ПФКП
 | В этой статье есть несколько проблем. Пожалуйста, помогите улучшить его или обсудите эти проблемы на странице обсуждения . ( Узнайте, как и когда удалять эти шаблонные сообщения )
|
Протокол управления пересылкой пакетов ( PFCP ) — это протокол 3GPP, используемый на интерфейсе Sx/N4 между плоскостью управления и функцией плоскости пользователя, указанной в TS 29.244. [1] Это один из основных протоколов, представленных в базовой мобильной сети 5G следующего поколения (также известной как 5GC). [2] ), но также используется в 4G/LTE EPC для реализации разделения плоскостей управления и пользователя (CUPS). [3] PFCP и связанные с ним интерфейсы стремятся формализовать взаимодействие между различными типами функциональных элементов, используемых в базовых мобильных сетях, развернутых большинством операторов, предоставляющих услуги 4G, а также 5G для мобильных абонентов. Эти два типа компонентов:
- Функциональные элементы плоскости управления (CP), обрабатывающие в основном процедуры сигнализации (например, процедуры подключения к сети, управление путями плоскости пользовательских данных и даже доставку некоторых облегченных услуг в виде SMS ).
- Функциональные элементы плоскости пользовательских данных (UP), обрабатывающие в основном пересылку пакетов на основе правил, установленных элементами CP (например, пересылка пакетов для IPv4 , IPv6 — или, возможно, даже Ethernet с будущими развертываниями 5G — между различными поддерживаемыми беспроводными сетями RAN и PDN, представляющий Интернет или корпоративную сеть).
Область применения PFCP аналогична области действия OpenFlow , однако она была разработана для конкретного случая использования базовых мобильных сетей .
PFCP также используется в интерфейсе между плоскостью управления и функциями пользовательской плоскости дезагрегированного BNG , как это определено BroadBand Forum в TR-459 .
Обзор
[ редактировать ]Хотя PFCP похож на GTP по концепциям и реализации, он дополняет его. Он предоставляет средства управления компоненту сигнализации плоскости управления для управления обработкой и пересылкой пакетов, выполняемой компонентом плоскости пользователя. Типичные пакетные шлюзы EPC или 5G разделены протоколом на две функциональные части, что обеспечивает более естественное развитие и масштабируемость.
Протокол PFCP используется на следующих базовых мобильных интерфейсах 3GPP :
- Sxa - между SGW-C и SGW-U
- Sxb — между PGW-C и PGW-U
- Sxc — между TDF-C и TDF-U (функция обнаружения трафика)
- N4 – между SMF и UPF
Примечание. Sxa и Sxb можно комбинировать, если реализован объединенный SGW/PGW.
Функциональность
[ редактировать ]Функциональный элемент плоскости управления (например, PGW-C, SMF) управляет обработкой и пересылкой пакетов в функциональных элементах плоскости пользователя (например, PGW-U, UPF) путем установления, изменения или удаления сеансов PFCP.
Пакеты плоскости пользователя должны пересылаться между функциями CP и UP путем инкапсуляции пакетов плоскости пользователя с использованием инкапсуляции GTP-U (см. 3GPP TS 29.281 [3]). Для пересылки данных от функции UP к функции CP функция CP должна предоставить правила обнаружения пакетов (PDR) для каждого контекста сеанса PFCP, с информацией об обнаружении пакетов (PDI), идентифицирующей трафик плоскости пользователя для пересылки в функцию CP, и с Правило действия пересылки (FAR) установлено с интерфейсом назначения «сторона функции CP» и настроено на выполнение инкапсуляции GTP-U и пересылку пакетов на F-TEID GTP-u, уникально назначенный в функции CP для каждого сеанса PFCP и PDR. Затем функция CP должна идентифицировать соединение PDN и канал-носитель, которому принадлежат пересылаемые данные, с помощью полного TEID (F-TEID) в заголовке инкапсулируемого пакета GTP-U. Для пересылки данных от функции CP к функции UP функция CP должна предоставить один или несколько PDR для каждого контекста сеанса PFCP, с PDI, установленным с помощью исходного интерфейса «сторона функции CP» и идентифицирующим GTP-u F- TEID уникально назначается в функции UP для каждого PDR и с набором FAR для выполнения декапсуляции GTP-U и пересылки пакетов в назначенный пункт назначения. Также можно настроить URR и QER.
За сеанс отправляется несколько PDR, FAR, правил обеспечения QoS (QER), правил отчетов об использовании (URR) и/или правил буферизации (BAR).
Вот основные используемые концепции, организованные в модели логических ассоциаций:
- PDR — правила обнаружения пакетов — содержат информацию для сопоставления пакетов данных с определенными правилами обработки. Могут быть сопоставлены как внешняя инкапсуляция, так и внутренние заголовки пользовательской плоскости. При положительном сопоставлении могут применяться следующие правила:
- FAR — правила пересылки — следует ли и как пакеты, соответствующие PDR, отбрасывать, пересылать, помещать в буфер или дублировать, включая триггер для первого уведомления о пакете; он включает правила инкапсуляции пакетов или обогащения заголовков. В случае буферизации могут применяться следующие правила:
- BAR — правила действия буферизации — какой объем данных буферизовать и как уведомить об этом плоскость управления.
- QERs — QoS Enforcement Rules — правила обеспечения Gating и QoS Control, маркировки потока и уровня обслуживания.
- URR — правила отчетности об использовании — содержат правила для подсчета и отчетности о трафике, обрабатываемом функцией пользовательской плоскости, создания отчетов для включения функции взимания платы в функциях плоскости управления.
- FAR — правила пересылки — следует ли и как пакеты, соответствующие PDR, отбрасывать, пересылать, помещать в буфер или дублировать, включая триггер для первого уведомления о пакете; он включает правила инкапсуляции пакетов или обогащения заголовков. В случае буферизации могут применяться следующие правила:
Сообщения
[ редактировать ]| Смещение бит/байт | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Байты 0..3 | Версия (1) | (запасные 0) | ФО | член парламента | С | Тип сообщения | Длина сообщения (в байтах, не считая первых 4) | |||||||||||||||||||||||||
| Байты 4..11 | если (установлен флаг S), то SEID; иначе эти байты отсутствуют | |||||||||||||||||||||||||||||||
| Байты 8..11 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| Байты 4..7
или 12..15 |
Порядковый номер | если (установлен флаг MP), то Сообщение
Приоритет; еще (запасные 0) |
(запасные 0) | |||||||||||||||||||||||||||||
| Байты 8..(MsgLen+4)
или 16..(MsgLen+4) |
Ноль или более информационных элементов | |||||||||||||||||||||||||||||||
| Смещение бит/байт | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Байты 0..3 | Тип | Длина IE (в байтах, не считая первых 4) | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Байты 4..IELen+4 | если (Тип >= 32768), то Enterprise-ID; иначе это часть полезной нагрузки | Полезная нагрузка (продолжение)... | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Полезная нагрузка, продолжение. ... | ||||||||||||||||||||||||||||||||
IE определяются либо как имеющие собственную кодировку, либо как сгруппированные. Сгруппированные IE — это просто список других IE, закодированных один за другим, как в полезной нагрузке сообщения PFCP.
Типы IE 0..32767 относятся к 3GPP и не имеют набора Enterprise-ID. Типы IE 32768..65535 могут использоваться в индивидуальной реализации, а идентификатор предприятия должен быть установлен на IANA SMI Network Management. коды частного предприятия [4] выдавшей стороны.
Сообщения
[ редактировать ]| Тип сообщения | Сообщение | Применимость интерфейса | Направление | Цель | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Запрос | Ответ | Сх | Друзья | Sxc | N4 | Запрос | Ответ | ||
| 0 | (Сдержанный) | ||||||||
| (1..49) | Сообщения, связанные с узлом | ||||||||
| 1 | 2 | Сердцебиение | Х | Х | Х | Х | КП ↔ УП | Может опционально использоваться между узлами связи, имеющими установленную ассоциацию, для проверки работоспособности другого узла. Метка времени восстановления используется для определения того, был ли перезапущен другой узел. | |
| 3 | 4 | Управление ПФД | - | Х | Х | Х | КП → УП | ВВЕРХ → КП | Дополнительная функция для предоставления PFD для каждого идентификатора приложения вне обычных сеансов PFCP. |
| 5 | 6 | Настройка ассоциации | Х | Х | Х | Х | КП ↔ УП | Установите и обновите связь между функциональными элементами CP и UP. Включает список дополнительных функций, чтобы информировать другие элементы о возможностях; другие элементы конфигурации также передаются.
Перед этой процедурой не следует обмениваться сообщениями, связанными с сеансом. Хотя освобождение ассоциации инициируется только CP, UP может запросить его как часть запроса обновления ассоциации. | |
| 7 | 8 | Обновление ассоциации | Х | Х | Х | Х | КП ↔ УП | ||
| 9 | 10 | Релиз ассоциации | Х | Х | Х | Х | КП → УП | ВВЕРХ → КП | |
| - | 11 | Версия не поддерживается | Х | Х | Х | Х | КП ↔ УП | Ответ на ошибку на все запросы, которые не охватывают реализованные версии (в настоящее время определена только версия 1). | |
| 12 | 13 | Отчет узла | Х | Х | Х | Х | ВВЕРХ → КП | КП → УП | Отправляется функцией UP для сообщения информации, которая не является частью сеанса, но потенциально является общей (например, сбой пути пользовательской плоскости). |
| 14 | 15 | Удаление набора сеансов | Х | Х | - | КП → УП | ВВЕРХ → КП | Отправляется функцией CP для обозначения частичного сбоя и запроса на удаление всех затронутых сеансов. | |
| (50..99) | Сообщения, связанные с сеансом | ||||||||
| 50 | 51 | Создание сеанса | Х | Х | Х | Х | КП → УП | ВВЕРХ → КП | Используется CP для установки, изменения и удаления сеансов, состоящих из наборов правил обработки и пересылки UP-трафика. Это основное функциональное сообщение домена приложения PFCP.
UP может включать в ответ информацию об использовании, чтобы избежать дополнительного сообщения Session-Report. |
| 52 | 53 | Модификация сеанса | Х | Х | Х | Х | |||
| 54 | 55 | Удаление сеанса | Х | Х | Х | Х | |||
| 56 | 57 | Отчет о сессии | Х | Х | Х | Х | ВВЕРХ → КП | КП → УП | Отчет от UP. Информация отчета об использовании, основанная на процедурах обработки и пересылки пакетов: данные нисходящего канала (уведомление о новых пакетах в очереди), отчет об использовании (информация на основе объема, времени и т. д. для целей начисления платы), ошибки и/или индикация неактивности. |
| (100..255) | Другие сообщения | ||||||||
Транспорт
[ редактировать ]Очень похоже на GTP-C , PFCP использует UDP . Порт 8805 зарезервирован. [5]
Для надежности используется та же стратегия повторной передачи, что и для GTP-C : потерянные сообщения отправляются N1 раз с интервалами T1. Транзакции идентифицируются по 3-байтовому порядковому номеру, IP-адресу и порту коммуникационного узла.
Протокол включает в себя собственную модель запроса/ответа Heartbeat, которая позволяет отслеживать доступность одноранговых узлов связи и обнаруживать перезапуски (с помощью информационного элемента Recovery-Timestamp).
Для обмена пакетами пользовательской плоскости между функциональными элементами плоскости управления и пользовательской плоскости используется GTP-U для интерфейса Sx-u или, альтернативно, более простая инкапсуляция UDP или Ethernet для интерфейса N4-u (подлежит подтверждению, поскольку стандарты еще не завершены) .
См. также
[ редактировать ]Примечания
[ редактировать ]- ^ 3GPP TS 29.244 LTE; Интерфейс между плоскостью управления и пользовательской плоскостью узлов EPC
- ^ «Базовая сеть 5G (5GC) – Часть 1 – Сетевые объекты» . 25 апреля 2018 г.
- ^ Флинн, Кевин. «Разделение плоскостей управления и пользователя узлов EPC (CUPS)» . www.3gpp.org .
- ^ https://www.iana.org/assignments/enterprise-numbers/enterprise-numbers. [ текстовый файл с пустым URL-адресом ]
- ^ «Реестр имен служб и номеров портов транспортного протокола» . www.iana.org .