第4章

SMF/UPF 会话管理与用户面

深入理解 5G 会话管理功能（SMF）和用户面功能（UPF）的工作原理、N4 接口与 PFCP 协议。

本章概要

在 5G 核心网中，控制面与用户面完全分离（CUPS）是最重要的架构变革之一。SMF 负责会话的控制面管理，UPF 负责用户面数据转发，两者通过 N4 接口（PFCP 协议）交互。

SMF 核心功能

功能	说明
PDU Session 管理	建立、修改、释放 PDU 会话
UPF 选择与控制	根据策略选择合适的 UPF，通过 N4 下发转发规则
IP 地址分配	为 UE 分配 IPv4/IPv6 地址
QoS 控制	建立 QoS 流，映射到 AN 隧道
计费接口	向 CHF 上报计费信息

sequenceDiagram participant UE participant gNB participant AMF participant SMF participant UPF participant DN as 数据网络 UE->>gNB: NAS: PDU Session Establishment Request gNB->>AMF: N2: UL NAS Transport AMF->>SMF: N11: Create SM Context Note over SMF: 选择 UPF
分配 IP 地址 SMF->>UPF: N4: Session Establishment (PFCP) UPF-->>SMF: N4: Session Establishment Response SMF-->>AMF: N11: SM Context Created AMF->>gNB: N2: PDU Session Resource Setup gNB->>UE: RRC Reconfiguration Note over UE,DN: ✅ PDU Session 建立完成
UE 可以访问数据网络

图 4-1：PDU Session 建立流程概览（简化）

4.1 SMF 功能详解

SMF 是 5G 核心网中最复杂的控制面网元之一。它不仅要管理 PDU Session 的完整生命周期，还要与多个 NF 交互...

4.1.1 SMF 与其他 NF 的交互

交互对象	接口	交互内容
AMF	N11 (SBI)	SM Context 管理、NAS SM 消息转发
UPF	N4 (PFCP)	转发规则下发、使用量报告
PCF	SBI	获取 SM 策略（QoS、计费规则）
UDM	SBI	获取签约数据中的 SM 相关信息
NRF	SBI	服务注册、UPF 发现

4.2 N4 接口与 PFCP 协议

PFCP（Packet Forwarding Control Protocol）是 3GPP 定义的 N4 接口协议，基于 UDP 端口 8805...

4.2.1 PFCP 四大规则

规则	全称	功能
PDR	Packet Detection Rule	定义数据包匹配条件（源IP、目的IP、端口等）
FAR	Forwarding Action Rule	定义转发动作（转发、丢弃、缓存、复制）
QER	QoS Enforcement Rule	定义 QoS 参数（MBR、GBR）
URR	Usage Reporting Rule	定义使用量报告触发条件

4.3 UPF 转发机制

UPF 根据 SMF 下发的 PDR/FAR 规则进行数据包处理...

4.4 PDU Session 类型

5G 支持三种 PDU Session 类型：IPv4、IPv6、Ethernet...

4.5 QoS 流与 5QI

5G QoS 模型基于 QoS Flow，每个 QoS Flow 由 QFI 标识...

4.6 本章小结

（完整内容待讲师提供知识库后填充）

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以上为本章摘要预览。完整内容包含详细的 PFCP 协议分析、UPF 转发规则配置、QoS 流管理等深度讲解。

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