5G核心网技术基础自学系列 | PDU会话概念

Posted 2022-11-23 COCOgsta

书籍来源：《5G核心网 赋能数字化时代》

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6.1.1 引言

5G系统的一个关键任务是为UE提供与数据网络(DN)的数据连接。数据网络可以是例如Internet、IMS的运营商专用数据网络或专用于工厂的数据网络(垂直行业场景) 。5GS的会话管理功能负责为UE建立到数据网络的连接，并为该连接管理用户面。因此，会话管理是5GS的关键组件之一。

5G会话管理的设计目标之一是灵活支持各种5G用例。我们后面将看到，5G会话管理支持不同的PDU会话协议类型、处理会话和服务连续性的不同选项以及灵活的用户面架构。

6.1.2 到DN的连通性服务

6.1.2.1 基本PDU会话的连通性

为连接到DN， UE要求建立PDU会话。每个PDU会话都提供UE与特定DN之间的关联。当UE请求建立PDU会话时， 它可以提供数据网络名称(DNN) ， 该数据网络名称告知5G核心网UE要连接的DN。DNN可以是“Internet”以便获得一般的Internet连通性， 或者可以是“IMS”以建立到IMS域的PDU会话。除了在某些特殊情况下(例如IMS， 运营商之间已就常用的DNN达成一致) ， 网络中使用的DN名称由运营商决定。图6.1展示了简化的PDU会话建立流程， 强调了所涉及的关键网络功能以及该过程中涉及

的步骤。

在PDU会话建立期间， 将激活UE与DN之间相应的用户面连接。用户面连接提供PDU(协议数据单元) 的传输。“PDU”是PDU会话所携带的基本的最终用户的协议类型， 取决于PDU会话类型， 这将在下面进一步说明， 它可以是IP数据包或以太网帧。

图6.1 简化的PDU会话建立过程

6.1.2.2 传输网络、PDU会话和应用流量之间的关系

PDU会话是UE和特定DN之间的逻辑连接，它为用户提供到DN的用户面连接。与5GS有关的是“PDU会话层”以及相关功能，例如IP地址管理、QoS、移动性、计费、安全性、策略控制等。当使用NG-RAN时，属于PDU会话的用户数据通过基础无线连接在UE和gNB/ng-eNB之间传输。在NG-RAN和UPF之间，以及在UPF之间，PDU是通过基础传输网络（也称为传输层）承载的。这样的PDU（例如IP包）通常承载应用流量（例如通过IP承载的应用流量）。这一应用流量取决于正在运行的实际的端到端服务，可以是HTTP、FTP、SMTP等，接下来的几节中，我们以通用的方式使用术语“应用”，指代包括PDU层之上的所有协议层。

用户面连接（PDU会话）与5G系统中网络节点之间的传输连接（传输层）是分开的，这是移动网络的一个常见功能，即穿过传输网络建立隧道以提供用户安全性、移动性、计费、QoS等。建立用户面连接的隧道的原因是将最终用户PDU会话“层”和基础传输解耦，以方便运营商独立于最终用户的“PDU层”来部署任何传输技术。图6.2说明了这个概念。

图6.2 用户面协议栈示意图，包括应用层、PDU层和传输层

传输网络提供IP传输， 并可使用不同的技术进行部署， 比如MPLS、以太网、无线点对点连接等。骨干网中的IP传输层实体(例如IP路由器和2层交换机) 并不感知PDU会话本身。事实上，这些实体通常根本不感知用户一级的信息，相反，它们以流量聚合的方式工作， 如果需要进行流量区分， 则通常基于区分服务(DiffServ) 和在流量聚合上的技术。

6.1.2.3 多个PDU会话

UE可以请求同时建立多个PDU会话， 例如， 在UE同时需要Internet连接和IMS服务的情况下，这是需要的。但是，正如我们将在下面看到的那样，UE还可以同时向单个DN请求建立多个PDU会话。图6.3展示了UE具有到不同数据网络的三个同时的PDU会话的情况。

图6.3 UE具有多个到不同DN的PDU会话

6.1.2.4 PDU会话的属性

如上所述， 一个PDU会话与DNN相关联， 该DNN描述了它连接的DN。但是， 还有其他几个描述PDU会话属性的参数。表6.1总结了一些最重要的PDU会话属性。本章稍后将对它们进行详细说明。

表6.1 表征PDU会话的主要属性

PDU会话参数是在PDU会话建立时确定的， 在PDU会话生存周期内不会改变。此外， 还有其他一些PDU会话“属性”， 它们通常可以在生命周期内动态更改。例如， 应用于每个PDU会话的某些PCC规则。这些将在相关的第10章和第9章中分别针对PCC和QoS进行详细描述。在运营商支持非3GPP(N3GPP) 接人的情况下， PDU会话有另一个属性：PDU会话的接入类型， 即PDU会话是在3GPP接入上还是处于非3GPP接入上。