Chamada 5G – Estabelecimento do Plano de Usuário UPF e Transmissão de Dados

A Função de Plano de Usuário (UPF) é uma das funções de rede (NFs) mais importantes na rede central 5G. É a segunda unidade funcional de rede com a qual a Rede de Rádio (RAN) interage durante os fluxos PDU em 5G (NR). Como um elemento-chave na evolução da Separação do Plano de Controle e do Plano de Usuário (CUPS), a UPF é responsável por inspecionar, rotear e encaminhar pacotes dentro dos fluxos de QoS nas políticas de assinatura. Ela usa o SMF para enviar modelos SDF via interface N4 para impor regras de tráfego de uplink (UL) e downlink (DL). Quando o serviço correspondente termina, a UPF aloca ou encerra fluxos de QoS na sessão PDU.

I. Estabelecimento do Plano de UsuárioAo acessar inicialmente o sistema 5G, o terminal (UE) precisa estabelecer um canal de plano de usuário com o data center de acordo com a orientação do plano de controle para a transmissão de dados de serviço. Durante este processo:

• Quando o terminal (UE) deseja acessar a rede 5G, ele primeiro passa por um processo de registro. Após concluir todos os procedimentos do plano de controle, o SMF processa todas as informações relacionadas à sessão durante a fase de estabelecimento do plano de usuário. O AMF solicita o DL TEID (Identificador de Equipamento Terminal) de todas as sessões PDU passadas para o SMF. O SMF então seleciona a melhor UPF para o UE dentro do intervalo especificado e envia uma solicitação de estabelecimento de sessão contendo todos os parâmetros para o estabelecimento da sessão PDU padrão.
• Posteriormente, um fluxo de QoS padrão de sessão (não-GBR) é criado para trocar com a rede de dados (DN) para tráfego. O tráfego de serviço inclui uma rota mais longa para calcular a latência e manter o tráfego.

Figura 1. Processo de Estabelecimento do Plano de Usuário do Terminal 5G (Mensagens)

• [5] Nova solicitação de estabelecimento de UE, requer a criação do contexto da sessão
• [1] Definir endereço UPF
• [5] [10] Solicitação para criar sessão com UPF
• [3] Resposta do contexto da sessão
• [4] [5] Obter atualização da sessão padrão
• [3] QoS padrão, AMBR
• [3] Adicionar regras PDR padrão de downlink e uplink para IMSI

II. Primeira Transmissão de Dados Uplink/DownlinkQuando a transmissão real de dados (ou seja, dados de uplink ou downlink) ocorre, o AMF envia outro solicitação de contexto SM para o SMF, na qual:

• O SMF envia uma solicitação de modificação de sessão contendo informações relacionadas ao tipo de sessão solicitado.
• A UPF estabelece uma sessão PDU dentro das regras e regulamentos de acordo com os requisitos do usuário. A UPF então adiciona mapeamento de fluxo de QoS, define o TEID, insere várias regras (como PDR, FAR, URR, etc.) e algumas políticas relacionadas à sessão na sessão PDU. Ela também fatura cada troca de pacotes e adiciona um ID de sessão exclusivo para distingui-la de outras sessões PDU. A UPF também adiciona um número IMSI para identificar o UE ao qual a sessão atual pertence.
• O contexto da sessão é preparado pela UPF e enviado ao AMF via SMF, que então o encaminha para o gNB. Ele contém informações como o TEID local da UPF, o contexto de QoS e a mensagem de liberação da sessão.

Figura 2. Fluxo de Primeira Transmissão de Dados do Plano de Usuário do Terminal 5G (Mensagem)

• [2] Gerenciamento de Política de QoS (Tipo de Política)
• [2] Configuração de Regra Dinâmica
• [2] Atualização de Regra Estática e Dinâmica
• [3] Mapeamento FDR, PDR, QDR, BAR, URR
• [3] Anexando Regras à Sessão
• [3] Criando um Novo TEID e Inserindo-o no PDR
• [2] Definindo o TEID a ser Passado para UPF
• [2] Gerenciamento de QoS/Portador
• [5] Criando uma Solicitação de Sessão
• [9] Atualizando e Criando uma Sessão
• [6] Manipulando o Agendamento de Regras
• [7] Recebendo Autorização de Cobrança
• [2] Inicializando Créditos de Cobrança
• [2] Obtendo Todas as Políticas Ativas
• [10] Configurando a Sessão UPF
• [4] Lendo, Criando, Atualizando e Pesquisando Sessões
• [8] Lendo e Escrevendo Sessões, e Serializando e Desserializando Todos os Vetores de Sessão
• [5] Estado Inativo Quando a Sessão PDU se Move para o Estado Inativo
• [6] Manipulando a Resposta de Atualização da Sessão
• [5] Processar mensagens de configuração do AMF (solicitação inicial ou sessão PDU existente)
• [3] Atualizar notificações de mudança de estado enviadas ao AMF
• [3] Preparar respostas (contexto da sessão) para enviar ao AMF para encaminhamento ao gNB
• [3] Enviar o TEID local da UPF ao AMF para uso pelo gNB
• [3] Enviar o contexto de QoS apropriado ao AMF
• [5] Obter o ID da sessão PDU do contexto RAT
• [5] Solicitar ao AMF que envie uma mensagem para liberar a sessão