[5GC]《5G核心网-赋能数字化时代》| 6.2 PDU会话类型--基于IP

Posted 2022-11-12 Greyplayground

0. 概述

5GS支持3种类型的PDU会话：

• 基于IP的PDU会话类型
• 以太网类型的PDU会话类型
• 非结构化的PDU会话类型

IP类型的PDU会话在EPS时代就已经存在，不过在5G时代，IPv6的功能得到了扩展；
至于5GS中的以太网类型的PDU会话，在EPS中后期才存在等价的概念

1. 基于IP的PDU会话类型

概述

与EPS相比，5GS中的IP类型PDU会话多了一些特性。例如，IPv6的多归属特性（IPv6 multihoming）
IPv4，IPv6和双栈类型的PDU会话都支持全类型的SSC模式（模式1，模式2和模式3）
IPv4，IPv6和双栈类型的PDU会话支持所有QoS特性

基于IP的PDU会话类型的IP处理

对于IP类型的PDU会话，5GC负责为UE分配IPv4地址和/或IPv6前缀，这里的和/或中包含双栈和仅IPv6两种概念

UE IP地址和DN的IP地址域不同于IP骨干网（5GC实体之间网络）
DN网络是为用户提供一种接入手段，使UE能够连接到例如Internet的网络服务
本文只关注DN网络为UE分配的IP地址

每个DN都会通过IPv4和/或IPv6提供服务

PDU会话建立连接时需要设置正确的IP版本
对IPv6的引入对迁移和平滑演进来说都是一个巨大的挑战

UE发起IP类型PDU会话时会进行如下的IP版本的设置
在PDU会话建立的过程中，UE会设置PDU会话的类型，依照如下规则进行

支持IPv4和IPv6的UE通过UE本地配置或者运营商提供的策略来决定会话类型
只支持IPv4的UE应当请求IPv4类型的PDU会话
只支持IPv6的UE应当请求IPv6类型的PDU会话
如果UE对IP版本的支持情况不明，则UE发起IPv4v6的PDU会话建立的请求

5GS支持用不同的方式分配IP地址

IP地址的分配

分配IPv4地址和IPv6前缀分别使用了不同的方式
分配IPv4地址的方式存在两种选择：
1.创建PDU会话时为UE分配IP地址

在这种方式下，IPv4地址将通过PDU Session Establishment accept消息中传递给UE。UE需要的其他信息，例如DNS地址，将通过会话建立过程中传递，这些信息存在于PCO（Protocol Configuration Options）字段中

2.使用DHCPv4为UE分配IP地址

这是一种不同于上边方式的IP地址分配方式
此方式的特点在于，IP地址的分配发生在PDU会话建立之后
并且需要依赖DHCP来完成地址的分配

这两种方式的选择取决于UE的请求内容

为UE分配IPv6前缀的流程：
首先引入一种称之为SLAAC的方法，全称为Stateless IPv6 Address Auto Configuration（无状态IPv6地址自动配置）

UE利用这种方法将分配给PDU会话的IPv6前缀自动补全，补全的方式是在前缀后添加接口标识，使64位掩码的前缀成为128位的完整IPv6地址

使用这种方法后，UE将不需要通过DAD（Duplicate Address Detection）方法来判断IPv6地址是否为已存在的地址

不需要DAD的原因在于，一个IPv6的前缀只分配给了一个UE，不可能出现和其他设备共享前缀的情况

对于IPv6前缀分配，需要强调的几个关键点：
1.利用SLAAC方法，PDU会话将首先完成建立，然后再分配IPv6前缀

这和IPv4的方式不同，SLAAC方式下，IPv6类型的PDU会话将首先完成建立，然后SMF会通过已经建立的PDU会话的用户平面，向UE传输RA消息（RA即Router　Advertisement，这个消息中包含这为该PDU会话分配的IPv6前缀）

2.完成IPv6的SLAAC之后，终端需要的其他参数（例如DNS地址）将通过下面两种方式来获取

1.无状态的DHCPv6
2.通过PCO（Protocol Configuration Options）获取

在Rel-16中，引入了更多IPv6前缀的分配方式，这是为了有线设备能够接入5GC

利用DHCPv6的IPv6 PD（prefix Delegation）
利用有状态DHCPv6（NA DHCPv6）分配一个128位完整IPv6地址的选项