UE发起的PDU Session Establishment流程详解（1）

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持续更新的相关5G内容都是直接根据3GPP整理，保证更新内容的准确性，避免通过二手，甚至多手的资料，以讹传讹误导网友。
在介绍完流程详解后，会整理专题内容，比如切片、服务发现、QoS流端到端的映射等内容，各位同学不仅可以纵向学习知识点，横向也会将知识关联起来，达到深入理解灵活运用的目的。

1.3 UE触发的PDU Session Establishment流程1.3.1 准备知识1.3.1.1 3GPP漫游和非漫游的区别

3GPP中的漫游和我们平时在国内的认知稍有不同。我们平时的漫游认知是地理区域的改变，比如北京用户移动到上海，我们平时便认为是漫游。3GPP中的漫游一般是指PLMN的变化，比如：中国移动的用户漫游到美国，地域的变化是其次，之所以认为漫游是因为PLMN发生了变化。网络处理时，对不是本PLMN网络的用户使用不同的处理规则，就是漫游用户的处理规则。对于通信网来讲并没有用户是亚洲的、欧洲的等等地域的概念，只认PLMN标识。

以前，中国国内的漫游分为地市间、省际间、港澳台漫游及国际漫游（国际漫游又分哪些国家）等等情况，自从取消长途话费以后，国内对地市间、省际间的漫游基本没人提了，只剩港澳台和国际漫游两个概念。但是在网络实现时，使用外省的网络会涉及到不同省公司之间的结算问题，应为网络是分省份建设的，不过这些对用户无感知，也不需要考虑。

按照3GPP的标准，假如国内的移动用户可以根据自己的喜好选择通信网络，从技术层面来讲，可能在同一个地点就认为是漫游了。比如辽宁移动的用户，手机上手动选择网络，选择了辽宁联通的网络，那么这种情况就认为是辽宁移动的用户漫游到辽宁联通了。

在本章中介绍的漫游场景和非漫游场景都是根据PLMN来判断的。至于实际组网应用中都是根据各家运营商自己的规则来定义漫游，比如说中国移动有多个PLMN号码，算不算漫游是根据设备中的数据来定义的，如果本地设备能够处理所有PLMN的业务就谈不到漫游。但是中国疆域面积大，同一个运营商使用的虽然都是同一个PLMN号码，但是网络又是各个省自己建设的，这时候业务是在拜访省本地处理（LBO模式）还是路由到用户的归属省处理，都是运营商内部的规则设置问题，不在3GPP规范的定义考虑之中。

1.3.1.2 5G LBO漫游架构

5G的LBO（local breakout）漫游架构和4G基本一致，一直使用的、位于归属网络的网元基本就是用户鉴权的设备和策略设备。5G的LBO架构归属网络对应的网元为：UDM 、AUSF、NSSAAF、hPCF。使用归属网络的网元的原因比较好理解，就不说了。LBO架构图如下：

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从上图中可以看出来，DN是在拜访网络。目前各运营商都还没有使用VoNR业务，将来使用VoNR业务后，IMS的业务预计仍然是需要路由到归属网络处理，和目前的4G没有什么区别。

1.3.1.3 5G会话管理消息的承载

5GS会话管理消息（5GSM）是“背驼”（piggybacked）在 5G移动性管理（5GMM）消息中（背驼的意思就是承载在5GMM消息中）。也就是说， 5GSM消息包含在5GMM消息的IE中。这样，UE、AMF、SMF可以并行处理5GMM流程和5GSM流程。5GMM流程和5GSM流程的执行成功与否是互相独立的。

UE在发起5GSM流程之前，UE和AMF需要有已经建立的5GMM上下文，也就是UE需要处于RM-REGISTERED状态，并且UE和AMF之间完成了NAS的安全保护传输。如果UE和AMF还没有5GMM上下文，要想执行会话请求，就需要先执行5GMM流程。

UE在进行5GMM流程中，UE和AMF需要暂停5GSM消息的传递，但是有两个例外情况：

（1）5GSM消息背驼在5GMM流程中；

（2）UE处于5GMM-CONNECTED状态，并且UE发起Service Request流程，重建PDUSession的用户面资源时，没有携带PDU session status IE或者Allowed PDU session status IE。在这种场景下，UE和AMF不需要暂停请求重新建立用户面资源的PDU会话以外的其他PDU会话相关的5GSM消息的传递。

从NAS消息传递图中也能看出来，在UE中，NAS-SM消息是承载在NAS-MM层中的。

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既然5GSM消息要承载在5GMM消息中，那么PDU SESSION ESTABLISHMENT REQUEST等5GSM消息具体承载在哪条5GMM消息中呢？答案是：UL NAS TRANSPORT或者DL NAS TRANSPORT消息。TS 24.501中除了会话相关的消息外（带PDU Session字样及5GSM字样的消息名称）都是5GMM消息，这样记忆起来比较容易。5G设计时，会话消息直接承载在5GMM NAS消息中非常便于AMF透明转发。AMF作为5G核心网与UE通信的唯一接口网元，这样的网络设计网络架构和复杂度都会降低很多，毕竟核心网内都是基于SBI接口，AMF透明转发消息非常方便。

至于为什么5G把会话管理流程单独拿出来，而不是像4G似的直接和注册流程一起建立会话？我们可以想一下5G的设计初衷是万物互联，每平方公里要有100万用户，而且很多物联网用户猴年马月不发送一回数据，甚至发数据也不需要PDU Session，来一个用户建立一个PDU Session，会是多么巨大的资源浪费，而且这只是每平方公里，一个TAC覆盖很多的面积，得有几百万用户，需要占用巨大的设备处理能力，对产品实现也是一个考验。

UE触发的NAS消息传递（UE发送给AMF），比如发送PDU SESSION ESTABLISHMENT REQUEST请求，5GMM UL NAS TRANSPORT消息中需要包含：

（1）PDU session相关的信息，如：PDU session ID、old PDU session ID、S-NSSAI、mapped S-NSSAI、DNN、请求的PDU Session的类型等；

（2）设置Payload container type IE的类型为 "N1 SM information"；

（3）设置Payload container IE为5GSM消息，即：PDU SESSION ESTABLISHMENT REQUEST。

PDU SESSION ESTABLISHMENT REQUEST请求中的S-NSSAI、DNN等信息的设置方法详见1.1.2.21章节的UE策略。PDU session ID是UE分配的、目前没有使用的标识。old PDU Session ID是UE中当前存在的PDU Session的ID，当UE收到PDU SESSION MODIFICATION COMMAND消息携带原因值5GMM Cause：#39 "reactivation requested"时，UE会包含old PDU Session ID。

UL NAS TRANSPORT消息的定义如下图：

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如果UE处在5GMM-CONNECTED状态，网络触发的NAS消息传递（AMF发送到UE），需要使用DL NAS TRANSPORT消息。AMF收到SMF发送来的5GSM消息后，需要在消息中包含：

（1）需要将PDU session ID包含在PDU session ID IE中；

（2）设置Payload container type IE为 "N1 SM information"；

（3）设置Payload container IE为5GSM消息。

DL NAS TRANSPORT消息的定义如下图：

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1.3.1.4 UE发起会话建立的前提

从上面小节我们知道UE在发起会话建立流程之前，首先UE要有已经建立的5GMM上下文，并且启动了NAS安全。另外，UE在发送PDU SESSION ESTABLISHMENT REQUEST之前，UE和网络之间要处于连接态，即：5GMM-CONNECTED，也就是UE和gNB之间要有RRC连接，这是非初始NAS消息发送的前提条件（初始NAS消息有4条详见1.1.3.1.1.1 RRCSetup章节）。如果UE和gNB之间没有RRC连接，不能直接发送会话建立请求。此时UE需要先发送Service Requst消息完成RRC连接的建立，之后再进行会话建立请求的发送。

[url=]1.3.1.[/url]5 PDU Session建立的场景

在5G中，PDU Session的创建都是由UE发起的，也就是说，PDU SESSION ESTABLISHMENT REQUEST请求都是由UE发起的。网络虽然不会直接发起创建PDU Session的请求，但是可以引导UE上的APP发起创建PDU Session的请求。

UE执行PDU Session创建的具体场景如下：

（1）UE直接创建新的PDU Session到外部网络；

（2）3GPP和non-3GPP接入之间现存的PDU Session的切换；

（3）在没有N26接口存在的情况下，现存在PDN连接从4G切换到5G网络；

（4）将连接到EPC网络的不可信non-3GPP接入的PDU连接切换到5G网络；

（5）创建MA PDU Session支持ATSSS；

（6）UE进行紧急服务发起PDU Session建立；

（7）Network triggered PDU Session Establishment流程中，网络引导UE中的App发起会话建立。

需要注意的是，对于LADN网络，当UE处于LADN服务区以外时，UE不能发起到LADN的PDU Session建立请求。当开启用户面CIoT 5GS优化特性时，也会有不同的UE行为，在介绍到物联网时再详细介绍。