5G SDF – Service Data Flow nel controllo dei dati applicativi
Il Service Data Flow (SDF) è una delle entità fondamentali nella gestione del traffico dati nelle reti mobili 5G. Un SDF rappresenta un flusso di dati correlati a livello di applicazione che viene identificato, classificato e trattato secondo regole specifiche nel piano utente. In parole semplici, ogni servizio che usi – come lo streaming video, la navigazione web o una videochiamata – è organizzato in uno o più SDF che ne definiscono la priorità, la qualità e il trattamento.
Oggi ti guiderò nella comprensione dettagliata di cosa sia un 5G SDF, perché è cruciale nell’architettura 5G e come lavora insieme ad altri elementi come il PDU Session, il QoS Flow e il UPF (User Plane Function).
Cos’è un Service Data Flow
Un Service Data Flow è un insieme di pacchetti IP con caratteristiche comuni, associati a uno specifico servizio o applicazione. Ogni SDF è riconosciuto attraverso filtri definiti nel PCC (Policy and Charging Control), che lo identificano in base a parametri come:
- Indirizzi IP di origine e destinazione
- Numeri di porta TCP o UDP
- Protocollo IP
Una volta identificato, lo SDF viene mappato a un QoS Flow specifico, che stabilisce come quel traffico dovrà essere gestito in rete in termini di latenza, banda minima garantita, jitter e perdita di pacchetti.
Relazione tra SDF, QoS Flow e PDU Session
La struttura dei dati nel piano utente 5G è organizzata in più livelli. Un singolo utente può avere più PDU Session (Packet Data Unit Session), ognuna delle quali può includere più QoS Flow. Ogni QoS Flow può a sua volta trasportare uno o più Service Data Flow.
Ecco come si relazionano:
- SDF: Flusso a livello di applicazione (es. streaming YouTube)
- QoS Flow: Unità di trasporto con QoS definito, mappa uno o più SDF
- PDU Session: Tunnel tra dispositivo utente (UE) e rete, trasporta tutti i QoS Flow
Ruolo del UPF nella gestione degli SDF
Il nodo UPF (User Plane Function) è responsabile dell’elaborazione dei dati nel piano utente. È qui che gli SDF vengono riconosciuti, classificati e assegnati ai corrispondenti QoS Flow. Il UPF applica le regole ricevute dal PCF (Policy Control Function) per assicurare che ogni flusso venga trattato secondo le policy definite – ad esempio dando priorità al traffico VoIP rispetto a un download HTTP.
Il UPF, in sinergia con il SMF (Session Management Function), gestisce l’intera pipeline dei dati da e verso l’utente, con il massimo controllo su latenza e prestazioni.
Filtri SDF e controllo delle policy
I filtri SDF sono regole installate nel UPF che permettono di identificare univocamente un Service Data Flow. Sono configurati in base alle policy e alle regole di charging (tariffazione), e spesso includono:
- IP header filtering
- Porta sorgente e destinazione
- Protocollo
Questi filtri vengono decisi in fase di creazione o aggiornamento della sessione PDU e possono variare dinamicamente in base all’attività dell’utente o alla rete.
Come gli SDF influenzano l’esperienza utente
Nel 5G, la qualità del servizio (QoS) è uno dei pilastri fondamentali. Se un utente sta usando più applicazioni simultaneamente, ogni applicazione può generare un proprio SDF. Questo consente alla rete di dare priorità al traffico più critico (come le videochiamate) e limitare la banda per traffico meno urgente (come download di aggiornamenti in background).
Ad esempio, se stai facendo una chiamata VoNR (Voice over New Radio) mentre scarichi un video, il tuo traffico voce viaggerà su un SDF separato con requisiti di latenza più stringenti rispetto al download, garantendo una qualità vocale elevata senza interruzioni.
Flussi multipli e slicing di rete
La tecnologia del network slicing in 5G permette di creare “fette” virtuali della rete per servizi specifici. Ogni slice può contenere le proprie policy, sessioni e flussi. Gli SDF giocano un ruolo chiave nell’assicurare che all’interno di ogni slice, i flussi di dati siano trattati in modo coerente con i requisiti del servizio.
Un flusso video per un’ambulanza connessa in tempo reale avrà un SDF con priorità molto alta, mentre il flusso dati per un’applicazione di messaggistica standard potrebbe avere un trattamento best-effort.
Tabella riepilogativa – Gerarchia dei flussi
Quando un SDF cambia dinamicamente
Un SDF non è statico. Può essere creato, modificato o terminato dinamicamente. Ad esempio, se apri un’app di streaming, viene creato un nuovo SDF per quel traffico. Se cambi risoluzione video o interrompi la visione, la rete può adattare o terminare quel flusso.
Questa dinamicità è gestita dal SMF insieme al PCF per offrire prestazioni stabili anche in condizioni variabili.
Domani potremo approfondire meglio il concetto di QoS Flow e come questi flussi siano assegnati dinamicamente per garantire prestazioni elevate anche sotto carico. Questo ti aiuterà a comprendere ancora più a fondo come la rete 5G riesce a offrire servizi personalizzati per ogni tipo di applicazione.