5G デプロイメントでは、Cisco UPF と Cisco 以外の SMF、および Cisco SMF と Cisco 以外の UPF 間での相互運用性が必要です。また、SMF と UPF 間の構成関連のメッセージの分離には、次の利点があります。

• ユーザープレーンとコントロールプレーン間の設定分岐に関する 3GPP 標準に準拠しています。

• SMF での構成管理の複雑さを軽減します。

• ユーザープレーン関連の構成における構成および変更管理を簡素化、効率化できます。これは、SMF が構成を管理および分散する必要がないためです。

• シスコ以外の SMF と UPF 間のインターワーキングを実現するように拡張できます。

Cisco UPF は、N4 インターフェイスで 3GPP 指定の属性をサポートします。現在のアーキテクチャでは、UPF のみが SMF に関連付けられます。

次の機能は、このユース ケースに関連しています。

• UPF デプロイメント アーキテクチャ

• UPF ローカル構成

• N4 Session Management、Node Level、および Reporting 手順

• セッションリカバリ

• 1:1 冗長性

• UPF 入力インターフェイス

UPF は、モバイル インフラストラクチャとデータネットワーク（DN）間のアンカーポイントです。つまり、ユーザープレーン（GTP-U）の GPRS トンネリングプロトコルのカプセル化とカプセル化解除です。このユースケースでは、Xn ハンドオーバーなどの RAT 内モビリティと、4G から 5G や 5G から 4G へのハンドオーバーなどの RAT 間モビリティがサポートされています。

GTP-U のサポート 機能は、このユース ケースに関連しています。

UPF は、データネットワークにインターコネクトする外部 PDU セッションポイントとして機能し、N3、N4、および N6 インターフェイスをサポートします。PDU レイヤは、PDU セッション中に UE と PDN の間で転送される PDU に対応します。PDU セッションのタイプは、IP パケットを転送するための IPv4 または IPv6 です。ユーザープレーン（GTP-U）の GPRSトンネリングプロトコルは、コアネットワークの N3 インターフェイス（5G アクセスノードと UPF 間）経由でユーザーデータをトンネリングすることにより、異なる PDU セッションからの通信の多重化をサポートします。GTP は、すべてのエンドユーザー PDU をカプセル化し、PDU セッションごとにカプセル化します。このレイヤは、QoS フローに関連付けられているマーキングも転送します。5G カプセル化レイヤは、N9 インターフェイス（異なる UPF 間のインターフェイス）を介した異なる PDU セッションからの通信の多重化をサポートします。PDU セッションごとにカプセル化し、QoS フローに関連付けられたマーキングを反映します。

次の機能は、このユース ケースに関連しています。

• コントロールプレーンが開始する N4 アソシエーションのサポート

• PDU セッション情報の N3 転送

• N4 Session Management、Node Level、および Reporting 手順

• N4/Sx インターフェイス経由の負荷と過負荷の制御

Cisco UPF は、受信したユーザー通信の L3/L4 および L7 インスペクションを実行します。L3/L4 インスペクションには、IP アドレス/ポートの照合が含まれ、ディープ パケット インスペクションには、L7ヘッダーフィールドの照合が含まれます。

ディープ パケット インスペクションとインラインサービス 機能は、このユース ケースに関連しています。

Cisco UPF は、SMF から受信したポリシーに基づいてさまざまな適用メカニズムを提供します。UPF は、アクセスドメインとIPドメイン間の境界であり、ポリシーベースの適用を実装するのに最適な場所です。PCF が指定する pcc ルールと SMF で事前定義されたルールは、N4 インターフェイス経由でアップロードされ、DNN ごとに UPF にインストールされます。これにより、差別化された課金と QoS 適用を有効にするダイナミックポリシーが許可されます。

• ダイナミックおよび静的 PCC ルール

• 音声の新しいラジオ

合法的傍受（LI）は、裁判所または行政機関による命令を根拠として、LEA が個人（ターゲット）に対して電子監視を実施できるようにするプロセスです。合法的傍受プロセスを容易にするために、特定の法律および規制によって、サービスプロバイダーおよびインターネット サービス プロバイダーに対して、認可された電子監視を明示的にサポートするようにネットワークを実装することが定められています。サービスプロバイダーが実行するアクションには、ネットワーク内でターゲットアイデンティティをプロビジョニングして、ターゲットの通信の分離（他のユーザーの通信からの分離）を可能にすること、コピーを LEA に送信するための通信の複製、および傍受製品を LEA に配送することが挙げられます。

UPF による合法的傍受のサポートについては、シスコのアカウント担当者にお問い合わせください。

UPF の使用状況の測定とレポート機能は、SMF によって制御されます。SMF は、次の方法でこれらの機能を制御します。

• サービスデータフロー、アプリケーション、ベアラー、またはセッション（まだ存在していない場合）を表すために必要な PDR を作成します。

• Charging Key、および Charging Key と Service ID の組み合わせの URR を作成します。また、Charging Key、Sponsor ID および Application Service Provider ID の組み合わせに対する URR を作成します。

  静的ルールの場合、UPF が URR ID を作成することに注意します。URR ID は、UPF で構成されているオンライン/オフラインおよび Content ID + Service ID の組み合わせに基づいて作成されます。

• SDF、セッション、またはアプリケーションレベルでの使用状況レポートのために、PFCP セッションで定義された関連する PDR に URR を関連付けます。

• オンライン課金では、オンライン課金サーバー（OCS）からボリュームと時間クォータを受信した場合、SMF は、それらをプロビジョニングします。

課金サポート 機能は、このユース ケースに関連しています。

5G QoS モデルでは、サブスクリプション関連および呼び出し関連の優先順位メカニズムに基づいて、特定のサービスの分類と差別化を行うことができます。これらのメカニズムは、優先順位が のQoS フローを呼び出す、変更、維持、リリースしたり、ネットワーク輻輳条件でのQoS特性に従ってQoS フローパケットを配信したりする機能を提供します。

ダイナミックおよび静的 PCC ルール 機能は、このユース ケースに関連しています。

バッファリング アクションルール（BAR）は、UPF のバッファリング動作を制御する指示を提供します。BAR は、パケット転送制御プロトコル（PFPC）セッションのすべての転送アクションルール（FAR）のバッファリング動作を制御します。この制御は、パケットをバッファリングしそれぞれの BAR に関連付けることを要求する Apply Action パラメータを PFCP セッションが設定している場合に適用されます。

アイドルモードのバッファリングとページング 機能は、このユース ケースに関連しています。

ハンドオーバー手順の時点で、UPF ノードで構成される UE のPDU セッションは、PDU セッションアンカーおよび中間の UPF 終端 N3 参照ポイントとして機能します。SMF は、NG-RAN の新しい AN トンネル情報を含む N4 Session Modification 要求メッセージを送信し、N3 パスに切り替える UPF を指定します。さらに、SMF は、古い N3 ユーザープレーンパスで End Marker パケットを送信する UPF も指定します。UPF が指示を受信すると、End Marker が作成され、古いパスの最後の PDU を送信した後、送信元 NG-RAN に向けて各 N3 GTP-U トンネルに送信されます。

N4 Session Management、Node Level、および Reporting 手順 機能は、このユース ケースに関連しています。

SMF は、エンタープライズ MVNO モデルをサポートします。モバイル ネットワーク オペレータは、リースされた MVNO サブスクライバのセカンダリ認証を実行でき、AAA サーバーに関連する追加の機能もサポートできます。

次の機能は、このユース ケースに関連しています。

• APN ACL のサポート

  選択的なサブスクライバセッションに通信分類とポリシーの適用を適用するための設定可能なメカニズム。

• ダイナミックおよび静的 PCC ルール

  帯域幅ポリシーあたりのグループ最大数を増加します。

• 仮想ルーティングおよび転送

  重複する IP プールと IP プールチャンクをサポートします。

ユーザープレーン機能（UPF）は、3GPP 5G コア インフラストラクチャ システム アーキテクチャの基本的なコンポーネントです。UPF は、コントロールプレーンとユーザープレーンの分離（CUPS）戦略のデータプレーンの進化を表し、最初は 3GPP のリリース 14 仕様の既存の Evolved Packet Cores（EPC）の拡張として導入されました。CUPS 分離パケットゲートウェイ（P-GW）制御およびユーザープレーン機能により、データ転送コンポーネント（PGW-U）の分散化を可能にします。これにより、ネットワークエッジに近い場所でパケット処理と通信集約を実行できるため、ネットワーク負荷を軽減しながら帯域幅の効率性を高めることができます。P-GW 処理シグナリング通信（PGW-C）は、モビリティ マネージメント エンティティ（MME）のノースバウンドのコアに残ります。

CUPS の主な目標は、5G 新しい無線（NR）の実装をサポートし、早期 IoT アプリケーションとより高いデータレートを可能にすることです。CUPS の完全な実装にコミットすることは、ネットワークスライシングを提供する 5G ユーザープレーン機能（5G-UPF）を採用するオペレータにとっては一部の利点しか得られないため、複雑な提案です。仮想マシン（VM）としてデプロイされるユーザープレーン機能は、サービスベースアーキテクチャ（SBA）のパケット処理基盤を提供します。

UPF は、N4 参照ポイント経由で SMF から受信した情報に基づいて、ユーザープレーン通信フローを識別します。N4 インターフェイスは、CUPS のサポートにおいて Sx/N4 参照ポイントで使用するために 3GPP 技術仕様 29.244 で定義されているパケット転送制御プロトコル（PFPC）を採用しています。PFCP は、OpenFlow に似ていますが、モバイルネットワークのサポートに必要な機能のみに制限できます。UPF で確立される PFCP セッションは、パケットの識別方法（パケット検出ルール/ PDR）、転送（転送アクションルール/FAR）、処理（バッファリング アクション ルール/BAR）、マーク（QoS 適用ルール/QER）およびレポート（使用状況レポートルール/URR）を定義します。

次の図は、UPF の大まかなデプロイメント アーキテクチャとその他の NF を示しています。

この項では、UPF と 5GC の他のネットワーク機能との間でサポートされるインターフェイスについて説明します。

• N3：RAN（gNB）と（最初の）UPF 間のインターフェイス。3GPP TS 29.281 および 3GPP TS 38.415（2018 年 10 月）に準拠しています。

• N4：セッション管理機能（SMF）と UPF 間のインターフェイス。3GPP TS 29.244（2018 年 12 月）に準拠しています。

• N6：データネットワーク（DN）と UPF 間のインターフェイス。3GPP TS 29.561（2018 年 12 月）に準拠しています。

• Sx：Evolved Packet Core（EPC）の分割型 P-GW、S-GW、および TDF アーキテクチャでのコントロールプレーンとユーザープレーン間のインターフェイス。3GPP TS 23.214 および 3GPP TS 33.10 に準拠しています。