UPF(User Plane Function,用户面功能),是 3GPP 定义的 5G Core(核心网)基础设施系统架构的基本组成部分。
UPF 从 4G EPC CUPS 演进而来,4G EPC CUPS 将 PGW 分离为 PGW-C 和 PGW-U。使 PGW-U 在更接近网络边缘的地方执行数据包处理以及流量聚合,即提高带宽效率,同时减少网络阻塞。而处理信令业务的 PGW-C 则依旧位于 MME 的北行。CUPS 的主要目标是支持 5G 实现新的无线接入(NR)实现,满足物联网应用和更高的数据传输速率需求。然而要彻底实现 CP 和 UP 的分离是一项复杂的工程,所以 5G Core 利用 UPF 的优势来实现了网络切片(Network Slicing)的设计。
3GPP 23.501 是这样定义 UPF 的:
NOTE: 并非所有上述的 UPF 功能清单都需要在网络切片的 UPF 的实例中得到支持。
与 UPF 相关的由 4 个标准参考点:
其中,N3 和 N9 参考点上采用的协议是带 5G 扩展协议头的 GTP 协议、分段路由协议(SRV6 或 NSH)以及 ICN(Information Centric Networking)协议。此外,还有 GTP 协议之上(Over)的 LISP-DP(Locator/ID Separation data plane protocol,位置/身份分离数据平面协议)和 ILA(Identifier Locator Addressing,标识符定位寻址)。由 I-UPF 来完成中继,并在锚 UPF 之上终止这些协议。
UPF 通过 N4 参考点从 SMF 接收 user plane traffic flow,并最终根据 rules 实现数据分流。N4 采用了 PFCP(Packet Forwarding Control Protocol,分组交换控制协议),该协议类似于 OpenFlow,也可以用于 CUPS SX 参考点。外部可以使用 UPF 建立的 PFCP Session 来识别(PDRs,Packet Detection Rules,数据包发现规则)、转发(FARs,Forwarding Action Rules)、处理(BARs,Buffering Action Rules)、标记(QERs,QoS Enforcement Rules)、报告(URRs,Usage Reporting Rules)数据包。
https://www.metaswitch.com/knowledge-center/reference/what-is-the-5g-user-plane-function-upf
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