中国联通5G随行网络增强架构白皮书

中国联通5G随行网络增强架构白皮书2023年6月中国联通5G随行网络增强架构白皮书版权声明本报告版权属于中国联合网络通信有限公司研究院，并受法究其相关法律责任。中国联通5G随行网络增强架构白皮书 (一)业务发展需求及挑战 2(二)网络运维需求及挑战 4二、5G随行网络增强架构 5(一)总体原则 5(二)网络总体架构 6(三)数据存储层 7(四)管理控制层 10(五)业务路由层 11三、主要功能及关键技术 12(一)个性化用户数据管理 121.基本数据存储 122.特色业务一键开通 14(二)广域定制化业务路由 151.第三方业务注册托管 162.业务子网代码查询 163.跨子网会话协同 184.边缘业务路由 19(三)分层分区容灾方式 211.基于区块链的数据存储容灾 212.各层之间惯性运行容灾方式 23 4(一)专网业务漫游 24(二)边缘业务接入 27(三)基于位置容灾 28五、总结及展望 29六、缩略语 30中国联通5G随行网络增强架构白皮书-1-前言运营商要积极探索的课题。演进的策略和展望。本白皮书由中国联通研究院牵头编制，联合编制单位(排名不分中国联通5G随行网络增强架构白皮书-2-一、网络发展面临的挑战 需求及挑战传统移动通信网主要为2C用户提供互联网和IMS语音业务。IMS网信网络相较于传统互联网在业务质量保障以及安全管理方面体现出为了保证业务体验，相较于传统以省为单位的业务部署，其服务器及算力平台需要进一步下沉边缘，贴近用户分散多点部署。热点部署类业务：一些中小企业的云计算资源，可能会依据业务中国联通5G随行网络增强架构白皮书-3-全国，这类业务需要依据业务部署情况将全网划分更大范围的业GPP中息管理系统。约管理方式逐渐显现出如下问题：语音讲解，用户归属地无法为用户开通此类业务，只能由拜访地删除相应签约信息。所有的用户签约及业务策略单纯由归属地决策，无法兼顾用户所中国联通5G随行网络增强架构白皮书-4-相符。漫游用户数量增多，通用的用户签约信息全部回归属地获取，无图1现网用户业务访问示意图 中国联通5G随行网络增强架构白皮书-5-漫游用户增多，跨区的信令流量也给网络运营带来一定压力。故障时，通过UPF惯性运行方案，尽可能的保障业务运营。换等创新容灾方式。二、5G随行网络增强架构 中国联通5G随行网络增强架构白皮书-6- 中国联通5G随行网络增强架构白皮书-7-纵向分区：增强架构在纵向上划分为多个子网，每个子网包含自水平互通：管理控制层内部各子网之间，对等网元应根据网络拓 中国联通5G随行网络增强架构白皮书-8-用户数据存储G网络中UDR的基础上进一步划分中国联通5G随行网络增强架构白皮书-9-息在业务信息管理系统上进行定义。图3用户数据与业务管理系统部署架构RFNRF再根据子网代码查询能够连接到该业务服务节点的网元(SMF、中国联通5G随行网络增强架构白皮书-10-I (四)管理控制层。中国联通5G随行网络增强架构白皮书-11-图4管理控制层访问数据存储层流程图F 每个子网的业务路由层仅接受本子网管理控制层下发的业务及路由中国联通5G随行网络增强架构白皮书-12-QoS理和路径优化，是构建信息高速公路的基石。术 G络增强架构中，用户数据的管理，应当依据不同的数1.基本数据通用存储集中数据存储方式用户获取签约信息时，子网UDM(图中FE)可以先向本地的BE查M中国联通5G随行网络增强架构白皮书-13-图5集中式通用用户数据存储方式的用户签约。中国联通5G随行网络增强架构白皮书-14-存储的用户数据的安全性与可靠性得以保证。2.特色业务一键开通统主动推送两种方式实现。用户主动查询中国联通5G随行网络增强架构白皮书-15-图7用户主动查询方式系统主动推送图8系统主动推送方式系统检测到用户进入业务覆盖区，通过PCF上报地区用户数据 G缘计算的研究一直致力于为用户提供就近的业务接入边缘计算能力相结合，打造5G全互联网络。中国联通5G随行网络增强架构白皮书-16-1.第三方业务注册托管图9业务注册方式系统。划分的每个服务区中唯一。平台上的每种业务，包括下面的业务属性信息(可以扩展)：1)业务标识中国联通5G随行网络增强架构白皮书-17-2)业务名称(用于进行管理业务)3)业务服务节点子网代码4)业务服务节点对应的业务服务区(如子网列表信息，跟踪区列表等)6)业务的FQDN/域名(如果需要时)7)业务是否可供用户自由选择8)业务的有效时间范围2.业务子网代码查询制层会将用户所处子网代码以及签约各类业务标识经过NRF上报业务管理系统。不同的业务，对应不同的业务服务区划分。中国联通5G随行网络增强架构白皮书-18-图10业务信息管理系统内部查询业务子代码逻辑的码即可在NRF中查找到不同业务对应的业务子网的控制面网元。图11业务子网及网元查询流程3.跨子网会话协同图12跨子网会话协同管理中国联通5G随行网络增强架构白皮书-19-F网PCF向本子网的SMF下发业务策略，SMF通知业务子网SMF需要其配合完成的业务策略，之后双方SMF各自向本子网UPF下4.边缘业务路由图13边缘路由组网架构3GPP定义了边缘计算就是可以让运营商以及第三方服务可以中国联通5G随行网络增强架构白皮书-20-EASm发送给EASDF，EASDF基于SMF为其配置的DNS消息处理规则 (SMF基于边缘服务器部署信息产生DNS消息处理规则)，基于务器上进行查询，DNS服务器会返回最优的EAS的IP地址给EASDF，EASDF将该地址发送给SMF，SMF基于边缘服务器部署信息确定要插入对应于该EASIP地址的本地ULCL与本地UPF(其LCLPDU查询结果返回给UE，UE便可以进行边缘计算业务(UE-ULCL-EHE用户面路径最优)。上述描述的边缘服务器部署信息(EDI：EdgeapplicationserverDeploymentInformation)是用来定义边缘环-单网络切片选择辅助信息(S-NSSAI：SingleNetworkSlice中国联通5G随行网络增强架构白皮书-21--EAS网际互连协议地址范围信息(EASIPAddress 1.基于区块链的数据存储容灾和灾备的需求，而中心化的灾备机制通常采用“主从”或者“主备”中国联通5G随行网络增强架构白皮书-22-往往会成为恶意攻击集中针衔接，的网络体验；。中国联通5G随行网络增强架构白皮书-23-异；利用智能合约实现的自动化的服务提供操作。户需求接入另一网络内区块链节点(灾备节点)无中断提供网络服务，2.各层之间惯性运行容灾方式与SMF之间的节点连接故障，UPF可以基于之前从SMF接收到的中国联通5G随行网络增强架构白皮书-24-层之间的接口链路恢复时，核查用户会话和数据面连接。UPF上报M应能够不与UDM/PCF发生交互，基于之前存储的用户安全上下文及会话上下文信息保障业务运行。图15惯性运行容灾方式 -25-地域接入到广东数据中心。图16车联网专网漫游业务场景国接入中存在如下问题：1)通过NRF路由选择SMF，只能负载分担，无法实现就近接入。2)通过ServingScope方案实现就近接入，业务开通需要在全国SMF上配置，业务开通周期长，业务规划多会导致SMF配置维解决方案5G随行网络增强架构方案如下：-26-图16车联网专网漫游解决方案)无论用户在哪个省分开户，业务疏导流程都是统一的。2)假设每个省分由同一个SMFPool管理，则依据省分划分子网。广东和北京MEC向业务信息管理系统注册，系统为其分配业务包含山东子网代码，广东业务服务节点的服务区包含四川子网代码3)用户A在山东AMF接入，通过业务管理信息系统查询到北京的4)用户B在四川AMF接入，通过业务管理信息系统查询到广东的中国联通5G随行网络增强架构白皮书-27- 故宫覆盖范围，希望能够访问故宫本地的一些旅游介绍资源。1)故宫本地的资源访问是通过ULCL分流技术实现的，而这种分流2)进入故宫覆盖区，用户如何能够及时便捷的或者故宫有本地旅游订阅该业务解决方案基于5G随行网络增强架构其解决方案如图所示。中国联通5G随行网络增强架构白皮书-28-图17边缘业务接入解决方案签约方面，地区用户数据存储单元会为所有用户(默认用户组)签约重定向策略到地区门户网站，若用户后续签约该业务，则根分流规则。PCF匹配用 拜访地数据存储层发生故障拜访地管理控制层发生故障中国联通5G随行网络增强架构白皮书-29-常注册及使用业务。解决方案中国联通5G随行网络增强架构白皮书-30-缩写英文全称中文名称AMFAccessandMobilityManagementFunction接入与移动性管理功能DNAIDNAccessIdentifier数据网络接入标识DNNDataNetworkName数据网络名称DNSDomainnamesystem域名系统EASEdgeapplicationserver边缘应用服务器EASDFEdgeapplicationserverdiscoveryfunction边缘应用服务器发现功能FQDNFullyQualifiedDomainName全称域名PCFPolicyControlFunction策略控制功能SMFSessionManagementFunction会话管理功能S-NSSAISi