5G에서, 단말 통화 시 UPF 인터페이스(프로토콜) 사용 순서

사용자 평면 기능(UPF)은 5G 코어 네트워크에서 가장 중요한 네트워크 기능(NFs) 중 하나입니다. NR RAN이 PDU 흐름 중에 상호 작용하는 두 번째 네트워크 기능입니다. UPF는 CUPS(사용자 평면에서 제어 평면 분리)의 진화로, 특히 가입 정책에서 QoS 흐름 내에서 패킷을 검사, 라우팅 및 전달하는 역할을 합니다. 또한 SMF가 N4 인터페이스를 통해 보낸 SDF 템플릿을 사용하여 UL(업링크) 및 DL(다운링크) 트래픽 규칙을 적용합니다. 해당 서비스가 종료되면 PDU 세션에서 QoS 흐름을 할당하거나 종료합니다.

그림 1. 5G SMF 및 인터페이스(프로토콜)

I. UPF 인터페이스 및 프로토콜에는 다음이 포함됩니다:

• N4[5]사용자 평면이 설정된 후 세션 관리 컨텍스트 및 필요한 매개변수는 SMF(단일 모드 광섬유)에서 UPF(사용자 평면 기능)로 전송됩니다.
• PFCP[7] SMF와 UPF 간의 모든 통신은 패킷 전달 PFCP(제어 프로토콜)에 의해 관리됩니다. 이는 사용자 평면과 제어 평면을 분리하는 주요 프로토콜 중 하나입니다.
• GTP[3]GPRS 터널링 프로토콜(GTP)은 4G, NSA(5G 비독립형), SA(5G 독립형) 및 모바일 에지 컴퓨팅 아키텍처에서 로밍 또는 홈 사용자 간의 원활한 상호 연결을 제공하고 트래픽을 전달하는 역할을 합니다. 5G에서는 GTP 터널이 N9 인터페이스에도 사용됩니다.

II. 통화 흐름(세션 설정 및 UPF 초기화) PDU 세션 설정 중에 SMF는 PFCP(N4 인터페이스)를 통해 UPF에 연결됩니다. 이 PFCP 세션은 PDR, QFI, URR 및 FAR과 같은 정보를 포함하는 SDF 템플릿을 전달합니다. UPF는 초기 세션 설정 중에 기본 QoS(비 GBR) 흐름을 할당합니다.

III. 터미널(UE) 통화 인터페이스 사용 시퀀스

• [6] N4는 세션 설정 요청을 처리합니다.
• [6] PFCP는 PDR 생성을 처리합니다.
• [6] [12] PDR의 기존 PDI 확인
• [6] [12] TEID 확인
• [6] [12] 소스 인터페이스 확인
• [6] [12] 이전 SDF 필터 ID 확인
• [6] [12] 모든 필터 플래그 설정: BID, FL, SPI, TTC, FD
• [6] PFCP는 FAR 생성을 처리합니다.
• [6] URR 생성
• [6] BAR 생성
• [6] QRR 생성
• [6] N3 TEID 및 QFI 설정
• [4] UPF 초기화
• [4] PFCP 컨텍스트 초기화
• [1] UPF 컨텍스트 초기화
• [1] 사용자 평면 기능 특성 설정: FTUP, EMPU, MNOP, VTIME, UPF 속성 길이
• [6] [7] 세션 설정 응답
• [5] N4는 세션 설정 응답을 빌드합니다.
• [5] 노드 ID
• [5] PFCP 요청 수락됨
• [5] F-SEID
• [5] PDR 존재 확인됨
• [5] PFCP 메시지 빌드
• FTUP: UP 기능은 F-TEID의 할당/해제를 지원합니다.
• EMPU: UP 기능은 파일 종료 패킷을 전송하는 것을 지원합니다.
• MNOP: UP 기능은 "URR의 패킷 수 측정" 플래그를 통해 수행되는 URR에서 패킷 수를 측정하는 것을 지원합니다. MNOP(패킷 수 측정): "1"로 설정하면 바이트 단위로 측정하는 것 외에도 흐름 기반 측정에서 업링크/다운링크/총 전송 패킷 수도 요청됨을 나타냅니다.
• VTIME: UP 기능은 할당량 유효 기간 기능을 지원합니다. UP 기능이 VTIME 기능을 지원하는 경우 유효 기간이 만료된 후 사용 보고서를 보내도록 UP 기능에 요청합니다. 할당량 유효 기간이 만료된 후 UPF에서 데이터 패킷을 수신하면 UPF는 데이터 패킷 전달을 중지하거나 UP 기능에서 운영자의 정책에 따라 제한된 사용자 평면 트래픽만 전달하도록 허용해야 합니다.

약어:

• FL: 흐름 태그
• TTC: TOS(트래픽 범주)
• SPI: 보안 매개변수 색인
• FD: 흐름 설명
• BID: 양방향 SDF 필터