PDU-Sitzungsanker (PSA) in 5G-Systemen

In 5G (NR)-Systemen ist der PSA (PDU-Sitzungsanker) die UPF (User Plane Function). Er fungiert als Gateway, das über die N6-Schnittstelle der PDU-Sitzung eine Verbindung zum externen DN (Datennetzwerk) herstellt. Als Ankerpunkt für Benutzerdatensitzungen verwaltet der PSA den Datenfluss und stellt Verbindungen zu Diensten wie dem Internet her.

I. Es gibt drei PSA-Modi: SSC-Modus 1, SSC-Modus 2 und SSC-Modus 3.

• SSC-Modus 1: In diesem Modus behält das 5G-Netzwerk den UE-Verbindungsdienst bei. Für PDU-Sitzungen der Klasse IPv4, IPv6 oder IPv4v6 wird die IP-Adresse reserviert. In diesem Fall bleibt die User Plane Function (UPF), die als PDU-Sitzungsanker fungiert, unverändert, bis die UE die PDU-Sitzung freigibt.
• SSC-Modus 2: In diesem Modus kann das 5G-Netzwerk die Verbindung zur UE freigeben, d. h. die PDU-Sitzung freigeben. Wenn die PDU-Sitzung zur Übertragung von IP-Paketen verwendet wurde, wird auch die zugewiesene IP-Adresse freigegeben. Ein Anwendungsszenario für diesen Modus ist, wenn der Anker-UPF einen Lastausgleich benötigt, wodurch das Netzwerk Verbindungen freigeben kann. In diesem Fall kann die PDU-Sitzung auf einen anderen Anker-UPF übertragen werden, indem die bestehende PDU-Sitzung freigegeben und anschließend eine neue eingerichtet wird. Es verwendet ein "Trennen + Einrichten"-Framework, was bedeutet, dass die PDU-Sitzung vom ersten bedienenden UPF freigegeben und dann eine neue PDU-Sitzung auf dem neuen UPF eingerichtet wird.
• SSC-Modus 3: In diesem Modus behält das 5G-Netzwerk die der UE bereitgestellte Verbindung bei, aber während bestimmter Prozesse können einige Auswirkungen auftreten. Wenn sich beispielsweise der Anker-UPF ändert, wird die der UE zugewiesene IP-Adresse aktualisiert, aber der Änderungsprozess stellt sicher, dass die Verbindung aufrechterhalten wird; d. h. eine Verbindung zum neuen Anker-UPF wird hergestellt, bevor die Verbindung mit dem alten Anker-UPF freigegeben wird. 3GPP Release 15 unterstützt Modus 3 nur für IP-basierte PDU-Sitzungen.

II. Die Hauptverwendungen des PDU-Sitzungsankerpunkts umfassen:

• Datenbeendigungspunkt: Der PSA ist die UPF, an der die PDU-Sitzung ihre Verbindung mit dem externen Datennetzwerk beendet.
• Datenrouting: Er leitet Benutzerdatenpakete zwischen dem User Equipment (UE) und dem externen DN weiter.
• IP-Adresszuweisung: Der PSA ist mit einem IP-Adresspool verbunden. Die IP-Adresse der UE wird aus diesem Pool zugewiesen, entweder vom UPF selbst oder über einen externen Server (z. B. einen DHCP-Server). Die Session Management Function (SMF) verwaltet diesen Adresspool.
• Datenpfadsteuerung: Die SMF steuert den Datenpfad der PDU-Sitzung, wählt den PSA aus und verwaltet die Beendigung der N6-Schnittstelle.