5G Çağrısı – UPF Kullanıcı Düzlemi Kurulumu ve Veri İletimi

User Plane Function (UPF), 5G çekirdek ağındaki en önemli ağ işlevlerinden (NF'ler) biridir. Radyo Ağı'nın (RAN) 5G'de (NR) PDU akışları sırasında etkileşimde bulunduğu ikinci ağ işlevsel birimidir. Kontrol Düzlemi ve Kullanıcı Düzlemi Ayrımı'nın (CUPS) evriminde kilit bir unsur olan UPF, abonelik politikalarındaki QoS akışları içinde paketleri incelemek, yönlendirmek ve iletmekten sorumludur. Uplink (UL) ve downlink (DL) trafik kurallarını uygulamak için SMF'yi N4 arayüzü üzerinden SDF şablonları göndermek için kullanır. İlgili hizmet sona erdiğinde, UPF PDU oturumunda QoS akışları tahsis eder veya sonlandırır.

I. Kullanıcı Düzlemi Oluşturma5G sistemine ilk erişimde, terminal (UE), hizmet verisi iletimi için kontrol düzlemi rehberliğine göre veri merkezi ile bir kullanıcı düzlemi kanalı oluşturmalıdır. Bu süreçte:

• Terminal (UE) 5G ağına erişmek istediğinde, önce bir kayıt işleminden geçer. Tüm kontrol düzlemi prosedürleri tamamlandıktan sonra, SMF, kullanıcı düzlemi oluşturma aşamasında oturumla ilgili tüm bilgileri işler. AMF, SMF'ye geçirilen tüm PDU oturumlarının downlink DL TEID'sini (Terminal Ekipman Tanımlayıcısı) ister. Daha sonra SMF, belirtilen aralık içindeki UE için en iyi UPF'yi seçer ve varsayılan PDU oturumu oluşturma için tüm parametreleri içeren bir oturum oluşturma isteği gönderir.
• Daha sonra, trafik için veri ağı (DN) ile alışveriş yapmak üzere bir oturum varsayılan QoS akışı (GBR olmayan) oluşturulur. Hizmet trafiği, gecikmeyi hesaplamak ve trafiği korumak için daha uzun bir rota içerir.

Şekil 1. 5G Terminal Kullanıcı Düzlemi Oluşturma Süreci (Mesajlar)

• [5] Yeni UE oluşturma isteği, oturum bağlamı oluşturulmasını gerektirir
• [1] UPF adresini ayarla
• [5] [10] UPF ile oturum oluşturma isteği
• [3] Oturum bağlamı yanıtı
• [4] [5] Varsayılan oturum güncellemesini al
• [3] Varsayılan QoS, AMBR
• [3] IMSI için varsayılan downlink ve uplink PDR kuralları ekle

II. İlk Uplink/Downlink Veri İletimiGerçek veri iletimi (yani, uplink veya downlink verileri) gerçekleştiğinde, AMF başka bir SM bağlam isteği SMF'ye gönderir, burada:

• SMF, istenen oturum türüyle ilgili bilgileri içeren bir oturum değiştirme isteği gönderir.
• UPF, kullanıcı gereksinimlerine göre kurallara ve düzenlemelere göre bir PDU oturumu oluşturur. Daha sonra UPF, QoS akış eşlemesi ekler, TEID'yi ayarlar, çeşitli kurallar (PDR, FAR, URR vb. gibi) ve bazı oturumla ilgili politikaları PDU oturumuna ekler. Ayrıca her paket alışverişini faturalandırır ve diğer PDU oturumlarından ayırt etmek için benzersiz bir oturum kimliği ekler. UPF ayrıca, mevcut oturumun ait olduğu UE'yi tanımlamak için bir IMSI numarası ekler.
• Oturum bağlamı UPF tarafından hazırlanır ve SMF aracılığıyla AMF'ye gönderilir, daha sonra gNB'ye iletilir. UPF'nin yerel TEID'si, QoS bağlamı ve oturum serbest bırakma mesajı gibi bilgileri içerir.

Şekil 2.5G Terminal Kullanıcı Düzlemi İlk Veri İletim Akışı (Mesaj)

• [2] QoS Politikası Yönetimi (Politika Türü)
• [2] Dinamik Kural Ayarı
• [2] Statik ve Dinamik Kural Güncellemesi
• [3] FDR, PDR, QDR, BAR, URR Eşlemesi
• [3] Kuralları Oturuma Ekleme
• [3] Yeni bir TEID Oluşturma ve PDR'ye Ekleme
• [2] TEID'yi UPF'ye Geçirilmek Üzere Ayarlama
• [2] QoS/Taşıyıcı Yönetimi
• [5] Bir Oturum İsteği Oluşturma
• [9] Bir Oturumu Güncelleme ve Oluşturma
• [6] Kural Zamanlamasını İşleme
• [7] Şarj Yetkisi Alma
• [2] Şarj Kredilerini Başlatma
• [2] Tüm Aktif Politikaları Alma
• [10] UPF Oturumu Kurma
• [4] Oturumları Okuma, Oluşturma, Güncelleme ve Arama
• [8] Oturumları Okuma ve Yazma ve Tüm Oturum Vektörlerini Seri Hale Getirme ve Seri Dışı Bırakma
• [5] PDU Oturumu Boşta Duruma Geçtiğinde Etkin Olmayan Durum
• [6] Oturum Güncelleme Yanıtını İşleme
• [5] AMF'den gelen kurulum mesajlarını işleme (ilk istek veya mevcut PDU oturumu)
• [3] AMF'ye gönderilen durum değişikliği bildirimlerini güncelleme
• [3] gNB'ye iletilmek üzere AMF'ye gönderilecek yanıtları (oturum bağlamı) hazırlama
• [3] gNB tarafından kullanılmak üzere AMF'ye UPF yerel TEID'sini gönder
• [3] Uygun QoS bağlamını AMF'ye gönder
• [5] RAT bağlamından PDU oturum kimliğini al
• [5] Oturumu serbest bırakmak için bir mesaj göndermesini AMF'den iste