5GC实践篇之切片篇第12篇：发起PDU会话时的切片选择

本场景涉及的NSSP策略与第4篇（UE与PCF交互与切片相关的URSP策略信息）密切相关。第4篇中PCF通过AMF下发了NSSP信息，本篇将展示UE如何应用这些策略信息来选择合适的切片。

1.1 从Allowed NSSAI到PDU会话的完整链路


PCF下发NSSP -> UE保存NSSP -> UE发起应用 -> UE根据NSSP匹配S-NSSAI ->

UE检查S-NSSAI是否在Allowed NSSAI中 -> 发起PDU会话建立请求 ->

AMF根据S-NSSAI+DNN查询NRF -> NRF返回SMF -> PDU会话建立完成

2 协议规范与关键技术

2.1 相关协议规范

本篇涉及PDU会话建立过程中的切片选择，相关协议规范如下：

TS 23.501 第5.15节：定义了PDU会话与S-NSSAI的绑定关系，以及SMF选择的切片相关规则。
TS 23.501 第6.3.2节：SMF选择机制，包括基于S-NSSAI和DNN的SMF发现。
TS 23.502 第4.3.2节：UE发起的PDU会话建立流程。
TS 24.526：URSP（UE Route Selection Policy）规范，定义了NSSP策略的结构和匹配规则。
TS 24.501 第6.4.1节：PDU Session Establishment Request消息格式。
TS 29.503：Nudm_SDM接口，SMF获取SM签约数据。
TS 29.510：NRF NFDiscovery服务，AMF查询支持特定S-NSSAI+DNN的SMF。
TS 29.502：Nsmf_PDUSession服务接口。

2.2 NSSP策略匹配机制

NSSP（Network Slice Selection Policy）是URSP策略中的一个组件，定义了"应用流量"到"网络切片"的映射规则。其核心匹配逻辑如下：

NSSP组件	说明
Traffic Descriptor	流量描述符，匹配条件（如App ID、IP描述符、DNN等）
Route Selection Descriptor	路由选择描述符，匹配结果（如S-NSSAI、DNN、SSC模式等）

UE发起应用时，按以下步骤匹配NSSP：

匹配Traffic Descriptor：将应用的特征（App ID、目的IP/端口等）与NSSP中的Traffic Descriptor逐一比对；
获取Route Selection Descriptor：匹配成功后，获取对应的Route Selection Descriptor；
确定S-NSSAI：从Route Selection Descriptor中提取S-NSSAI；
检查Allowed NSSAI：验证S-NSSAI是否在当前的Allowed NSSAI中；
确定DNN：从Route Selection Descriptor中提取DNN（如有）；
发起PDU会话建立：使用确定的S-NSSAI和DNN发起PDU会话。

2.3 基于切片的SMF选择

AMF收到PDU Session Establishment Request后，需要根据S-NSSAI和DNN选择合适的SMF。SMF选择流程如下：

AMF检查本地是否有缓存的支持该S-NSSAI+DNN的SMF信息；
如果没有缓存，AMF向NRF发起Nnrf_NFDiscovery_Request，查询条件包括：
nfType=SMF
snssai=目标S-NSSAI
dnn=目标DNN
tai=UE当前位置
NRF返回符合条件的SMF列表；
AMF根据负载均衡等策略选择其中一个SMF；
AMF向选定的SMF发起Nsmf_PDUSession_CreateSMContext。

2.4 SMF的签约数据校验

SMF收到PDU会话建立请求后，需要向UDM获取SM（Session Management）签约数据，验证：

校验项	说明
DNN是否签约	DNN是否在UE的签约DNN列表中
S-NSSAI是否授权	S-NSSAI是否在UE的签约切片中
DNN+S-NSSAI组合	该组合是否被授权
QoS参数	签约的默认QoS信息
Charging	计费相关的签约信息

3 消息流程与详细解读

3.1 整体流程概览


sequenceDiagram

    participant UE as UE终端

    participant RAN as NG-RAN

    participant AMF

    participant NRF

    participant SMF

    participant UDM as UDM(SM数据)

    Note over UE: 前提：UE已注册<br/>PCF已下发NSSP<br/>Allowed NSSAI已获取

    UE->>UE: 用户触发应用

    Note over UE: 根据NSSP匹配S-NSSAI<br/>检查S-NSSAI在Allowed NSSAI中

    UE->>RAN: NAS PDU Session Establishment Request<br/>S-NSSAI + DNN + PDU Session Type

    RAN->>AMF: N2 NAS Transport<br/>转发PDU Session Establishment Request

    Note over AMF: 提取S-NSSAI和DNN<br/>检查S-NSSAI在Allowed NSSAI中

    AMF->>NRF: Nnrf_NFDiscovery_Request<br/>nfType=SMF, snssai, dnn, tai

    NRF-->>AMF: 返回SMF列表

    Note over AMF: 选择合适的SMF

    AMF->>SMF: Nsmf_PDUSession_CreateSMContext<br/>S-NSSAI + DNN + SUPI + DNN

    SMF->>UDM: Nudm_SDM_Get(SUPI/SM数据)

    UDM-->>SMF: 返回SM签约数据

    Note over SMF: 验证DNN+S-NSSAI<br/>获取默认QoS等

    SMF-->>AMF: Nsmf_PDUSession_CreateSMContext Response<br/>SM Context Created

    Note over SMF: 后续PDU Session建立流程<br/>选择UPF、建立会话等

    SMF->>AMF: Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext<br/>N2 SM Information

    AMF->>RAN: N2 PDU Session Resource Setup Request

    RAN->>UE: NAS PDU Session Establishment Accept

    RAN-->>AMF: N2 PDU Session Resource Setup Response

    AMF->>SMF: Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext<br/>N2 SM Response

3.2 流程详细解读

步骤1：UE根据NSSP选择S-NSSAI

UE上的应用（例如视频会议App）被触发后，UE执行以下操作：

匹配NSSP策略：UE检查本地保存的NSSP策略，找到与"视频会议App"匹配的Traffic Descriptor；
确定S-NSSAI：匹配到的Route Selection Descriptor中指定了S-NSSAI=SST=1/SD=010203（eMBB增强切片）；
验证Allowed NSSAI：UE检查SST=1/SD=010203是否在当前的Allowed NSSAI中。验证通过；
确定DNN：Route Selection Descriptor中指定了DNN=internet（或运营商自定义DNN）。

如果S-NSSAI不在Allowed NSSAI中，UE不得使用该切片发起PDU会话。UE可以尝试匹配其他NSSP规则，或者使用默认切片。

步骤2：UE发起PDU Session Establishment Request

UE构造PDU Session Establishment Request消息，包含以下关键参数：

参数	值	说明
PDU Session ID	1	UE分配的会话标识
S-NSSAI	SST=1, SD=010203	NSSP匹配的切片
DNN	internet	数据网络名称
PDU Session Type	IPv4	会话类型
SSC Mode	SSC Mode 1	会话连续性模式

步骤3：AMF验证并选择SMF

AMF收到PDU Session Establishment Request后：

验证S-NSSAI：检查SST=1/SD=010203是否在UE的Allowed NSSAI中。验证通过；
查询NRF：AMF向NRF发起NFDiscovery请求，查询条件为nfType=SMF, snssai=[SST=1/SD=010203], dnn=internet, tai=46088-A001；
NRF返回SMF列表：NRF返回一个或多个支持该S-NSSAI+DNN组合的SMF；
选择SMF：AMF根据负载均衡策略选择一个SMF。

步骤4：AMF向SMF发起CreateSMContext

AMF向选定的SMF发送Nsmf_PDUSession_CreateSMContext请求：


Nsmf_PDUSession_CreateSMContext Request:

  supi: "imsi-4608800000XXXXXX"

  pduSessionId: 1

  dnn: "internet"

  sNssai: {"sst": 1, "sd": "010203"}

  servingNfId: "amf-01-set01-instance01"

  guami: {"plmnId": {"mcc": "460", "mnc": "88"}, "amfRegionId": "01", "amfSetId": "01"}

  servingNetwork: {"mcc": "460", "mnc": "88"}

  anType: "3GPP_ACCESS"

  ratType: "NR"

  ueLocation: {"tai": {"plmnId": {"mcc": "460", "mnc": "88"}, "tac": "A001"}}

步骤5：SMF获取SM签约数据并验证

SMF收到CreateSMContext请求后，向UDM获取该UE的SM签约数据：


Nudm_SDM_Get Request:

  supi: "imsi-4608800000XXXXXX"

  dataSubsets: ["SMF_SEL", "SM_DATA"]

UDM返回的SM签约数据包含：


{

  "smData": {

    "dnnConfigurations": {

      "internet": {

        "pduSessionTypes": {"defaultSessionType": "IPV4"},

        "sscModes": {"defaultSscMode": "SSC_MODE_1"},

        "5gQosProfile": {"5qi": 9, "arp": {"priorityLevel": 8}},

        "sessionAmbr": {"uplink": "100Mbps", "downlink": "200Mbps"}

      }

    },

    "subscribedSnssai": {

      "sst": 1,

      "sd": "010203"

    }

  }

}

SMF验证：

DNN "internet" 在签约DNN列表中：通过
S-NSSAI SST=1/SD=010203 在签约切片中：通过
DNN+S-NSSAI组合已授权：通过

步骤6：后续PDU会话建立流程

验证通过后，SMF继续执行PDU会话建立的后续步骤：

选择UPF（基于S-NSSAI和DNN）；
建立N4会话；
通过AMF和RAN向UE下发PDU Session Establishment Accept；
UE获得IP地址，PDU会话建立完成。

3.3 PDU会话切片选择完整决策流程


flowchart TD

    A[UE触发应用] --> B[匹配NSSP策略]

    B --> C{找到匹配的NSSP规则}

    C --> D[未找到：使用默认切片]

    C --> E[找到：提取S-NSSAI和DNN]

    E --> F{S-NSSAI在Allowed NSSAI中}

    F --> G[不在：尝试其他NSSP规则或使用默认切片]

    F --> H[在：构造PDU Session Establishment Request]

    D --> H

    G --> H

    H --> I[AMF收到请求]

    I --> J{验证S-NSSAI在Allowed NSSAI中}

    J --> K[不在：拒绝PDU会话]

    J --> L[在：查询NRF获取SMF]

    L --> M[NRF返回SMF列表]

    M --> N[AMF选择SMF]

    N --> O[向SMF发送CreateSMContext]

    O --> P[SMF获取签约数据并验证]

    P --> Q{验证通过}

    Q --> R[不通过：拒绝PDU会话]

    Q --> S[通过：继续PDU会话建立]

4 关键信令参数分析

4.1 UE NSSP策略示例

以下是一个典型的NSSP策略（由PCF下发，AMF转达给UE）：


URSP Rule #1:

  Traffic Descriptor:

    App ID: com.example.videoconference

  Route Selection Descriptor:

    Priority: 1

    S-NSSAI: SST=1, SD=010203 (eMBB Enhanced)

    DNN: internet

    SSC Mode: SSC_MODE_1

    PDU Session Type: IPv4

URSP Rule #2:

  Traffic Descriptor:

    App ID: com.example.iotgateway

  Route Selection Descriptor:

    Priority: 1

    S-NSSAI: SST=3 (MIoT)

    DNN: iot

    SSC Mode: SSC_MODE_3

    PDU Session Type: IPv4

URSP Rule #3 (Default):

  Traffic Descriptor:

    Match-All: TRUE

  Route Selection Descriptor:

    Priority: 2

    S-NSSAI: SST=1 (eMBB default)

    DNN: internet

4.2 Nnrf_NFDiscovery_Request参数

参数	值	说明
nfType	SMF	查询NF类型
targetSnssaiList	[{"sst":1,"sd":"010203"}]	目标切片
dnn	internet	数据网络名称
tai	{"tac":"A001"}	UE位置
preferredFQDN	smf.set01.mnc088...	优先查询的FQDN

4.3 NRF返回的SMF信息


{

  "nfInstances": [

    {

      "nfInstanceId": "smf-01-set01-instance01",

      "nfType": "SMF",

      "nfStatus": "REGISTERED",

      "plmnId": {"mcc": "460", "mnc": "88"},

      "sNssai": [

        {"sst": 1, "sd": "010203"},

        {"sst": 1, "sd": "040506"}

      ],

      "dnn": ["internet", "enterprise"],

      "ipv4Addresses": ["10.x.x.x"],

      "allowedNfTypes": ["AMF"],

      "nfServiceList": [

        {

          "serviceInstanceId": "smf-pdu-session",

          "serviceName": "nsmf-pdusession",

          "versions": [{"apiVersion": "v1"}],

          "scheme": "https",

          "nfServiceStatus": "REGISTERED",

          "ipEndPoints": [{"ipv4Address": "10.x.x.x", "port": 8443}]

        }

      ]

    }

  ]

}

4.4 Nsmf_PDUSession_CreateSMContext关键参数

参数	值	说明
supi	imsi-4608800000XXXXXX	UE标识
pduSessionId	1	PDU会话ID
dnn	internet	数据网络名称
sNssai	SST=1, SD=010203	选择的切片
anType	3GPP_ACCESS	接入类型
ratType	NR	无线接入技术
ueLocation	TAI: 46088-A001	UE位置

4.5 AMF CLI验证数据

PDU会话处理日志（脱敏）：


# AMF PDU Session Processing Log

Time: 2026-04-17 15:20:30.100

SUPI: imsi-4608800000XXXXXX

GPSI: 86138000XXXXXX

Received PDU Session Establishment Request:

  PDU Session ID: 1

  S-NSSAI: SST=1, SD=010203 (eMBB Enhanced)

  DNN: internet

  PDU Session Type: IPv4

  SSC Mode: SSC_MODE_1

Slice Verification:

  SST=1/SD=010203 in Allowed NSSAI: YES

  Verification Result: PASSED

SMF Selection:

  Query NRF: nfType=SMF, snssai=[SST=1/SD=010203], dnn=internet

  NRF Response: 1 SMF found

    SMF Instance: smf-01-set01-instance01

    SMF IP: 10.x.x.x:8443

    SMF Supported S-NSSAI: [SST=1/SD=010203, SST=1/SD=040506]

    SMF Supported DNN: [internet, enterprise]

SM Context Creation:

  Request sent to SMF: smf-01-set01-instance01

  Response: 201 Created

  SM Context ID: smf-01-set01-instance01/1

PDU Session Resource Setup:

  N2 SM Information sent to RAN

  Waiting for RAN response...

  RAN Response: N2 PDU Session Resource Setup Response received

PDU Session Establishment: SUCCESS

  UE IP Address: 172.x.x.x

  Allocated UPF: upf-01-set01

SMF处理日志（脱敏）：


# SMF PDU Session Log

Time: 2026-04-17 15:20:30.200

SM Context ID: smf-01-set01-instance01/1

SUPI: imsi-4608800000XXXXXX

Received CreateSMContext:

  S-NSSAI: SST=1, SD=010203

  DNN: internet

  PDU Session Type: IPv4

UDM Subscription Data Retrieved:

  DNN internet: Subscribed

  S-NSSAI SST=1/SD=010203: Subscribed

  Default 5QI: 9

  Default ARP Priority: 8

  Session AMBR: UL=100Mbps, DL=200Mbps

SM Selection Verification:

  DNN+S-NSSAI combination: AUTHORIZED

  QoS Profile: Applied default

UPF Selection:

  Query NRF: snssai=[SST=1/SD=010203], dnn=internet

  Selected UPF: upf-01-set01 (10.x.x.x)

  N4 Session: Created

PDU Session Address Allocation:

  UE IP: 172.x.x.x (IPv4)

  Session Type: IPv4

5 测试验证与数据解读

5.1 测试预置条件

本场景的测试预置条件包括：

UE已成功注册，Allowed NSSAI包含SST=1/SD=010203；
PCF已通过AMF向UE下发NSSP策略，包含App到切片的映射规则；
NRF已注册支持SST=1/SD=010203+internet的SMF；
UDM中配置了该UE的SM签约数据（DNN+S-NSSAI组合）；
UPF已部署并支持该切片。

5.2 验证要点

验证点1：UE正确根据NSSP选择S-NSSAI

在UE日志中确认：

UE触发的应用与NSSP中的Traffic Descriptor匹配；
UE选择的S-NSSAI是NSSP策略中指定的切片；
UE验证了S-NSSAI在Allowed NSSAI中。

验证点2：AMF正确选择SMF

在AMF和NRF接口跟踪中确认：

AMF向NRF发起的查询包含正确的S-NSSAI和DNN；
NRF返回的SMF确实支持该S-NSSAI+DNN组合；
AMF成功与SMF建立SM Context。

验证点3：SMF正确验证签约数据

在SMF和UDM接口跟踪中确认：

SMF向UDM获取SM签约数据；
DNN和S-NSSAI均在签约数据中；
PDU会话的QoS参数与签约数据一致。

验证点4：PDU会话成功建立

在端到端消息跟踪中确认：

PDU Session Establishment Accept成功下发给UE；
UE获得IP地址；
UPF的N4会话成功建立。

5.3 数据解读

通过分析测试数据，可以得出以下关键结论：

NSSP是切片使用的"导航仪"：UE不凭"直觉"选择切片，而是严格按照PCF下发的NSSP策略进行匹配。这确保了运营商对切片使用的完全控制。如果NSSP配置错误，UE可能选择错误的切片或不选择切片。
AMF的SMF选择是切片隔离的关键：AMF根据S-NSSAI+DNN查询NRF选择SMF，确保不同切片的PDU会话由不同的SMF管理。这是5G切片隔离在控制面的体现。
SMF的签约校验是第三道防线：继AMF注册时校验和PDU会话发起时校验后，SMF在创建SM Context时再次校验S-NSSAI和DNN的授权状态。这种多层校验确保了切片安全。
DNN+S-NSSAI的组合控制：运营商可以通过DNN和S-NSSAI的组合实现精细化的策略控制。例如，同一个DNN（internet）在不同切片中可能有不同的QoS配置。

5.4 与前文场景的衔接

对比维度	第10篇（PDU会话拒绝）	本篇（PDU会话成功建立）
S-NSSAI	未签约	已签约且在Allowed NSSAI中
AMF行为	返回Reject（Cause 91）	查询NRF选择SMF
SMF是否参与	不参与（AMF直接拒绝）	参与（创建SM Context）
结果	PDU会话失败	PDU会话成功建立

6 小结与思考

6.1 本篇小结

本篇详细分析了UE发起PDU会话时的切片选择流程。关键要点如下：

NSSP驱动切片选择：UE根据PCF下发的NSSP策略，将应用流量映射到具体的S-NSSAI和DNN，然后发起PDU会话建立。
AMF的SMF选择：AMF根据S-NSSAI+DNN查询NRF，选择支持该切片的SMF。这是切片在PDU会话层面的核心路由决策。
SMF的签约校验：SMF从UDM获取SM签约数据，验证DNN和S-NSSAI的授权状态，确定QoS参数。
端到端切片贯通：从UE的NSSP匹配、AMF的SMF选择、SMF的签约校验到UPF的选择，每个环节都基于S-NSSAI进行决策，确保了端到端的切片一致性。

6.2 延伸思考

思考1：NSSP更新对已建立PDU会话的影响

如果PCF更新了UE的NSSP策略（例如，将某个App的切片从eMBB改为URLLC），已建立的PDU会话是否需要重建？根据协议，URSP/NSSP的更新不影响已建立的PDU会话。UE在后续发起新应用时使用更新后的策略。但如果运营商需要立即生效，可能需要触发UE释放旧PDU会话并重新建立。

思考2：多切片并发PDU会话

UE可以同时建立多个PDU会话，每个PDU会话关联不同的S-NSSAI。例如，UE同时拥有eMBB切片的PDU会话（用于视频会议）和MIoT切片的PDU会话（用于IoT数据上报）。这正是5G切片的核心价值——同一终端同时享受不同特性的网络服务。

思考3：SMF选择与网络拓扑

在大型网络中，同一S-NSSAI可能由多个SMF支持（不同区域或不同容量）。NRF返回SMF列表后，AMF的选择策略（轮询、加权、位置优先等）直接影响网络负载分布和用户体验。合理的SMF选择策略是5G切片运维的重要课题。

5GC实践篇之切片篇第12篇：发起PDU会话时的切片选择

5GC实践篇之切片篇第12篇：发起PDU会话时的切片选择

1 测试背景与用例简介

1.1 从Allowed NSSAI到PDU会话的完整链路

2 协议规范与关键技术

2.1 相关协议规范

2.2 NSSP策略匹配机制

2.3 基于切片的SMF选择

2.4 SMF的签约数据校验

3 消息流程与详细解读

3.1 整体流程概览

3.2 流程详细解读

3.3 PDU会话切片选择完整决策流程

4 关键信令参数分析

4.1 UE NSSP策略示例

4.2 Nnrf_NFDiscovery_Request参数

4.3 NRF返回的SMF信息

4.4 Nsmf_PDUSession_CreateSMContext关键参数

4.5 AMF CLI验证数据

5 测试验证与数据解读

5.1 测试预置条件

5.2 验证要点

5.3 数据解读

5.4 与前文场景的衔接

6 小结与思考

6.1 本篇小结

6.2 延伸思考

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