In 5G, die Reihenfolge der UPF-Schnittstellen (Protokoll) Nutzung bei Terminalanrufen

User Plane Function (UPF) ist eine der wichtigsten Netzwerkfunktionen (NFs) im 5G-Kernnetzwerk. Sie ist die zweite Netzwerkfunktion, mit der die NR RAN während PDU-Flüssen interagiert. UPF ist eine Weiterentwicklung von CUPS (Control Plane Separation from User Plane), die speziell für die Inspektion, das Routing und die Weiterleitung von Paketen innerhalb von QoS-Flüssen in Abonnementrichtlinien zuständig ist. Sie verwendet auch SDF-Vorlagen, die vom SMF über die N4-Schnittstelle gesendet werden, um UL (Uplink)- und DL (Downlink)-Verkehrsregeln durchzusetzen; wenn der entsprechende Dienst endet, weist sie QoS-Flüsse in der PDU-Sitzung zu oder beendet sie.

Abbildung 1.5G SMF und seine Schnittstelle (Protokoll)

I. UPF-Schnittstellen und -Protokolle umfassen Folgendes:

• N4[5] Nachdem die User Plane eingerichtet wurde, werden der Sitzungsmanagement-Kontext und die erforderlichen Parameter vom Single-Mode-Fiber (SMF) an die User Plane Function (UPF) übertragen.
• PFCP[7] Jegliche Kommunikation zwischen dem SMF und der UPF wird durch das Paketweiterleitungs-PFCP (Steuerungsprotokoll) verwaltet; es ist eines der Hauptprotokolle, die die User Plane und die Steuerungsebene trennen.
• GTP[3] Das GPRS-Tunneling-Protokoll (GTP) ist für die Bereitstellung einer nahtlosen Verbindung und die Übertragung von Datenverkehr zwischen Roaming- oder Home-Benutzern und wichtigen Netzwerkschnittstellen in 4G, NSA (5G Non-Standalone), SA (5G Standalone) und Mobile-Edge-Computing-Architekturen zuständig. In 5G werden GTP-Tunnel auch für die N9-Schnittstelle verwendet.

II. Anrufablauf (Sitzungsaufbau und UPF-Initialisierung) Während des PDU-Sitzungsaufbaus verbindet sich das SMF über PFCP (N4-Schnittstelle) mit der UPF. Diese PFCP-Sitzung enthält eine SDF-Vorlage mit Informationen wie PDR, QFI, URR und FAR. Die UPF weist während des anfänglichen Sitzungsaufbaus einen Standard-QoS-Fluss (Non-GBR) zu.

III. Terminal (UE) Anrufschnittstellen-Verwendungssequenz

• [6] N4 verarbeitet die Sitzungsaufbauanforderung
• [6] PFCP verarbeitet die PDR-Erstellung
• [6] [12] Vorhandene PDI des PDR prüfen
• [6] [12] TEID prüfen
• [6] [12] Quellschnittstelle prüfen
• [6] [12] Vorherige SDF-Filter-ID prüfen
• [6] [12] Alle Filter-Flags setzen: BID, FL, SPI, TTC, FD
• [6] PFCP verarbeitet die FAR-Erstellung
• [6] URR erstellen
• [6] BAR erstellen
• [6] QRR erstellen
• [6] N3 TEID und QFI setzen
• [4] UPF-Initialisierung
• [4] PFCP-Kontext-Initialisierung
• [1] UPF-Kontext initialisieren
• [1] User Plane Funktionsmerkmale festlegen: FTUP, EMPU, MNOP, VTIME, UPF-Attributlänge
• [6] [7] Sitzungsaufbauantwort
• [5] N4 baut Sitzungsaufbauantwort
• [5] Knoten-ID
• [5] PFCP-Anforderung akzeptiert
• [5] F-SEID
• [5] PDR-Existenz geprüft
• [5] PFCP-Nachricht erstellen
• FTUP: Die UP-Funktion unterstützt die Zuweisung/Freigabe von F-TEID.
• EMPU: Die UP-Funktion unterstützt das Senden von End-of-File-Paketen.
• MNOP: Die UP-Funktion unterstützt die Messung der Anzahl der Pakete in der URR, was über das Flag "Anzahl der Pakete in URR messen" durchgeführt wird. MNOP (Paketzählungs-Messung): Wenn auf "1" gesetzt, zeigt dies an, dass bei flussbasierten Messungen zusätzlich zur Messung in Bytes auch die Anzahl der übertragenen Uplink/Downlink/Gesamtpakete angefordert wird.
• VTIME: Die UP-Funktionalität unterstützt die Gültigkeitsdauer-Funktion. Wenn die UP-Funktionalität die VTIME-Funktion unterstützt, fordert sie die UP-Funktionalität auf, nach Ablauf der Gültigkeitsdauer einen Nutzungsbericht zu senden. Nach Ablauf der Gültigkeitsdauer, wenn Datenpakete auf der UPF empfangen werden, sollte die UPF je nach Richtlinie des Betreibers in der UP-Funktionalität die Weiterleitung von Datenpaketen stoppen oder nur die Weiterleitung von begrenztem User-Plane-Verkehr zulassen.

Abkürzungen:

• FL: Flow-Tag
• TTC: TOS (Traffic Category)
• SPI: Security Parameter Index
• FD: Flow Description
• BID: Bidirektionaler SDF-Filter