5G Вызов – Установление плоскости пользователя UPF и передача данных

Функция плоскости пользователя (UPF) является одной из наиболее важных сетевых функций (NF) в ядре сети 5G. Это второй сетевой функциональный блок, с которым взаимодействует Радиосеть (RAN) во время потоков PDU в 5G (NR). Являясь ключевым элементом в развитии разделения плоскости управления и плоскости пользователя (CUPS), UPF отвечает за инспекцию, маршрутизацию и пересылку пакетов в потоках QoS в соответствии с политиками подписки. Она использует SMF для отправки шаблонов SDF через интерфейс N4 для применения правил трафика восходящей (UL) и нисходящей (DL) линий связи. Когда соответствующая услуга заканчивается, UPF выделяет или завершает потоки QoS в сессии PDU.

I. Установление плоскости пользователяПри первоначальном доступе к системе 5G терминал (UE) должен установить канал плоскости пользователя с центром обработки данных в соответствии с руководством плоскости управления для передачи данных сервиса. В течение этого процесса:

• Когда терминал (UE) хочет получить доступ к сети 5G, он сначала проходит процесс регистрации. После завершения всех процедур плоскости управления SMF обрабатывает всю информацию, связанную с сессией, на этапе установления плоскости пользователя. AMF запрашивает DL TEID (Terminal Equipment Identifier) всех сессий PDU, переданных в SMF. Затем SMF выбирает лучший UPF для UE в указанном диапазоне и отправляет запрос на установление сессии, содержащий все параметры для установления сессии PDU по умолчанию.
• После этого создается поток QoS сессии по умолчанию (non-GBR) для обмена трафиком с сетью данных (DN). Сервисный трафик включает более длинный маршрут для расчета задержки и поддержания трафика.

Рисунок 1. Процесс установления плоскости пользователя терминала 5G (Сообщения)

• [5] Запрос на установление нового UE, требует создания контекста сессии
• [1] Установить адрес UPF
• [5] [10] Запрос на создание сессии с UPF
• [3] Ответ контекста сессии
• [4] [5] Получить обновление сессии по умолчанию
• [3] QoS по умолчанию, AMBR
• [3] Добавить правила PDR по умолчанию для нисходящей и восходящей линий связи для IMSI

II. Первая передача данных восходящей/нисходящей линии связиКогда происходит фактическая передача данных (т.е. данные восходящей или нисходящей линии связи), AMF отправляет другой запрос контекста SM в SMF, в котором:

• SMF отправляет запрос на изменение сессии, содержащий информацию, относящуюся к запрошенному типу сессии.
• UPF устанавливает сессию PDU в соответствии с правилами и положениями в соответствии с требованиями пользователя. Затем UPF добавляет сопоставление потока QoS, устанавливает TEID, вставляет различные правила (такие как PDR, FAR, URR и т. д.) и некоторые политики, связанные с сессией, в сессию PDU. Он также тарифицирует каждый обмен пакетами и добавляет уникальный идентификатор сессии, чтобы отличить его от других сессий PDU. UPF также добавляет номер IMSI для идентификации UE, которому принадлежит текущая сессия.
• Контекст сессии подготавливается UPF и отправляется в AMF через SMF, который затем пересылает его в gNB. Он содержит такую информацию, как локальный TEID UPF, контекст QoS и сообщение об освобождении сессии.

Рисунок 2. Поток первой передачи данных плоскости пользователя терминала 5G (Сообщение)

• [2] Управление политикой QoS (Тип политики)
• [2] Динамическая настройка правил
• [2] Обновление статических и динамических правил
• [3] Сопоставление FDR, PDR, QDR, BAR, URR
• [3] Прикрепление правил к сессии
• [3] Создание нового TEID и вставка его в PDR
• [2] Установка TEID для передачи в UPF
• [2] Управление QoS/Bearer
• [5] Создание запроса сессии
• [9] Обновление и создание сессии
• [6] Обработка планирования правил
• [7] Получение авторизации тарификации
• [2] Инициализация кредитов тарификации
• [2] Получение всех активных политик
• [10] Настройка сессии UPF
• [4] Чтение, создание, обновление и поиск сессий
• [8] Чтение и запись сессий, а также сериализация и десериализация всех векторов сессий
• [5] Неактивное состояние, когда сессия PDU переходит в состояние простоя
• [6] Обработка ответа на обновление сессии
• [5] Обработка сообщений настройки от AMF (первоначальный запрос или существующая сессия PDU)
• [3] Обновление уведомлений об изменении состояния, отправленных в AMF
• [3] Подготовка ответов (контекст сессии) для отправки в AMF для пересылки в gNB
• [3] Отправка локального TEID UPF в AMF для использования gNB
• [3] Отправка соответствующего контекста QoS в AMF
• [5] Получение идентификатора сессии PDU из контекста RAT
• [5] Запрос AMF на отправку сообщения для освобождения сессии