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5GC PDU Session Establishment PDU会话建立流程

2020-01-13 20:39:17 作者：互联网

5G网络以数据包的形式将终端（UE）和外部网络之间发送和接收的数据进行传送，通常把这些用户的数据包叫做PDU（Packet Data Unit），这些PDU可以是IP的、Ethernet、和非结构化Unstructured的，并且用DNN（Data Network Name）来标识这些5G网络之外的不同的目的网络。DNN和4G的APN（Access Point Name）类似，比如访问公网的“3gnet”APN。5G网络将终端和外部网络之间建立的这一通路，称为一个PDU Session（会话）。
在TS 23.501的5.6.1节就这样描述的“The 5GC supports a PDU Connectivity Service i.e. a service that provides exchange of PDUs between a UE and a data network identified by a DNN. The PDU Connectivity Service is supported via PDU Sessions that are established upon request from the UE.”
5G网络的QoS模型中，SMF是执行会话管理QoS控制的网络功能实体，5G网络下，用户的签约信息结合PCF中的运营商策略控制信息来决定终端QoS。比如在UDM中用户签约，存储了默认默认QoS Flow的ARP/QFI，Session AMBR信息，终端AMBR；在SMF中存储了单个QoS Flow的ARP/GFBR/MFBR，SessionAMBR；在PCF中存储了默认QoS Flow的ARP/QFI，Session AMBR信息，专有QoS Flow的QoS参数。
部署了PCF的场景下，最终的QoS策略由PCF进行决定，SMF向PCF发起策略控制请求，按照PCF的指示进行QoS Flow的控制，UPF负责下行方向的QoS Flow映射，UE和RAN负责上行方向的QoS Flow映射。
4G网络条件下，终端附着Attach到网络时要建立缺省承载，而5G则无需这样，当终端在网络中注册Registration时，无需建立和4G承载类似的PDU会话。这样，当5G终端在有业务需求时，此时会发起建立PDU会话的申请。并且在5G网络下，建立PDU会话只能由终端发起。那你会说只能由终端发起PDU会话，如果终端有要发送的需要可以建立，如果外部网络有数据要发送给终端该怎么办？这个时候，网络对终端进行寻呼，终端接收到寻呼进行响应，再发起Service Request流程，申请PDU会话的建立就可以了。真实网络条件下，场景要复杂得多，终端会处于这样那样的要建立PDU会话的情景，也都是在终端的PDU会话建立的基本流程之外再执行其他流程而已。
具体流程图可以参见TS 23.502的4.3.2节，非漫游或漫游本地疏通的场景下，终端发起的PDU会话建立请求。

在这里插入图片描述
实际网络比较复杂，交互网元配置各种参数，因此信令信息复杂，本文从简化的网络环境进行阐述和展示PDU会话建立请求的流程。图中涉及的网元有终端UE、RAN、AMF、SMF、PCF、UPF、UDM和外部DN。
简单的说，PDU会话建立流程就是终端发起PDU会话建立的请求，AMF根据终端配置的切片NSSAI和DNN向NRF发起SMF的发现和选择流程，由选定的SMF进行会话的上下文的建立，SMF向UDM取用户响应的签约信息，然后向UPF和RAN、UE下发策略控制消息，由UPF和RAN、UE建立PDU会话的连接。
网元的选择和发现消息均为内部消息跟踪结果。

1、UE-AMF PDU Session Establishment Request 发起PDU会话建立请求

终端发起PDU会话建立的申请，这里就是“PDU Session Establishment Request ”信令，携带的关键字段“PDU Session ID”标识申请建立的PDU会话的ID，此ID对每个终端来说是唯一的，编号范围仅限此UE；本此请求中request-type为“initial-request”指示初始请求（已建立的PDU会话需要激活用户面连接时可使用Service Request业务请求流程），DNN值为“ims”指示此PDU会话为IMS而建立，本流程中，PDU会话是为IMS注册建立，所以此处DNN为IMS。
此外，PDU会话建立请求还可以携带更多的参数，比如请求的NSSAI，SSC mode（会话和服务连续性模式）等等。
在这里插入图片描述

2、SMF Selection SMF的选择

接收到终端发送的建立PDU会话的请求，AMF需要为此请求选择决定会话管理的SMF，顾名思义，SMF是Session Management Function，就是执行会话管理功能。SMF按照运营商的决定，对会话进行策略控制，分配IP地址，决定SSC模式，等等，这里不做详细讨论，有兴趣了解详细功能描述，可以参见TS 23.501的6.2.2节。

NF发现和选择的总原则，一句话说，就是如果本地配置了服务地址，就按本地配置，否则就向NRF请求。
SMF的发现和选择原则，在TS 23.501的6.3.2节做了描述，AMF发起SMF选择请求，网络中部署了NRF，所以这里是向NRF发起SMF服务的查询请求，请求的目标NF为SMF，请求的服务名称为smfPduSession。其他参数还有请求者和目标服务的PLMN list，用于对服务PLMN进行核对，此处的请求的切片信息是之前终端注册时得到的Allow NSSAI（允许的NSSAI），如果请求建立PDU会话没有携带请求的切片信息，那么AMF会根据缺省的切片信息为PDU会话使用切片。
此处DNN的切片信息是终端发起PDU会话的DNN，也是IMS。
TS 23.501 Table 7.2.3-1 描述了SMF提供的服务，“按照从PCF收到的策略和计费规则管理PDU会话。此服务允许网络功能消费者处理PDU会话”。
在这里插入图片描述

SdrMsgHeader: { {Topic:525056 DestKey:{KeyType:2349
GroupId:4294967295 KeyValue:[0 52 0 170]} DestFilter: Ext:[]} }
SrcKey: < KeyType: 2170 KeyValue: “aaaa”

DstKey: < KeyType: 2349 KeyValue: “aaaa”
SearchPara: < TargetNfType: NFTypeSMF RequesterNfType: NFTypeAMF ServiceNames: ServiceNamensmfPdusession RequesterNfInstanceFqdn:
“AMF1.CLUSTER1.NET2.AMF.5GC.MNC008.MCC460.3GPPNETWORK.ORG”
TargetPlmnList: <
mcc: “460”
mnc: "01"
RequesterPlmnList: <
mcc: “460”
mnc: “01”
Snssais: <
sst: 1
sd: “010101”
bitFlag: 2
Dnn: "IMS"
TracePara: < UserIdType: UserIdTypeSUPI UserId: “aaaa-aaaaaaaaaaaaaaa”

查询得到NRF的响应，得到目的NF实例ID为“1a53d55c-75b1-4610-9023-3d79c9bf3f45”，服务实例ID为“service_instance_0”，服务名称为“ServiceNamensmfPdusession”。Apiroot: "http://20.20.20.19:31000。

-------UEAM-TRACE-------

TransMsgHeader: { “Topic”: 525058, “DestKey”: {
“KeyType”: 2170,
“GroupId”: 4294967295,
“KeyValue”: “ADQAqg==” }, “DestFilter”: null, “Ext”: null } DstKey: < KeyType: 2170 KeyValue: “aaaa”

RetCode: StatusOK NfProfiles: < NfInstanceId: “1a53d55c-75b1-4610-9023-3d79c9bf3f45” NfServices: <
ServiceInstanceId: "service_instance_0"
ServiceName: ServiceNamensmfPdusession
Version: <
apiVersionInUri: “v1”
apiFullVersion: “1.r15.0.0”
**Apiroot: "http://20.20.20.19:31000"**
LogicLink: <
  Link: "[]byte{0x0, 0x5, 0x3, 0x30, 0x1a, 0x53, 0xd5, 0x5c, 0x75, 0xb1, 0x46, 0x10, 0x90, 0x23, 0x3d, 0x79, 0xc9, 0xbf, 0x3f, 0x45, 0xc, 0xb9, 0x10, 0x7b, 0x6f, 0x1, 0x0}"
  
IPAddr: <
  Schema: UriSchemehttp
  IpType: IPv4
  LocalIPV4Addr: "20.20.20.9:0"
  PeerIPV4Addr: "20.20.20.19"
  PeerIPV4Port: 31000
>
Capacity: 30 Priority: 30
LocalNfInstanceId: “7478c5d1-9648-40ed-7016-85ea90338f70” SearchPara: < TargetNfType: NFTypeSMF RequesterNfType: NFTypeAMF
ServiceNames: ServiceNamensmfPdusession RequesterNfInstanceFqdn:
“AMF1.CLUSTER1.NET2.AMF.5GC.MNC008.MCC460.3GPPNETWORK.ORG”
TargetPlmnList: <
mcc: “460”
mnc: “01”
RequesterPlmnList: <
mcc: “460”
mnc: “01”
Snssais: <
sst: 1
sd: “010101”
bitFlag: 2
Dnn: “IMS”
TracePara: < UserIdType: UserIdTypeSUPI UserId: “aaaa-aaaaaaaaaaaaaaa”

3、AMF-SMF SmContextCreate会话管理上下文创建请求

AMF向NRF查询得到了SMF的候选信息，由于此处网络规模简单，候选信息只有1个服务实例可供选择，那就选择这个SMF发起建立会话管理上下文的请求。AMF和SMF之间采用SBI服务化接口，基于HTTP2.0，“POST /nsmf-pdusession/v1/sm-contexts”向SMF的服务提交SUPI为“imsi-460011200100019”对应的会话管理数据进行处理，这里是增加会话管理的资源。黑体标注的是这个PDU Session为5的PDU会话的DNN，切片信息SNSSAI，对应的服务网络信息，AMF和接入类型以及接入网类型、终端的位置信息（TAC和NRCellID），终端时区信息等等。会话信息的URL为“http://20.20.20.9:31000/nsmf-pdusession/smcontextstatus/v1/sm-contexts/0881be18120a08fd101205003400aa05”。

3.1 Nsmf_SmContextCreateRequest

------HTTP-TRACE-BEGIN------ domain: request, role: client local_addr:20.20.20.9:29184 peer_addr:20.20.20.19:31000 protocal:
TCP msgtype:117571587 rid=112499410, scheme=http, stream id=951

POST /nsmf-pdusession/v1/sm-contexts HTTP/2.0 user-agent:
AMF-7478c5d1-9648-40ed-7016-85ea90338f70 content-type:
multipart/related; boundary=----Boundary host: 20.20.20.19:31000
content-length: 909

------Boundary Content-Type: application/json

{“supi”:“imsi-460011200100019”,“gpsi”:“msisdn-8618612000019”,“pduSessionId”:5,“dnn”:“IMS”,“sNssai":{“sst”:1,“sd”:“010101”},“servingNfId":“7478c5d1-9648-40ed-7016-85ea90338f70”,“guami”:{“plmnId”:{“mcc”:“460”,“mnc”:“01”},“amfId”:“000041”},“servingNetwork”:{“mcc”:“460”,“mnc”:“01”},“requestType”:“INITIAL_REQUEST”,“n1SmMsg”:{“contentId”:“n1msg”},“anType”:“3GPP_ACCESS”,“ratType”:“NR”,“ueLocation”:{“nrLocation”:{“tai”:{“plmnId”:{“mcc”:“460”,“mnc”:“01”},“tac”:“000C26”},“ncgi”:{“plmnId”:{“mcc”:“460”,“mnc”:“01”},“nrCellId”:“21001f001”}}},“ueTimeZone”:”+08:00”,“smContextStatusUri”:“http://20.20.20.9:31000/nsmf-pdusession/smcontextstatus/v1/sm-contexts/0881be18120a08fd101205003400aa05”,“selMode”:“VERIFIED”,“epsInterworkingInd”:“WITH_N26”}
------Boundary Content-Type: application/vnd.3gpp.5gnas Content-Id: n1msg
                   MsgEnter   ng-sm-msg
pDU-session-identity:0x5 (5)
procedure-transaction-identity:0x44 (68)
msg-body
  pDUSessionEstablishmentRequest
    integrity-protection-maximum-data-rate
      maximum-data-rate-per-UE-for-user-plane-integrity-protection-for-uplink:full-data-rate
(255)
maximum-data-rate-per-UE-for-user-plane-integrity-protection-for-downlink:full-data-rate
(255)
pDU-session-type
spare:0x0 (0)
pDU-session-type-value:ipv6 (2)
sSC-mode
spare:0x0 (0)
sSC-mode-value:sSC-mode-1 (1)
extended-protocol-configuration-options
extended-protocol-configuration-options-contents-ue2net:80 00 0A 00 00 02 00 00 01 00 00 03 00

------Boundary–
------HTTP-TRACE-END------

3.2 Nsmf_SmContextCreateResponse

收到AMF提出的会话管理上下文创建的请求，SMF进行响应，回送给AMF响应结果，201 Created表示创建成功，会话上下文URL“http://20.20.20.19:31000/nsmf-pdusession/v1/sm-contexts/2160787646”。

------HTTP-TRACE-BEGIN------ domain: response, role: client local_addr:20.20.20.9:29184 peer_addr:20.20.20.19:31000 protocal:
TCP msgtype:117571588 rid=112499410, scheme=http, stream id=951

HTTP/2.0 201 Created content-type: application/json content-length: 2
location:
http://20.20.20.19:31000/nsmf-pdusession/v1/sm-contexts/2160787646

{}
------HTTP-TRACE-END------

4、SMF-UDM Registration/Subscription retrive/Subscription for updates

由于终端发起了建立PDU会话的申请，终端的连接管理状态将发生变化，所以SMF将更新UDM中终端连接管理信息；另外，为了处理终端发起的PDU会话建立请求，SMF需要获得终端的签约信息，包括切片和DNN、QoS档案、SSC模式等等信息。

4.1 Nudm_RegistrationSMFRequest

首先，SMF调用Nudm-RegistrationSMFRequest发起SMF的相关注册，“PUT /nudm-uecm/v1/imsi-460011200100019/registrations/smf-registrations/5”对IMSI为位数19的号码SMF注册信息进行注册，对应此PDU会话的SMF实例ID，PDU会话ID、SNSSAI和DNN、PLMN List，pgwFQDN信息等。

------HTTP-TRACE-BEGIN------ domain: request, role: client local_addr:20.20.20.19:28737 peer_addr:10.0.0.82:8080 protocal: TCP
msgtype:117637203 rid=53382330, scheme=http, stream id=319

PUT
/nudm-uecm/v1/imsi-4600112001
00019/registrations/smf-registrations/5
HTTP/2.0 user-agent: SMF-1a53d55c-75b1-4610-9023-3d79c9bf3f45
content-type: application/json host: epc.mnc001.mcc460.3gppnetwork.org
content-length: 226

{“smfInstanceId":“1a53d55c-75b1-4610-9023-3d79c9bf3f45”,“pduSessionId”:5,“singleNssai”:{“sst”:1,“sd”:“010101”},“dnn”:“ims”,“plmnId”:{“mcc”:“460”,“mnc”:“01”},“pgwFqdn”:"hzsmf001bhw.hz.zj.node.5gc.mnc000.mcc460.3gppnetwork.org”}
------HTTP-TRACE-END------

4.2 Nudm_RegistrationSMFResponse

UDM将SMF发送的注册请求中信息进行处理，成功则回送201Created。

------HTTP-TRACE-BEGIN------ domain: response, role: client local_addr:20.20.20.19:28737 peer_addr:10.0.0.82:8080 protocal: TCP
msgtype:117637204 rid=53382330, scheme=http, stream id=319

HTTP/2.0 201 Created content-type: application/json content-length:
226 location:
http://10.0.0.82:8080/nudm-uecm/v1/imsi-460011200100019/registrations/smf-registrations

{“smfInstanceId”:“1a53d55c-75b1-4610-9023-3d79c9bf3f45”,“pduSessionId”:5,“singleNssai”:{“sst”:1,“sd”:“010101”},“dnn”:“ims”,“plmnId”:{“mcc”:“460”,“mnc”:“01”},“pgwFqdn”:“hzsmf001bhw.hz.zj.node.5gc.mnc000.mcc460.3gppnetwork.org”}
------HTTP-TRACE-END------

4.3 Nudm_GetUESessionManagementSubscriptionDataRequest

SMF向UDM请求会话管理的签约信息，“GET
/nudm-sdm/v1/imsi-460011200100019/sm-data?single-nssai={“sst”:1,“sd”:“010101”}&dnn=ims”，关键字段有IMSI、Single-NSSAI和DNN，

------HTTP-TRACE-BEGIN------ domain: request, role: client local_addr:20.20.20.19:28736 peer_addr:10.0.0.82:8080 protocal: TCP
msgtype:117637147 rid=53398715, scheme=http, stream id=499

GET
/nudm-sdm/v1/imsi-460011200100019/sm-data?single-nssai={“sst”:1,“sd”:“010101”}&dnn=ims
HTTP/2.0 user-agent: SMF-1a53d55c-75b1-4610-9023-3d79c9bf3f45 host:
epc.mnc001.mcc460.3gppnetwork.org

------HTTP-TRACE-END------

4.4 Nudm_GetUESessionManagementSubscriptionDataResponse

UDM根据SMF请求的切片和DNN信息，查询用户的签约信息，回送给SMF对应的可以创建的PDU会话类型（这里回送缺省PDU会话类型为IPv4，允许的会话类型为IPv4v6和IPv6）,SSC模式（这里回送缺省SSC模式为1，允许的SSC模式为2、3），和EPS互操作的指示iwkEpsInd:True，5G QoS档案信息，5QI为9，ARP分配和保留优先级为1，会话聚合速率sessionAmbr上行和下行均为1Gbps，计费CC字段“3gppChargingCharacteristics”。

------HTTP-TRACE-BEGIN------ domain: response, role: client local_addr:20.20.20.19:28736 peer_addr:10.0.0.82:8080 protocal: TCP
msgtype:117637148 rid=53398715, scheme=http, stream id=499

HTTP/2.0 200 OK content-type: application/json content-length: 624

[{“singleNssai”:{“sst”:1,“sd”:“010101”},“dnnConfigurations”:{“ims”:{“pduSessionTypes”:{“defaultSessionType”:“IPV4”,“allowedSessionTypes”:[“IPV4V6”,“IPV6”]},“sscModes”:{“defaultSscMode”:“SSC_MODE_1”,“allowedSscModes”:[“SSC_MODE_2”,“SSC_MODE_3”]},“iwkEpsInd”:true,“ladnIndicator”:false,“5gQosProfile”:{“5qi”:9,“arp”:{“priorityLevel”:1,“preemptCap”:“NOT_PREEMPT”,“preemptVuln”:“NOT_PREEMPTABLE”},“priorityLevel”:1},“sessionAmbr”:{“uplink”:“1
Gbps”,“downlink”:“1
Gbps”},“3gppChargingCharacteristics”:“0000”,“staticIpAddress”:[{“ipv6Addr”:“2408:851a:400:1::19”}],“upSecurity”:{“upIntegr”:“NOT_NEEDED”,“upConfid”:“NOT_NEEDED”}}}}]
------HTTP-TRACE-END------

5、SMF-AMF Nsmf_SmContextCreateResponse

在UDM完成对应PDU会话的连接管理注册和取回会话管理签约信息之后，SMF向AMF回送创建上下文的响应。“http://20.20.20.19:31000/nsmf-pdusession/v1/sm-contexts/2160787646”是SMF中对应的会话管理上下文地址。

------HTTP-TRACE-BEGIN------ domain: response, role: client local_addr:20.20.20.9:29184 peer_addr:20.20.20.19:31000 protocal:
TCP msgtype:117571588 rid=112499410, scheme=http, stream id=951

HTTP/2.0 201 Created content-type: application/json content-length: 2
location:
http://20.20.20.19:31000/nsmf-pdusession/v1/sm-contexts/2160787646

{}
------HTTP-TRACE-END------

6、PDU Session authertication/authiorization

VOID

7. SMF-PCF SM Policy Association Establishment

前面提到PCF是5G网络中执行策略控制决策的实体，SMF要向PCF发起策略控制的申请，这里是申请会话管理的策略关联的建立。首先要进行PCF的发现和选择。

7a. SMF_PCF Selection

向NRF发起PCF选择的请求，TargetNfType为NFTypePCF，服务名称为“ServiceNamenpcfSmpolicycontrol”，目标和请求者的PLMN List均为“460 01”。请求者的切片和DNN、SUPI信息。

TransMsgHeader: { “Topic”: 525056, “DestKey”: {
“KeyType”: 2349,
“GroupId”: 0,
“KeyValue”: “AAAABw==” }, “DestFilter”: null, “Ext”: null } SrcKey: < KeyType: 2066 KeyValue: “aaaaaaaaaa”

DstKey: < KeyType: 2349 KeyValue: “aaaa”
ReqInfoType: BOTH SearchPara: < TargetNfType: NFTypePCF RequesterNfType: NFTypeSMF ServiceNames:
ServiceNamenpcfSmpolicycontrol TargetPlmnList: <
mcc: “460”
mnc: “01”
RequesterPlmnList: <
mcc: “460”
mnc: “01”
bitFlag: 6
> Snssais: <
sst: 1
sd: “010101”
bitFlag: 2
Dnn: “ims” Supi: “imsi-460011aaaaa0019” Gpsi: "msisdn-861861aaa0019"
TracePara: < UserIdType: UserIdTypeSUPI UserId: “aaaa-aaaaaaaaaaaaaaa”

NRF根据SMF请求的切片和DNN信息返回可用的PCF列表，提供了PCF的网络功能实例的ID，服务实例的ID，“Apiroot: “http://10.10.10.24:8080””，DNNlist中，服务的DNN有“ims”，“ctnet”，“huawei.com”，“3gnet”。

TransMsgHeader: { “Topic”: 525061, “DestKey”: {
“KeyType”: 2066,
“GroupId”: 4294967295,
“KeyValue”: “AA4AAMQ2AAEABQ==” }, “DestFilter”: null, “Ext”: null } DstKey: < KeyType: 2066 KeyValue: “aaaaaaaaaa”

RetCode: StatusOK NfProfiles: < NfInstanceId: “4947a69a-f61b-4bc1-b9da-47c9c5d14b65” NfServices: <
ServiceInstanceId: “4947a69a-f61b-4bc1-b9da-47c9c8690002”
ServiceName: ServiceNamenpcfSmpolicycontrol
Version: <
apiVersionInUri: “v1”
apiFullVersion: “1.prer15.1.0”
**Apiroot: "http://10.10.10.24:8080"**
LogicLink: <
  Link: "[]byte{0x0, 0x0, 0x4, 0x30, 0x49, 0x47, 0xa6, 0x9a, 0xf6, 0x1b, 0x4b, 0xc1, 0xb9, 0xda, 0x47, 0xc9, 0xc5, 0xd1, 0x4b, 0x65,
0x13, 0x76, 0x9d, 0x71, 0x60, 0x0, 0x0}"
>
IPAddr: <
Schema: UriSchemehttp
Fqdn: "bsghzpcrf01fe01bhw.zz.zzdc.pcrf.epc.mnc001.mcc460.3gppnetwork.org"
IpType: IPv4
LocalIPV4Addr: “20.20.20.19:0”
PeerIPV4Addr: "10.10.10.24"
PeerIPV4Port: 8080
>

**PcfInfo: <
DnnList: “ims”
DnnList: “ctnet”
DnnList: “huawei.com”
DnnList: “3gnet”
SupiRanges: <
start: “460010aaaaa0000”
end: “460019aaaaa9999”
RxDiamHost: "rx-diam.host"
RxDiamRealm: "rx-diam.domain"**
Priority: 1
LocalNfInstanceId: “1a53d55c-75b1-4610-9023-3d79c9bf3f45” ReqInfoType: BOTH SearchPara: < TargetNfType: NFTypePCF
RequesterNfType: NFTypeSMF ServiceNames:
ServiceNamenpcfSmpolicycontrol TargetPlmnList: <
mcc: “460”
mnc: “01”
RequesterPlmnList: <
mcc: “460”
mnc: “01”
bitFlag: 6
Snssais: <
sst: 1
sd: “010101”
bitFlag: 2
Dnn: “ims” Supi: “imsi-460011aaaaa0019” Gpsi: “msisdn-861861aaa0019”
TracePara: < UserIdType: UserIdTypeSUPI UserId: “aaaa-aaaaaaaaaaaaaaa”

7b.Npcf_SmPolicyControlCreateRequest

------HTTP-TRACE-BEGIN------ domain: request, role: client local_addr:20.20.20.19:28672 peer_addr:10.10.10.24:8080 protocal:
TCP msgtype:118030339 rid=73011560, scheme=http, stream id=1

POST /npcf-smpolicycontrol/v1/sm-policies HTTP/2.0 user-agent:
SMF-1a53d55c-75b1-4610-9023-3d79c9bf3f45 content-type:
application/json host:
bsghzpcrf01fe01bhw.zz.zzdc.pcrf.epc.mnc001.mcc460.3gppnetwork.org
content-length: 1165

{“accNetChId”:{“accNetChaIdValue”:199229956,“sessionChScope”:true},“chargEntityAddr”:{“anChargIpv4Addr”:“20.20.20.19”},“gpsi”:“msisdn-8618612000019”,“supi”:“imsi-460011200100019”,“pduSessionId”:5,“pduSessionType”:“IPV6”,“chargingcharacteristics”:“0000”,“dnn”:“ims”,“notificationUri”:“http://20.20.20.19:31000/npcf-smpolicycontrol/notification/v1/sm-policies/08c1a018120d0892101208000e0000c4360001”,“accessType”:“3GPP_ACCESS”,“ratType”:“NR”,“servingNetwork”:{“mnc”:“01”,“mcc”:“460”},“userLocationInfo”:{“nrLocation”:{“tai”:{“plmnId”:{“mcc”:“460”,“mnc”:“01”},“tac”:“000C26”},“ncgi”:{“plmnId”:{“mcc”:“460”,“mnc”:“01”},“nrCellId”:“21001f001”}}},“ueTimeZone”:"+08:00",“subsSessAmbr”:{“uplink”:“1000000000
bps”,“downlink”:“1000000000
bps”},“subsDefQos”:{“5qi":9,“arp”:{“priorityLevel”:1,“preemptCap”:“NOT_PREEMPT”,“preemptVuln”:“NOT_PREEMPTABLE”},“priorityLevel”:1},“numOfPackFilter”:16,"online":true,“offline”:true,“sliceInfo”:{“sst”:1,“sd”:“010101”},“qosFlowUsage”:"IMS_SIG”,“servNfId”:{“servNfInstId”:“7478c5d1-9648-40ed-7016-85ea90338f70”,“guami”:{“plmnId”:{“mcc”:“460”,“mnc”:“01”},“amfId”:“000041”}},“suppFeat”:“1127A”,“smfId”:“1a53d55c-75b1-4610-9023-3d79c9bf3f45”}
------HTTP-TRACE-END------

7c.Npcf_SmPolicyControlCreateResponse

PCF对SMF的请求，发送对应的策略控制信息，包含PCC规则，QoS特性，这里看pccrules 10136就是对应的PCC规则，也就是对应QoS Flow的处理规则。按照TS 23.501 5.7.4节关于5G的标准QoS模型QFI的描述，5QI为5是建议为IMS信令所使用。所以PCF响应消息中，返回的QoSFlowUsage（QoS流用途）为“IMS_SIG”（IMS信令）。

------HTTP-TRACE-BEGIN------ domain: response, role: client local_addr:20.20.20.19:28672 peer_addr:10.10.10.24:8080 protocal:
TCP msgtype:118030340 rid=73011560, scheme=http, stream id=1

HTTP/2.0 201 Created content-type: application/json content-length:
711 location:
http://10.10.10.24:8080/npcf-smpolicycontrol/v1/sm-policies/e852a11ae47db52c281627950

{“pccRules”:{“10316”:{“flowInfos”:[{“flowDescription”:“permit out ip
from any to any”,“flowDirection”:“BIDIRECTIONAL”}],“pccRuleId”:“10316”,“precedence”:65534,“refQosData”:[“10312”],“refTcData”:[“3”]}},“qosDecs”:{“10312”:{“5qi”:5,“arp”:{“preemptCap”:“NOT_PREEMPT”,“preemptVuln”:“PREEMPTABLE”,“priorityLevel”:2},“defQosFlowIndication”:true,“maxbrDl”:“1000000000
bps”,“maxbrUl”:“1000000000
bps”,“qosId”:“10312”}},“qosFlowUsage”:“IMS_SIG”,“sessRules”:{“123”:{“authDefQos”:{“5qi”:5,“arp”:{“preemptCap”:“NOT_PREEMPT”,“preemptVuln”:“PREEMPTABLE”,“priorityLevel”:2}},“authSessAmbr”:{“downlink”:“1000000000
bps”,“uplink”:“1000000000
bps”},“sessRuleId”:“123”}},“traffContDecs”:{“3”:{“flowStatus”:“ENABLED”,“tcId”:“3”}}}

------HTTP-TRACE-END------

8、SMF_UPF Selection

收到PCF的策略控制信息之后，SMF要控制UPF进行QoS Flow的控制参数下发，首先要选择UPF，UPF不属于控制面，并不使用服务化架构。SMF和UPF之间使用PFCP协议进行交互。这里的UPF选择属于内部消息。这里请求的UPF实例ID为“upf_instance_2”，是SMF上通过PFCP协议建立的连接关系。

SourcKey: < KeyType: 2061 KeyValue: “aaaa”

DstKey: < KeyType: 2350 KeyValue: “aaaa-aaaaaaaaaaaaaaaaa”
CustomSearchPara: < TargetNfType: “NFTypeUPF” RequesterNfType: “NFTypeSMF” UpfCon: <
InstanceId: “upf_instance_2”

TracePara: < UserIdType: UserIdTypeSUPI UserId: “aaaa-aaaaaaaaaaaaaaa”

UPF选择响应消息，此UPF实例可为DNN为“ims”，“3gnet”，DNNupfinfoList中，对DNN的PDU会话类型进行描述，这里看有IPV4,IPV6,IPV4V6,UNSTRUCTURED,ETHERNET。

TransMsgHeader: { “Topic”: 525107, “DestKey”: {
“KeyType”: 2061,
“GroupId”: 4294967295,
“KeyValue”: “wMsAvg==” }, “DestFilter”: null, “Ext”: null } SrcKey: < KeyType: 2350 KeyValue: “aaaa-aaaaaaaaaaaaaaaaa”

DstKey: < KeyType: 2061 KeyValue: “aaaa”
CustomSearchResult: < RetCode: StatusOK UpfResult: <
MetaResult: <
NfInstanceId: “upf_instance_2”
NfStatus: NFStatusREGISTERED
FQDN: “huawei3”
Capacity: 100
APN: “3gnet”
APN: “ims”
Area: “area02”
Area: “area05”
Area: “area07”
SnssaiUpfInfos: <
sNssai: <
sst: 1
sd: “010101”
    dnnUpfInfoList: <
      dnn: "3gnet"
      pduSessionTypes: PduSessionTypeIPV4
      pduSessionTypes: PduSessionTypeIPV6
      pduSessionTypes: PduSessionTypeIPV4V6
      pduSessionTypes: PduSessionTypeUNSTRUCTURED
      pduSessionTypes: PduSessionTypeETHERNET
    >
    dnnUpfInfoList: <
      dnn: "ims"
      pduSessionTypes: PduSessionTypeIPV4
      pduSessionTypes: PduSessionTypeIPV6
      pduSessionTypes: PduSessionTypeIPV4V6
      pduSessionTypes: PduSessionTypeUNSTRUCTURED
      pduSessionTypes: PduSessionTypeETHERNET
    >
  >
  PduSessionType: PduSessionTypeIPV4
  PduSessionType: PduSessionTypeIPV6
  PduSessionType: PduSessionTypeIPV4V6
  PduSessionType: PduSessionTypeUNSTRUCTURED
  PduSessionType: PduSessionTypeETHERNET
  Op: MOD
>
LocalNfInstanceId: “1a53d55c-75b1-4610-9023-3d79c9bf3f45” CustomSearchPara: < TargetNfType: “NFTypeUPF” RequesterNfType:
“NFTypeSMF” UpfCon: <
InstanceId: “upf_instance_2”

TracePara: < UserIdType: UserIdTypeSUPI UserId: “aaaa-aaaaaaaaaaaaaaa”

10、SMF-UPF PFCPSessionEstablishment

选择好UPF后，SMF向UPF发起PFCP会话建立请求，下发QoS Flow控制的参数。

10a PFCPSessionEstablishmentRequest

PFCP会话建立请求包含的参数集较多，总体上看主要是UPF的转发规则，首先是PDR（Packet Detection Rule），QoS Flow的特性就是一个或者多个SMF发送给UPF的PDR，TS 23.501 5.8.2.4.2节对IP类型、以太网和非机构化PDU会话类型的PDR组成进行了定义，以IP类型（包含IPV4、IPV6、IPV4V6）为例，PDR由核心网隧道信息、网络实例、QFI、5.7.6.2节定义的IP包过滤集、应用识别符组成。
下图是PFCP会话建立的基本信息，比如消息类型是"PFCPSessionEstablishmentRequest"，节点的IP地址类型为IPv6，地址为2401XXXX。
在这里插入图片描述
可选的PDR ID此处为0x9801，对应的优先级65534，允许出向的IP any to any也就是任意IP都可以。

下图是一个具体的PDR的信息，此PDR的QFI为1，源数据接口为N3，出向报文头移除方面是移除GTPU的UDP头，FAR（转发规则）ID为0x20100001，QER-ID为0x7400002和0x7300001。
UPF按照PDR包过滤对进入的数据包进行过滤，匹配上的IP包则按照FAR的转发规则进行转发，转发的QoS则按照QER的规定进行，这样入向的IP包就可以映射到QoS Flow上。对其他的比如以太网和非结构化的数据包以此类推，具体的细节上有差异。
在这里插入图片描述
User-ID信息中，IMSI-Value为PDU会话的用户，还有切片信息，接入网技术类型，PDN会话类型。

10b PFCPSessionEstablishmentResponse

UPF接受SMF发送的PFCP会话建立请求，回送Accept。
在这里插入图片描述

11、Namf_Communication_N1N2MessageTransfer

SMF向AMF发送消息，由AMF转发给UE，

------HTTP-TRACE-BEGIN------ domain: request, role: server local_addr:20.20.20.9:31000 peer_addr:20.20.20.19:28736 protocal:
TCP msgtype:118161423 rid=138600715, scheme=http, stream id=425

POST /namf-comm/v1/ue-contexts/imsi-460011200100019/n1-n2-messages
HTTP/2.0 host:
amf1.cluster1.net2.amf.5gc.mnc008.mcc460.3gppnetwork.org
content-length: 713 user-agent:
SMF-1a53d55c-75b1-4610-9023-3d79c9bf3f45 content-type:
multipart/related; boundary=----Boundary

------Boundary Content-Type: application/json

{“n1MessageContainer”:{“n1MessageClass”:“SM”,“n1MessageContent”:{“contentId”:“n1msg”}},“n2InfoContainer”:{“n2InformationClass”:“SM”,“smInfo”:{“pduSessionId”:5,“n2InfoContent”:{“ngapMessageType”:47,“ngapIeType”:“PDU_RES_SETUP_REQ”,“ngapData”:{“contentId”:“n2msg”}}}},“pduSessionId”:5}
------Boundary Content-Type: application/vnd.3gpp.5gnas Content-Id: n1msg
                   MsgEnter   ng-sm-msg
pDU-session-identity:0x5 (5)
procedure-transaction-identity:0x44 (68)
------Boundary Content-Type: application/vnd.3gpp.ngap Content-Id: n2msg
                   Ngap-Msg   ngnas-message:00 00 05 00 82 00 0A 0C 3B 9A 3F 00 30 3B 9A 3F 00 00 8B 00 16 07 F0 24 08 81 40 3F 00 3F
00 00 00 00 00 00 00 00 01 00 F8 00 3F 00 86 00 01 10 00 8A 00 02 09
00 00 88 00 07 01 01 00 00 05 04 4A

------Boundary–
------HTTP-TRACE-END------

12、N2PDUSessionRequest（PDUSession ResourceSetupRequest）

AMF向RAN发送分配PDU会话资源的请求，其中AMF-UE-NGAP-ID标识终端的在AMF中的NGAP-ID，RAN-UE-NGAP-ID则是终端在RAN侧的NGAP-ID。还包含PDU会话ID和切片信息。
在这里插入图片描述

13、RAN-UE PDU Session Establishment Accept

在这里插入图片描述

14、PDUSessionResourceSetupResponse

RAN侧对PDU会话ID为5的资源进行分配，回送建立接受响应，并hi送其他的传输层信息，比如GTP隧道的信息。
在这里插入图片描述

15、AMF-SMF Nsmf_PDUSessionUpdateSMContextRequest

RAN侧回送PDU会话资源分配信息后，AMF向SMF发起更新会话管理上下文的请求，将RAN侧回送的SM消息发送给SMF。

------HTTP-TRACE-BEGIN------ domain: request, role: client local_addr:20.20.20.9:29184 peer_addr:20.20.20.19:31000 protocal:
TCP msgtype:117571593 rid=112532180, scheme=http, stream id=955

POST /nsmf-pdusession/v1/sm-contexts/2160787646/modify HTTP/2.0
user-agent: AMF-7478c5d1-9648-40ed-7016-85ea90338f70 content-type:
multipart/related; boundary=----Boundary host: 20.20.20.19:31000
content-length: 528

------Boundary Content-Type: application/json

{“guami”:{“plmnId”:{“mcc”:“460”,“mnc”:“01”},“amfId”:“000041”},“servingNetwork”:{“mcc”:“460”,“mnc”:“01”},“anType”:“3GPP_ACCESS”,“ueLocation”:{“nrLocation”:{“tai”:{“plmnId”:{“mcc”:“460”,“mnc”:“01”},“tac”:“000C26”},“ncgi”:{“plmnId”:{“mcc”:“460”,“mnc”:“01”},“nrCellId”:“21001f001”}}},“n2SmInfo”:{“contentId”:“n2smInfo”},“n2SmInfoType”:“PDU_RES_SETUP_RSP”}
------Boundary Content-Type: application/vnd.3gpp.ngap Content-Id: n2smInfo
                   Ngap-Msg   ngnas-message:20 0F E0 24 08 3F 60 A0 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 3E B4 F4 A4 3F 00 01 14 
------Boundary–
------HTTP-TRACE-END------

16、SMF-UPF PFCPSessionModification

16a.N4SessionModificationRequest

接收到AMF转发的RAN侧发送来的会话管理消息，SMF向UPF发送PFCP会话更新请求，请求中更新了FAR-ID，TEID和IPv6信息，对应UPF的SEID和IPv6地址，此PDU会话的通路建立起来。
在这里插入图片描述

16b.N4SessionModificationResponse

UPF对SMF发起的PFCP会话修改请求进行响应，发送request-acceptd进行确认。
在这里插入图片描述

17、Nsmf_PDUSessionUpdateSMContextResponse

SMF向AMF回送PDU会话上下文更新成功的响应。

------HTTP-TRACE-BEGIN------ domain: response, role: client local_addr:20.20.20.9:29184 peer_addr:20.20.20.19:31000 protocal:
TCP msgtype:117571594 rid=112532180, scheme=http, stream id=955

HTTP/2.0 200 OK content-type: application/json content-length: 2

{}
------HTTP-TRACE-END------

此时PDU会话建立即成功了。

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标签：00,HTTP,20.20,5GC,PDU,会话,Session,SMF
来源： https://blog.csdn.net/planetyang/article/details/103950699