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网络切片 实践篇 #14

5GC实践篇之切片篇第4篇:UE与PCF交互与切片相关的URSP策略信息

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5GC实践篇之切片篇第4篇:UE与PCF交互与切片相关的URSP策略信息

作者:爱卫生


1 测试背景与用例简介

在前三篇文章中,我们详细分析了UE初始注册时的三种切片选择场景。三种场景聚焦于"UE如何接入网络并获得切片服务",但有一个关键问题尚未回答:UE上的应用程序如何知道应该使用哪个切片?

想象一个典型的5G终端场景:UE上同时运行着视频通话APP、云游戏APP和物联网控制APP。这三个应用对网络的需求截然不同——视频通话需要稳定带宽、云游戏需要低时延、物联网控制需要海量连接。每个应用应该使用哪个切片?这正是URSP(UE Route Selection Policy)要解决的核心问题。

本篇聚焦UE与PCF(Policy Control Function)之间的URSP策略交互流程。通过实际的信令跟踪和数据分析,深入剖析URSP策略如何从PCF下发到UE,以及UE如何根据URSP规则将应用流量映射到正确的网络切片。

1.1 什么是URSP

URSP(UE Route Selection Policy)是5G系统架构中由PCF下发到UE的一组路由选择策略规则。每条URSP规则定义了一个"流量描述符"到"路由选择描述符"的映射关系,告诉UE:"当你检测到某种类型的流量时,应该通过哪个切片、哪个DNN、哪种SSC模式来发送。"

1.2 本篇测试场景

本篇的测试场景是:UE已经成功注册到5G网络(前3篇中任一场景),现在需要获取URSP策略。UE主动发起UE Policy关联建立请求,PCF根据UE的签约信息和运营商策略生成URSP规则,并通过NAS信令下发到UE。

2 协议规范与关键技术

2.1 核心协议参考

协议 关键内容
TS 23.501 URSP架构定义、流量描述符和路由选择描述符的结构
TS 29.513 PCF策略控制服务接口,Npcf_UEPolicyControl服务定义
TS 29.507 AMF暴露给PCF的服务接口(Namf_Communication)
TS 24.526 URSP规则的编码格式、UE端的规则处理行为
TS 24.501 NAS层UL/DL NAS Transport消息中携带UE Policy Container的机制

2.2 URSP规则结构

每条URSP规则由三部分组成:

(1)规则优先级(Rule Precedence)

数值越小优先级越高。UE按照优先级顺序匹配规则,使用第一条匹配成功的规则。

(2)流量描述符(Traffic Descriptor)

描述需要匹配的应用流量特征,包含以下可选组件:

组件 说明 示例
Application ID OS应用标识 com.example.videoapp
IP描述符 目标IP/前缀 10.0.1.0/24
域名描述符 目标域名 .video.example.com
非 IP描述符 Non-IP流量类型 TSN流量
DNN 数据网络名称 internet
连接能力 连接类型 IMS、internet、suceedeliveries

(3)路由选择描述符(Route Selection Descriptor)

匹配成功后,UE应使用的路由参数:

组件 说明 示例
S-NSSAI 切片标识 SST=2(URLLC切片)
DNN 数据网络名称 internet
SSC Mode 会话和服务连续性模式 SSC Mode 1
PDU Session Type PDU会话类型 IPv4、IPv6、Ethernet
Access Type 接入类型 3GPP、Non-3GPP
Multi-Access 是否允许多接入PDU 是/否
RAT Type 无线接入技术 NR、EUTRA

2.3 URSP策略交互涉及的关键接口

接口 方向 用途
N1 NAS(UE-AMF) 双向 承载UE Policy Container
Npcf_UEPolicyControl AMF-PCF UE策略关联的创建和管理
Namf_Communication PCF-AMF PCF订阅和下发N1消息
Namf_N1MessageNotify AMF-PCF AMF向PCF报告UE上传的消息

2.4 PCF中的URSP策略配置

PCF根据以下信息生成URSP规则:

  1. 运营商预配置的策略模板:PCF上配置的默认URSP规则

  2. UE签约数据:从UDM获取的UE切片签约信息(Subscribed NSSAI)

  3. UE当前状态:Allowed NSSAI、已建立的PDU会话等

  4. 本地策略决策:PCF根据运营商策略进行的动态调整

3 消息流程与详细解读

3.1 URSP策略交互完整流程


sequenceDiagram

    participant UE as UE终端

    participant AMF as AMF

    participant PCF as PCF

    UE->>AMF: UL NAS Transport<br/>携带UE Policy Container

    AMF->>AMF: 解析UE Policy Container<br/>决定建立UE Policy关联

    AMF->>PCF: Npcf_UEPolicyControl_Create Request

    PCF-->>AMF: 201 Created<br/>返回策略决策

    PCF->>AMF: Namf_Communication_N1N2MessageSubscribe<br/>订阅UPDP类型的N1消息

    AMF-->>PCF: 201 Created<br/>订阅成功

    PCF->>AMF: Namf_Communication_N1N2MessageTransfer<br/>携带n1MessageContainer(含URSP规则)

    AMF->>UE: DL NAS Transport<br/>携带UE Policy Container(含URSP)

    UE->>AMF: UL NAS Transport<br/>携带UE Policy Container(确认)

    AMF->>PCF: Namf_N1MessageNotify<br/>携带n1MessageNotification

    PCF->>PCF: 更新策略状态

3.2 流程详细解读

步骤1:UE发起UE Policy Container上传

UE在成功注册到网络后,向AMF发送UL NAS Transport消息,消息中的Payload Container Type指示为"UE Policy Container"。UE Policy Container中可能包含:

  • UE Policy Provisioning Request(UE请求获取策略)

  • URSP Rule处理结果(后续步骤中的确认)

步骤2:AMF决定建立UE Policy关联

AMF收到UE Policy Container后,检查是否已存在该UE的UE Policy关联。如果不存在,AMF决定向PCF发起策略关联建立请求。

AMF在决定过程中需要确定:

  • 目标PCF地址(可通过NRF发现或本地配置)

  • UE的SUPI、GPSI等标识信息

  • UE当前的Access Type、Allowed NSSAI等上下文

步骤3:AMF向PCF创建UE Policy关联

AMF向PCF发送Npcf_UEPolicyControl_Create Request,请求消息中包含:

参数 说明
SUPI UE的永久标识
GPSI UE的外部标识
Access Type 当前接入类型(3GPP/Non-3GPP)
UE Policy Container UE上传的策略容器
Allowed NSSAI UE当前允许的切片
User Location UE当前位置信息
Serving PLMN 当前服务PLMN
RAT Type 无线接入技术类型

PCF收到请求后,根据运营商策略和UE签约信息生成URSP规则,返回201 Created响应。

步骤4:PCF订阅N1消息

PCF向AMF发送Namf_Communication_N1N2MessageSubscribe请求,订阅类型为UPDP(UE Policy Delivery Procedure)的N1消息。这样当UE后续上传UE Policy Container时,AMF可以及时通知PCF。

AMF确认订阅成功,返回201 Created。

步骤5:PCF下发URSP规则

PCF通过Namf_Communication_N1N2MessageTransfer向AMF发送URSP规则。消息中的n1MessageContainer包含UE Policy Container(内含URSP规则)。

步骤6:AMF转发URSP到UE

AMF通过DL NAS Transport消息将UE Policy Container(含URSP规则)发送给UE。DL NAS Transport消息的关键参数:

参数 说明
Payload Container Type N1 SM Information或UE Policy
Payload Container URSP规则编码

步骤7:UE确认接收URSP

UE收到URSP规则后,进行以下处理:

  1. 解析URSP规则,检查规则的有效性

  2. 按优先级排序URSP规则

  3. 保存URSP规则供后续流量匹配使用

  4. 生成确认信息,通过UL NAS Transport发送给AMF

步骤8:AMF通知PCF

AMF收到UE的确认后,通过Namf_N1MessageNotify将UE上传的n1MessageNotification转发给PCF。PCF据此更新策略关联状态。

3.3 URSP规则处理流程(UE侧)


flowchart TD

    A[UE收到URSP规则] --> B[解析URSP规则列表]

    B --> C[检查每条规则的优先级和有效性]

    C --> D[保存到本地URSP存储]

    D --> E[UE上应用发起网络请求]

    E --> F[匹配流量描述符]

    F --> G{找到匹配的URSP规则}

    G -->|是| H[提取路由选择描述符]

    G -->|否| I[使用默认路由]

    H --> J{对应的PDU Session是否已存在}

    J -->|是| K[复用已有PDU Session]

    J -->|否| L[按路由描述符建立新PDU Session]

    L --> M[使用指定的S-NSSAI和DNN]

    K --> N[发送应用数据]

    M --> N

    I --> N

4 关键信令参数分析

4.1 UL NAS Transport消息(UE发起)


NAS-MSG:

  Protocol Discriminator: 5GS Mobility Management

  Message Type: UL NAS Transport (0x67)

  Payload Container Type: UE Policy Container (0x5)

  Payload Container:

    UE Policy Container:

      UE Policy Provisioning Request

      [UE请求获取URSP策略]

  Additional Information: [可选]

  Request Type: Initial Request

4.2 Npcf_UEPolicyControl_Create Request

参数 脱敏后取值 说明
supi 4608800000XXXXXX UE永久标识
gpsi 86138000XXXXXX UE外部标识
accessType 3GPP_ACCESS 接入类型
servingPlmn 46088 服务PLMN
ratType NR 无线接入技术
userLocation TAI: 46088-XXXX, Cell: XXXXXX UE位置
uePolicyContainer Base64编码的UE策略容器 UE上传的策略数据
allowedNssai SST=1/SD=010203, SST=3 UE当前允许的切片

4.3 URSP规则示例(PCF下发)

PCF下发的URSP规则通常包含多条规则,以下是一个典型的URSP规则集(脱敏后):

规则1(优先级最高:IMS语音)

字段 取值
Rule Precedence 1
Traffic Descriptor Connection Capability = IMS
Route Selection Descriptor S-NSSAI=SST=1/SD=010203, DNN=ims, SSC Mode=1, PDU Type=IPv4v6

规则2(URLLC业务)

字段 取值
Rule Precedence 2
Traffic Descriptor Application ID = app1.operator.com, IP Descriptor = 10.0.1.0/24
Route Selection Descriptor S-NSSAI=SST=2, DNN=internet, SSC Mode=2, PDU Type=IPv6

规则3(默认Internet)

字段 取值
Rule Precedence 3
Traffic Descriptor DNN = internet
Route Selection Descriptor S-NSSAI=SST=1/SD=010203, DNN=internet, SSC Mode=1, PDU Type=IPv4v6

规则4(物联网应用)

字段 取值
Rule Precedence 4
Traffic Descriptor Application ID = app3.operator.com
Route Selection Descriptor S-NSSAI=SST=3, DNN=iot, SSC Mode=3, PDU Type=IPv4

规则5(默认路由)

字段 取值
Rule Precedence 255(最低优先级,匹配所有)
Traffic Descriptor 匹配所有流量
Route Selection Descriptor S-NSSAI=SST=1/SD=010203, DNN=internet, SSC Mode=1

4.4 DL NAS Transport消息(URSP下发)


NAS-MSG:

  Protocol Discriminator: 5GS Mobility Management

  Message Type: DL NAS Transport (0x68)

  Payload Container Type: UE Policy Container (0x5)

  Payload Container:

    UE Policy Container:

      URSP Rules:

        Rule 1: Precedence=1, TD=IMS, RSD=SST=1/SD=010203+ims+SSC1

        Rule 2: Precedence=2, TD=app1+10.0.1.0/24, RSD=SST=2+internet+SSC2

        Rule 3: Precedence=3, TD=internet, RSD=SST=1/SD=010203+internet+SSC1

        Rule 4: Precedence=4, TD=app3, RSD=SST=3+iot+SSC3

        Rule 5: Precedence=255, TD=match-all, RSD=SST=1/SD=010203+internet

5 测试验证与数据解读

5.1 接口消息跟踪分析

通过信令跟踪工具,可以捕获到完整的UE-AMF-PCF交互过程。以下是脱敏后的关键数据:

AMF-PCF接口跟踪(Npcf_UEPolicyControl_Create):


Request:

  POST /npcf-ue-policy-control/v1/policies

  Body:

    {

      "supi": "4608800000XXXXXX",

      "gpsi": "86138000XXXXXX",

      "accessType": "3GPP_ACCESS",

      "ratType": "NR",

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

      "allowedNssai": [

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

        {"sst": 3}

      ],

      "uePolicyContainer": {

        "uePolicyProvisioningRequest": {}

      }

    }

Response:

  201 Created

  Body:

    {

      "uePolicy": {

        "urspRules": [...]

      }

    }

PCF-AMF订阅消息(Namf_Communication_N1N2MessageSubscribe):


Request:

  POST /namf-comm/v1/ue-contexts/4608800000XXXXXX/n1-n2-messages/subscriptions

  Body:

    {

      "n1MessageClass": "UPDP",

      "n1n2NotifySubscription": true

    }

Response:

  201 Created

PCF下发URSP(Namf_Communication_N1N2MessageTransfer):


Request:

  POST /namf-comm/v1/ue-contexts/4608800000XXXXXX/n1-n2-messages

  Body:

    {

      "n1MessageContainer": {

        "n1MessageClass": "UPDP",

        "n1MessageContent": {

          "contentId": "ue-policy-container"

        }

      }

    }

Response:

  200 OK

5.2 关键分析点

  1. PCF根据Allowed NSSAI生成URSP:PCF在生成URSP规则时,只使用UE当前Allowed NSSAI中的S-NSSAI。例如,如果UE的Allowed NSSAI包含SST=1/SD=010203和SST=3,PCF只会为这两个切片生成路由描述符,不会包含UE签约但未Allowed的切片。

  2. 优先级机制确保精确匹配:URSP规则按优先级顺序匹配。IMS流量优先匹配SST=1/SD=010203+ims,物联网应用匹配SST=3+iot,其余流量走默认规则。这种分层匹配确保了不同业务获得最合适的网络切片。

  3. UPDP订阅实现持续策略管理:PCF通过订阅UPDP类型的N1消息,可以持续监控UE的策略执行状态。当UE的Allowed NSSAI发生变化(如切换到新切片)时,PCF可以主动更新URSP规则。

5.3 AMF CLI验证

在AMF上查看UE策略信息(脱敏后):


AMF-Version# show ue policy supi 4608800000XXXXXX

UE Policy Information:

  SUPI        : 4608800000XXXXXX

  PCF Association:

    Policy Control URI: http://10.0.1.100:8081/npcf-ue-policy-control/v1/policies/pol-001

    Status: Active

    Create Time: 2026-04-17 14:30:00

  N1 Message Subscription:

    N1MessageClass: UPDP

    Subscription Status: Active

  UE Policy Container (last received):

    Type: UE Policy Provisioning Request

    Timestamp: 2026-04-17 14:30:01

  Last DL Policy Delivery:

    Type: URSP Rules

    Rule Count: 5

    Timestamp: 2026-04-17 14:30:05

  Last UL Policy Confirmation:

    Type: UE Policy Provisioning Result

    Result: Success

    Timestamp: 2026-04-17 14:30:12

5.4 URSP在切片端到端流程中的位置

将本篇与前3篇结合,我们可以看到完整的切片端到端流程:


1. UE初始注册 → 获取Allowed NSSAI(第1-3篇)

2. UE获取URSP策略 → 知道应用与切片的映射关系(本篇)

3. UE发起PDU Session → 根据URSP选择切片和DNN建立会话

4. UE发送应用数据 → 通过正确的切片路由到目标网络

6 小结与思考

6.1 本篇小结

本篇详细分析了UE与PCF交互获取URSP策略的全流程。核心要点如下:

  1. URSP是应用与切片之间的桥梁:URSP规则将应用层流量特征映射到网络层切片参数,解决了"应用不知道用哪个切片"的问题。

  2. PCF是策略的核心决策点:PCF根据运营商策略、UE签约数据和当前网络状态,动态生成最适合的URSP规则。不同用户可能获得不同的URSP策略。

  3. NAS Transport消息是策略传输通道:URSP规则通过NAS层的DL/UL NAS Transport消息在UE和AMF之间传输,AMF作为中继连接PCF。

  4. 策略关联的持续管理:通过PCF订阅N1消息,实现了策略的持续管理。当网络条件变化时,PCF可以主动更新URSP规则。

6.2 延伸思考

问题1:如果PCF下发的URSP中引用了UE当前Allowed NSSAI之外的S-NSSAI怎么办?

这是一个异常场景。根据TS 23.501,PCF应基于UE当前的Allowed NSSAI生成URSP规则。如果PCF错误地引用了不在Allowed NSSAI中的切片,UE在尝试建立PDU Session时将被SMF拒绝。实际网络中,PCF应通过AMF获取最新的Allowed NSSAI来避免此问题。

问题2:UE能否本地配置URSP规则?

是的。除了PCF下发的URSP规则外,UE还可以在USIM或ME中预配置URSP规则。当PCF下发的URSP规则与本地配置冲突时,PCF下发的规则优先级更高。本地URSP通常用于覆盖PCF策略不可用的场景(如漫游到不支持URSP的网络)。

问题3:URSP规则何时需要更新?

以下场景会触发URSP规则更新:

  • UE的Allowed NSSAI发生变化(如注册到新切片)

  • UE切换到不同的PLMN(漫游场景)

  • 运营商策略变更(如新增切片类型)

  • PCF检测到需要更新的业务需求

更新过程通过PCF主动下发新的URSP规则(Push模式)或UE重新发起Policy关联(Pull模式)完成。


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