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行業(yè)科普

IPLOOK 5G核心網(wǎng)中UPF網(wǎng)元的作用

更新時間 : 2021-03-23 12:21:20
核心網(wǎng)作為調(diào)度中心，主要負責對數(shù)據(jù)進行分揀和分發(fā)。
4G核心網(wǎng)由MME、S-GW、P-GW、PCRF和HSS等網(wǎng)元組成。5G核心網(wǎng)按照“控制轉發(fā)分離”的原則，重組成AMF、UPF、SMF、AUSF等網(wǎng)元，并按需新設了NSSF、NEF、NRF等網(wǎng)元。
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  4G核心網(wǎng)
用戶(面)單元UPF，取代了原來S-GW和P-GW面向用戶的“路由和轉發(fā)”功能。聯(lián)合MEC，向用戶側下沉，提供超大帶寬、超低時延、實時性強的數(shù)據(jù)轉發(fā)業(yè)務。UPF下沉，主要是為了適應高清視頻、V2X等這一類新業(yè)務的需求。
 
 
  UPF
  如何協(xié)調(diào)UPF子單元進行數(shù)據(jù)轉發(fā)呢？首先，請PCF把關下業(yè)務的合規(guī)性，生成相應的控制策略。然后，由負責元SMF全盤統(tǒng)籌UPF的動態(tài)負載、UPF位置、用戶位置等，來選擇相對最合適的UPF子單元進行數(shù)據(jù)轉發(fā)。一般是遵循本地業(yè)務本地分流的原則。 5G業(yè)務分流有UL CL上行分流、IPv6多歸屬分流、LADN本地數(shù)據(jù)網(wǎng)絡等多種方案。
UPF子單元
第一套方案是UL CL上行分流。即對于每個會話，由SMF決定給會話的數(shù)據(jù)路徑插入上行分流標記(UL CL)，然后UPF通過匹配SMF提供的流過濾器將某些流量進行分流。這里，UL CL的作用是將滿足業(yè)務過濾規(guī)則的數(shù)據(jù)包轉發(fā)到指定的路徑去，類似于路由表的作用。
第二套方案是IPv6多歸屬分流。簡單而言就是，SMF決定在會話的數(shù)據(jù)路徑上插入一個UPF以支持Branching Point功能。Branching Point UPF根據(jù)SMF下發(fā)的過濾規(guī)則，通過檢查數(shù)據(jù)包源IP地址進行分流，向上轉發(fā)上行業(yè)務包到不同PDU錨點，向下將各個錨點下來的數(shù)據(jù)進行合并。
第三套方案是LADN本地數(shù)據(jù)網(wǎng)絡。大致就是，AMF跟蹤終端位置信息，并通知SMF其位置的變化，SMF根據(jù)終端在服務區(qū)、不在服務區(qū)和不確定在不在服務區(qū)等判決結果決定UPF分流。

對于諸如V2X之類的URLLC場景業(yè)務，客戶對“數(shù)據(jù)快遞”的實時性要求很高(要求端到端時延低于5ms)，而目前單單UPF單元的處理時長就要0.5～0.8ms左右。
針對5G UPF網(wǎng)元的性能提升，目前主要有三個方法：
第一個，是CPU加速。也就是UPF軟件直接部署在更強勁的CPU上，以此提升性能。
第二個，是通用網(wǎng)卡加速。網(wǎng)卡是流量的直接出入口，承載著大量的數(shù)據(jù)轉發(fā)。所以，在網(wǎng)卡上進行加速，可以提升UPF的性能。
第三個，是采用智能網(wǎng)卡。智能網(wǎng)卡是一種特殊的網(wǎng)卡，采用了一些智能技術，用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)在網(wǎng)卡的直接轉發(fā)，從而實現(xiàn)性能的提升。

IPLOOK的5G核心網(wǎng)UPF性能，單臺服務器目前可達到25G出口流量，預計可實現(xiàn)40G出口流量。性能就是生產(chǎn)力，高性能就意味著高效率！
 
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