5G-gesprek – UPF-gebruikersvlakopbouw en gegevensoverdracht

De User Plane Function (UPF) is een van de belangrijkste netwerkfuncties (NF's) in het 5G-kernnetwerk. Het is de tweede netwerkfunctionele eenheid waarmee het Radio Network (RAN) interactie heeft tijdens PDU-stromen in 5G (NR). Als een belangrijk element in de evolutie van Control Plane en User Plane Separation (CUPS), is de UPF verantwoordelijk voor het inspecteren, routeren en doorsturen van pakketten binnen QoS-stromen in abonnementsbeleid. Het gebruikt de SMF om SDF-sjablonen te verzenden via de N4-interface om uplink (UL) en downlink (DL) verkeersregels af te dwingen. Wanneer de bijbehorende service eindigt, wijst de UPF QoS-stromen in de PDU-sessie toe of beëindigt deze.

I. User Plane-opbouwBij de eerste toegang tot het 5G-systeem moet de terminal (UE) een user plane-kanaal opzetten met het datacenter volgens de control plane-richtlijnen voor de verzending van servicedata. Tijdens dit proces:

• Wanneer de terminal (UE) toegang wil tot het 5G-netwerk, ondergaat deze eerst een registratieproces. Na het voltooien van alle control plane-procedures verwerkt de SMF alle sessie-gerelateerde informatie tijdens de user plane-opbouwfase. De AMF vraagt de downlink DL TEID (Terminal Equipment Identifier) ​​van alle PDU-sessies die naar de SMF zijn gestuurd. De SMF selecteert vervolgens de beste UPF voor de UE binnen het opgegeven bereik en stuurt een sessie-opbouwaanvraag met alle parameters voor de standaard PDU-sessie-opbouw.
• Vervolgens wordt een sessie-standaard QoS-stroom (niet-GBR) aangemaakt om te communiceren met het datanetwerk (DN) voor verkeer. Het serviceverkeer omvat een langere route voor het berekenen van latentie en het onderhouden van verkeer.

Figuur 1. 5G Terminal User Plane-opbouwproces (Berichten)

• [5] Nieuwe UE-opbouwaanvraag, vereist het aanmaken van een sessiecontext
• [1] UPF-adres instellen
• [5] [10] Verzoek om sessie aan te maken met UPF
• [3] Sessiecontextreactie
• [4] [5] Standaard sessie-update ophalen
• [3] Standaard QoS, AMBR
• [3] Standaard downlink- en uplink PDR-regels toevoegen voor IMSI

II. Eerste Uplink/Downlink-datatransmissieWanneer daadwerkelijke datatransmissie (d.w.z. uplink- of downlink-data) plaatsvindt, stuurt de AMF nog een SM-contextaanvraag naar de SMF, waarin:

• De SMF stuurt een sessiemodificatieverzoek met informatie over het gevraagde sessietype.
• De UPF zet een PDU-sessie op binnen de regels en voorschriften volgens de gebruikersvereisten. De UPF voegt vervolgens QoS-stroomtoewijzing toe, stelt de TEID in, voegt verschillende regels in (zoals PDR, FAR, URR, enz.) en enkele sessie-gerelateerde beleidsregels toe aan de PDU-sessie. Het factureert ook elke pakketuitwisseling en voegt een unieke sessie-ID toe om deze te onderscheiden van andere PDU-sessies. De UPF voegt ook een IMSI-nummer toe om de UE te identificeren waartoe de huidige sessie behoort.
• De sessiecontext wordt voorbereid door de UPF en via de SMF naar de AMF gestuurd, die deze vervolgens doorstuurt naar de gNB. Het bevat informatie zoals de lokale TEID van de UPF, QoS-context en sessie-vrijgavebericht.

Figuur 2.5G Terminal User Plane Eerste datatransmissiestroom (Bericht)

• [2] QoS-beleidsbeheer (beleidstype)
• [2] Dynamische regelinstelling
• [2] Statische en dynamische regelupdate
• [3] Toewijzing FDR, PDR, QDR, BAR, URR
• [3] Regels aan sessie koppelen
• [3] Een nieuwe TEID aanmaken en deze in de PDR invoegen
• [2] De TEID instellen die naar UPF moet worden verzonden
• [2] QoS/Bearer-beheer
• [5] Een sessieaanvraag aanmaken
• [9] Een sessie bijwerken en aanmaken
• [6] Regelplanning afhandelen
• [7] Opladen van autorisatie ontvangen
• [2] Oplaadtegoeden initialiseren
• [2] Alle actieve beleidsregels verkrijgen
• [10] UPF-sessie instellen
• [4] Sessies lezen, aanmaken, bijwerken en zoeken
• [8] Sessies lezen en schrijven, en alle sessievectoren serialiseren en deserialiseren
• [5] Inactieve status wanneer PDU-sessie naar inactieve status gaat
• [6] Sessie-update reactie afhandelen
• [5] Setup-berichten van AMF verwerken (initiële aanvraag of bestaande PDU-sessie)
• [3] Statuswijzigingsmeldingen bijwerken die naar AMF zijn verzonden
• [3] Reacties (sessiecontext) voorbereiden om naar AMF te verzenden voor doorsturen naar gNB
• [3] De lokale TEID van de UPF naar AMF verzenden voor gebruik door gNB
• [3] De juiste QoS-context naar AMF verzenden
• [5] De PDU-sessie-ID verkrijgen uit de RAT-context
• [5] AMF verzoeken om een bericht te verzenden om de sessie vrij te geven