Panggilan 5G – Pembentukan User Plane UPF dan Transmisi Data

User Plane Function (UPF) adalah salah satu fungsi jaringan (NF) terpenting dalam jaringan inti 5G. Ini adalah unit fungsional jaringan kedua yang berinteraksi dengan Radio Network (RAN) selama aliran PDU di 5G (NR). Sebagai elemen kunci dalam evolusi Pemisahan Control Plane dan User Plane (CUPS), UPF bertanggung jawab untuk memeriksa, merutekan, dan meneruskan paket dalam aliran QoS dalam kebijakan langganan. Ia menggunakan SMF untuk mengirimkan templat SDF melalui antarmuka N4 untuk menegakkan aturan lalu lintas uplink (UL) dan downlink (DL). Ketika layanan yang sesuai berakhir, UPF mengalokasikan atau mengakhiri aliran QoS dalam sesi PDU.

I. Pendirian User PlaneSaat pertama kali mengakses sistem 5G, terminal (UE) perlu membangun saluran user plane dengan pusat data sesuai dengan panduan control plane untuk transmisi data layanan. Selama proses ini:

• Ketika terminal (UE) ingin mengakses jaringan 5G, pertama-tama ia menjalani proses registrasi. Setelah menyelesaikan semua prosedur control plane, SMF memproses semua informasi terkait sesi selama fase pendirian user plane. AMF meminta DL TEID (Terminal Equipment Identifier) ​​dari semua sesi PDU yang diteruskan ke SMF. SMF kemudian memilih UPF terbaik untuk UE dalam rentang yang ditentukan dan mengirimkan permintaan pendirian sesi yang berisi semua parameter untuk pendirian sesi PDU default.
• Setelah itu, aliran QoS default sesi (non-GBR) dibuat untuk bertukar dengan jaringan data (DN) untuk lalu lintas. Lalu lintas layanan mencakup rute yang lebih panjang untuk menghitung latensi dan memelihara lalu lintas.

Gambar 1. Proses Pendirian User Plane Terminal 5G (Pesan)

• [5] Permintaan pendirian UE baru, memerlukan pembuatan konteks sesi
• [1] Atur alamat UPF
• [5] [10] Permintaan untuk membuat sesi dengan UPF
• [3] Respons konteks sesi
• [4] [5] Dapatkan pembaruan sesi default
• [3] QoS default, AMBR
• [3] Tambahkan aturan PDR uplink dan downlink default untuk IMSI

II. Transmisi Data Uplink/Downlink PertamaKetika transmisi data aktual (yaitu, data uplink atau downlink) terjadi, AMF mengirimkan permintaan konteks SM ke SMF, di mana:

• SMF mengirimkan permintaan modifikasi sesi yang berisi informasi terkait jenis sesi yang diminta.
• UPF membangun sesi PDU dalam aturan dan regulasi sesuai dengan persyaratan pengguna. UPF kemudian menambahkan pemetaan aliran QoS, mengatur TEID, menyisipkan berbagai aturan (seperti PDR, FAR, URR, dll.), dan beberapa kebijakan terkait sesi ke sesi PDU. Ia juga menagih setiap pertukaran paket dan menambahkan ID sesi unik untuk membedakannya dari sesi PDU lainnya. UPF juga menambahkan nomor IMSI untuk mengidentifikasi UE yang menjadi milik sesi saat ini.
• Konteks sesi disiapkan oleh UPF dan dikirim ke AMF melalui SMF, yang kemudian meneruskannya ke gNB. Ini berisi informasi seperti TEID lokal UPF, konteks QoS, dan pesan rilis sesi.

Gambar 2. Aliran Transmisi Data Pertama User Plane Terminal 5G (Pesan)

• [2] Manajemen Kebijakan QoS (Jenis Kebijakan)
• [2] Pengaturan Aturan Dinamis
• [2] Pembaruan Aturan Statis dan Dinamis
• [3] Pemetaan FDR, PDR, QDR, BAR, URR
• [3] Melampirkan Aturan ke Sesi
• [3] Membuat TEID Baru dan Memasukkannya ke dalam PDR
• [2] Mengatur TEID untuk Diteruskan ke UPF
• [2] Manajemen QoS/Bearer
• [5] Membuat Permintaan Sesi
• [9] Memperbarui dan Membuat Sesi
• [6] Menangani Penjadwalan Aturan
• [7] Menerima Otorisasi Penagihan
• [2] Menginisialisasi Kredit Penagihan
• [2] Mendapatkan Semua Kebijakan Aktif
• [10] Mengatur Sesi UPF
• [4] Membaca, Membuat, Memperbarui, dan Mencari Sesi
• [8] Membaca dan Menulis Sesi, serta Menserialisasi dan Deserialisasi Semua Vektor Sesi
• [5] Status Tidak Aktif Saat Sesi PDU Berpindah ke Status Idle
• [6] Menangani Respons Pembaruan Sesi
• [5] Memproses pesan pengaturan dari AMF (permintaan awal atau sesi PDU yang ada)
• [3] Pembaruan pemberitahuan perubahan status yang dikirim ke AMF
• [3] Siapkan respons (konteks sesi) untuk dikirim ke AMF untuk diteruskan ke gNB
• [3] Kirim TEID lokal UPF ke AMF untuk digunakan oleh gNB
• [3] Kirim konteks QoS yang sesuai ke AMF
• [5] Dapatkan ID sesi PDU dari konteks RAT
• [5] Minta AMF untuk mengirim pesan untuk melepaskan sesi