PFCP

PFCP

PFCP(Packet Forwarding Control Protocol)는 제어면과 사용자 평면 기능 사이의 Sx/N4 인터페이스에 사용되는 3GPP 프로토콜로, TS 29.244에 지정되어 있다.[1] 그것은 주인공 중 한 프로토콜은 5세대 이동 통신 차세대 모바일 코어 네트워크(aka 5GC[2])에 소개되라4G/LTE EPC의 제어와 사용자 평면 분리(마저 CUPS)을 구현하는 데 사용된다.[3]PFCP과 관련된 인터페이스 기능 요소는 모바일 코어 네트워크에 deplo의 다른 종류의 상호 작용을 공식화하려고 노력한다.모바일 가입자에게 5G뿐만 아니라 4G 서비스를 제공하는 대부분의 사업자들이 그렇다. 이 두 가지 유형의 구성 요소는 다음과 같다.

  1. 제어부(CP) 기능 요소, 주로 신호 처리 절차(예: 네트워크 연결 절차, 사용자 데이터 평면 경로 관리 및 일부 경량 서비스를 SMS로 제공)
  2. 대부분 패킷 포워딩을 취급하는 UP(사용자 데이터 평면) 기능 요소는 CP 요소에 의해 설정된 규칙(예: 향후 5G 배포를 위한 패킷 포워딩 - 인터넷 또는 기업 네트워크를 나타내는 다양한 지원 무선 LAN과 PDN 사이의 이더넷용 패킷 포워딩)을 기반으로 한다.

PFCP의 범위는 OpenFlow의 범위와 유사하지만, Mobile Core Networks의 특정 사용 사례를 제공하도록 설계되었다.

또한 PFCP는 TR-459의 광대역 포럼에 의해 정의된 대로 세분화된 BNG의 제어면과 사용자 평면 기능 사이의 인터페이스에도 사용된다.

개요

개념과 구현에서 GTP와 유사하지만 PFCP는 이를 보완한다. 그것은 사용자-플레인 구성요소에 의해 수행되는 패킷 처리 및 전달을 관리하기 위해 제어면의 신호 구성요소에 대한 제어 수단을 제공한다. 일반적인 EPC 또는 5G 패킷 게이트웨이는 프로토콜에 의해 2개의 기능 부분으로 분할되어 보다 자연스러운 진화와 확장성이 가능하다.

PFCP in the Evolved Packet Core - the Sx interface
진화된 패킷 코어 - Sx 인터페이스의 PFCP(편집 가능한 이미지 소스)

PFCP 프로토콜은 다음의 3GPP 모바일 코어 인터페이스에서 사용된다.

  • Sxa - SGW-C와 SGW-U 사이
  • Sxb - PGW-C와 PGW-U 사이
  • Sxc - TDF-C와 TDF-U 사이(교통 감지 기능)
  • N4 - SMF와 UPF 사이

참고: Sxa와 Sxb는 병합된 SGW/PGW를 실행하는 경우 결합할 수 있다.

PFCP in the 5G Core (aka NGC) - the N4 interface
5G Core(NGC라고 함)의 PFCP - N4 인터페이스(편집 가능한 영상 소스)

기능

제어면 기능 요소(예: PGW-C, SMF)는 PFCP 세션을 설정, 수정 또는 삭제하여 사용자 평면 기능 요소(예: PGW-U, UPF)에서 패킷 처리 및 전달을 제어한다.

사용자 평면 패킷은 GTP-U 캡슐화를 사용하여 사용자 평면 패킷을 캡슐화하여 CP와 UP 기능 사이에서 포워드 되어야 한다(3GPP TS 29.281 [3] 참조). UP 함수에서 CP 함수로 데이터를 전달하기 위해, CP 함수는 PFCP 세션 컨텍스트에 따라 PDR을 제공해야 하며, PDI는 CP 함수로 전달할 사용자 평면 트래픽을 식별하고 대상 인터페이스 "CP 함수 측"으로 FAR을 설정하고 GTP-U 캡슐화를 수행하고 패킷을 GTPU로 전달하도록 설정해야 한다. PFCP 세션과 PDR에 따라 CP 함수에 고유하게 할당된 F-TEID. 그런 다음 CP 함수는 캡슐화 GTP-U 패킷 헤더에서 F-TEID에 의해 전달된 데이터가 속하는 PDN 연결부와 베어러를 식별해야 한다. For forwarding data from the CP function to the UP function, the CP function shall provision one or more PDR(s) per PFCP session context, with the PDI set with the Source Interface "CP function side" and identifying the GTP-u F-TEID uniquely assigned in the UP function per PDR, and with a FAR set to perform GTP-U decapsulation and to forward the p목적지까지의 통풍구. URR 및 QER도 구성할 수 있다.

세션당 다수의 PDR, FAR, QER, URR 및/또는 BAR이 전송된다.

다음은 논리적 연결 모델에서 사용되는 주요 개념이다.

  • PDR - 패킷 탐지 규칙 - 데이터 패킷을 특정 처리 규칙에 일치시키기 위한 정보를 포함한다. 외부 캡슐화와 내부 사용자 평면 헤더를 모두 일치시킬 수 있다. 포지티브 매칭에 적용할 수 있는 규칙은 다음과 같다.
    • FAR - 전달 작업 규칙 - 첫 번째 패킷 알림 트리거를 포함하여 PDR과 일치하는 패킷을 삭제, 전달, 버퍼링 또는 복제할지 여부와 방법. 패킷 캡슐화 또는 헤더 농축 규칙을 포함한다. 버퍼링의 경우 다음 규칙을 적용할 수 있다.
      • BAR - 버퍼링 작업 규칙 - 버퍼링할 데이터 양과 제어부 통지 방법.
    • QER - QoS 시행규칙 - Gating 및 QoS 제어, 흐름 및 서비스 수준 표시를 제공하는 규칙
    • URR - Usage Reporting Rules - User-Plane 기능에 의해 처리되는 트래픽을 계산하고 보고하는 규칙을 포함하며, Control-Plane 기능에 충전 기능을 활성화하기 위한 보고서를 생성한다.

메시지

PFCP 메시지 형식
비트/바이트 오프셋 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
바이트 0..3 버전(1) (초과 0s) 엠피 S 메시지 유형 메시지 길이(바이트 단위, 처음 4개 포함 안 함)
바이트 4..11 (S 플래그가 설정된 경우) SEID, 그렇지 않으면 이 바이트가 누락됨
바이트 8..11
바이트 4..7

아니면 12시 15분

시퀀스 번호 (MP 플래그가 설정된 경우) 다음 메시지

우선 순위, 그렇지 않은 경우(예비 0초)

(초과 0s)
바이트 8..(MsgLen+4)

또는 16..(MsgLen+4)

0개 이상의 정보 요소
PFCP 정보 요소 형식
비트/바이트 오프셋 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
바이트 0..3 유형 IE 길이(바이트 단위, 처음 4개 포함 안 함)
바이트 4..아이엘렌+4 if (유형 >= 32768), Enterprise-ID, 또는 Payload의 일부인 경우 페이로드(계속)...
페이로드 콘트...

IE는 독점적인 인코딩을 가지고 있거나 그룹화된 것으로 정의된다. 그룹화된 IE는 PFCP Message Payload와 같이 차례로 인코딩되는 다른 IE의 목록일 뿐이다.

IE 유형 0..32767은 3GPP마다 다르며 Enterprise-ID 세트가 없다. IE 타입 32768..65535는 맞춤형 구현으로 사용할 수 있으며 Enterprise-ID는 발행자의 IANA SMI Network Management Private Enterprise Code로[4] 설정되어야 한다.

메시지

표준화된 메시지 유형
메시지 유형 메시지 인터페이스 적용성 방향 목적
부탁한다 반응 색사 Sxb Sxc N4 부탁한다 반응
0 (예약됨)
(1..49) 노드 관련 메시지
1 2 하트비트 X X X X CP £ UP 다른 노드가 활성 상태인지 확인하기 위해 연결이 설정된 통신 피어 간에 선택적으로 사용할 수 있다. 복구-Timestamp는 다른 피어가 다시 시작되었는지 여부를 감지하는 데 사용된다.
3 4 PFD 관리 - X X X CP → UP UP → CP 일반 PFCP 세션 외부에 애플리케이션 식별자별로 PFD를 프로비저닝하는 옵션 기능.
5 6 연결 설정 X X X X CP £ UP CP와 UP 기능 요소 간의 연결 설정 및 업데이트. 기능에 대해 다른 요소에 알리기 위해 옵션 기능 목록을 포함하며, 다른 구성 요소도 전달된다.

이 절차를 수행하기 전에 세션 관련 메시지를 교환해서는 안 된다.

Association-Release는 CP에 의해서만 트리거되지만 UP는 Association-Update-Request의 일부로 요청할 수 있다.

7 8 연결 업데이트 X X X X CP £ UP
9 10 연결 해제 X X X X CP → UP UP → CP
- 11 지원되지 않는 버전 X X X X CP £ UP 구현된 버전을 포함하지 않는 모든 요청에 대한 오류 응답(현재 버전 1만 정의됨)
12 13 노드 보고서 X X X X UP → CP CP → UP UP 기능에서 세션에 속하지 않지만 잠재적으로 일반적인 정보(예: 사용자 평면 경로 오류)를 보고하기 위해 전송한다.
14 15 세션 세트 삭제 X X - CP → UP UP → CP CP 기능에 의해 전송되어 부분적인 장애를 나타내며, 영향을 받는 모든 세션의 삭제를 요청한다.
(50..99) 세션 관련 메시지
50 51 세션 설정 X X X X CP → UP UP → CP CP가 UP 트래픽을 처리 및 전달하기 위한 규칙 집합으로 구성된 세션을 설정, 수정 및 제거하는 데 사용한다. 이것들은 PFCP 애플리케이션 도메인의 주요 기능 메시지들이다.

UP는 추가 세션 보고서 메시지가 표시되지 않도록 답변에 사용 보고서 정보를 포함할 수 있다.

52 53 세션 수정 X X X X
54 55 세션 삭제 X X X X
56 57 세션 보고서 X X X X UP → CP CP → UP 패킷 처리 및 전달 절차에 따른 UP 사용 보고서 정보 보고: 다운링크 데이터(대기 중인 새 패킷의 알림), 사용 보고서(충전 목적을 위한 볼륨, 시간 등 정보), 오류 및/또는 비활성 표시.
(100..255) 기타 메시지

운송

GTP-C와 매우 유사하게, PFCP는 UDP를 사용한다. 포트 8805는 예약되어 있다.[5]

신뢰성을 위해, GTP-C와 유사한 재전송 전략을 채택하여 T1 인터벌에서 N1회 전송되는 메시지를 분실하였다. 트랜잭션은 3바이트 길이의 시퀀스 번호, 통신 피어의 IP 주소 및 포트로 식별된다.

프로토콜에는 자체 하트비트 요청/응답 모델이 포함되어 있어, 통신 피어의 가용성을 모니터링하고 재시작을 탐지할 수 있다(복구-타임estamp 정보 요소의 사용).

Control과 User Plane 기능 요소 간의 User-Plane 패킷 교환의 경우, Sx-u 인터페이스에 대한 GTP-U 또는 N4-u 인터페이스에 대한 보다 단순한 UDP 또는 이더넷 캡슐화(표준이 아직 불완전하므로 확인됨).

참고 항목

메모들

  1. ^ 3GPP TS 29.244 LTE; EPC 노드의 제어면과 사용자 평면 사이의 인터페이스
  2. ^ "The 5G Core Network (5GC) – Part 1 – Network Entities".
  3. ^ Flynn, Kevin. "Control and User Plane Separation of EPC nodes (CUPS)". www.3gpp.org.
  4. ^ https://www.iana.org/assignments/enterprise-numbers/enterprise-numbers
  5. ^ "Service Name and Transport Protocol Port Number Registry". www.iana.org.