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IPLOOK 5G核心网中UPF网元的作用

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作者 : IPLOOK
更新时间 : 2021-03-23 12:21:20
核心网作为调度中心,主要负责对数据进行分拣和分发。
4G核心网由MMES-GW、P-GW、PCRF和HSS等网元组成。5G核心网按照“控制转发分离”的原则,重组成AMF、UPF、SMF、AUSF等网元,并按需新设了NSSF、NEF、NRF等网元。
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用户(面)单元UPF,取代了原来S-GW和P-GW面向用户的“路由和转发”功能。联合MEC,向用户侧下沉,提供超大带宽、超低时延、实时性强的数据转发业务。UPF下沉,主要是为了适应高清视频、V2X等这一类新业务的需求。
 
 
 
  


如何协调UPF子单元进行数据转发呢?首先,请PCF把关下业务的合规性,生成相应的控制策略。然后,由负责元SMF全盘统筹UPF的动态负载、UPF位置、用户位置等,来选择相对最合适的UPF子单元进行数据转发。一般是遵循本地业务本地分流的原则。 5G业务分流有UL CL上行分流、IPv6多归属分流、LADN本地数据网络等多种方案。

第一套方案是UL CL上行分流。即对于每个会话,由SMF决定给会话的数据路径插入上行分流标记(UL CL),然后UPF通过匹配SMF提供的流过滤器将某些流量进行分流。这里,UL CL的作用是将满足业务过滤规则的数据包转发到指定的路径去,类似于路由表的作用。
第二套方案是IPv6多归属分流。简单而言就是,SMF决定在会话的数据路径上插入一个UPF以支持Branching Point功能。Branching Point UPF根据SMF下发的过滤规则,通过检查数据包源IP地址进行分流,向上转发上行业务包到不同PDU锚点,向下将各个锚点下来的数据进行合并。
第三套方案是LADN本地数据网络。大致就是,AMF跟踪终端位置信息,并通知SMF其位置的变化,SMF根据终端在服务区、不在服务区和不确定在不在服务区等判决结果决定UPF分流。

对于诸如V2X之类的URLLC场景业务,客户对“数据快递”的实时性要求很高(要求端到端时延低于5ms),而目前单单UPF单元的处理时长就要0.5~0.8ms左右。
针对5G UPF网元的性能提升,目前主要有三个方法:
第一个,是CPU加速。也就是UPF软件直接部署在更强劲的CPU上,以此提升性能。
第二个,是通用网卡加速。网卡是流量的直接出入口,承载着大量的数据转发。所以,在网卡上进行加速,可以提升UPF的性能。
第三个,是采用智能网卡。智能网卡是一种特殊的网卡,采用了一些智能技术,用于实现数据在网卡的直接转发,从而实现性能的提升。

IPLOOK的5G核心网UPF性能,单台服务器目前可达到25G出口流量,预计可实现40G出口流量。性能就是生产力,高性能就意味着高效率!

 
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