5GMEC分流方案探讨.docx

? ? 5GMEC分流方案探讨 ? ? 摘要：实现5G边缘计算商用部署的关键步骤是通过5G网络将用户数据流分流至边缘计算平台。在DNN分流和UL CL分流原理基础上，结合不同触发条件（用户签约、能力开放、应用检测等）分析了六种分流方案的详细流程及对终端、网络的要求，运营商可根据不同场景需求选择相应的部署方案。 关键词：5G，MEC，本地分流 0　引言 2019年6月，工业和信息化部正式向三大运营商和中国广电发放5G商用牌照，11月，三大运营商公布5G商用套餐，意味着我国已正式向用户提供提供5G服务。可以预见，移动通信流量将急剧增长，高网络负荷、高带宽以及低时延需求将愈加突显。MEC作为5G业务应用的标志能力，通过业务本地化、缓存加速以及本地分流、灵活路由等技术，有效缩短端到端业务时延，降低网络回传带宽需求，缓解核心网的数据传输压力，从而提升网络数据处理效率，满足垂直行业对网络超低时延、超高带宽以及安全等方面的诉求，为用户带来极致的业务体验。 5G商用前夕，如何将用户数据流分流至MEC平台，是真正实现网络与业务深度融合及落地应用的第一步，也是当前运营商最为关注的重点问题。 综上所述，本文将首先梳理清楚MEC与5G网络的关系，其次，介绍3GPP标准的5G分流技术，最后介绍结合不同场景和触发条件的5G MEC分流方案并分析其优缺点。 1　MEC与5G网络的关系 当MEC部署在5G系统中时，在网络中的位置如图1所示。MEC充当AF+DN的角色。作为AF（Application Function，应用功能）时，MEC代表部署在MEC上的应用通过N5或N33接口与5G网络控制面（PCF/NEF）进行交互；作为DN（Data Network，数据网络），MEC系统和UPF之间为标准的N6连接。通过UPF和SMF实现业务计费，基于边缘UPF支持合法监听功能，基于网络能力感知、北向标准接口及NEF支持能力开放，NEF作为统一的能力开放节点负责外部边缘应用与5G网络的交互，通过逻辑隔离及部署安全设备实现网络安全，通过配置防火墙、IP攻击防护、ACL、HTTPS协议等手段提供安全防护。 如图1所示，MEC可考虑引入5G Core Connect feature（包括5G Core Connect Proxy和5G Core Connect Service）简化MEC与5GC之间的信息交互与流程处理。 图1　5G MEC整体架构 2　标准分流技术 按照运营商5G部署策略，5G用户开机建立的PDU会话将优先选择中心UPF（部署在省会城市的UPF），当用户需访问MEC应用时才选择/插入边缘UPF（部署在地市及县区级以下的UPF），让稀缺的边缘资源按需提供给用户，同时避免边缘UPF由于大量用户挤占造成性能瓶颈。因此，5G网络需要配合MEC做好用户数据的本地分流，下面介绍的是5G分流技术[1-4]，分为两类：单PDU会话的本地分流（UL CL、IPv6 Multi-homing），多PDU会话的本地分流（边缘UPF路由、LADN），单PDU会话分流和多PDU会话分流最直接的区别就是前者的用户数据分流在网络侧进行，后者分流从终端开始。其中边缘UPF路由属于标准流程，通过建立PDU会话锚定到边缘UPF，因此本节不做介绍。 2.1　UL CL（Uplink Classifier，上行分类器）方案 如图2所示，采用UL CL方案时，SMF会在用户PDU会话建立期间或建立完成后，在PDU会话的数据路径中插入一个上行流量分类器（UL CL，Uplink Classifier），插入的UL CL可以是多个，支持按需在PDU会话的数据路径中删除上行流量分类器。UL CL的会话类型可以是IPv4、IPv6、IPv4v6。 图2　UL CL方案 UL CL应支持基于SMF提供的流量检测（PDR，Packet Detection Rule）和流量转发规则（FAR，Forwarding Action Rule）向不同的PDU会话锚点UPF转发上行业务流，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。 在实际部署中，分流节点（UL CL UPF）基于数据包目的IP地址对上行数据包识别并分流，将需要本地卸载的业务分流至本地网络，实现本地分流，非本地业务数据流导向初始锚定的UPF。 在发生漫游场景时，用户的控制面和用户面路径如下： （1）控制面：拜访地RAN-拜访地AMF-拜访地SMF； （2）用户面分支1：拜访地RAN-拜访地UPF/UL CL-拜访地UPF/ PSA1（中心节点）； （3）用户面分支2：拜访地RAN-拜访地UPF/UL CL-拜访地UPF/ PSA2（边缘节点）。 2.2　IPv6 Multi-homing（多宿主）方案 如图3所示，采