5G网络中数据包转发模型

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1.定义缩写


2数据包转发模型
控制层功能通过建立、修改和删除PFCP会话上下文，以及通过为每个PFCP会话进行激活PDRs, FARs, QERs, URRs, BAR来控制用户平面的数据包处理

其中：

一个或多个FARs中包含了处理数据包的指令

Apply Action parameter表明了用户平面功能是否在收到下行链路报文时通知控制功能或不通知控制功能时应该转发、复制、抛弃或缓冲报文，或者UP功能是否接受或拒绝UE加入IP组播组的请求;
当Apply Action parameter分别请求转发、缓冲或复制报文时，用户层功能需要使用转发、缓冲和复制参数。无论Apply Action参数值如何这些转发、缓冲和复制参数都可以在FAR中保持配置，以便在UE在空闲模式和连接模式之间转换起见对FAR更改最小。当缓冲参数存在时，应在PFCP会话级别创建的BAR中提供，并由FAR引用。
ps：这里的缓冲是指对用户平面功能中的数据包进行缓冲。在控制平面功能中应用缓冲时，UP功能将DL报文转发给CP功能。

在用户平面功能接收到用户平面数据包时，需要在预先分配的PDRs中查找

首先确定数据包对应的PFCP会话
其次，在为这个PFCP会话提供的所有PDR中，找到匹配入栈数据包的第一个PDR，从优先级最高的PDR开始，然后按照优先级递减的顺序。选择与报文匹配的优先级最高的PDR，一旦找到，用户平面功能将停止查找PDR。
PDR中有PDI（数据包检测信息），

如果PDR的PDI中识别为不同IE类型的所有匹配字段都与相应的报头字段匹配，则报文与PDR匹配，除非另有规定。

如果PDI中没有包含匹配字段，则认为匹配报文报头字段中所有可能的值。

如果匹配字段存在，且不包含掩码，如果匹配字段值相同，则认为匹配报文相应的报头字段。

如果匹配字段存在，并且包含掩码(如带前缀掩码的IP地址)，如果匹配字段与掩码中设置的位值相同，则认为匹配包的相应报头字段。

如果一个匹配字段有多个实例，即有多个IE具有相同的IE类型，那么如果有一个实例与相应的报头字段匹配，则报文将匹配此匹配字段。

2.1数据包检测规则（PDR）
2.2使用报告的规则（URR，usage reporting rule）
2.3转发操作规则（FAR）（5.2.3）
在PFCP会话中，控制层功能应为每个PDR提供且仅提供一个FAR。转发操作规则将引导UPF如何处理已经完成匹配PDR的报文。

通过在FAR中的Apply Action IE中设置适当的标志(见8.2.26)，控制层功能可以请求用户层功能:

通过设置DROP标志，丢弃数据包;
通过设置FORW标志和提供转发参数转发数据包，提供如何转发数据包的说明;
通过设置BUFF标志缓冲下行数据包，并可选地提供缓冲参数，提供如何缓冲数据包的说明;
通过设置NOCP标志来通知控制层功能的第一个下行链路包被缓冲;
对于PDR识别的每个业务数据流，当控制层请求用户层缓存下行链路报文，但超过了DL buffer Duration或DL buffer Suggested packet Count时，通知控制层功能第一个丢弃的DL报文。如果UP功能支撑DDDS特性，CP功能请求UP功能丢弃DL报文，通过设置DDPN标志直接丢弃报文;
如果UP功能支撑DDDS特性，则通过设置BDPN标志，通知CP功能对于PDR识别的每个业务数据流的第一个DL报文缓冲;
重复数据包，通过设置DUPL标志和提供复制参数提供如何转发重复数据包的说明;
通过设置IPMA或IPMD标志来接受或拒绝UE加入IP组播组的请求(见第5.25条);
重复数据包冗余传输(见第5.24.2条)，通过设置DFRT标志和提供冗余传输转发参数IE提供关于如何转发重复数据包冗余传输的引导;
消除冗余传输使用的重复数据包(见第5.24.2条)，通过设置eddrt标志和提供冗余传输检测参数IE提供如何检测冗余传输的重复数据包的说明。
控制层功能可能会请求用户层功能复制将要丢弃、转发或缓存的报文

控制层功能可以请求用户层功能转发报文，复制报文进行冗余传输。

控制层功能可以请求用户层功能转发报文，消除冗余传输的重复报文。

控制层功能可以在每个PFCP会议上提供一个或多个FAR。同一个PFCP会话的不同FARs可以配置不同的Apply Action标志，例如，在请求缓冲其他PDR的下行数据包的同时，允许某些pdr转发下行数据包。

在PDR上接收到与不同FAR相关联的下行链路数据包，可能会导致未同一个PFCP会话发送多个PFCP会话报告请求消息。

2.4缓存操作规则（Buffering Action Rule，BAR）
2.5QoS实行规则（QoS Enforcement Rule，QER）
2.6框架路由（Framed Routing）5.16

框路由仅适用于IP类型的PDN连接和PDU会话

5.17.3先容了在5GC和EPS之间切换过程中的数据转发

分为两种，一种直接的数据转发另一种是非直接的数据转发

直接的数据转发是在源RAN和目标RAN之间实行的，不涉及任何UPF来转发数据

非直接的数据转发参照3GPP TS 38.300

又分两种

5G到4G的转发，

4G到5G的转发，

3在控制层网络功能和用户层网络功能之间的数据转发
为了使用户层功能能够向控制层功能转发数据，控制层功能应该为每个PFCP会话提供PDRs，通过PDI确认从用户层流量转发到控制层网络功能，通过FAR设置控制层功能侧的目的接口并实行GTP-U封装，CP功能通过封装的GTP-U包的报头中的F-TEID识别PDN连接和转发的数据所属的承载者。

对于5GC PFCP会话上下文可能对应于单独的PDU会话或不绑定到任何PDU会话的独立会话，例如转发SMF和DN之间的RADIUS, Diameter或DHCP信令，或转发从SMF到下游UPF或NG-RAN的结束标记包。

3.1发送终止标记
End Marker报文的构造可以在CP功能中完成，也可以在UP功能中完成。UP功能支撑End Marker报文是可选的。

4.应用操作
Apply Action IE（信息元素）表示需要对报文应用UP功能的动作。它的编码如下图所示



第五行中的编码表示应该实行的操作，



ps：

DROP, FORW, BUFF, IPMA and IPMD这些标志中只能选择一个设置为1.
当BUFF标志被设置了，NOCP、BDPN两个标志位同样需要被设置
当FORW标志被设置了，DFRN标志同样需要被设置，EDRT标志位可能被设置