UPF(User Plane Function,用户面功能): ts 29.244 23.501[5.8]
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看考: http://www.freedomtutorials.com/5GSystem/use_plane_function.php
SMF 执行 UPF 的选择,详情在 TS 23501 章节 6.3.3,对于一个 PDU 会话支持的 UPF 数量没有限制
UPF 流量检测能力可以被 SMF 用来控制,如下功能列表:
- 流量检测(按照流量 IP 类型,以太网类型,非结构化类型分类)
- 流量报告(允许 SMF 支持付费)
- QoS实施
- 流量路由
UE IP 地址管理包括分配以及释放 UE IP 地址,也包括从新分配 IP 地址
当在 PDU 会话中没有使用静态 IP 地址, 实际分配 IP 地址有如下机制:
- SMF 从地址池分配并关联到所选择的 UPF 锚点
- UE IP 地址从 UPF 获得,SMF 与 UPF 通过 N2 接口交互获得一个合适的 IP 地址
- UE IP 地址从外面数据网络获取
核心网隧道信息是 PDU session 中的 N3 / N9 隧道,包括 TEID 和 IP 地址
当一个新的 PDU 会话需要建立或者释放,分配或释放 CN 隧道信息
SMF 负责指示 UPF 怎么检测用户数据流量,这个定义 PDR(Packet Detection Rule),SMF 控制 UPF 的流量检测,其提供每个 PDR 的检测信息。
IPv4 IPv6 IPv4v6 类型的 PDU Session,检测信息包括:
- CN tunnel info.
- Network instance.
- QFI.
- IP Packet Filter Set as defined in clause 5.7.6.2.
- Application Identifier: The Application ID is an index to a set of application detection rules configured in UPF.
以太网类型的 PDU Session,检测信息包括:
- CN tunnel info.
- Network instance.
- QFI.
- Ethernet Packet Filter Set as defined in clause 5.7.6.3.
UPF 转发功能如下:
- Apply N3 /N9 tunnel related handling, i.e. encapsulation.
- Forward the traffic to/from the SMF, e.g. as described in Table 5.8.2.5.2-1.
- Forward the SM PDU DN Request Container from SMF to DN-AAA server
- Forward the traffic according to locally configured policy for traffic steering.
- Forward the traffic according to N4 rules of a 5G VN group for 5G VN group communication.
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Scenario description |
Data forwarding direction |
1 |
Forwarding of user-plane packets between the UE and the SMF e.g. DHCP signalling. |
UPF to SMF SMF to UPF |
2 |
Forwarding of packets between the SMF and the external DN e.g. with DN-AAA server |
UPF to SMF SMF to UPF |
3 |
Forwarding of packets subject to buffering in the SMF. |
UPF to SMF SMF to UPF |
4 |
Forwarding of End Marker Packets constructed by the SMF to a downstream node. |
SMF to UPF |
5 |
Forwarding of user data using Control Plane CIoT 5GS Optimisation |
UPF to SMF SMF to UPF |
Table 5.8.2.5.1-1: Scenarios for data forwarding between the SMF and UPF
在 UPF 激活使用报告
向 SMF 提供报告使用信息
UPF 构造 “End marker” 包
SMF 构造 “End marker” 包
5GC 支持每一个 PDU 会话隧道建立在 (R)AN 和 UPF 的 N3 接口,以及 UPF 之间的 N9 接口
SMF 向 UPF 发送的 N4 参考点接口包括:
- - N4 会话 ID
- - PDR Packet Detection Rules 包检测规则,用来在 UPF 分类流量
- - FAR Forwarding Action Rules 转发行为规则,信息是否转发,丢弃或者缓存
- - MAR Multi-Access Rules,信息怎样对于多接入 PDU 会话处理流量导向,转换,分流
- - URR Usage Reporting Rules,使用报告规则
- - QER Qos Enforment Rules Qos 实施规则,
- - Trace Requirements
- - port Management Information Container in 5GS
- - Bridge Information
在 N4 接口报告 UE MAC 地址
Support for unicast traffic forwarding of a 5G VN
Support for unicast traffic forwarding update due to UE mobility
Support for user plane traffic replication in a 5G VN
PDR: 控制 UP 如何对数据包进行检测和分类
PDR 必须包括 PDI 包检测信息,其定义了包检测的详细信息,包含以下信息:
- 入方向数据包的源接口(source interface of the incoming packets)
- Local F-TEID,网络实例,UE IP,SDF filter,Application ID,QFI 等任意组合
CORE: the filter is for downlink data flow
ACCESS: the filter is for uplink data flow
FAR 用来告诉 UP 转发数据包
CP 应该在一个 PFCP 会话中规定每个 PDR 仅提供一个 FAR,FAR 为 UP 提供如何处理与 PDR 匹配的指令。
通过在FAR中的Apply Action IE 中设置相应的 flag,CP 可以控制 UP 的功能:
- 通过设置 DROP flag 丢弃数据包
- 通过设置 FORW flag 来转发数据包
- 通过设置 BUFF flag 缓冲下行链路分组
- 通过设置 NOCP flag,通知 CP 功能有关缓冲的第一个 DL 数据包的到达
通过设置 DUPL flag,来提供有关如何转发重复数据包的说明,从而复制数据包
Destination Interface: 报文要转发到哪个目的接口
Network Instance:报文要转发到哪个网络实例
Redirect Information:是否对报文做重定向处理,重定向目的地
Outer Header Creation:是否对转发报文添加报文头(例如 GTP-U)
Transport Level Marking:转发报文 IP 头部添加指定的 DSCP 标记
Forwarding Policy: 转发策略,关联到 UPF 本地配置的转发策略
Header Enrichment:包头增强,HTTP 头部添加额外信息,例如手机号码
BAR 提供指令以控制 PFCP 会话集的所有 FAR 的 UP 功能的缓冲行为。CP 功能可以修改 BAR 中提供的以下缓冲指令
注意:目前版本的规范中,每个 PFCP 会话最多可以创建一个 BAR
CP功能可以在BAR中提供以下缓冲参数:
CP 应在 PFCP 会话建立请求或 PFCP 会话修改请求中为 PFCP 会话提供 QER,来请求 UP 应用用户平面业务的 QoS
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Scenario description |
Data forwarding direction |
For EPC applicable to |
For 5GC applicable to |
1 |
Forwarding of user-plane packets between the UE and the CP function. |
UP to CP function |
PGW |
UPF to SMF |
2 |
Forwarding of packets between the CP function and the external PDN (over SGi) / DN (over N6). |
UP to CP function |
PGW |
UPF to SMF |
3 |
Forwarding of packets subject to buffering in the CP function. |
UP to CP function |
SGW |
UPF to SMF |
4 |
Forwarding of End Marker Packets constructed by the CP function to a downstream node. |
CP to UP function |
SGW, PGW |
SMF to UPF |
5 |
Forwarding of user data using Control Plane CIoT 5GS Optimisation |
UP to CP function |
- |
UPF to SMF |
表5.3.1-1:CP和UP功能之间的数据转发方案
Attribute |
Description |
Comment |
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N4 Session ID |
Identifies the N4 session associated to this MAR. |
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Rule ID |
Unique identifier to identify this rule. |
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Steering functionality |
Indicates the applicable traffic steering functionality: Values "MPTCP functionality", "ATSSS-LL functionality". |
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Steering mode |
Values "Active-Standby", "Smallest Delay", "Load Balancing" or "Priority-based". |
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Per-Access Forwarding Action information (NOTE 1) |
Forwarding Action Rule ID |
The Forwarding Action Rule ID identifies a forwarding action that has to be applied. |
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Weight |
Identifies the weight for the FAR in case steering mode is "Load Balancing" |
The weights for all FARs need to sum up to 100 |
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Priority |
Values "Active or Standby" or "High or Low" for the FAR |
"Active or Standby" for "Active-Standby" steering mode and "High or Low" for "Priority-based" steering mode |
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List of Usage Reporting Rule ID(s) |
Every Usage Reporting Rule ID identifies a measurement action that has to be applied. |
This enables the SMF to request separate usage reports for different FARs (i.e. different accesses) |
NOTE 1: The Per-Access Forwarding Action information is provided per access type (i.e. 3GPP access or Non-3GPP access). |
Table 5.8.2.11.8-1: Attributes within Multi-Access Rule琳
上行链路分类器和分支点功能是指, UPF 将同一 PFCP 会话(PDU 会话)的上行链路业务流路由到两个或多个 PDU 会话锚点的能力,并将下行链路流量从隧道上的这些 PDU 会话锚点路由到 UE
IPv4,IPv6,IPv4v6 或以太网类型的 PDU 会话支持上行分类器。上行链路业务流到不同 PDU 会话锚的路由基于,IP PDU 会话的目标 IP 地址/上行链路数据包的前缀。
分支点支持类型为 IPv6 的多宿主 PDU 会话,即具有多个 IPv6 前缀的 PDU 会话。上行链路流量流向不同的 PDU 会话锚点的路由,其基于上行链路数据包的源 IP 前缀。
SMF 在 PDU 会话建立或者修改阶段,可能插入一个上行分类器或者分至点,提供:
- two or more UL PDRs,具有适当的分组检测信息,以及具有相应的 FAR,以将上行链路业务流路由到适当的 PDU 会话锚点
- two or more DL PDRs,具有适当的数据包检测信息,并具有一个(或多个)FAR,以将隧道上的下行链路业务流路由到 UE
UDBC: UL/DL Buffering Control UL / DL 缓冲控制
URSP: UE Route Selection Policy UE 路由选择策略 TS 23.503 [45] clause 6.6.2
OAM:
DNAI:
TEID:Tunnel endpoint ID,隧道端点标识符。
参考:
http://www.freedomtutorials.com/5GSystem/use_plane_function.php