مكالمة 5G - إنشاء مستوى مستخدم UPF وإرسال البيانات

تعد وظيفة مستوى المستخدم (UPF) واحدة من أهم وظائف الشبكة (NFs) في شبكة 5G الأساسية. وهي ثاني وحدة وظيفية للشبكة تتفاعل معها شبكة الراديو (RAN) أثناء تدفقات وحدة بيانات البروتوكول (PDU) في 5G (NR). كعنصر أساسي في تطور فصل مستوى التحكم ومستوى المستخدم (CUPS)، فإن UPF مسؤولة عن فحص وتوجيه وإعادة توجيه الحزم داخل تدفقات جودة الخدمة (QoS) في سياسات الاشتراك. تستخدم SMF لإرسال قوالب SDF عبر واجهة N4 لفرض قواعد حركة المرور الصاعدة (UL) والنازلة (DL). عندما تنتهي الخدمة المقابلة، تقوم UPF بتخصيص أو إنهاء تدفقات QoS في جلسة PDU.

أولاً. إنشاء مستوى المستخدمعند الوصول الأولي إلى نظام 5G، يحتاج الجهاز الطرفي (UE) إلى إنشاء قناة مستوى مستخدم مع مركز البيانات وفقًا لتوجيهات مستوى التحكم لنقل بيانات الخدمة. خلال هذه العملية:

• عندما يرغب الجهاز الطرفي (UE) في الوصول إلى شبكة 5G، فإنه يخضع أولاً لعملية تسجيل. بعد الانتهاء من جميع إجراءات مستوى التحكم، تعالج SMF جميع المعلومات المتعلقة بالجلسة أثناء مرحلة إنشاء مستوى المستخدم. يطلب AMF معرف معدات المحطة الطرفية (TEID) ​​النازل لجميع جلسات PDU التي تم تمريرها إلى SMF. ثم تحدد SMF أفضل UPF لـ UE ضمن النطاق المحدد وترسل طلب إنشاء جلسة يحتوي على جميع المعلمات لإنشاء جلسة PDU الافتراضية.
• بعد ذلك، يتم إنشاء تدفق QoS افتراضي للجلسة (غير GBR) للتبادل مع شبكة البيانات (DN) لحركة المرور. تتضمن حركة مرور الخدمة مسارًا أطول لحساب زمن الوصول والحفاظ على حركة المرور.

الشكل 1. عملية إنشاء مستوى مستخدم الجهاز الطرفي 5G (الرسائل)

• [5] طلب إنشاء UE جديد، يتطلب إنشاء سياق الجلسة
• [1] تعيين عنوان UPF
• [5] [10] طلب إنشاء جلسة مع UPF
• [3] استجابة سياق الجلسة
• [4] [5] الحصول على تحديث الجلسة الافتراضية
• [3] QoS الافتراضي، AMBR
• [3] إضافة قواعد PDR افتراضية نازلة وصاعدة لـ IMSI

ثانياً. أول إرسال بيانات صاعدة/نازلةعندما يحدث إرسال البيانات الفعلي (أي بيانات صاعدة أو نازلة)، يرسل AMF آخر طلب سياق SM إلى SMF, حيث:

• ترسل SMF طلب تعديل جلسة يحتوي على معلومات تتعلق بنوع الجلسة المطلوبة.
• تقوم UPF بإنشاء جلسة PDU ضمن القواعد واللوائح وفقًا لمتطلبات المستخدم. ثم تضيف UPF تعيين تدفق QoS، وتعيين TEID، وإدراج قواعد مختلفة (مثل PDR و FAR و URR وما إلى ذلك)، وبعض السياسات المتعلقة بالجلسة إلى جلسة PDU. كما أنها تقوم بتحصيل رسوم على كل تبادل حزم وتضيف معرف جلسة فريدًا لتمييزه عن جلسات PDU الأخرى. تضيف UPF أيضًا رقم IMSI لتحديد UE الذي تنتمي إليه الجلسة الحالية.
• يتم إعداد سياق الجلسة بواسطة UPF وإرساله إلى AMF عبر SMF، والذي يقوم بعد ذلك بإعادة توجيهه إلى gNB. يحتوي على معلومات مثل TEID المحلي لـ UPF، وسياق QoS، ورسالة تحرير الجلسة.

الشكل 2. تدفق إرسال البيانات الأول للجهاز الطرفي 5G (الرسالة)

• [2] إدارة سياسة QoS (نوع السياسة)
• [2] إعداد القاعدة الديناميكية
• [2] تحديث القاعدة الثابتة والديناميكية
• [3] تعيين FDR و PDR و QDR و BAR و URR
• [3] إرفاق القواعد بالجلسة
• [3] إنشاء TEID جديد وإدراجه في PDR
• [2] تعيين TEID ليتم تمريره إلى UPF
• [2] إدارة QoS/الحامل
• [5] إنشاء طلب جلسة
• [9] تحديث وإنشاء جلسة
• [6] التعامل مع جدولة القاعدة
• [7] تلقي تفويض الشحن
• [2] تهيئة أرصدة الشحن
• [2] الحصول على جميع السياسات النشطة
• [10] إعداد جلسة UPF
• [4] قراءة وإنشاء وتحديث والبحث عن الجلسات
• [8] قراءة وكتابة الجلسات، وتسلسل وإلغاء تسلسل جميع متجهات الجلسة
• [5] حالة غير نشطة عندما تنتقل جلسة PDU إلى الحالة الخاملة
• [6] التعامل مع استجابة تحديث الجلسة
• [5] معالجة رسائل الإعداد من AMF (طلب أولي أو جلسة PDU موجودة)
• [3] تحديث إشعارات تغيير الحالة المرسلة إلى AMF
• [3] إعداد الاستجابات (سياق الجلسة) لإرسالها إلى AMF لإعادة توجيهها إلى gNB
• [3] إرسال TEID المحلي لـ UPF إلى AMF لاستخدامه بواسطة gNB
• [3] إرسال سياق QoS المناسب إلى AMF
• [5] الحصول على معرف جلسة PDU من سياق RAT
• [5] طلب AMF لإرسال رسالة لتحرير الجلسة