plaza需要获取这个PCI=123小区的全局小区ID（CGI），CGI是全网唯一的。它决定通过RIM流程，向那个可能的目标eNB（例如eNB-A）发起一次查询。

2.2 Uplink RIM Information Transfer (上行RIM信息传输)

这是由请求信息的RAN节点（gNB-Plaza）发起的流程，如图“Figure 8.16.1.2-1: Uplink RIM Information Transfer”所示。

The NG-RAN node initiates the procedure by sending an UPLINK RIM INFORMATION TRANSFER message to the AMF.

Upon reception of the UPLINK RIM INFORMATION TRANSFER message, the AMF shall transparently transfer it towards the NG-RAN node indicated in the Target RAN Node ID IE.

gNB-Plaza会构造一个UPLINK RIM INFORMATION TRANSFER消息，其中核心是RIM Information Transfer IE。这个IE内部包含了：

• Target RAN Node ID: gNB-Plaza指定了“收件人”，即eNB-A的全局ID。

• Source RAN Node ID: gNB-Plaza附上了自己的ID。

• RIM Information: 这才是真正的“信件内容”，一个RIM PDU。在这个场景中，它的内容是：“请求查询你所管辖的PCI为123的小区的CGI是什么？”

AMF收到后，根据Target RAN Node ID，将这个RIM Information Transfer IE透明地转发给4G核心网（MME），MME再将其转发给eNB-A。

2.3 Downlink RIM Information Transfer (下行RIM信息传输)

这是AMF将查询结果返回给请求方gNB-Plaza的流程，如图“Figure 8.16.2.2-1: Downlink RIM Information Transfer”所示。

eNB-A收到查询请求后，会构造一个RIM消息作为应答，内容是：“我这里PCI为123的小区，其CGI是[…]”。这个应答消息沿着相反的路径，通过MME和AMF中转。

最终，AMF将这个应答RIM消息封装在DOWNLINK RIM INFORMATION TRANSFER消息中，发送给最初的请求者gNB-Plaza。

场景演绎：

gNB-Plaza收到了来自AMF的DOWNLINK RIM INFORMATION TRANSFER消息，从中解析出eNB-A的回复，获得了PCI=123小区的确切CGI。通过将这个CGI与UE测量报告中的信息进行匹配，gNB-Plaza确认了Leo手机正准备切换到eNB-A的小区，于是它放心地启动了后续的切换准备流程，保证了Leo的直播流不中断。

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FAQ

Q1: Secondary RAT Data Usage Report是由gNB发起的，但为什么在EN-DC场景下，数据统计是由4G主基站（MeNB）完成的？

A1:

这是一个很好的问题，涉及到EN-DC的用户面架构。在EN-DC中，有两种主要的用户面承载方式：Split Bearer（分离承载）和SCG Bearer（SCG承载）。

• 对于SCG Bearer：所有数据直接从核心网发往5G gNB（SgNB），再由gNB发给UE。这种情况下，流量统计由gNB自己完成。

• 对于Split Bearer：数据从核心网先到达4G eNB（MeNB），然后MeNB决定将一部分数据分流到gNB，由gNB发送给UE。在这种架构下，数据的“分流点”在MeNB，只有MeNB知道总共有多少数据被分给了gNB。

因此，为了准确统计，MeNB需要收集gNB实际发送的数据量，然后将这个统计结果通过X2接口告知gNB，或者直接由MeNB通过其S1-MME接口上报。无论具体实现如何，NGAP流程的发起方是与5GC连接的节点，但数据的原始收集点可能在MeNB。

Q2: 为什么Secondary RAT Data Usage Report是一个NGAP流程，而不是直接由SMF和gNB之间定义一个接口来交互？

A2:

这同样是出于5G核心网架构的控制面/用户面分离和AMF作为单一接入点的设计原则。AMF是所有来自接入网的信令的唯一入口。如果允许SMF、PCF等多个核心网功能都直接与gNB建立信令连接，将会极大地增加gNB的复杂性和信令连接管理的负担。

将AMF作为“信令路由器”，所有非AMF功能（如SMF）需要与gNB交互时，都通过AMF进行中转，是一种更清晰、更可扩展的架构。AMF根据消息中的PDU会话ID等信息，就能准确地将消息路由到正确的SMF实例。

Q3: RIM流程听起来和Configuration Transfer很像，都是通过AMF中转信息，它们有什么区别？

A3:

它们确实在机制上非常相似，都利用AMF作为透明代理。但它们的目的和应用范围不同：

• Configuration Transfer：主要用于5G NG-RAN节点之间的配置信息交换，最核心的应用是ANR（自动邻区关系），以触发自动化的Xn接口建立。它传输的是SON相关的配置请求和应答。

• RIM Information Transfer：是一个更通用的机制，主要用于跨不同RAT的RAN节点之间的信息交换（例如，5G gNB与4G eNB，甚至3G RNC）。它的主要应用是解决切换中的邻区信息不确定性问题（如PCI混淆），但也可以用于其他需要跨系统获取RAN信息的场景。

可以简单地理解为，Configuration Transfer更侧重于NG-RAN内部的“自组织建设”，而RIM更侧重于NG-RAN与“外部系统”的“情报交流”。

Q4: 如果gNB通过RIM请求一个不存在的4G小区信息，会发生什么？

A4:

目标4G eNB在收到请求后，会发现自己并没有所查询的小区（例如，没有PCI为XYZ的小区）。它会构造一个RIM应答消息，并在其中明确指出“小区不存在”或类似的原因。这个否定的应答会通过核心网（MME → AMF）被传回给发起请求的gNB。gNB收到后，就知道这个邻区信息是错误的，可能会将其从候选邻区列表中移除，并上报给网管系统，从而实现邻区列表的自动清理和优化。

Q5: 这些数据上报和信息传输流程会占用很多网络资源，影响用户体验吗？

A5:

不会。这些都属于控制面的信令流程，其产生的数据量与用户面的数据流量相比，完全不在一个数量级上。

• Data Usage Report：上报的是统计数值，数据包非常小，且上报频率不高（可能是分钟级，或在切换、会话结束等事件驱动时才上报）。

• RIM Transfer：只在需要解决特定问题（如PCI混淆）时才触发，是一种低频的事件驱动型流程。

这些流程的设计都充分考虑了效率，它们对网络整体信令负载的影响很小，更不会直接影响用户的上网速度或延迟。相反，它们通过提供精确的数据和信息，帮助网络做出更优的决策，从而长期来看是提升而非损害用户体验的。