中國聯(lián)通5G隨行網(wǎng)絡增強架構(gòu)白皮書

中國聯(lián)通5G隨行網(wǎng)絡增強架構(gòu)白皮書2023年6月中國聯(lián)通5G隨行網(wǎng)絡增強架構(gòu)白皮書版權(quán)聲明本報告版權(quán)屬于中國聯(lián)合網(wǎng)絡通信有限公司研究院，并受法究其相關(guān)法律責任。中國聯(lián)通5G隨行網(wǎng)絡增強架構(gòu)白皮書 (一)業(yè)務發(fā)展需求及挑戰(zhàn) 2(二)網(wǎng)絡運維需求及挑戰(zhàn) 4二、5G隨行網(wǎng)絡增強架構(gòu) 5(一)總體原則 5(二)網(wǎng)絡總體架構(gòu) 6(三)數(shù)據(jù)存儲層 7(四)管理控制層 10(五)業(yè)務路由層 11三、主要功能及關(guān)鍵技術(shù) 12(一)個性化用戶數(shù)據(jù)管理 121.基本數(shù)據(jù)存儲 122.特色業(yè)務一鍵開通 14(二)廣域定制化業(yè)務路由 151.第三方業(yè)務注冊托管 162.業(yè)務子網(wǎng)代碼查詢 163.跨子網(wǎng)會話協(xié)同 184.邊緣業(yè)務路由 19(三)分層分區(qū)容災方式 211.基于區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)存儲容災 212.各層之間慣性運行容災方式 23 4(一)專網(wǎng)業(yè)務漫游 24(二)邊緣業(yè)務接入 27(三)基于位置容災 28五、總結(jié)及展望 29六、縮略語 30中國聯(lián)通5G隨行網(wǎng)絡增強架構(gòu)白皮書-1-前言運營商要積極探索的課題。演進的策略和展望。本白皮書由中國聯(lián)通研究院牽頭編制，聯(lián)合編制單位(排名不分中國聯(lián)通5G隨行網(wǎng)絡增強架構(gòu)白皮書-2-一、網(wǎng)絡發(fā)展面臨的挑戰(zhàn) 需求及挑戰(zhàn)傳統(tǒng)移動通信網(wǎng)主要為2C用戶提供互聯(lián)網(wǎng)和IMS語音業(yè)務。IMS網(wǎng)信網(wǎng)絡相較于傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)在業(yè)務質(zhì)量保障以及安全管理方面體現(xiàn)出為了保證業(yè)務體驗，相較于傳統(tǒng)以省為單位的業(yè)務部署，其服務器及算力平臺需要進一步下沉邊緣，貼近用戶分散多點部署。熱點部署類業(yè)務：一些中小企業(yè)的云計算資源，可能會依據(jù)業(yè)務中國聯(lián)通5G隨行網(wǎng)絡增強架構(gòu)白皮書-3-全國，這類業(yè)務需要依據(jù)業(yè)務部署情況將全網(wǎng)劃分更大范圍的業(yè)GPP中息管理系統(tǒng)。約管理方式逐漸顯現(xiàn)出如下問題：語音講解，用戶歸屬地無法為用戶開通此類業(yè)務，只能由拜訪地刪除相應簽約信息。所有的用戶簽約及業(yè)務策略單純由歸屬地決策，無法兼顧用戶所中國聯(lián)通5G隨行網(wǎng)絡增強架構(gòu)白皮書-4-相符。漫游用戶數(shù)量增多，通用的用戶簽約信息全部回歸屬地獲取，無圖1現(xiàn)網(wǎng)用戶業(yè)務訪問示意圖 中國聯(lián)通5G隨行網(wǎng)絡增強架構(gòu)白皮書-5-漫游用戶增多，跨區(qū)的信令流量也給網(wǎng)絡運營帶來一定壓力。故障時，通過UPF慣性運行方案，盡可能的保障業(yè)務運營。換等創(chuàng)新容災方式。二、5G隨行網(wǎng)絡增強架構(gòu) 中國聯(lián)通5G隨行網(wǎng)絡增強架構(gòu)白皮書-6- 中國聯(lián)通5G隨行網(wǎng)絡增強架構(gòu)白皮書-7-縱向分區(qū)：增強架構(gòu)在縱向上劃分為多個子網(wǎng)，每個子網(wǎng)包含自水平互通：管理控制層內(nèi)部各子網(wǎng)之間，對等網(wǎng)元應根據(jù)網(wǎng)絡拓 中國聯(lián)通5G隨行網(wǎng)絡增強架構(gòu)白皮書-8-用戶數(shù)據(jù)存儲G網(wǎng)絡中UDR的基礎上進一步劃分中國聯(lián)通5G隨行網(wǎng)絡增強架構(gòu)白皮書-9-息在業(yè)務信息管理系統(tǒng)上進行定義。圖3用戶數(shù)據(jù)與業(yè)務管理系統(tǒng)部署架構(gòu)RFNRF再根據(jù)子網(wǎng)代碼查詢能夠連接到該業(yè)務服務節(jié)點的網(wǎng)元(SMF、中國聯(lián)通5G隨行網(wǎng)絡增強架構(gòu)白皮書-10-I (四)管理控制層。中國聯(lián)通5G隨行網(wǎng)絡增強架構(gòu)白皮書-11-圖4管理控制層訪問數(shù)據(jù)存儲層流程圖F 每個子網(wǎng)的業(yè)務路由層僅接受本子網(wǎng)管理控制層下發(fā)的業(yè)務及路由中國聯(lián)通5G隨行網(wǎng)絡增強架構(gòu)白皮書-12-QoS理和路徑優(yōu)化，是構(gòu)建信息高速公路的基石。術(shù) G絡增強架構(gòu)中，用戶數(shù)據(jù)的管理，應當依據(jù)不同的數(shù)1.基本數(shù)據(jù)通用存儲集中數(shù)據(jù)存儲方式用戶獲取簽約信息時，子網(wǎng)UDM(圖中FE)可以先向本地的BE查M中國聯(lián)通5G隨行網(wǎng)絡增強架構(gòu)白皮書-13-圖5集中式通用用戶數(shù)據(jù)存儲方式的用戶簽約。中國聯(lián)通5G隨行網(wǎng)絡增強架構(gòu)白皮書-14-存儲的用戶數(shù)據(jù)的安全性與可靠性得以保證。2.特色業(yè)務一鍵開通統(tǒng)主動推送兩種方式實現(xiàn)。用戶主動查詢中國聯(lián)通5G隨行網(wǎng)絡增強架構(gòu)白皮書-15-圖7用戶主動查詢方式系統(tǒng)主動推送圖8系統(tǒng)主動推送方式系統(tǒng)檢測到用戶進入業(yè)務覆蓋區(qū)，通過PCF上報地區(qū)用戶數(shù)據(jù) G緣計算的研究一直致力于為用戶提供就近的業(yè)務接入邊緣計算能力相結(jié)合，打造5G全互聯(lián)網(wǎng)絡。中國聯(lián)通5G隨行網(wǎng)絡增強架構(gòu)白皮書-16-1.第三方業(yè)務注冊托管圖9業(yè)務注冊方式系統(tǒng)。劃分的每個服務區(qū)中唯一。平臺上的每種業(yè)務，包括下面的業(yè)務屬性信息(可以擴展)：1)業(yè)務標識中國聯(lián)通5G隨行網(wǎng)絡增強架構(gòu)白皮書-17-2)業(yè)務名稱(用于進行管理業(yè)務)3)業(yè)務服務節(jié)點子網(wǎng)代碼4)業(yè)務服務節(jié)點對應的業(yè)務服務區(qū)(如子網(wǎng)列表信息，跟蹤區(qū)列表等)6)業(yè)務的FQDN/域名(如果需要時)7)業(yè)務是否可供用戶自由選擇8)業(yè)務的有效時間范圍2.業(yè)務子網(wǎng)代碼查詢制層會將用戶所處子網(wǎng)代碼以及簽約各類業(yè)務標識經(jīng)過NRF上報業(yè)務管理系統(tǒng)。不同的業(yè)務，對應不同的業(yè)務服務區(qū)劃分。中國聯(lián)通5G隨行網(wǎng)絡增強架構(gòu)白皮書-18-圖10業(yè)務信息管理系統(tǒng)內(nèi)部查詢業(yè)務子代碼邏輯的碼即可在NRF中查找到不同業(yè)務對應的業(yè)務子網(wǎng)的控制面網(wǎng)元。圖11業(yè)務子網(wǎng)及網(wǎng)元查詢流程3.跨子網(wǎng)會話協(xié)同圖12跨子網(wǎng)會話協(xié)同管理中國聯(lián)通5G隨行網(wǎng)絡增強架構(gòu)白皮書-19-F網(wǎng)PCF向本子網(wǎng)的SMF下發(fā)業(yè)務策略，SMF通知業(yè)務子網(wǎng)SMF需要其配合完成的業(yè)務策略，之后雙方SMF各自向本子網(wǎng)UPF下4.邊緣業(yè)務路由圖13邊緣路由組網(wǎng)架構(gòu)3GPP定義了邊緣計算就是可以讓運營商以及第三方服務可以中國聯(lián)通5G隨行網(wǎng)絡增強架構(gòu)白皮書-20-EASm發(fā)送給EASDF，EASDF基于SMF為其配置的DNS消息處理規(guī)則 (SMF基于邊緣服務器部署信息產(chǎn)生DNS消息處理規(guī)則)，基于務器上進行查詢，DNS服務器會返回最優(yōu)的EAS的IP地址給EASDF，EASDF將該地址發(fā)送給SMF，SMF基于邊緣服務器部署信息確定要插入對應于該EASIP地址的本地ULCL與本地UPF(其LCLPDU查詢結(jié)果返回給UE，UE便可以進行邊緣計算業(yè)務(UE-ULCL-EHE用戶面路徑最優(yōu))。上述描述的邊緣服務器部署信息(EDI：EdgeapplicationserverDeploymentInformation)是用來定義邊緣環(huán)-單網(wǎng)絡切片選擇輔助信息(S-NSSAI：SingleNetworkSlice中國聯(lián)通5G隨行網(wǎng)絡增強架構(gòu)白皮書-21--EAS網(wǎng)際互連協(xié)議地址范圍信息(EASIPAddress 1.基于區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)存儲容災和災備的需求，而中心化的災備機制通常采用“主從”或者“主備”中國聯(lián)通5G隨行網(wǎng)絡增強架構(gòu)白皮書-22-往往會成為惡意攻擊集中針銜接，的網(wǎng)絡體驗；。中國聯(lián)通5G隨行網(wǎng)絡增強架構(gòu)白皮書-23-異；利用智能合約實現(xiàn)的自動化的服務提供操作。戶需求接入另一網(wǎng)絡內(nèi)區(qū)塊鏈節(jié)點(災備節(jié)點)無中斷提供網(wǎng)絡服務，2.各層之間慣性運行容災方式與SMF之間的節(jié)點連接故障，UPF可以基于之前從SMF接收到的中國聯(lián)通5G隨行網(wǎng)絡增強架構(gòu)白皮書-24-層之間的接口鏈路恢復時，核查用戶會話和數(shù)據(jù)面連接。UPF上報M應能夠不與UDM/PCF發(fā)生交互，基于之前存儲的用戶安全上下文及會話上下文信息保障業(yè)務運行。圖15慣性運行容災方式 -25-地域接入到廣東數(shù)據(jù)中心。圖16車聯(lián)網(wǎng)專網(wǎng)漫游業(yè)務場景國接入中存在如下問題：1)通過NRF路由選擇SMF，只能負載分擔，無法實現(xiàn)就近接入。2)通過ServingScope方案實現(xiàn)就近接入，業(yè)務開通需要在全國SMF上配置，業(yè)務開通周期長，業(yè)務規(guī)劃多會導致SMF配置維解決方案5G隨行網(wǎng)絡增強架構(gòu)方案如下：-26-圖16車聯(lián)網(wǎng)專網(wǎng)漫游解決方案)無論用戶在哪個省分開戶，業(yè)務疏導流程都是統(tǒng)一的。2)假設每個省分由同一個SMFPool管理，則依據(jù)省分劃分子網(wǎng)。廣東和北京MEC向業(yè)務信息管理系統(tǒng)注冊，系統(tǒng)為其分配業(yè)務包含山東子網(wǎng)代碼，廣東業(yè)務服務節(jié)點的服務區(qū)包含四川子網(wǎng)代碼3)用戶A在山東AMF接入，通過業(yè)務管理信息系統(tǒng)查詢到北京的4)用戶B在四川AMF接入，通過業(yè)務管理信息系統(tǒng)查詢到廣東的中國聯(lián)通5G隨行網(wǎng)絡增強架構(gòu)白皮書-27- 故宮覆蓋范圍，希望能夠訪問故宮本地的一些旅游介紹資源。1)故宮本地的資源訪問是通過ULCL分流技術(shù)實現(xiàn)的，而這種分流2)進入故宮覆蓋區(qū)，用戶如何能夠及時便捷的或者故宮有本地旅游訂閱該業(yè)務解決方案基于5G隨行網(wǎng)絡增強架構(gòu)其解決方案如圖所示。中國聯(lián)通5G隨行網(wǎng)絡增強架構(gòu)白皮書-28-圖17邊緣業(yè)務接入解決方案簽約方面，地區(qū)用戶數(shù)據(jù)存儲單元會為所有用戶(默認用戶組)簽約重定向策略到地區(qū)門戶網(wǎng)站，若用戶后續(xù)簽約該業(yè)務，則根分流規(guī)則。PCF匹配用 拜訪地數(shù)據(jù)存儲層發(fā)生故障拜訪地管理控制層發(fā)生故障中國聯(lián)通5G隨行網(wǎng)絡增強架構(gòu)白皮書-29-常注冊及使用業(yè)務。解決方案中國聯(lián)通5G隨行網(wǎng)絡增強架構(gòu)白皮書-30-縮寫英文全稱中文名稱AMFAccessandMobilityManagementFunction接入與移動性管理功能DNAIDNAccessIdentifier數(shù)據(jù)網(wǎng)絡接入標識DNNDataNetworkName數(shù)據(jù)網(wǎng)絡名稱DNSDomainnamesystem域名系統(tǒng)EASEdgeapplicationserver邊緣應用服務器EASDFEdgeapplicationserverdiscoveryfunction邊緣應用服務器發(fā)現(xiàn)功能FQDNFullyQualifiedDomainName全稱域名PCFPolicyControlFunction策略控制功能SMFSessionManagementFunction會話管理功能S-NSSAISi