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UPF
UPF
UPF(User Plane Function), 用户数据面功能实体, 是 5GC 核心网中负责 用户数据报文处理的单元,支持 GTP-U/C 与 PFCP 等协议接口与 5GC 其他网元通信。
随着 5G 的商用推进,4K/8K 高清视频、云游戏、远程驾驶、工业控制等 eMBB/URLLC 应用需求也日趋紧迫,它们对网络提出了超低时延、超大带宽的要求。而这些性能需求与 UPF 紧密相关,需要 UPF 提供高效的数据处理和转发。
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产品优势
高吞吐量
单个UPF实例吞吐量可达100Gbps
云原生设计
遵循3GPP标准,基于NFV和容器化架构,实现资源高效利用
高性能
具备高性能DPI能力,采用DPDK实现高速数据转发处理
低时延
完全自动化,实现端到端低时延和更高的成本效益
多场景灵活部署
支持5G边缘云、混合4G/5G组网、分布式、虚拟化按需部署
99.999%高可靠性
采用统一软件平台架构,保证系统的高稳定性和可靠性
UPF 分流技术
UPF 网元在整个
5GC
核心网中,是唯一处理用户数据面数据的网元,通过 N3 与 gNB 进行连接,通过 N4 接口与 SMF 进行连接,通过 N6 接口与互联网连接,通过 N9 接口与其他的 UPF 连接。
UPF 作为 5G 网络和多接入边缘计算(MEC,Multi-Access Edge Computing)之间的连接锚点,所有核心网数据必须经过 UPF 转发,才能流向外部网络。MEC 是5G 业务应用的标志能力。基于 5GC 的 C/U 分离式架构,控制面 NF 在中心 DC 集中部署,UPF 下沉到网络边缘部署,这样可以
减少传输时延,实现数据流量的本地分流,缓解核心网的数据传输压力
,从而提升网络数据处理效率,满足垂直行业对网络超低时延、超高带宽以及安全等方面的诉求。
UPF 用户面按需下沉部署
5GC 网络中,综合各场景对业务时延和地域覆盖的需要,可以将用户面 UPF 下沉部署在
城域
、
边缘
,或部署在
中心
位置。
UPF 与归属的 SMF 通过 IP 承载网实现 Full Mesh 全互联组网。UPF 通过组 Pool 方式实现容灾,Pool 内的各 UPF 部署在不同站点的不同机房,单机房故障不影响 Pool 内其他 UPF 正常工作。
5G 场景下,2C(to Consumer)业务的 UPF 一般都下沉到城域,可以
缩短 RTT 时延,提升业务体验
。
2B(to Business)业务的 UPF 一般部署在边缘或城域,可以减少流量迂回,节省网络传输。对时延或网络安全要求高的业务,例如工业控制、场馆 AR/VR 赛事,建议部署在边缘。对时延和安全要求不高的企业园区业务,可以部署在城域和 Internet 业务或其他企业园区业务共享 UPF ,提高资源利用率。
功能列表
作为移动基础设施,例如RAN和DN之间的互连点
» 完成 UP 上 GTP-U(GRPS 隧道协议)协议的封装和解封装
用于 RAT内部、或 RAT 之间移动性的 PDU会话锚点
» 包括向 gNB(NG-RAN 节点)发送一个或多个 End 标记包(End Marker Packets)
分组路由和转发
» 当 UPF 在多个 PSA(PDU session anchor)之间时,即 UPF 作为 I-UPF(Intermediate UPF,中间 UPF)时,会充当上行链路分类器(Uplink Classifier,UL-CL)和分支点的角色以支持多宿主 PDU 会话。作为前者时,会基于 traffic matching filters 将数据流导向到特定 DN
数据包检查
» QER Qos Enforcement Rule Qos 实施规则
» FAR Fowwarding Action Rule 转发行为规则
» BAR Buffering Action Rule 缓冲行为规则
» URR Usage Reporting Rules 用量上报规则
用户平面部分策略规则实施
» 上行链路(UL)和下行链路(DL)的传输层数据段实施速率限制
» 分组标记
» 在 DL 上处理反射 QoS(DSCP)标记,在 UL 上处理流量验证(SDF 到 QoS 流量映射)
数据包检查
» 使用 SDF(Service Data Flow,服务数据流)的 traffic filter templates 或者接收从 SMF 发出的 3-tuple(协议、以及服务端的 IP 地址和端口)PDF(Packet Flow Description)来对应用流程进行检测
用户平面部分策略规则实施
» 门控
» 重定向
» 流量转向
3GPP标准接口
» N3:RAN(gNB)和 Initial UPF 之间的接口
» N4:SMF 和 UPF 之间的接口
» N6:DN 和 UPF 之间的接口,即连接外部 PDU 和 DN
» N9:两个 UPF 之间的接口,例如:I-UPF 和 UPF of PDU Session Anchor(简称:锚 UPF)之间
在 DL 上处理反射 QoS(DSCP)标记,在 UL 上处理流量验证(SDF 到 QoS 流量映射)
支持IPv4和IPv6
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