支持5G LAN的UPF转发模型

【摘要】5G LAN功能已经成为5G网络在工业互联网应用中最重要的增强能力之一。参考传统交换机的常用组网拓扑，分析了5G LAN的组网和转发需求，研究了支持5G LAN功能的UPF转发模型，设计了UPF软件架构，并基于开源软件完成了Ethernet类型5G LAN的基本转发功能验证，为5G LAN技术研究和应用提供参考。

【关键词】5G LAN；UPF；用户面功能；转发模型

0 引言

虽然5G[1-3]在行业中的应用越来越深入，面向不同场景的5G专网[4]方案和应用案例也层出不穷，但在垂直行业，尤其是面向工业制造的工厂园区现场级位置的网络[5]还是以基于有线传输的二层交换为主，各类接入终端设备也通常按照局域网接入方式配置，甚至依赖二层的广播、组播协议协同工作。现有主要支持IP类型会话转发的UPF设备无法直接构建LAN网络，即使5G传输的SLA（Service Level Agreement，服务等级协议）指标满足应用要求，也难以直接替代有线传输网络。

现有的替代方案是使用AR路由器或者VPN配合5G专网变相地实现LAN网络，组网成本额外增加、配置复杂，限制了5G的应用和发展。3GPP在R16启动的5G LAN[6]研究增强了5G网络能力，Ethernet类型的5G LAN功能支持为VN组成员之间构建具有同一二层广播域的本地局域网络[7]。

1 5G LAN的用户面流量转发需求

在工业现场级场景需要的主要是二层局域网，因此本文主要讨论Ethernet类型的5G LAN需求，其用户面流量转发可以参考二层交换机的流量转发能

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