3GPP协议解读（一）_23.501_23.502_PDU Session_SMF与UDP的交互

UE发起计算服务申请后，网络侧处理的流程

  • UE发起服务的流程：service request
  • 网络侧处理服务涉及的通信数据通过PDU Session进行传输，涉及到SMF与UPF的交互。PDU Session的建立、管理全部由SMF（Session Management Function）主导完成，相关网元结构如下：
    在这里插入图片描述

一、建立PDU Session的流程——PDU Session Establishment

由SMF决策是否建立PDU Session。
在这里插入图片描述1. UE->AMF: UE生成一个PDU Session ID，通过在N1 SM中添加一个NAS信息（内涵PDU Session创建请求）触发此流程。
2. AMF：由AMF选择SMF。
3. AMF->SMF：AMF将Serving PLMN消息中的S-NSSAI发送给SMF。
4. SMF<->UDM：(Subscription retrieval / Subscription for updates)SMF将确认UE请求的有效性（UE请求是否符合用户订阅和本地策略；UE是否位于LADN服务区域内），以便确定是否接受UE的PDU Session创建申请。
5. SMF->AMF：若SMF决定接受申请，则创建SM Context并向AMF提供SM Context ID。若SMF不接受申请，则通过NAS SM信令拒绝UE请求，并向AMF表明释放PDU Session ID。
6. PDU Session authentication/authorization：可选的二次鉴权。
7. a.PCF selection——SMF进行PCF选择。b.SM Policy Association Establishment or SMF initiated SM Policy Association Modification–SMF——执行SM Policy关联过程。
8. SMF-UPF selection：SMF选择UPF。SMF为PDU会话分配IP地址或前缀，并为UE分配接口标识符，为PDU会话和N6点对点信道分配前缀。
9. SMF<->PCF：SMF将为UE分配的IP地址告知PCF。
10. SMF<->UPF：a.SMF->UPF, SMF使用选定的UPF启动N4会话建立过程或修改过程。SMF为UPF分配IP地址或前缀。SMF会向UPF传输一些数据用于控制通信数据传输，如Serving PLMN的数据包控制参数等。SMF还可以决定是否为PDF Session的QoS流进行冗余传输。b.UPF->SMF, UPF发送一个N4会话建立/修改响应。
11. SMF<->AMF：SMF调用Nsmf_PDUSession_SMContextStatusNotify服务为AMF提供SMF衍生的CN辅助RAN参数调整。随后AMF使用N2 SM信息将相关参数转发给RAN。N1 SM消息中包含了AMF将向UE提供的PDU Session Establishment Accept消息。
12. AMF->RAN：AMF将包含PDU会话ID和PDU会话建立接受的NAS消息发送给UE，并将N2PDU会话请求中从SMF接收到的N2SM信息发送给( R ) AN。
13. RAN<->UE：( R ) AN可能与从SMF接收到的信息相关的UE发出特定的信号交换。例如，在NG - RAN的情况下，当UE为步骤12中接收到的PDU Session请求建立必要的与QoS规则相关的NG - RAN资源时，可能会发生RRC连接重构。
14. RAN->AMF：14.N2 PDU会话响应( PDU会话ID , Cause , N2SM信息( PDU会话ID , AN隧道信息,接受/拒绝列表QFI ( s)，用户平面执行策略通知) )。
15. AMF->SMF：AMF将从( R ) AN接收到的N2SM信息转发给SMF。
16. SMF<->UPF：SMF通过UPF发起一个N4会话修改过程。SMF向UPF提供AN隧道信息以及相应的转发规则。UPF提供了对SMF的N4会话修改响应。
17. SMF->AMF：SMF可以通过调用Namf _ EventExposure _ Subscribe服务操作来订阅来自AMF 的指示器来订阅UE移入或移出LADN服务区域的事件通知。
18. SMF->AMF：如果在该过程中，在步骤5之后的任何时间，PDU Session建立都不成功，SMF通过调用Nsmf _ PDUSession _ SMContextStatusNotify ( Release )通知AMF。SMF还释放创建的任何N4会话，如果分配了( e.g.IP地址)，则释放任何PDU会话地址，如果有，则释放与PCF的关联。在这种情况下，跳过了第19步。
19. SMF->UPF->UE：在PDU会话类型为IPv6或IPv4v6的情况下，SMF生成一个IPv6路由器广告并发送给UE。如果在该PDU会话中启用控制平面CIoT 5GS优化程序(见4.24 . 2条款)，则SMF通过AMF向UE发送IPv6 Router Advertisement，使用移动终端数据传输，否则SMF通过N4和UPF发送IPv6 Router Advertisement。
20. SMF<->PCF：当可用的5GS Bridge信息的触发器被武装时，SMF可以启动SM策略关联修改，如4.16.1条款所述
21. SMF<->UDM：如果步骤4后PDU会话建立失败，SMF将执行以下操作：如果SMF不再为该( HPLMN的DNN、S - NSSAI)处理UE的PDU会话，则SMF将使用Nudm _ SDM _ Unsubscribe ( HPLMN的SUPI、Session Management Subscription data、DNN、S - NSSAI)取消订阅相应( HPLMN的SUPI、DNN、S - NSSAI)的会话管理订阅数据的修改。UDM可以通过Nudr _ DM _ Unsubscribe ( HPLMN的SUPI、订阅数据、会话管理订阅数据、SNSSAI、DNN)取消订阅UDR的修改通知。

下面整理上述流程中的重点环节。

① SMF选择流程，由AMF发起

用于分配管理PDU Session的SMF
1.非漫游：
在这里插入图片描述
2.漫游：
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

② 由DN-AAA主导的二次鉴权

在这里插入图片描述

③ UPF与DN之间使用L2TP来承载PDU Session的流量

在这里插入图片描述

二、PDU会话修改流程——PDU Session Modification

当UE和网络之间交换的一个或几个QoS参数被修改和/或向UE发送更新的ECS地址配置信息和/或向UE发送更新的DNS服务器地址时，该过程被使用。
在这里插入图片描述

三、PDU会话释放流程——PDU Session Release

在这里插入图片描述

四、SMF与UPF的交互

  • SMF（Session Management Function）的功能：
    1. Session管理，例如Session的建立、修改和释放，包括UPF和AN节点至今啊的隧道维护。
    2. UE IP地址分配与管理(包括可选的授权)。
    3. DHCPv4 (服务器端和客户端)和DHCPv6 (服务器端和客户端)功能。
    4. 对于以太网PDU，采用ARP Proxying和/或IPv6 Neighbour Solicitation Proxying。SMF通过提供请求中发送的IP地址对应的MAC地址来响应ARP和/或IPv6 Neighbour Solicitation。
    5. UPF的选择和控制，包括控制UPF代理ARP或IPv6 Neighbour Discovery，或将所有ARP / IPv6Neighbour Discovery流量转发给SMF，用于Ethernet PDU会话。
    6. 在UPF处配置流量引导，将路由引导到合适的目的地。
    7. Policy控制功能接口的Termination。
    8. 合法拦截（对于SM events以及LI系统的接口）。
    9. 计费数据的收集，计费接口的支持
    10. UPF计费数据收集的控制与协调。
    11. NAS消息SM部分的Termination。
    12. 下行数据通知（Notification）。
    13. AN中特定SM信息的发起者，通过AMF将N2发送给AN。
    14. 确定会话的SSC模式。
    15. 漫游功能：处理本地执行以应用QoS SLAs(VPLMN);计费数据采集以及计费接口(VPLMN);合法拦截（对于SM events以及LI系统的接口）；支持与外部DN交互，用于传输外部DN对PDU Session授权/认证的信号。
  • UPF（Use Plane Function）的功能：
    1. 锚定点为Intra-/Inter-RAT移动性（适用时）。
    2. 外部PDU会话点与数据网络互连。
    3. 分组路由转发(例如,支持Uplink分类器将数据流路由到数据网络的实例,支持Branching point支持多宿主PDU Session)。
    4. 包检查( e.g.基于服务数据流模板的应用检测,以及从SMF接收的可选PFD)。
    5. 策略规则执行的用户平面部分，例如.门控、重定向、交通转向)。
    6. 合法拦截( UP收集)。
    7. 流量使用情况报告。
    8. 面向用户平面的QoS处理，例如. UL / DL速率执行，DL中的反射QoS标记。
    9. 上行流量验证( SDF到QoS Flow的映射)。
    10. 在上行链路和下行链路进行传输级数据包标记。
    11. 下行数据包缓冲和下行数据通知触发。
    12. 向源NG - RAN节点发送和转发一个或多个"端标记"。
    13. 对于以太网PDU，采用ARP代理和/或IPv6 Neighbor请求代理功能。UPF通过提供请求中发送的IP地址对应的MAC地址来响应ARP和/或IPv6 Neighbor请求。
  • N4 Session：
    1. 功能：对所有N4 reference point以相同的方式使用相关参数：N4会话建立程序和N4会话修改程序为UPF提供控制参数，N4会话发布程序移除与N4会话相关的所有控制参数，N4会话级别报告程序将UPF检测到的与PDU会话相关的事件通知SMF。
    2. 内容：N4会话上下文由一个N4会话ID标识。SMF和UPF分别生成一个N4会话Context，用于存储与一个N4会话相关的参数，包括N4会话ID、用于该N4会话的所有PDRs、URRs、QERs和FARs。

① N4 Session的建立

在这里插入图片描述

② N4 Session的参数修改流程

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③ N4 Session的释放流程

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④ UPF使用N4 Session流程向SMF报告事件

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⑤ SMF暂停计费

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