本教程操作环境:windows7系统、Dell G3电脑。
UPF是什么
5G核心网中的UPF全称“User Plane Function”,中文意思为“用户平面功能”,主要负责5G核心网用户面数据包的路由和转发相关功能。
用户平面功能(UPF)是3GPP 5G核心网系统架构的重要组成部分,在5G的边缘计算和网络切片技术中发挥着低延迟和大带宽的重要作用。
UPF是5G网络和多接入边缘计算(MEC)之间的连接锚点。所有的核心网络数据必须由UPF转发,然后才能流向外部网络。MEC是5G业务应用的标志能力。基于5GC的C/U分裂架构,控制面NF集中部署在中心DC,UPF下沉到网络边缘,可以降低传输时延,实现数据流的本地分流,缓解核心网的数据传输压力,从而提高网络数据处理效率,满足垂直行业对网络超低时延、超高带宽和安全性的需求。
UPF作为5GC网络的用户平面网元,主要支持UE业务数据的路由和转发、数据和业务识别、动作和策略执行等。UPF通过N4接口与会话管理功能(SMF)交互,由SMF直接控制和管理,并根据SMF发布的各种策略执行业务流处理。
UPF功能
作为移动基础设施(Mobile Infrastructure,例如:RAN)和 DN(Data Network)之间的互连点,完成 UP 上 GTP-U(GRPS 隧道协议)协议的封装和解封装。
用于 RAT(Radio Access Technologies,无线接入技术)内部、或 RAT 之间移动性的 PDU(Protocol Data Unit,协议数据单元)会话锚点(Session Anchor Point),包括向 gNB(NG-RAN 节点)发送一个或多个 End 标记包(End Marker Packets)。
分组路由和转发:当 UPF 在多个 PSA(PDU session anchor)之间时,即 UPF 作为 I-UPF(Intermediate UPF,中间 UPF)时,会充当上行链路分类器(Uplink Classifier,UL-CL)和分支点的角色以支持多宿主 PDU 会话。作为前者时,会基于 traffic matching filters 将数据流导向到特定 DN。
数据包检查:使用 SDF(Service Data Flow,服务数据流)的 traffic filter templates 或者接收从 SMF 发出的 3-tuple(协议、以及服务端的 IP 地址和端口)PDF(Packet Flow Description)来对应用流程进行检测。
用户平面部分策略规则实施,例如门控,重定向,流量转向。
提供 UP 的 Pre-Flow QoS 功能,对包括上行链路(UL)和下行链路(DL)的传输层数据段实施速率限制(Rate Limiting)以及分组标记,以及在 DL 上处理反射 QoS(DSCP)标记,在 UL 上处理流量验证(SDF 到 QoS 流量映射)。
为计费(Billing)以及合法拦截(LI,Lawful Intercept)提供 UP 流量收集接口以及流量使用报告。
扩展知识:相关名词解释
UPF | User Plane Function | 用户面功能 |
PFCP | Packet Forwarding Control Protocol | 报文转发控制协议 |
SDF | Service Data Flow | 业务数据流 |
PDRs | Packet Detection Rules | 数据包检测规则 |
FARs | Forwarding Action Rules | 转发操作规则 |
BARs | Buffering Action Rules | 缓冲操作规则 |
QERs | QoS Enforcement Rules | Qos实施规则 |
URRs | Usage Reporting Rules | 用量上报规则 |
QFI | Qos Flow Identifier | QoS流标识符 |
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