5GC实践篇之切片篇第1篇：初始注册携带5G-GUTI的切片选择流程

2 协议规范与关键技术

2.1 核心协议参考

本篇涉及的3GPP协议规范主要包括：

TS 23.501（系统架构）：定义了网络切片的整体架构、S-NSSAI的结构、NSSAI的分类（Requested/Allowed/Configured/Subscribed）以及切片选择的基本原则。
TS 24.501（NAS协议）：规定了Registration Request消息中如何携带Requested NSSAI和5G-GUTI等NAS参数。
TS 29.531（Nssf_NSSelection服务）：定义了NSSF在网络切片选择中的服务接口。
TS 38.413（NGAP协议）：定义了RRC消息中携带的切片信息如何通过NG接口传递给AMF。

2.2 NSSAI类型详解

在深入分析流程之前，我们需要厘清几种关键NSSAI的概念：

NSSAI类型	说明	来源
Subscribed NSSAI	UE在UDM中签约的所有切片信息	UDM签约数据
Requested NSSAI	UE在注册请求中主动请求的切片	UE发起
Allowed NSSAI	网络最终允许UE使用的切片（Requested与Subscribed的交集）	AMF确定
Configured NSSAI	网络为UE配置的默认切片（可选下发）	AMF下发
Default NSSAI	UE签约数据中标记为默认的切片	UDM签约数据

2.3 S-NSSAI结构

每个S-NSSAI（Single Network Slice Selection Assistance Information）由两部分组成：

SST（Slice/Service Type）：切片服务类型，1字节（标准值0-127，运营商自定义128-255）
SD（Slice Differentiator）：切片区分符，3字节（可选），用于区分相同SST下的不同切片

5G标准定义了四种通用SST值：

SST值	服务类型	典型应用
1	eMBB	增强移动宽带
2	URLLC	超可靠低时延通信
3	MIoT	海量物联网
4	V2X	车联网

2.4 5G-GUTI的作用

5G-GUTI（5G Globally Unique Temporary UE Identity）由AMF分配，用于在NAS信令中标识UE，避免频繁传输永久标识符SUPI。其结构为：


5G-GUTI = <GUAMI> + <5G-TMSI>

GUAMI = <MCC> + <MNC> + <AMF Region ID> + <AMF Set ID> + <AMF Pointer>

当UE携带5G-GUTI发起注册时，AMF可以通过GUAMI快速定位此前为UE服务的AMF，从而获取UE的上下文信息，简化注册流程。

3 消息流程与详细解读

3.1 整体流程图


sequenceDiagram

    participant UE as UE终端

    participant RAN as gNB(RAN)

    participant AMF as AMF

    participant UDM as UDM

    UE->>RAN: RRC Setup<br/>携带5G-GUTI + Requested NSSAI

    RAN->>AMF: NGAP: Initial UE Message<br/>携带5G-GUTI + Requested NSSAI

    AMF->>AMF: 根据GUTI查找UE上下文

    AMF->>UDM: Nudm_SDM_Get<br/>获取UE签约数据(含Subscribed NSSAI)

    UDM-->>AMF: 返回签约切片数据

    AMF->>AMF: 计算Allowed NSSAI<br/>Requested 与 Subscribed 交集<br/>检查本AMF支持的切片

    AMF-->>UE: Registration Accept<br/>携带GUTI + Allowed NSSAI + Configured NSSAI

    UE->>AMF: Registration Complete<br/>携带支持的S-NSSAI信息

3.2 流程详细解读

步骤1：UE发起注册请求

UE在开机或从覆盖区返回时，发起初始注册（Initial Registration）。此时UE已在之前的注册中获得5G-GUTI，并保存了希望使用的切片信息。因此，Registration Request消息中同时携带了5G-GUTI和Requested NSSAI。

值得注意的是，RRC层消息也会携带5G-GUTI和Requested NSSAI信息。这并非冗余设计，而是因为RAN需要利用这些信息在初始阶段就进行AMF选择——RAN可以根据Requested NSSAI将UE路由到支持对应切片的AMF。

步骤2：AMF获取签约数据

AMF收到注册请求后，通过5G-GUTI识别UE。虽然AMF可能已缓存UE上下文（如果是同一AMF），但为了确保切片签约数据的时效性，AMF仍向UDM发起Nudm_SDM_Get请求，获取最新的签约数据，其中包含UE签约的所有切片信息（Subscribed NSSAI）。

步骤3：AMF确定Allowed NSSAI

这是切片选择的核心步骤。AMF进行以下三重校验：

签约校验：检查Requested NSSAI中的每个S-NSSAI是否在UE的Subscribed NSSAI中
能力校验：检查本AMF是否支持这些S-NSSAI对应的切片
交集计算：Allowed NSSAI = Requested NSSAI 交 Subscribed NSSAI 交 AMF支持的切片

AMF还会检查是否需要为UE配置Configured NSSAI。Configured NSSAI = AMF配置的NSSAI 交 UE签约的切片信息。

步骤4：注册接受

AMF向UE发送Registration Accept消息，其中携带：

新分配的5G-GUTI（用于后续NAS信令标识）
Allowed NSSAI（网络允许UE使用的切片列表）
Configured NSSAI（可选，网络为UE配置的切片列表）

步骤5：注册完成

UE收到Registration Accept后，检查Allowed NSSAI是否满足自身需求，并保存GUTI和切片信息。随后向AMF发送Registration Complete消息，确认注册完成。

3.3 切片选择决策流程


flowchart TD

    A[AMF收到Registration Request] --> B[解析Requested NSSAI]

    B --> C[向UDM获取签约数据]

    C --> D[获取Subscribed NSSAI]

    D --> E[检查本AMF支持的切片]

    E --> F{Requested NSSAI中每个S-NSSAI<br/>是否在Subscribed NSSAI中}

    F -->|是| G[纳入Allowed NSSAI候选]

    F -->|否| H[该S-NSSAI被拒绝]

    G --> I{候选S-NSSAI是否在本AMF支持列表中}

    I -->|是| J[纳入最终Allowed NSSAI]

    I -->|否| K[需触发AMF重选或查询NSSF]

    J --> L[确定Allowed NSSAI和Configured NSSAI]

    L --> M[发送Registration Accept]

    H --> L

    K --> N[确定是否需要重定向到目标AMF]

4 关键信令参数分析

4.1 Registration Request消息参数

参数	取值示例	说明
Registration Type	Initial Registration	初始注册类型
5GS Registration Type	Mobility and periodic registration	注册目的
Mobile Identity	5G-GUTI: 460-88-AMFRegion-AMFSet-AMFPointer-TMSI	UE标识
Requested NSSAI	SST=1, SD=010203; SST=2	请求的切片列表
UE security capability	NR SA, 5G-EIA1/2/3, 5G-EEA1/2/3	安全能力

4.2 Registration Accept消息参数

参数	取值示例	说明
5G-GUTI	新分配的临时标识	后续NAS信令使用
Allowed NSSAI	SST=1, SD=010203	网络允许的切片
Configured NSSAI	SST=1, SD=010203; SST=1, SD=040506	网络配置的切片（可选）
Rejected NSSAI	SST=2（不在签约数据中）	被拒绝的切片

4.3 NGAP Initial UE Message关键IE

IE名称	说明
RAN UE NGAP ID	RAN侧UE标识
User Location Information	UE当前位置信息（TAI+Cell ID）
RRCEstablishmentCause	RRC建立原因（如mo-Signalling）
FiveG-S-TMSI	从5G-GUTI中提取的S-TMSI部分
Selected PLMN ID	UE选择的PLMN
NSSAI	RRC层携带的切片信息

4.4 UDM签约数据中的切片信息示例


{

  "nssai": {

    "defaultSingleNssais": [

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

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

    ],

    "singleNssais": [

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

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

      {"sst": 2},

      {"sst": 3}

    ]

  }

}

在上面的签约数据中，defaultSingleNssais标记了默认切片（即UE未请求任何NSSAI时使用的切片），singleNssais列出了UE签约的所有切片。

5 测试验证与数据解读

5.1 NAS消息跟踪分析

通过消息跟踪工具，我们可以捕获到完整的NAS信令交互过程。以下是脱敏后的关键信息：

Registration Request（脱敏后）：


NAS-MSG:

  Protocol Discriminator: 5GS Mobility Management

  Security Header Type: Plain NAS message

  Message Type: Registration Request (0x41)

  5GS Registration Type:

    Registration Type: Initial Registration

  Mobile Identity:

    Type: 5G-GUTI

    MCC: 460

    MNC: 88

    AMF Region ID: 0x01

    AMF Set ID: 0x01

    AMF Pointer: 0x00

    5G-TMSI: 0xA1B2C3D4

  Requested NSSAI:

    S-NSSAI 1: SST=1, SD=010203

    S-NSSAI 2: SST=2

  UE Security Capability:

    5G-EIA: EIA1/2/3 supported

    5G-EEA: EEA1/2/3 supported

Registration Accept（脱敏后）：


NAS-MSG:

  Protocol Discriminator: 5GS Mobility Management

  Security Header Type: Plain NAS message

  Message Type: Registration Accept (0x42)

  5G-GUTI:

    MCC: 460

    MNC: 88

    AMF Region ID: 0x01

    AMF Set ID: 0x02

    AMF Pointer: 0x01

    5G-TMSI: 0xE5F6A7B8

  Allowed NSSAI:

    S-NSSAI 1: SST=1, SD=010203

  Configured NSSAI:

    S-NSSAI 1: SST=1, SD=010203

    S-NSSAI 2: SST=1, SD=040506

5.2 关键分析点

从上述脱敏数据中，我们可以观察到：

UE请求了SST=1/SD=010203和SST=2两个切片，但Registration Accept中只有SST=1/SD=010203出现在Allowed NSSAI中，说明SST=2可能不在UE的签约数据中，或当前AMF不支持该切片。
Configured NSSAI包含了两个S-NSSAI（SST=1/SD=010203和SST=1/SD=040506），这是AMF为UE配置的完整切片列表，供UE在后续注册时参考。
5G-GUTI更新：AMF分配了新的5G-GUTI（TMSI从0xA1B2C3D4变为0xE5F6A7B8），这是正常的安全机制，防止通过长期使用同一TMSI进行UE追踪。

5.3 AMF CLI验证

在AMF上查看UE上下文信息（脱敏后）：


AMF-Version# show ue context imsi 4608800000XXXXXX

UE Context Information:

  SUPI        : 4608800000XXXXXX

  GPSI        : 86138000XXXXXX

  5G-GUTI     : 460-88-01-02-01-0xE5F6A7B8

  RM State    : RM-REGISTERED

  CM State    : CM-IDLE

  TAC         : 46088

  Allowed NSSAI:

    S-NSSAI 1: SST=1, SD=010203

  Subscribed NSSAI:

    S-NSSAI 1: SST=1, SD=010203

    S-NSSAI 2: SST=1, SD=040506

    S-NSSAI 3: SST=2

    S-NSSAI 4: SST=3

  AMF Supported NSSAI:

    S-NSSAI 1: SST=1, SD=010203

    S-NSSAI 2: SST=1, SD=040506

从AMF的UE上下文可以看到：

UE当前RM状态为RM-REGISTERED，表示注册成功
Allowed NSSAI仅包含SST=1/SD=010203，与Registration Accept一致
对比Subscribed NSSAI和AMF Supported NSSAI，可以确认SST=2虽然UE已签约，但当前AMF不支持，因此未被纳入Allowed NSSAI
SST=3同理，虽然签约但未被请求也未被AMF支持

6 小结与思考

6.1 本篇小结

本篇分析了最基础的切片注册场景：UE携带5G-GUTI和Requested NSSAI发起初始注册。核心要点总结如下：

三重校验机制：AMF通过签约校验、能力校验和交集计算，最终确定Allowed NSSAI。这三重校验确保了切片使用的安全性和可行性。
GUTI的双重作用：5G-GUTI不仅用于UE标识，其内含的GUAMI信息还可以帮助RAN进行初始AMF选择，使UE能够被路由到正确的AMF。
Configured NSSAI的意义：虽然Configured NSSAI是可选下发的，但它对后续注册流程至关重要。UE保存Configured NSSAI后，在下次注册时可以据此构造更准确的Requested NSSAI。

6.2 延伸思考

问题1：如果UE请求的切片全部不在AMF支持列表中怎么办？

这种情况下，当前AMF无法为UE服务，需要触发AMF重选流程。AMF会查询NSSF获取目标AMF信息，然后通过NGAP重定向将UE路由到支持对应切片的AMF。这将在后续切片篇文章中详细分析。

问题2：RAN在切片选择中的角色是什么？

RAN不仅仅是一个传输管道。在初始接入阶段，RAN可以通过RRC消息中的NSSAI信息进行初始AMF选择。如果RAN检测到UE请求的切片需要特定的AMF服务，它会在Initial UE Message中直接路由到正确的AMF，避免后续的重定向开销。

问题3：Allowed NSSAI为空会怎样？

如果计算结果为空（即请求的切片全部不被允许），AMF将拒绝注册请求，并在Registration Reject中携带原因值（如#62 No Suitable Cells In Tracking Area）。UE需要根据Configured NSSAI或Default NSSAI重新发起注册。

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

5GC实践篇之切片篇第1篇：初始注册携带5G-GUTI的切片选择流程

5GC实践篇之切片篇第1篇：初始注册携带5G-GUTI的切片选择流程

1 测试背景与用例简介

2 协议规范与关键技术

2.1 核心协议参考

2.2 NSSAI类型详解

2.3 S-NSSAI结构

2.4 5G-GUTI的作用

3 消息流程与详细解读

3.1 整体流程图

3.2 流程详细解读

3.3 切片选择决策流程

4 关键信令参数分析

4.1 Registration Request消息参数

4.2 Registration Accept消息参数

4.3 NGAP Initial UE Message关键IE

4.4 UDM签约数据中的切片信息示例

5 测试验证与数据解读

5.1 NAS消息跟踪分析

5.2 关键分析点

5.3 AMF CLI验证

6 小结与思考

6.1 本篇小结

6.2 延伸思考

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