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5G UPF的分流技术和部署方式 2

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发表于 2023-6-22 12:29:35 | 显示全部楼层 |阅读模式
UL CL方案
对于IPv4 或IPv6 或IPv4v6 类型的PDU 会话,可以采用UL CL 方案。在用户PDU 会话建立过程中或建立完成后,SMF 可以在PDU 会话的数据路径中插入或者删除一个或多个UL CL。UL CL 支持基于SMF 提供的流量检测和流量转发规则向不同的PDU 会话锚点UPF 转发上行业务流,分流至MEC 平台;并且将来自链路上的不同PDU 会话锚点UPF 的下行业务流合并到5G 终端,有点像路由表的作用。UL CL 采用流过滤规则(例如检查UE 发送的上行IP 数据包的目的IP 地址/前缀)来决定数据包如何路由。
UE 不感知UL CL 的分流,不参与UL CL 的插入和删除。UE 将网络分配的单一IPv4 地址或者单一IP 前缀或者两者关联到该PDU 会话。
图4 展示了一个PDU 会话拥有两个锚点的场景。UL CL 插在N3 口终结点的UPF 上,锚点1 和锚点2 终结N6 接口,上行分类器UPF 和锚点UPF 之间通过N9 接口传输。

图4. UL CL 方案
基于不同的触发条件,UL CL 方案可以分为一下几种:
特定位置UL CL 方案:分流策略配置在SMF。在用户移动到MEC 区域时,SMF 根据配置策略和AMF 上报的用户位置信息,触发UL CL 插入流程。特定位置触发UL CL 和LADN 场景类似,都是用户移动到特定位置时触发分流,触发条件简单易实现,适用于对公众用户开放的MEC 场景。由于MEC 区域所有用户(即使不使用MEC 业务)都会接入边缘UPF,可能会对边缘UPF 造成压力。
位置及用户签约UL CL 方案:分流策略配置在PCF,需要用户在PCF 上签约支持使用MEC业务。在用户移动到MEC 区域时,AMF通过SMF向PCF上报用户位置信息,PCF 根据用户位置信息及签约信息,触发UL CL 插入流程,新增边缘UPF锚点并插入UL CL。当在MEC 区域内要区分用户群体时,可采用位置及用户签约触发UL CL 的方案,避免MEC 区域所有用户都占用边缘UPF资源。
位置及应用检测UL CL方案:分流策略配置在PCF,需要将应用相关信息(五元组信息、应用URL)配置在PCF。在用户移动到MEC 区域并使用特定应用时,UPF根据应用标识对应的过滤器检测出业务流,通过SMF上报PCF。PCF 结合用户位置信息及应用流检测结果,触发UL CL 插入流程。位置及应用检测UL CL 方案可按应用触发分流策略,可控粒度更细;缺点是缺乏合适的UL CL 删除触发机制。
能力开放UL CL方案:分流策略配置在MEC/APP。在用户移动到MEC 区域时,AMF 通过NEF把用户位置信息通知给MEC/APP。MEC/APP 通过N5/N33 接口与PCF/NEF 进行交互,将分流规则告知PCF。PCF 结合用户位置信息及应用流检测结果,触发UL CL 插入流程。能力开放UL CL 是一种与应用紧耦合的方案,应用可根据业务需求动态地触发UL CL 策略,更为灵活,但是能力开放接口的调用请求需提供用户标识(5GC 分配的私网IP 地址),应用还需要感知用户位置信息,有一定开发门槛。
IPv6 Multi-homing 方案
IPv6 多归属(Multi-homing)方案只能应用于IPv6 类型的PDU 会话。
UE 在请求建立类型为IPv6 或IPv4v6 的PDU 会话时,要告知网络其是否支持IPv6 Multi-homing PDU 会话。在实际部署中,网络将会为终端分配多个IPv6 前缀地址,对不同业务使用不同的IPv6 前缀地址,可以一个IP 地址做远端业务,一个IP 地址做本地MEC 业务,通过分支点进行分流。
在PDU 会话建立过程中或建立完成后,SMF 可以在PDU 会话的数据路径中插入或者删除多归属(Multi-homing)会话分支点(Branching Point)。在Multi-homing 场景下,一个PDU 会话可以关联多个IPv6 前缀,分支点UPF 根据SMF 下发的过滤规则,通过检查数据包源IP 地址进行分流,将不同IPv6 前缀的上行业务流转发至不同的PDU 会话锚点UPF,再接入数据网络,以及将来自链路上的不同PDU 会话锚点UPF的下行业务流合并到5G 终端。UPF 可同时作为IPv6 多归属的分支点和PDU 会话锚点。IPv6 Multi-homing 分流如图5 所示。

图5. IPv6 Multi-homing 方案
DNN 方案
数据网络标识(DNN,Data Network Name)方案中,需要终端配置专用DNN 并在核心网统一数据管理功能(UDM,Unified Data Management)上面签约专用DNN。用户通过专用DNN 发起会话建立请求,SMF 选择UPF 时,根据5G 终端提供的专用DNN 以及所在的TA选择目的边缘UPF,完成边缘PDU 会话的建立,即可接入与边缘UPF 对接的MEC 平台。
DNN 方案对终端、网络的要求较小,5G 商用初期可选择此方案实现MEC 业务快速上线。但随着5G 业务发展,如果为每个MEC 客户分配独立DNN,对核心网设备特别是UPF 支持DNN 的数量将会是极大挑战。
LADN 方案
本地数据网络(LADN,Local Area Data Network)方案中,用户签约LADN DNN,AMF 上配置LADN 服务区域(Tracking Area,TA)与LADN DNN 的关系。5G 终端在向网络注册时,可以从核心网获取LADN 信息(如LADN服务区和LADN DNN)。当5G 终端移动到LADN 服务区域时,将会请求建立这个LADN DNN 的PDU 会话。AMF 确定5G 终端出现在该LADN 区域,且请求的DNN 在AMF 中配置为LADN DNN,则转发给SMF;SMF 通过选择合适的本地边缘UPF,建立本地PDU 会话,实现本地网络接入和本地应用访问。此时一个5G 用户可能拥有两个PDU 会话:Internet 会话及LADN 会话如,图6 所示。
AMF 跟踪终端的位置信息,并通知SMF 终端位置和LADN 服务区的关系,包括:在服务区、不在服务区和不确定在不在服务区等。当用户的位置不在LADN 的服务区内时,不能接入LADN。LAND 服务区用一组TA 标识,使用LADN 用于边缘计算流量分流时,通常LADN 的TA 和边缘计算上应用的服务区域是对应的。

图6. LDAN 方案
LADN 仅用于非漫游场景或者本地业务分流漫游场景,在实际部署中,用户通过LADN 会话访问MEC 业务,其余业务通过Internet 会话访问。


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