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BSF 实践篇 #02

5GC实践篇之BSF篇第11篇：会话信息查询

《5G核心网原理与实践》实践篇 · BSF 网元功能

5GC实践篇之BSF篇第11篇：会话信息查询

作者：爱卫生

1 测试背景与用例简介

在前面的文章中，我们已经了解了BSF如何创建和维护会话绑定信息。本篇进入BSF的另一个核心功能——会话绑定信息的查询（Session Binding Discovery）。

在5G核心网中，AF（Application Function）或PCF需要获取某个UE会话对应的PCF信息，以完成策略授权流程。例如，当用户发起IMS语音呼叫时，P-CSCF（作为AF）需要找到管理该用户IMS PDU会话的PCF，才能发起Rx/N5接口的策略授权请求。BSF正是为这种"从IP地址到PCF"的映射查询提供服务。

本测试用例验证的核心场景是：多用户、多DNN场景下，DRA（或SCEF/AAC）通过BSF查询不同UE的会话绑定信息。具体来说，两个5G VoIMS用户（UE A和UE B）分别建立了IMS PDU会话和数据业务PDU会话，DRA通过用户IP地址查询BSF，BSF返回对应的PCF实例ID和地址信息。

会话信息查询的核心机制

BSF的查询服务基于Nbsf_Management服务化接口的GET /pcfBindings操作实现。查询方（DRA/AF/PCF）通过以下参数组合来定位目标绑定记录：

  • IPv4地址：UE的IPv4会话地址

  • IPv6前缀：UE的IPv6地址前缀

  • ipDomain：IP地址域标识（用于IP地址重叠场景的区分）

  • SUPI：用户永久标识

  • DNN：数据网络名称

BSF收到查询请求后，在绑定数据库中搜索匹配的记录，将包含PCF实例ID、PCF IP地址、Diameter主机名/域名等完整绑定信息返回给查询方。

详细消息流程图


sequenceDiagram

    participant DRA as DRA/SCEF/AAC

    participant BSF as SMF/BSF

    participant PCF1 as PCF1

    participant PCF2 as PCF2

    Note over DRA, PCF2: 前置条件: UE A和UE B已建立PDU会话, BSF已创建绑定

    Note over DRA, PCF1: 场景1: 查询UE A的IMS会话绑定

    DRA->>BSF: GET /pcfBindings ipv4Addr=10.XX.XX.XX, ipDomain=bsfipdomain1

    Note right of DRA: Nbsf_Management_Discovery_Req<br/>携带UE A的IPv4地址

    BSF-->>DRA: 200 OK (PCF1绑定信息)

    Note left of BSF: 返回PCF1 ID, PCF1 IP, pcfDiamHost等

    DRA->>PCF1: AAR (Rx接口策略授权请求)

    PCF1-->>DRA: AAA (Rx接口策略授权响应)

    Note over DRA, PCF2: 场景2: 查询UE B的数据会话绑定

    DRA->>BSF: GET /pcfBindings ipv4Addr=10.XX.XX.XY, ipDomain=bsfipdomain2

    Note right of DRA: Nbsf_Management_Discovery_Req<br/>携带UE B的IPv4地址

    BSF-->>DRA: 200 OK (PCF2绑定信息)

    Note left of BSF: 返回PCF2 ID, PCF2 IP, pcfDiamHost等

    DRA->>PCF2: AAR (Rx接口策略授权请求)

    PCF2-->>DRA: AAA (Rx接口策略授权响应)



flowchart LR

    subgraph 会话绑定查询流程

        A["DRA收到策略授权触发"] --> B["DRA构造查询请求: GET /pcfBindings"]

        B --> C["BSF搜索绑定数据库"]

        C --> D["BSF返回匹配的绑定信息"]

        D --> E["DRA获取PCF地址, 发起AAR/策略授权"]

    end

    style A fill:#e3f2fd,stroke:#1565c0,stroke-width:2px

    style E fill:#c8e6c9,stroke:#2e7d32,stroke-width:3px

测试目的

验证SMF内置BSF支持通过服务化接口提供会话绑定信息查询服务。具体来说，验证DRA或SCEF/AAC基于用户IP地址发起查询时，BSF能够正确返回对应PCF的实例ID、IP地址、Diameter主机名/域名等绑定信息。

测试前置条件

  1. 网络中BSF、DRA或SCEF/AAC、PCF1、PCF2网元系统及操作维护台运行正常。

  2. 5G VoIMS用户A附着成功，SMF/BSF已创建IMS PDU会话和数据业务PDU会话。

  3. 5G VoIMS用户B附着成功，SMF/BSF已创建IMS PDU会话和数据业务PDU会话。

  4. DRA或SCEF/AAC上已配置用户IP地址段和BSF ID或地址的对应关系。

  5. IMS AF或SCEF/AAC接入DRA，采用Rx接口访问PCF。

  6. 服务化接口的信令监控与分析工具准备就绪。

测试步骤

  1. 在SMF/BSF上进行消息跟踪和抓包操作。

  2. 5G VoIMS用户A发起语音业务或数据业务，触发策略授权请求操作。DRA收到策略授权触发后，基于用户A的IP地址向BSF发起会话绑定信息查询。

  3. 5G VoIMS用户B发起语音业务或数据业务，触发策略授权请求操作。DRA收到策略授权触发后，基于用户B的IP地址向BSF发起会话绑定信息查询。

  4. 检查BSF返回的绑定信息是否正确匹配各UE对应的PCF。

测试结果验证（预期）

  1. 检查BSF成功响应DRA或SCEF/AAC基于用户IP地址1和IP地址2的会话绑定信息查询请求。

  2. SMF/BSF针对UE A的IP地址查询会话绑定信息，返回PCF1的ID或地址给DRA或SCEF/AAC。

  3. SMF/BSF针对UE B的IP地址查询会话绑定信息，返回PCF2的ID或地址给DRA或SCEF/AAC。

2 信令深度解析

本测试的核心信令交互发生在DRA与BSF之间，通过Nbsf_Management服务的GET /pcfBindings操作完成会话绑定信息的查询。查询成功后，DRA获得PCF地址，进而通过Rx接口发起策略授权。

（注：为保护网络安全，以下log中的SUPI/IMSI标识、网元IP及实例ID等敏感信息已做严格脱敏处理）

2.1 UE A用户上下文与绑定信息验证

首先确认UE A已成功附着并建立PDU会话，查看其用户上下文信息：

UE A用户上下文详情：


[local]SMF09#epg smf user-info identifier-type imsi value 460XX00000XXXX

mobile-user-information:

    subscriber-information:

        imsi: 460XX00000XXXX

        msisdn: 86138000XXXXX

        imei:

        active-pdu-sessions:

            active-pdu-session:

                pdu-session-id: 5

                dnn-in-use: Internet9

                an-type: 3GPP

                ssc-mode: SSC_MODE_1

                ue-address-1:

                    ipv6: 2a01:172:2401:0:3e7d:da46:1f24:b0b/64

                ue-address-2:

                    ipv4: 10.XX.XX.XX

                ip-address-allocation-method: Shared IP Pool

                ipv6-address-allocation-method: Shared IP Pool

                single-nssai:

                    slice-service-type: 9

                    slice-differentiator: 000001

                nr-location:

                    tai:

                        plmn-id: mncXX.mcc460

                        tac: 7

                    ncgi:

                        plmn-id: mncXX.mcc460

                        nr-cell-id: 327680

                amf-information:

                    amf-id: XXXXXXXX-XXXX-XXXX-XXXX-XXXXXXXXXXXX

                    address: 10.XX.XX.XX:8080

                n3-interface:

                    ran-fteid:

                        teid: 1342267283

                        address: 10.XX.XX.XX

                    upf-fteid:

                        teid: 249561095

                        address: 10.XX.XX.XX

                n4-interface:

                    local-fseid:

                        seid: 712099648

                        address: 10.XX.XX.XX

                    remote-fseid:

                        seid: 1071856711314178052

                        address: 10.XX.XX.XX

                qos-flows:

                    qos-flow:

                        qos-flow-id: 5

                        fiveQi: 5

                        allocation-retention-priority:

                            priority-level: 1

                            pre-emption-capability: Disabled

                            pre-emption-vulnerability: Disabled

                session-ambr:

                    uplink-kbps: 50000

                    downlink-kbps: 150000

关键参数解读：

参数 取值（脱敏前参考） 含义
imsi 460XX00000XXXX UE A的SUPI（IMSI格式）
msisdn 86138000XXXXX UE A的GPSI（MSISDN格式）
dnn-in-use Internet9 数据网络名称，IMS APN的5G版本
ipv4 10.XX.XX.XX UE A的IPv4会话地址，查询绑定的关键索引
ipv6 2a01:172:2401:0:... UE A的IPv6地址前缀
slice-service-type 9 S-NSSAI的SST值，标识切片类型

2.2 BSF绑定信息查询（UE A → PCF1）

通过BSF维护管理接口，基于UE A的IPv4地址查询绑定信息：

查询命令与结果：


[local]SMF09#epg smf sbi bsf-services show-pcf-binding-info address 10.XX.XX.XX

pcf-binding-information:

    snssai-sst: 9

    snssai-sd: 000001

    ueIp: 2a01:172:2401:0:3e7d:da46:1f24:b0b

    dnn: Internet9

    supi: 460XX00000XXXX

    gpsi: 86138000XXXXX

    pcfId: 2244c290-3621-4d72-b718-e0194603ab11

    pcfDiameterHost: rxDiam-Host.com

    pcfDiameterRealm: rxDiam-Realm.com

    pcfIpEndPoints: 10.XX.XX.XX:9091

绑定信息关键字段解析：

字段 含义 说明
snssai-sst 切片SST 值为9，标识运营商自定义切片
snssai-sd 切片SD 切片差异化标识
ueIp UE IP地址 UE的IPv6地址，用于AF查询绑定
dnn 数据网络名称 Internet9，标识会话访问的目标网络
supi 用户永久标识 IMSI格式的SUPI，唯一标识用户
gpsi 通用公共订阅标识 MSISDN格式，用于外部标识
pcfId PCF实例ID UUID格式，标识管理该会话的PCF1
pcfDiameterHost PCF Diameter主机名 用于Rx接口兼容
pcfDiameterRealm PCF Diameter域 用于Rx接口路由
pcfIpEndPoints PCF IP端点 DRA/AF访问PCF的服务地址和端口

2.3 BSF绑定信息查询（UE A第二条PDU会话 → PCF2）

UE A建立了第二条PDU会话（DNN=apn9），对应不同的PCF实例：

查询结果：


[local]SMF09#epg smf sbi bsf-services show-pcf-binding-info address 10.XX.XX.XY

pcf-binding-information:

    snssai-sst: 9

    snssai-sd: 000001

    ueIp: 2a01:172:2401:1:4575:4ba7:27e0:9608

    dnn: apn9

    supi: 460XX00000XXXX

    gpsi: 86138000XXXXX

    pcfId: 4444c290-3621-4d72-b718-e0194603ab11

    pcfDiameterHost: rxDiam-Host.com

    pcfDiameterRealm: rxDiam-Realm.com

    pcfIpEndPoints: 10.XX.XX.XY:9091

对比两条绑定记录：

对比项 绑定信息1 (DNN1) 绑定信息2 (DNN2)
SUPI 460XX00000XXXX 460XX00000XXXX
GPSI 86138000XXXXX 86138000XXXXX
DNN Internet9 apn9
IPv4 10.XX.XX.XX 10.XX.XX.XY
S-NSSAI SST=9, SD=000001 SST=9, SD=000001
PCF ID 2244c290-... 4444c290-...
PCF IP 10.XX.XX.XX:9091 10.XX.XX.XY:9091

2.4 DRA通过SBI接口查询BSF（核心信令抓包）

以下是DRA（或SCEF/AAC）通过HTTP/2接口向BSF发起查询的实际信令抓包。

消息1：DRA查询UE A的会话绑定信息（ipDomain=bsfipdomain1）


curl -v --http2 --http2-prior-knowledge \

  -X GET "http://10.XX.XX.XX:30086/nbsf-management/v1/pcfBindings?ipDomain=bsfipdomain1&ipv4Addr=10.XX.XX.XX"

> GET /nbsf-management/v1/pcfBindings?ipDomain=bsfipdomain1&ipv4Addr=10.XX.XX.XX HTTP/1.1

> Host: 10.XX.XX.XX:30086

> Accept: */*

< HTTP/2.0 200

< content-type: application/json

< content-length: 278

BSF返回的JSON响应（UE A绑定信息）：


{

    "ipv6Prefix": "2a01:172:2401:0:657a:4ecc:b212:XXXX",

    "dnn": "Internet9",

    "pcfDiamHost": "rxDiam-Host.com",

    "supi": "460XX00000XXXX",

    "pcfIpEndPoints": [

        {

            "ipv4Address": "10.XX.XX.XX",

            "port": 9091

        }

    ],

    "snssai": {

        "sst": 9,

        "sd": "000001"

    },

    "gpsi": "86138000XXXXX",

    "pcfDiamRealm": "rxDiam-Realm.com"

}

消息2：DRA查询UE B的会话绑定信息（ipDomain=bsfipdomain2）


curl -v --http2 --http2-prior-knowledge \

  -X GET "http://10.XX.XX.XX:30086/nbsf-management/v1/pcfBindings?ipDomain=bsfipdomain2&ipv4Addr=10.XX.XX.XY"

> GET /nbsf-management/v1/pcfBindings?ipDomain=bsfipdomain2&ipv4Addr=10.XX.XX.XY HTTP/1.1

> Host: 10.XX.XX.XX:30086

> Accept: */*

< HTTP/2.0 200

< content-type: application/json

< content-length: 246

BSF返回的JSON响应（UE B绑定信息）：


{

    "dnn": "apn9",

    "ipv4Addr": "10.XX.XX.XY",

    "pcfDiamHost": "rxDiam-Host.com",

    "supi": "460XX00000XXYY",

    "pcfIpEndPoints": [

        {

            "ipv4Address": "10.XX.XX.XY",

            "port": 9091

        }

    ],

    "snssai": {

        "sst": 9,

        "sd": "000001"

    },

    "gpsi": "86138000XXXYY",

    "pcfDiamRealm": "rxDiam-Realm.com"

}

信令消息检查点：

检查项 结果 说明
DRA请求包含用户IP地址 OK GET请求中包含ipv4Addr参数
DRA请求包含ipDomain OK GET请求中包含ipDomain参数
BSF返回200 OK OK 查询成功，返回完整绑定信息
绑定信息包含PCF IP OK 返回pcfIpEndPoints字段
绑定信息包含Diameter信息 OK 返回pcfDiamHost和pcfDiamRealm
UE A绑定返回PCF1信息 OK PCF IP为10.XX.XX.XX:9091
UE B绑定返回PCF2信息 OK PCF IP为10.XX.XX.XY:9091

2.5 【硬核附加】Nbsf_Management_Discovery的SBI接口深度解析

BSF的查询服务通过Nbsf_Management服务化接口的GET /pcfBindings操作实现。根据3GPP TS 29.551规范，该操作支持多种查询参数组合。

GET /pcfBindings支持的查询参数：

参数 类型 必选/可选 说明
ipv4Addr string 可选 UE的IPv4地址
ipv6Prefix string 可选 UE的IPv6地址前缀
ipDomain string 可选 IP地址域标识
supi string 可选 用户永久标识
dnn string 可选 数据网络名称
snssai object 可选 网络切片标识

BSF响应状态码说明：

状态码 含义 场景
200 OK 查询成功 找到匹配的绑定信息，返回PcfBinding
204 No Content 无匹配 未找到绑定信息（绑定已被删除或不存在）
400 Bad Request 查询不唯一 同一IP匹配到多条绑定信息
404 Not Found 资源不存在 指定的bindingId不存在 

flowchart TD

    subgraph BSF查询处理逻辑

        A["收到GET /pcfBindings请求"] --> B["提取查询参数: ipv4Addr/ipDomain/supi等"]

        B --> C["在绑定数据库中搜索匹配记录"]

        C --> D["检查匹配结果数量"]

        D -->|"0条"| E["返回 204 No Content"]

        D -->|"1条"| F["返回 200 OK + PcfBinding"]

        D -->|"多条"| G["返回 400 Bad Request"]

    end

    style A fill:#e3f2fd,stroke:#1565c0,stroke-width:2px

    style F fill:#c8e6c9,stroke:#2e7d32,stroke-width:3px

    style E fill:#fff3e0,stroke:#e65100,stroke-width:2px

    style G fill:#ffebee,stroke:#c62828,stroke-width:2px

协议参考：根据3GPP TS 29.551第5.2.3节，Nbsf_Management的PCC Binding Discovery操作（即GET /pcfBindings）允许NF（AF、DRA等）基于UE IP地址、SUPI、DNN等参数查询绑定信息。BSF在数据库中匹配查询参数时，必须确保返回的结果唯一。如果同一查询条件匹配到多条记录，BSF应返回400错误，要求查询方提供更精确的查询参数（如增加SUPI或DNN等过滤条件）。参考TS 29.513第4.2节，绑定信息中包含的pcfDiamHost和pcfDiamRealm字段用于Rx/N5接口的Diameter路由，确保AF能够通过Diameter协议与正确的PCF建立会话。

3 测试结论

验证项 结果 说明
UE A的IMS会话绑定查询 OK BSF返回PCF1的ID和地址信息
UE A的数据会话绑定查询 OK BSF返回PCF2的ID和地址信息
UE B的会话绑定查询 OK BSF正确区分不同UE的绑定信息
DRA查询请求包含IP和ipDomain OK 查询参数完整
BSF返回完整绑定信息 OK 包含PCF ID、IP、Diameter Host/Realm
不同ipDomain区分不同PCF OK 同IP地址通过ipDomain区分绑定
HTTP/2 SBI接口正常 OK 请求响应格式符合规范

本测试用例全面验证了BSF在多用户、多DNN场景下的会话绑定信息查询能力。测试结果表明，DRA通过用户IP地址和ipDomain参数查询BSF时，BSF能够正确返回对应PCF的完整绑定信息（包括PCF实例ID、IP地址、Diameter主机名/域名等）。查询响应的JSON结构体包含了AF发起Rx/N5策略授权所需的全部信息，整个查询流程与3GPP TS 29.551和TS 29.513规范一致。BSF的查询服务为5G核心网中"从UE会话到策略控制器"的映射提供了高效、准确的路由能力。

关于作者：爱卫生，从事通信教学18年，出版过《5G核心网原理与实践》等4本专业书籍。学5G核心网、IMS，来51学通信就对了！知识星球：200+小时视频、3000+精华文章、1年答疑群。公众号/知识星球：51学通信，微信：gprshome201101

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