5G PDU会话管理简介（三）
本文档主要介绍，UPF选择、用户面路径、SSC模式、PSA和ULCL
1、SMF选择UPF
PDU会话建立时，SMF会参考很多因素选择UPF，比如：UPF支持的DN列表、UPF的服务范围（tac列表）、UPF支持的SSC模式、UPF负载、UE当前位置等等。选择的策略可能不是一成不变的，而各个厂家的具体实现也都不一样。
虽然实现不一样，但站在运营商的立场来看，其实目标很明确，SMF应当选择出最经济适用的UPF。比如，SMF可以先根据UPF支持的DN列表、UPF的服务范围等因素筛选出所有能适用的UPF，再根据UE当前位置等因素挑选出“最近”的UPF，以获得更短的用户面路径、更小的时延等优势。
除了PDU会话建立流程中SMF会进行UPF选择，SMF在很多时机需要进行UPF重选，比如切换流程和业务请求流程。
2、用户面路径
每个PDU会话都有一个用户面路径，它至少包含一个UPF（PSA），可能包含1-N个I-UPF。对于一个已经建立好的PDU会话而言，其用户面路径不是一成不变的，UE移动或策略的变化都可能导致SMF决策改变用户面路径。
如下图所示，位于CM-CONNECTED态的UE从RAN1移动到RAN2，触发了切换流程。显而易见，在切换过程中，SMF需要控制UPF和RAN2建立新的N3隧道。SMF会分配tunnel信息并向UPF发起N4会话更新，下发新的PDR和FAR等规则，使得从DN来的下行流量被转发给RAN2而不是RAN1，并使得从UE通过RAN2来的上行流量可以正确匹配PDR而被转发给DN。
如上只是最简单的场景，通常UE移动很可能带来更多的变化。比如，可能由于RAN2与原UPF之间没有连通性，导致SMF得在用户面路径插入一个新的UPF。
如果SMF判断需要插入一个I-UPF，则SMF会使用UPF选择机制选出合适的UPF作为I-UPF，并向I-UPF发起建立N4会话，分配tunnel信息并下发PDR和FAR等规则使得I-UPF可以与原UPF之间建立N9隧道，使得I-UPF和RAN2之间可以建立N3隧道。此外，SMF还需要将I-UPF的N3隧道信息通知给RAN2，指示RAN2建立N3隧道；将I-UPF的N9隧道信息通知给原UPF，控制原UPF建立N9隧道。从而建立起可以承载切换后用户流量的新的用户面路径。
在5GS中，由于UPF之间可以通过N9隧道中继转发，5GC中的用户面路径可以非常灵活。读者通过举一反三，很容易想到，UE移动还可能给PDU会话带来如下变化：
- PDU会话已经有I-UPF，需要将旧I-UPF替换成新的I-UPF
- PDU会话已经有I-UPF，需要删除I-UPF
- PDU会话已经有I-UPF，需要再插入一个新的I-UPF
- PDU会话只有一个UPF，需要替换成一个新的UPF
- PDU会话已经有I-UPF，只需保留I-UPF（使其成为新的PSA），不再需要原UPF（PSA）
- PDU会话已经有I-UPF，需保留I-UPF并更换UPF（PSA）
UE在CM-IDLE态移动后，可以触发业务请求流程或移动性注册更新过程激活PDU会话。SMF激活PDU会话时，可能由于UE已经移动到新的位置而决定需要改变用户面路径，涉及的变化与切换过程中的用户面路径变化类似。
用户面路径的可变性很多，但万变不离其宗。SMF总是在获知UE移动后的第一时间先判断出当前PDU会话需要一个怎样的新用户面路径，然后再去分头去修改RAN和新建/修改各个N4会话，使RAN和UPF们可以完成新路径的建立。只不过，各流程的初始条件和信令流程的不同会导致SMF新建/修改各个N4会话的顺序和时机不同，想了解所有这些不同，就需细细去研究Xn切换、N2切换、业务请求、移动性注册更新等各类流程了。
3、PDU会话锚点与SSC模式
与I-UPF的变化不同，PDU会话锚点的变化将影响用户体验到的业务连续性。为服务UE的不同业务连续性需求，5GS定义了三种业务连续性模式。
SSC mode1：PDU会话锚点不允许改变
SSC mode2：PDU会话锚点可以改变，改变时需删除旧的PDU会话，建立新的PDU会话
SSC mode3：PDU会话锚点可以改变，改变时可以先建立新的PDU会话，再删除旧的PDU会话。
按用户实际能体验到的业务连续性来说，SSC mode1优于SSC mode3，SSC mode3优于SSC mode2。既然存在SSC mode1，我们可知PDU会话的锚点并不是非变不可的。允许PDU会话锚点改变，可以使运营商获得好处，比如均衡UPF的负载，比如在某些其他方面提供更优质的服务。
假设这么一个场景，在MEC与5G组合的应用时，希望UE与MEC通信时总是保持最小时延。在UE移动时，5GC可以通过SSC mode3永远将离UE最近的UPF作为PDU会话锚点，以使得PDU会话的用户面路径总是保持最短，从而获得最小时延。
如上图所示，SSC mode3的PDU会话可以“平滑”地更换UPF（PSA）。在更换PSA之前，会建立一个新的PDU会话。新的PDU会话建立完成后的某个时间，SMF才释放旧的PDU会话。
4、UL CL
UL CL（uplink classifier）指在PDU会话中将上行数据流量分流到多个PSA的UPF，UL CL与各PSA之间建立N9隧道，UL CL根据SMF下发的PDR、FAR等规则将不同的流量转发给不同的PSA，再由PSA转发给DN。
UL CL通常可应用于需要将用户流量引导至本地DN出口的场景。SMF通过给UL CL下发多个PDR和FAR，将去往DN远端出口和DN本地出口的流量区分出来，使得去往本地出口的流量被UL CL转发给本地DN出口（即本地的PSA，图中的PDU session anchor 2）。
理解UL CL应当注意：
- 每个PDU会话都只能有一个DN，拥有UL CL的PDU会话只不过是拥有去往同一个DN的多个出口；
- UL CL的功能除分流上行流量外，还包括汇聚从多个DN出口去往UE的下行流量；
- PSA和UL CL都是个角色概念，只在同一个PDU会话语境内有意义；
- SMF可能在会话建立过程中即插入UL CL，也可以在PDU会话建立完成后的某个时间插入UL CL；
PSA和UL CL可以被合设在同一个UPF上。
5、额外的PDU会话锚点
值得一提的是，UL CL功能和SSC模式是不冲突的，三种SSC模式的PDU会话都可以应用UL CL。SSC mode1的PDU会话在使用UL CL后也可以做到“平滑”地更换PSA，了解如何做到之前，我们需先进一步了解PSA。
PSA其实分两种:
- 与SSC模式绑定的PSA
在PDU会话建立时，SMF会认定一个与该PDU会话的SSC模式绑定的UPF（PSA）。
假设PDU会话的SSC模式为1，则该UPF（PSA）不能在PDU会话的生存过程中被释放，即使使用了UL CL，SMF也必须一致保持此UPF（PSA）一直存在，直到UE或SMF释放该PDU会话；
假设PDU会话模式为3，若SMF决心更换此UPF（PSA），即使该PDU会话同时还使用了UL CL，SMF仍必须遵照3GPP SSC模式3更换PSA的流程，先建立新的PDU会话，然后再在某个时间释放掉旧的PDU会话。
- 额外的PSA
SMF向PDU会话中插入UL CL时，建立起的PSA被称为额外的PSA。额外的PSA与PDU会话的SSC模式没有关系，SMF可以在任意时间使用3GPP UL CL的相关流程增加和删除额外的PSA。
我们继续以3.4节中假设的场景为例，假设某UE在位于可提供某种“本地服务”的区域之内时，希望可以访问“本地服务”并获得最小访问时延。
- 假设PDU会话初始建立时，UE位于可提供“本地服务”的区域之外，SMF选择了UPF作为与PDU会话的SSC模式绑定的PSA。
- 当UE进入可提供“本地服务”的区域后，UE从RAN1接入时，SMF发现了存在DN本地出口UPF1，SMF通过插入合设的UL CL及额外PSA的流程，将UPF1设置为合设的UL CL+PSA，UE对“本地服务”的访问被UPF1分流，将直接通过UPF1的N6接口进入DN。
当UE移动到从RAN2接入时，SMF发现更近的DN本地出口为UPF2，SMF通过更换UL CL及额外PSA的流程，将UPF2设置为新的合设的UL CL+PSA，UE对“本地服务”的访问将被UPF2分流，并直接通过UPF2的N6接口进入DN。
由于与PDU会话的SSC模式绑定的PDU会话锚点始终不变，所以此方式同时适用于3种SSC模式的PDU会话。