top of page

Architecture de réseau autonome 5G et cartographie de la qualité de service

Avant de passer à la partie enregistrement, il est important de consacrer un peu de temps à l'architecture réseau en découvrant le nœud principal 5GC et sa fonction.

Dans cet article, j'ai également inclus quelques cas d'utilisation potentiels, à la demande de certains lecteurs.


Fonctions réseau 5GC ou 5G autonomes


  1. Fonctions réseau


  • Fonction Gestion des Accès et de la Mobilité ou AMF


Représentant l'intermédiaire du plan de contrôle au sein du réseau 5G, l'AMF exerce les responsabilités ou fonctions suivantes :


Gestion des inscriptions : c'est-à-dire lors de l'enregistrement ou de la désinscription du système 5G, il est indispensable que l'UE termine l'enregistrement afin d'accéder à Prestations 5G. , l'AMF doit interagir entre d'autres fonctions du réseau via différentes interfaces (Fig. 1) afin de compléter l'enregistrement (SMF, UDM, PCF).


Gestion des connexions : cela se fait via l'interface N1 comme décrit dans la Fig1. Cette interface est transparente pour NG-RAN (comme l'enregistrement ou l'authentification) et connecte l'UE à l'AMF et permet l'échange des Signalisation NAS et déplacement de l'UE vers un état de connexion différent (CM-Idle, CM-Connected).


Gestion de l'accessibilité et de la mobilité  : la gestion de l'accessibilité garantit que l'UE est toujours joignable et qu'il est possible de l'appeler au cas où une session mobile terminée devrait être établie, cela déplacera l'UE vers l'état connecté au CM et établira l'interface N1

La gestion de l'accessibilité est obtenue en maintenant le contexte de l'UE ( TA , TAL ) dans lequel l'UE est enregistré



Gestion de la signalisation NGAP : cela représente la signalisation entre AMF et NG RAN via le protocole NGAP 3GPP TS 38.413, cela inclut (gestion de session PDU, gestion de contexte UE, procédure de pagination, transport de messages NAS, transfert de configuration ..etc )



  • Fonction de gestion de session ou SMF.


Le SMF est une fonction de plan de contrôle avec les responsabilités suivantes :


Gestion de session PDU : qui représente une connexion d'un UE à un UPF spécifique vers un réseau de données ou un DN spécifique comme spécifié dans la figure 2, nécessite que la signalisation avec UPF soit établie, le SMF utilise le NAS pour communiquer avec le mobile , l'AMF et gnb gèrent la procédure NGAP mais le contenu est relayé vers/depuis SMF lorsqu'il est lié à la gestion de session.


Allocation d'adresse IP  : une session pdu peut être configurée pour être transférée via IPV4 / IPV6

3gpp permet à l'UE de demander l'utilisation du DHCP (Dynamic host configuration protocol) pour

obtient l'adresse IP et dans ce cas, le SMF n'attribue pas d'adresse IP mais utilise la connectivité fournie par la session PDU pour obtenir l'adresse IP d'un serveur DHCP.

Gestion du tunnel GTP-U : les tunnels GTP-U sont utilisés pour transférer des données entre gNB et UPF

Gestion des notifications de liaison descendante. TEID (alloué par UPF via SMF et AMF) reliera le paquet du plan utilisateur à une session PDU spécifique.


Gestion des notifications de liaison descendante liée à la radiomessagerie si les données arrivent dans l'UPF.



  • Fonction de plan utilisateur ou UPF.


Responsable de la transmission des paquets du plan utilisateur entre le gNB et l'UPF

  • Les paquets de liaison montante arrivant de gNB utilisent le tunnel GTP-U pour atteindre l'UPF, l'UPF supprimera ensuite l'en-tête GTPU et transmettra le paquet au DN externe

  • Le paquet de liaison descendante arrivant du DN sera mappé dans un flux QOS spécifique appartenant à une session PDU spécifique avant d'être transféré au gNB approprié

  • L'UPF informe également le SMF en cas d'arrivée de données de liaison descendante pour l'UE en état de veille (pendant la procédure de radiomessagerie).



Qu'est-ce que le flux QOS ?


Un flux QOS représente un ensemble de paquets ayant une QOS similaire ou, disons, mappés à une QOS spécifique, mais mappés comment ? en fait, l'UPF utilisera le modèle SDF fourni par le SMF et généré à partir des informations fournies par SMF) ou un flux de données de service pour mapper un flux spécifique. Pour comprendre comment cela fonctionne, pensez-y comme une petite carte. qui incluent (IP source, port source, IP de destination, port de destination) pour mapper à un flux QOS spécifique, une session PDU peut avoir plusieurs flux QOS



 Cartographie des flux QOS 5G

Une fois le flux QOS approprié identifié, l'UPF transmet le paquet au tunnel GTP-U appartenant à la session PDU parent, il y a toujours un tunnel GTP-U par session PDU (voir fig1). le QFI (QOS flow identifier) sera utilisé pour identifier différents flux QOS au sein d'une session PDU et sera inclus dans l'en-tête GTP-U.


Nous aurons l'AUSF (Authentication Server Function ) qui a été introduit dans le noyau 5G (5GC) pour gérer l'authentification UE et la Gestion unifiée des données ou UDM qui fournissent une fonction similaire à la fonction HSS sur LTE, l'UDM gérera et stockera les données des abonnés


  • Fonction de contrôle de stratégie ou PCF.


La fonction de contrôle de politique est chargée de fournir la politique relative à la gestion de la mobilité et la politique associée à la gestion de session, la gestion de session est liée à la QOS fournie par la session PDU.


Pour certains, cela peut paraître non clair , alors dessinons comment la politique sera gérée avec les trois entités. AMF , PCF , UDM :


  1. L'AMF obtient en priorité les informations de souscription auprès de l'UDM lors de la procédure d'enregistrement

  2. L'AMF communique ensuite ces informations au PCF

  3. le PCF peut modifier les informations d'abonnement et mettre en place certaines politiques prédéfinies comme restreindre l'accès à certains TAC en BH ..etc puis le PCF modifiera la politique et l'enverra à l'AMF

  4. La politique est ensuite fournie à l'UE (exemple de message d'acceptation d'enregistrement)


Pour le côté RAN ou la politique RAN RRM, le même processus est appliqué en utilisant le RFSP (priorité de sélection RAT/Fréquence), l'AMF peut récupérer le RFSP souscrit auprès d'UDM et suivre le même processus en l'envoyant à PCF puis récupérer la politique modifiée

Le RFSP est similaire au SPID en 4G



Policy management for  AMF , PCF and UDM

  • Fonction de sélection de tranche de réseau ( NSSF )


Le rôle principal de la NSSF est de fournir un réseau Slice Information à l'AMF, elle est connectée à l'AMF via l'interface N22, l'AMF peut demander au NSSF de compléter la fonction de tranche réseau lors de la procédure d'enregistrement.

Mais que signifie le découpage de réseau ?


Le découpage du réseau fait référence à l'allocation d'une ressource réseau pour répondre aux exigences d'un service spécifique et il inclut les ressources du réseau central (comme UPF) et du service RAN comme (CU-UP). par exemple, sous RAN, un gnb peut prendre en charge plusieurs CU-UP, chacun sous une tranche de réseau spécifique.


Une tranche de réseau est identifiée à l'aide des :

  • Type de tranche/service (SST) --> 8 bits qui indiquent le comportement attendu d'une tranche de réseau en termes de fonctionnalité et de service ( 1= eMBB, 2 =URLCC, 3=mMTC)

  • Un différenciateur de tranche (SD) --> 24 bits sont utilisés pour différencier les tranches de réseau sous le même SST


tirons toutes les informations précédentes sur un cas d'utilisation qui pourrait être conçu en utilisant toutes les informations apprises maintenant :


  1. Illustration de l'utilisation de la fonction edge computing


Pour un fan de football ou d'UFC comme moi, nous savons peut-être que pour les personnes assises sur la banquette arrière, l'expérience peut être limitée en raison d'une vue ou d'angles limités, ce qui peut être amélioré à l'aide d'un terrain VR alimenté par la 5G. côté, offrant une manière plus immersive et engageante de profiter du jeu, mais la reproduction peut poser certains défis comme des débits binaires élevés et une faible latence sont requis pour une expérience utilisateur acceptable. Par exemple, une fréquence d'images de 60 FPS et une résolution minimale (2K) sont requises pour éviter les graphiques. pixellisation .


De plus, étant donné que l'UE fournira des données de capteur en temps réel en liaison montante où le rendu et la production des données multimédia doivent être effectués par le serveur, un média qui doit ensuite être livré et programmé à l'UE sur DL et affiché par le périphérique, donc une latence de l'ordre de 10 ms mesurée à la couche de transport ou d'application est également requise et difficile


5GS  Edge computing use case
































0 vue0 commentaire

Comments


bottom of page