IPLOOK 5G核心網中UPF網元的作用

更新時間 : 2021-03-23 12:21:20

核心網作為調度中心，主要負責對數據進行分揀和分發。
4G核心網由MME、S-GW、P-GW、PCRF和HSS等網元組成。5G核心網按照“控制轉發分離”的原則，重組成AMF、UPF、SMF、AUSF等網元，并按需新設了NSSF、NEF、NRF等網元。
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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”功能。聯合MEC，向用戶側下沉，提供超大帶寬、超低時延、實時性強的數據轉發業務。UPF下沉，主要是為了適應高清視頻、V2X等這一類新業務的需求。

如何協調UPF子單元進行數據轉發呢？首先，請PCF把關下業務的合規性，生成相應的控制策略。然后，由負責元SMF全盤統籌UPF的動態負載、UPF位置、用戶位置等，來選擇相對最合適的UPF子單元進行數據轉發。一般是遵循本地業務本地分流的原則。 5G業務分流有UL CL上行分流、IPv6多歸屬分流、LADN本地數據網絡等多種方案。

第一套方案是UL CL上行分流。即對于每個會話，由SMF決定給會話的數據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的作用是將滿足業務過濾規則的數據包轉發到指定的路徑去，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決定在會話的數據路徑上插入一個UPF以支持Branching Point功能。Branching Point UPF根據SMF下發的過濾規則，通過檢查數據包源IP地址進行分流，向上轉發上行業務包到不同PDU錨點，向下將各個錨點下來的數據進行合并。
第三套方案是LADN本地數據網絡。大致就是，AMF跟蹤終端位置信息，并通知SMF其位置的變化，SMF根據終端在服務區、不在服務區和不確定在不在服務區等判決結果決定UPF分流。

對于諸如V2X之類的URLLC場景業務，客戶對“數據快遞”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，是通用網卡加速。網卡是流量的直接出入口，承載著大量的數據轉發。所以，在網卡上進行加速，可以提升UPF的性能。
第三個，是采用智能網卡。智能網卡是一種特殊的網卡，采用了一些智能技術，用于實現數據在網卡的直接轉發，從而實現性能的提升。

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

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