5G 통화 – UPF 사용자 평면 설정 및 데이터 전송

사용자 평면 기능(UPF)은 5G 코어 네트워크에서 가장 중요한 네트워크 기능(NF) 중 하나입니다. 이는 무선 네트워크(RAN)가 5G(NR)에서 PDU 흐름 동안 상호 작용하는 두 번째 네트워크 기능 유닛입니다. 제어 평면과 사용자 평면 분리(CUPS)의 진화에서 핵심 요소인 UPF는 가입 정책에서 QoS 흐름 내에서 패킷을 검사, 라우팅 및 전달하는 역할을 합니다. SMF를 사용하여 N4 인터페이스를 통해 SDF 템플릿을 보내 업링크(UL) 및 다운링크(DL) 트래픽 규칙을 적용합니다. 해당 서비스가 종료되면 UPF는 PDU 세션에서 QoS 흐름을 할당하거나 종료합니다.

I. 사용자 평면 설정5G 시스템에 처음 액세스할 때 터미널(UE)은 서비스 데이터 전송을 위해 제어 평면 지침에 따라 데이터 센터와 사용자 평면 채널을 설정해야 합니다. 이 과정에서:

• 터미널(UE)이 5G 네트워크에 액세스하려는 경우 먼저 등록 프로세스를 거칩니다. 모든 제어 평면 절차를 완료한 후 SMF는 사용자 평면 설정 단계에서 모든 세션 관련 정보를 처리합니다. AMF는 SMF로 전달된 모든 PDU 세션의 다운링크 DL TEID(터미널 장비 식별자)를 요청합니다. 그런 다음 SMF는 지정된 범위 내에서 UE에 가장 적합한 UPF를 선택하고 기본 PDU 세션 설정을 위한 모든 매개변수를 포함하는 세션 설정 요청을 보냅니다.
• 이후 트래픽을 위해 데이터 네트워크(DN)와 교환하기 위해 세션 기본 QoS 흐름(비 GBR)이 생성됩니다. 서비스 트래픽에는 대기 시간을 계산하고 트래픽을 유지 관리하기 위한 더 긴 경로가 포함됩니다.

그림 1. 5G 터미널 사용자 평면 설정 프로세스(메시지)

• [5] 새 UE 설정 요청, 세션 컨텍스트 생성 필요
• [1] UPF 주소 설정
• [5] [10] UPF와 세션 생성 요청
• [3] 세션 컨텍스트 응답
• [4] [5] 기본 세션 업데이트 가져오기
• [3] 기본 QoS, AMBR
• [3] IMSI에 대한 기본 다운링크 및 업링크 PDR 규칙 추가

II. 첫 번째 업링크/다운링크 데이터 전송실제 데이터 전송(즉, 업링크 또는 다운링크 데이터)이 발생하면 AMF는 다른 SM 컨텍스트 요청을 SMF로 보냅니다, 여기서:

• SMF는 요청된 세션 유형과 관련된 정보를 포함하는 세션 수정 요청을 보냅니다.
• UPF는 사용자 요구 사항에 따라 규칙 및 규정에 따라 PDU 세션을 설정합니다. 그런 다음 UPF는 QoS 흐름 매핑을 추가하고, TEID를 설정하고, 다양한 규칙(예: PDR, FAR, URR 등)과 일부 세션 관련 정책을 PDU 세션에 삽입합니다. 또한 각 패킷 교환을 청구하고 다른 PDU 세션과 구별하기 위해 고유한 세션 ID를 추가합니다. UPF는 또한 현재 세션이 속한 UE를 식별하기 위해 IMSI 번호를 추가합니다.
• 세션 컨텍스트는 UPF에서 준비되어 SMF를 통해 AMF로 전송된 다음 gNB로 전달됩니다. 여기에는 UPF의 로컬 TEID, QoS 컨텍스트 및 세션 해제 메시지와 같은 정보가 포함됩니다.

그림 2. 5G 터미널 사용자 평면 첫 번째 데이터 전송 흐름(메시지)

• [2] QoS 정책 관리(정책 유형)
• [2] 동적 규칙 설정
• [2] 정적 및 동적 규칙 업데이트
• [3] 매핑 FDR, PDR, QDR, BAR, URR
• [3] 세션에 규칙 첨부
• [3] 새 TEID 생성 및 PDR에 삽입
• [2] UPF로 전달할 TEID 설정
• [2] QoS/베어러 관리
• [5] 세션 요청 생성
• [9] 세션 업데이트 및 생성
• [6] 규칙 스케줄링 처리
• [7] 충전 권한 수신
• [2] 충전 크레딧 초기화
• [2] 모든 활성 정책 획득
• [10] UPF 세션 설정
• [4] 세션 읽기, 생성, 업데이트 및 검색
• [8] 세션 읽기 및 쓰기, 모든 세션 벡터 직렬화 및 역직렬화
• [5] PDU 세션이 유휴 상태로 이동할 때 비활성 상태
• [6] 세션 업데이트 응답 처리
• [5] AMF에서 설정 메시지 처리(초기 요청 또는 기존 PDU 세션)
• [3] AMF로 전송된 상태 변경 알림 업데이트
• [3] gNB로 전달하기 위해 AMF로 보낼 응답(세션 컨텍스트) 준비
• [3] gNB에서 사용하기 위해 AMF로 UPF 로컬 TEID 전송
• [3] AMF로 적절한 QoS 컨텍스트 전송
• [5] RAT 컨텍스트에서 PDU 세션 ID 획득
• [5] 세션 해제 메시지를 보내도록 AMF 요청