5GC PDU Session Establishment PDU会话建立流程
这里写目录标题
- 1、UE-AMF PDU Session Establishment Request 发起PDU会话建立请求
- 2、SMF Selection SMF的选择
- 3、AMF-SMF SmContextCreate会话管理上下文创建请求
- 3.1 Nsmf_SmContextCreateRequest
- 3.2 Nsmf_SmContextCreateResponse
- 4、SMF-UDM Registration/Subscription retrive/Subscription for updates
- 4.1 Nudm_RegistrationSMFRequest
- 4.2 Nudm_RegistrationSMFResponse
- 4.3 Nudm_GetUESessionManagementSubscriptionDataRequest
- 4.4 Nudm_GetUESessionManagementSubscriptionDataResponse
- 5、SMF-AMF Nsmf_SmContextCreateResponse
- 6、PDU Session authertication/authiorization
- 7. SMF-PCF SM Policy Association Establishment
- 7a. SMF_PCF Selection
- 7b.Npcf_SmPolicyControlCreateRequest
- 7c.Npcf_SmPolicyControlCreateResponse
- 8、SMF_UPF Selection
- 10、SMF-UPF PFCPSessionEstablishment
- 10a PFCPSessionEstablishmentRequest
- 10b PFCPSessionEstablishmentResponse
- 11、Namf_Communication_N1N2MessageTransfer
- 12、N2PDUSessionRequest（PDUSession ResourceSetupRequest）
- 13、RAN-UE PDU Session Establishment Accept
- 14、PDUSessionResourceSetupResponse
- 15、AMF-SMF Nsmf_PDUSessionUpdateSMContextRequest
- 16、SMF-UPF PFCPSessionModification
- 16a.N4SessionModificationRequest
- 16b.N4SessionModificationResponse
- 17、Nsmf_PDUSessionUpdateSMContextResponse
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（缺省的）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中存储了专有QoS Flow的QoS参数，包含QoS Flow的ARP/QFI，Session AMBR信息。
在部署了PCF的场景下，最终的QoS策略还是要有PCF进行的参与，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。
在4G EPC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5G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(Home)或漫游本地疏通(LBO Local Breakout)的场景下，终端发起的PDU会话建立请求。
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。
结合TS 23.501的5.6.1节关于PDU会话属性的Table 5.6.1-1看，PDU会话有S-NSSAI（网络切片）、DNN（数据网络）、PDU Session Type（会话类型，IP或者以太网或者非结构化）、SSC Mode（会话和服务连续性模式1or2or3）、User Plane Secruity Enforcement information（用户面安全管理信息）、Multi-Access PDU Connectivity Service（多接入PDU连接服务）等属性，在PDU会话的生命周期中是不能够被修改的。
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”。
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=951POST /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: n1msgMsgEnter 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=951HTTP/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=319PUT
/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=319HTTP/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=499GET
/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=499HTTP/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=951HTTP/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=1POST /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=1HTTP/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。
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。
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。
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=425POST /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: n1msgMsgEnter 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 3F00 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。
13、RAN-UE PDU Session Establishment Accept
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。
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=955POST /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: n2smInfoNgap-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。
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。
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=955HTTP/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。