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UPF

Name: UPF
Brand: IPLOOK

UPF(User Plane Function), 用戶數(shù)據(jù)面功能實體，是 5GC 核心網(wǎng)中負責用戶數(shù)據(jù)報文處理的單元，支持 GTP-U/C 與 PFCP 等協(xié)議接口與 5GC 其他網(wǎng)元通信。

隨著?5G?的商用推進，4K/8K?高清視頻、云游戲、遠程駕駛、工業(yè)控制等?eMBB/URLLC?應用需求也日趨緊迫，它們對網(wǎng)絡提出了超低時延、超大帶寬的要求。而這些性能需求與?UPF?緊密相關，需要?UPF?提供高效的數(shù)據(jù)處理和轉發(fā)。

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產(chǎn)品優(yōu)勢

高吞吐量
單個UPF實例吞吐量可達100Gbps

云原生設計
遵循3GPP標準，基于NFV和容器化架構，實現(xiàn)資源高效利用

高性能
具備高性能DPI能力，采用DPDK實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)轉發(fā)處理

低時延
完全自動化，實現(xiàn)端到端低時延和更高的成本效益

多場景靈活部署
支持5G邊緣云、混合4G/5G組網(wǎng)、分布式、虛擬化按需部署

99.999%高可靠性
采用統(tǒng)一軟件平臺架構，保證系統(tǒng)的高穩(wěn)定性和可靠性

UPF 分流技術

UPF 網(wǎng)元在整個 5GC 核心網(wǎng)中，是唯一處理用戶數(shù)據(jù)面數(shù)據(jù)的網(wǎng)元，通過 N3 與 gNB 進行連接，通過 N4 接口與 SMF 進行連接，通過 N6 接口與互聯(lián)網(wǎng)連接，通過 N9 接口與其他的 UPF 連接。

UPF 作為 5G 網(wǎng)絡和多接入邊緣計算（MEC，Multi-Access Edge Computing）之間的連接錨點，所有核心網(wǎng)數(shù)據(jù)必須經(jīng)過 UPF 轉發(fā)，才能流向外部網(wǎng)絡。MEC 是5G 業(yè)務應用的標志能力。基于 5GC 的 C/U 分離式架構，控制面 NF 在中心 DC 集中部署，UPF 下沉到網(wǎng)絡邊緣部署，這樣可以減少傳輸時延，實現(xiàn)數(shù)據(jù)流量的本地分流，緩解核心網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸壓力，從而提升網(wǎng)絡數(shù)據(jù)處理效率，滿足垂直行業(yè)對網(wǎng)絡超低時延、超高帶寬以及安全等方面的訴求。

UPF 用戶面按需下沉部署

5GC 網(wǎng)絡中，綜合各場景對業(yè)務時延和地域覆蓋的需要，可以將用戶面 UPF 下沉部署在城域、邊緣，或部署在中心位置。

UPF 與歸屬的 SMF 通過 IP 承載網(wǎng)實現(xiàn) Full Mesh 全互聯(lián)組網(wǎng)。UPF 通過組 Pool 方式實現(xiàn)容災，Pool 內(nèi)的各 UPF 部署在不同站點的不同機房，單機房故障不影響 Pool 內(nèi)其他 UPF 正常工作。

5G 場景下，2C（to Consumer）業(yè)務的 UPF 一般都下沉到城域，可以縮短 RTT 時延，提升業(yè)務體驗。
2B（to Business）業(yè)務的 UPF 一般部署在邊緣或城域，可以減少流量迂回，節(jié)省網(wǎng)絡傳輸。對時延或網(wǎng)絡安全要求高的業(yè)務，例如工業(yè)控制、場館 AR/VR 賽事，建議部署在邊緣。對時延和安全要求不高的企業(yè)園區(qū)業(yè)務，可以部署在城域和 Internet 業(yè)務或其他企業(yè)園區(qū)業(yè)務共享 UPF ，提高資源利用率。

功能列表

作為移動基礎設施，例如RAN和DN之間的互連點
» 完成 UP 上 GTP-U（GRPS 隧道協(xié)議）協(xié)議的封裝和解封裝

用于 RAT內(nèi)部、或 RAT 之間移動性的 PDU會話錨點
» 包括向 gNB（NG-RAN 節(jié)點）發(fā)送一個或多個 End 標記包（End Marker Packets）

分組路由和轉發(fā)
» 當 UPF 在多個 PSA（PDU session anchor）之間時，即 UPF 作為 I-UPF（Intermediate UPF，中間 UPF）時，會充當上行鏈路分類器（Uplink Classifier，UL-CL）和分支點的角色以支持多宿主 PDU 會話。作為前者時，會基于 traffic matching filters 將數(shù)據(jù)流導向到特定 DN

數(shù)據(jù)包檢查
» QER Qos Enforcement Rule Qos 實施規(guī)則
» FAR Fowwarding Action Rule 轉發(fā)行為規(guī)則
» BAR Buffering Action Rule 緩沖行為規(guī)則
» URR Usage Reporting Rules 用量上報規(guī)則

用戶平面部分策略規(guī)則實施
» 上行鏈路（UL）和下行鏈路（DL）的傳輸層數(shù)據(jù)段實施速率限制
» 分組標記
» 在 DL 上處理反射 QoS（DSCP）標記，在 UL 上處理流量驗證（SDF 到 QoS 流量映射）

數(shù)據(jù)包檢查
» 使用 SDF（Service Data Flow，服務數(shù)據(jù)流）的 traffic filter templates 或者接收從 SMF 發(fā)出的 3-tuple（協(xié)議、以及服務端的 IP 地址和端口）PDF（Packet Flow Description）來對應用流程進行檢測

用戶平面部分策略規(guī)則實施
» 門控
» 重定向
» 流量轉向

3GPP標準接口
» N3：RAN（gNB）和 Initial UPF 之間的接口
» N4：SMF 和 UPF 之間的接口
» N6：DN 和 UPF 之間的接口，即連接外部 PDU 和 DN
» N9：兩個 UPF 之間的接口，例如：I-UPF 和 UPF of PDU Session Anchor（簡稱：錨 UPF）之間

在 DL 上處理反射 QoS（DSCP）標記，在 UL 上處理流量驗證（SDF 到 QoS 流量映射）

支持IPv4和IPv6

相關產(chǎn)品

5G 輕量級核心網(wǎng)

5G輕量級核心網(wǎng)是一種面向中小型運營商、行業(yè)專網(wǎng)和邊緣計算場景設計的高效、靈活的5G核心網(wǎng)絡解決方案。系統(tǒng)采用模塊化、云原生架構，具備輕量部署、資源占用低、低成本等特點，支持核心網(wǎng)功能的按需組合與靈活擴展，滿足多樣化的需求。

支持5G核心網(wǎng)關鍵功能組件（AMF、SMF、UPF、AUSF、UDM等），兼容5G獨立組網(wǎng)（SA）和非獨立組網(wǎng)（NSA）架構，具備良好的演進能力與現(xiàn)網(wǎng)適配性。系統(tǒng)已全面兼容國產(chǎn)化技術棧，包括飛騰、鯤鵬、兆芯等主流國產(chǎn)CPU及麒麟、統(tǒng)信UOS等操作系統(tǒng)，滿足政策合規(guī)與安全可控要求。

IPLOOK榮獲工信部5G核心網(wǎng)7大網(wǎng)元入網(wǎng)證

N3IWF

N3IWF（Non-3GPP InterWorking Function，非3GPP互通功能）：負責將不可信的非3GPP接入網(wǎng)接入到5G核心網(wǎng)。 UE 必須與 N3IWF 建立 IPSec 隧道，以通過不受信任的非 3GPP 訪問連接到 5G 核心網(wǎng)絡（5GC）。

NSSF

移動網(wǎng)絡的傳統(tǒng)商業(yè)模式已經(jīng)到達瓶頸，處于增量不增收的狀態(tài)。為了激發(fā)垂直行業(yè)的新模式，增強大眾網(wǎng)細分的能力，我們推出了5G網(wǎng)絡切片功能，提供更加完整的隔離、差異化、高效和友好運營的網(wǎng)絡能力。

網(wǎng)絡切片選擇功能（NSSF），是SDN/NFV技術應用于5G網(wǎng)絡的關鍵服務。5G 通過網(wǎng)絡切片技術選擇為 UE 提供服務的網(wǎng)絡切片實例集，將一個物理網(wǎng)絡切分為多個邏輯網(wǎng)絡實現(xiàn)一網(wǎng)多用，為用戶提供個性化的網(wǎng)絡服務。

NRF

網(wǎng)絡倉儲功能（NRF），5G 核心網(wǎng)的網(wǎng)絡功能之一。支持服務發(fā)現(xiàn)功能，從NF 實例接收NF 發(fā)現(xiàn)請求，并將發(fā)現(xiàn)的 NF 實例（被發(fā)現(xiàn)）的信息提供給另一個 NF 實例。注冊信息包括 NF 類型、地址、服務列表等。

PCF

PCF（Policy Control Function，策略控制功能）為策略控制功能實體。支持統(tǒng)一的策略框架并管理網(wǎng)絡行為，向網(wǎng)絡實體提供策略規(guī)則，訪問統(tǒng)一數(shù)據(jù)倉庫（UDR）的訂閱信息，PCF只能訪問和其相同PLMN的NDR。

SMF

SMF，Session Management Function，會話管理功能，負責處理用戶的業(yè)務，能夠當作是 MME 承載管理部分以及 SGW 和 PGW 的控制面功能的組合。

5GC SMF 相當于 4G MME 會話管理功能和 SGW-C / PGW-C緩存。

AMF

AMF（Access and Mobility Management Function），5GC接入和移動性管理功能，執(zhí)行注冊、連接、可達性、移動性管理。為UE和SMF提供會話管理消息傳輸通道，為用戶接入時提供認證、鑒權功能，終端和無線的核心網(wǎng)控制面接入點。類似于4G MME中移動性管理。

AMF分配5G-GUTI，AMF選擇SMF。

SEPP

SEPP（Security Edge Protection Proxy）是5G核心網(wǎng)絡架構中用于跨網(wǎng)絡邊界保護的關鍵安全組件。它主要部署在運營商之間的邊界（即PLMN對接點），負責對通過N32接口進行的信令消息進行加密和完整性保護，確保PLMN之間的通信安全可靠。

SEPP是5G SBA（Service-Based Architecture）安全機制的重要組成部分，支持網(wǎng)絡間的端到端信令保護，是實現(xiàn)5G漫游與互聯(lián)互通的安全基礎。

NEF

網(wǎng)絡開放功能（NEF）,位于 5G 核心網(wǎng)和外部第三方應用功能體之間（可能也有部分內(nèi)部 AF），負責管理對外開放網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的，所有的外部應用，想要訪問 5G 核心網(wǎng)內(nèi)部數(shù)據(jù)，都必須要通過 NEF。

NEF 提供相應的安全保障來保證外部應用到 3GPP 網(wǎng)絡的安全，提供外部應用 QoS 定制能力開放、移動性狀態(tài)事件訂閱、AF 請求分發(fā)等功能。

UDM/AUSF

UDM作為統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理中心，能夠為運營商提供2/3/4/5G多種組網(wǎng)場景下融合的數(shù)據(jù)管理，具備高效的用戶數(shù)據(jù)處理能力，簡化組網(wǎng)，既能兼容原有業(yè)務，又可拓展5G業(yè)務，保護了運營商的投資，并且提供了用戶網(wǎng)絡切換連續(xù)無感知的可能。

UDM具備存量平滑演進能力。支持ATCA局點平滑演進至5G UDM，通過新部署云化UDM，與原ATCA組成混合部署組網(wǎng)，將用戶平滑遷移到云化UDM，并保障遷移過程用戶數(shù)據(jù)完整。

5G 輕量級核心網(wǎng)

N3IWF

NSSF

NRF

PCF

SMF

AMF

SEPP

NEF

UDM/AUSF

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