การโทร 5G – การสร้าง User Plane ของ UPF และการส่งข้อมูล

ฟังก์ชัน User Plane (UPF) เป็นหนึ่งในฟังก์ชันเครือข่าย (NF) ที่สำคัญที่สุดในเครือข่ายหลัก 5G เป็นหน่วยงานฟังก์ชันเครือข่ายที่สองที่ Radio Network (RAN) โต้ตอบด้วยระหว่างการไหลของ PDU ใน 5G (NR) ในฐานะองค์ประกอบสำคัญในการพัฒนา Control Plane และ User Plane Separation (CUPS) UPF มีหน้าที่ตรวจสอบ เส้นทาง และส่งต่อแพ็กเก็ตภายในโฟลว์ QoS ในนโยบายการสมัครสมาชิก ใช้ SMF เพื่อส่งเทมเพลต SDF ผ่านอินเทอร์เฟซ N4 เพื่อบังคับใช้กฎจราจรขาขึ้น (UL) และขาลง (DL) เมื่อบริการที่เกี่ยวข้องสิ้นสุดลง UPF จะจัดสรรหรือยุติโฟลว์ QoS ในเซสชัน PDU

I. การจัดตั้ง User Planeเมื่อเข้าถึงระบบ 5G ในตอนแรก เทอร์มินัล (UE) จำเป็นต้องสร้างช่องสัญญาณ user plane กับศูนย์ข้อมูลตามคำแนะนำของ control plane สำหรับการส่งข้อมูลบริการ ในระหว่างกระบวนการนี้:

• เมื่อเทอร์มินัล (UE) ต้องการเข้าถึงเครือข่าย 5G ก่อนอื่นจะต้องผ่านกระบวนการลงทะเบียน หลังจากดำเนินการตามขั้นตอน control plane ทั้งหมดแล้ว SMF จะประมวลผลข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับเซสชันทั้งหมดในระหว่างขั้นตอนการจัดตั้ง user plane AMF จะขอ DL TEID (Terminal Equipment Identifier) ​​ของเซสชัน PDU ทั้งหมดที่ส่งไปยัง SMF จากนั้น SMF จะเลือก UPF ที่ดีที่สุดสำหรับ UE ภายในช่วงที่ระบุและส่งคำขอสร้างเซสชันที่มีพารามิเตอร์ทั้งหมดสำหรับการสร้างเซสชัน PDU เริ่มต้น
• หลังจากนั้น จะมีการสร้างโฟลว์ QoS เริ่มต้นของเซสชัน (non-GBR) เพื่อแลกเปลี่ยนกับเครือข่ายข้อมูล (DN) สำหรับการรับส่งข้อมูล การรับส่งข้อมูลบริการรวมถึงเส้นทางที่ยาวขึ้นสำหรับการคำนวณเวลาแฝงและการบำรุงรักษาการรับส่งข้อมูล

รูปที่ 1. กระบวนการสร้าง User Plane ของเทอร์มินัล 5G (ข้อความ)

• [5] คำขอสร้าง UE ใหม่ ต้องสร้างบริบทเซสชัน
• [1] ตั้งค่าที่อยู่ UPF
• [5] [10] คำขอสร้างเซสชันด้วย UPF
• [3] การตอบสนองบริบทเซสชัน
• [4] [5] รับการอัปเดตเซสชันเริ่มต้น
• [3] QoS เริ่มต้น, AMBR
• [3] เพิ่มกฎ PDR ขาลงและขาขึ้นเริ่มต้นสำหรับ IMSI

II. การส่งข้อมูล Uplink/Downlink ครั้งแรกเมื่อมีการส่งข้อมูลจริง (เช่น ข้อมูลขาขึ้นหรือขาลง) AMF จะส่งอีกครั้งคำขอบริบท SM ไปยัง SMFซึ่งใน:

• SMF ส่งคำขอปรับเปลี่ยนเซสชันที่มีข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับประเภทเซสชันที่ร้องขอ
• UPF สร้างเซสชัน PDU ภายในกฎและข้อบังคับตามความต้องการของผู้ใช้ จากนั้น UPF จะเพิ่มการแมปโฟลว์ QoS ตั้งค่า TEID แทรกกฎต่างๆ (เช่น PDR, FAR, URR ฯลฯ) และนโยบายที่เกี่ยวข้องกับเซสชันบางอย่างลงในเซสชัน PDU นอกจากนี้ยังเรียกเก็บเงินการแลกเปลี่ยนแพ็กเก็ตแต่ละครั้งและเพิ่ม ID เซสชันที่ไม่ซ้ำกันเพื่อแยกความแตกต่างจากเซสชัน PDU อื่นๆ UPF ยังเพิ่มหมายเลข IMSI เพื่อระบุ UE ที่เซสชันปัจจุบันเป็นของ
• บริบทเซสชันถูกจัดเตรียมโดย UPF และส่งไปยัง AMF ผ่าน SMF ซึ่งจะส่งต่อไปยัง gNB มีข้อมูลเช่น TEID ในพื้นที่ของ UPF บริบท QoS และข้อความปล่อยเซสชัน

รูปที่ 2.5G Terminal User Plane First Data Transmission Flow (ข้อความ)

• [2] การจัดการนโยบาย QoS (ประเภทนโยบาย)
• [2] การตั้งค่ากฎแบบไดนามิก
• [2] การอัปเดตกฎแบบคงที่และแบบไดนามิก
• [3] การแมป FDR, PDR, QDR, BAR, URR
• [3] การแนบกฎกับเซสชัน
• [3] การสร้าง TEID ใหม่และแทรกลงใน PDR
• [2] การตั้งค่า TEID ที่จะส่งไปยัง UPF
• [2] การจัดการ QoS/Bearer
• [5] การสร้างคำขอเซสชัน
• [9] การอัปเดตและการสร้างเซสชัน
• [6] การจัดการการจัดตารางกฎ
• [7] การรับการอนุญาตการเรียกเก็บเงิน
• [2] การเริ่มต้นเครดิตการเรียกเก็บเงิน
• [2] การรับนโยบายที่ใช้งานอยู่ทั้งหมด
• [10] การตั้งค่าเซสชัน UPF
• [4] การอ่าน การสร้าง การอัปเดต และการค้นหาเซสชัน
• [8] การอ่านและเขียนเซสชัน และการจัดลำดับและการยกเลิกการจัดลำดับเวกเตอร์เซสชันทั้งหมด
• [5] สถานะ Inactive เมื่อเซสชัน PDU ย้ายไปยังสถานะ Idle
• [6] การจัดการการตอบสนองการอัปเดตเซสชัน
• [5] ประมวลผลข้อความการตั้งค่าจาก AMF (คำขอเริ่มต้นหรือเซสชัน PDU ที่มีอยู่)
• [3] อัปเดตการแจ้งเตือนการเปลี่ยนแปลงสถานะที่ส่งไปยัง AMF
• [3] เตรียมการตอบสนอง (บริบทเซสชัน) เพื่อส่งไปยัง AMF เพื่อส่งต่อไปยัง gNB
• [3] ส่ง TEID ในพื้นที่ UPF ไปยัง AMF เพื่อใช้โดย gNB
• [3] ส่งบริบท QoS ที่เหมาะสมไปยัง AMF
• [5] รับ ID เซสชัน PDU จากบริบท RAT
• [5] ขอให้ AMF ส่งข้อความเพื่อปล่อยเซสชัน