Στο 5G, η σειρά χρήσης της διεπαφής UPF (πρωτόκολλο) με κλήσεις τερματικού

Λειτουργία επιπέδου χρήστη(UPF) είναι μία από τις σημαντικότερες Λειτουργίες Δικτύου (NFs) στο δίκτυο πυρήνα 5G. Είναι η δεύτερη λειτουργία δικτύου με την οποία αλληλεπιδρά το NR RAN κατά τη διάρκεια των ροών PDU. Το UPF είναι μια εξέλιξη του CUPS (Διαχωρισμός επιπέδου ελέγχου από το επίπεδο χρήστη), υπεύθυνο ειδικά για την επιθεώρηση, δρομολόγηση και προώθηση πακέτων εντός ροών QoS στις πολιτικές συνδρομής. Χρησιμοποιεί επίσης πρότυπα SDF που αποστέλλονται από το SMF μέσω της διασύνδεσης N4 για την επιβολή κανόνων κυκλοφορίας UL (Uplink) και DL (Downlink). Όταν η αντίστοιχη υπηρεσία τερματίζεται, κατανέμει ή τερματίζει ροές QoS στη συνεδρία PDU.

Εικόνα 1.5G SMF και η διασύνδεσή του (πρωτόκολλο)

I. Διασυνδέσεις και Πρωτόκολλα UPF περιλαμβάνουν τα εξής:

• N4[5] Αφού δημιουργηθεί το επίπεδο χρήστη, το περιεχόμενο διαχείρισης συνεδρίας και οι απαραίτητες παράμετροι μεταδίδονται από την οπτική ίνα (SMF) στη λειτουργία επιπέδου χρήστη (UPF).
• PFCP[7] Κάθε επικοινωνία μεταξύ του SMF και του UPF διαχειρίζεται από το πρωτόκολλο προώθησης πακέτων PFCP (πρωτόκολλο ελέγχου). Είναι ένα από τα κύρια πρωτόκολλα που διαχωρίζουν το επίπεδο χρήστη και το επίπεδο ελέγχου.
• GTP[3] Το πρωτόκολλο σήραγγας GPRS (GTP) είναι υπεύθυνο για την παροχή απρόσκοπτης διασύνδεσης και τη μεταφορά κυκλοφορίας μεταξύ χρηστών περιαγωγής ή οικιακών χρηστών και βασικών διεπαφών δικτύου σε 4G, NSA (5G μη αυτόνομο), SA (5G αυτόνομο) και αρχιτεκτονικές υπολογιστών edge κινητής τηλεφωνίας. Στο 5G, οι σήραγγες GTP χρησιμοποιούνται επίσης για τη διασύνδεση N9.

II. Ροή κλήσεων (Δημιουργία συνεδρίας και αρχικοποίηση UPF) Κατά τη δημιουργία συνεδρίας PDU, το SMF συνδέεται με το UPF μέσω PFCP (διασύνδεση N4). Αυτή η συνεδρία PFCP μεταφέρει ένα πρότυπο SDF που περιέχει πληροφορίες όπως PDR, QFI, URR και FAR. Το UPF θα κατανείμει μια προεπιλεγμένη ροή QoS (μη-GBR) κατά τη διάρκεια της αρχικής δημιουργίας συνεδρίας.

III. Ακολουθία χρήσης διεπαφής κλήσης τερματικού (UE)

• [6] N4 επεξεργάζεται το αίτημα δημιουργίας συνεδρίας
• [6] PFCP επεξεργάζεται τη δημιουργία PDR
• [6] [12] Έλεγχος υπάρχοντος PDI του PDR
• [6] [12] Έλεγχος TEID
• [6] [12] Έλεγχος διεπαφής προέλευσης
• [6] [12] Έλεγχος προηγούμενου αναγνωριστικού φίλτρου SDF
• [6] [12] Ορισμός όλων των σημαιών φίλτρου: BID, FL, SPI, TTC, FD
• [6] PFCP επεξεργάζεται τη δημιουργία FAR
• [6] Δημιουργία URR
• [6] Δημιουργία BAR
• [6] Δημιουργία QRR
• [6] Ορισμός N3 TEID και QFI
• [4] Αρχικοποίηση UPF
• [4] Αρχικοποίηση περιβάλλοντος PFCP
• [1] Αρχικοποίηση περιβάλλοντος UPF
• [1] Ορισμός λειτουργικών χαρακτηριστικών επιπέδου χρήστη: FTUP, EMPU, MNOP, VTIME, Μήκος χαρακτηριστικού UPF
• [6] [7] Απόκριση δημιουργίας συνεδρίας
• [5] N4 Δημιουργία απόκρισης δημιουργίας συνεδρίας
• [5] Αναγνωριστικό κόμβου
• [5] Αποδοχή αιτήματος PFCP
• [5] F-SEID
• [5] Έλεγχος ύπαρξης PDR
• [5] PFCP Δημιουργία μηνύματος
• FTUP: Η λειτουργία UP υποστηρίζει την κατανομή/απελευθέρωση F-TEID.
• EMPU: Η λειτουργία UP υποστηρίζει την αποστολή πακέτων end-of-file.
• MNOP: Η λειτουργία UP υποστηρίζει τη μέτρηση του αριθμού των πακέτων στο URR, η οποία εκτελείται μέσω της σημαίας "Measure Number of Packets in URR". MNOP (Μέτρηση αριθμού πακέτων): Όταν οριστεί σε "1", υποδεικνύει ότι στις μετρήσεις βάσει ροής, εκτός από τη μέτρηση σε bytes, ζητείται επίσης ο αριθμός των πακέτων uplink/downlink/total που μεταδόθηκαν.
• VTIME: Η λειτουργικότητα UP υποστηρίζει τη δυνατότητα περιόδου εγκυρότητας ποσόστωσης. Εάν η λειτουργικότητα UP υποστηρίζει τη δυνατότητα VTIME, ζητά από τη λειτουργικότητα UP να στείλει μια αναφορά χρήσης μετά τη λήξη της περιόδου εγκυρότητας. Μετά τη λήξη της περιόδου εγκυρότητας ποσόστωσης, εάν ληφθούν πακέτα δεδομένων στο UPF, το UPF θα πρέπει να σταματήσει την προώθηση πακέτων δεδομένων ή να επιτρέψει μόνο την προώθηση περιορισμένης κυκλοφορίας επιπέδου χρήστη, ανάλογα με την πολιτική του φορέα εκμετάλλευσης στη λειτουργικότητα UP.

Συντομογραφίες:

• FL: Ετικέτα ροής
• TTC: TOS (Κατηγορία κυκλοφορίας)
• SPI: Δείκτης παραμέτρων ασφαλείας
• FD: Περιγραφή ροής
• BID: Αμφίδρομο φίλτρο SDF