5G 雙域?qū)＞W(wǎng)解決方案的研究與部署

王 韜 胡前笑 鄭 康 唐聲波 耿 嘉 卞東良

1.中國移動(dòng)通信集團(tuán)江蘇有限公司；2.中國移動(dòng)通信集團(tuán)江蘇有限公司南通分公司

0 引言

近年來，中國移動(dòng)持續(xù)打造高品質(zhì)網(wǎng)絡(luò)，不斷豐富特色應(yīng)用，推動(dòng)5G 成為新一代信息技術(shù)融合創(chuàng)新的重要載體。隨著5G 與行業(yè)的深度融合，在政務(wù)、校園、醫(yī)療等領(lǐng)域開始爆發(fā)式出現(xiàn)2B2C（To Business To Consumer）融合服務(wù)的需求，客戶需要使用2C 終端實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)和企業(yè)園區(qū)業(yè)務(wù)的隔離訪問。針對(duì)以上需求，以中國移動(dòng)雙域?qū)＞W(wǎng)解決方案的研究為背景，對(duì)不同業(yè)務(wù)場景的部署方法進(jìn)行了探討，以實(shí)現(xiàn)2B2C業(yè)務(wù)的快速復(fù)制。

1 5G 雙域?qū)＞W(wǎng)解決方案研究

1.1 5G 雙域?qū)＞W(wǎng)的ULCL 方案

1.1.1 ULCL 方案原理

普通5G 用戶使用通用DNN 建立會(huì)話連接將選擇地市共享UPF，使用ULCL 方案后，會(huì)對(duì)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)和內(nèi)網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分流，分流原理是基于包過濾器將流量引導(dǎo)到本地?cái)?shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，分流工作由插入的具備ULCL 功能的邊緣UPF 節(jié)點(diǎn)完成，而無需UE（User Equipment，用戶終端）的感知[1]。ULCL 基于報(bào)文的目的地址進(jìn)行判斷，將不同的業(yè)務(wù)流量導(dǎo)向不同的網(wǎng)絡(luò)：訪問互聯(lián)網(wǎng)的流量導(dǎo)向?yàn)榻尤刖W(wǎng)絡(luò)經(jīng)由ULCL UPF 到主錨點(diǎn)UPF（User Plane Function，用戶平面功能），再疏導(dǎo)至互聯(lián)網(wǎng)；訪問內(nèi)網(wǎng)的流量導(dǎo)向?yàn)榻尤刖W(wǎng)絡(luò)經(jīng)由ULCL UPF 到內(nèi)網(wǎng)[2]。ULCL 方案原理如圖1 所示。

圖1 ULCL 方案原理

當(dāng)用戶激活或位置變化移入本地分流區(qū)域時(shí)，SMF（Session Management Function，會(huì)話管理功能）支持根據(jù)用戶的位置信息選ULCL UPF 并觸發(fā)創(chuàng)建ULCL 流程，給ULCL UPF 下發(fā)分流規(guī)則，給錨點(diǎn)UPF 下發(fā)普通規(guī)則，ULCL UPF 支持根據(jù)SMF 下發(fā)的分流策略和普通策略進(jìn)行規(guī)則匹配，完成本地分流功能。

1.1.2 ULCL 方案類別

根據(jù)用戶群體的不同，ULCL 方案可以分為兩類：面向所有用戶、面向特定用戶。

面向所有用戶類，適用于受眾人群具有隨機(jī)性和不確定性的場景，比如旅游景點(diǎn)場景，訪問景點(diǎn)的人群是隨機(jī)的，由SMF 為所有進(jìn)入指定區(qū)域的所有用戶進(jìn)行ULCL 插入完成分流。在此基礎(chǔ)上，為減少不必要的分流帶來的性能和UPF容量消耗，可在區(qū)分位置的基礎(chǔ)上增加業(yè)務(wù)探測策略（基于IP 五元組或URL），即UPF 檢測到用戶訪問園區(qū)業(yè)務(wù)時(shí)SMF才插入U(xiǎn)LCL。

面向特定用戶類，適用于接入群體確定、業(yè)務(wù)接入有限制的場景，比如校園用戶和企業(yè)用戶。特定人群的范圍由校園或企業(yè)確定，在BOSS 為特定用戶簽約，由PCF 根據(jù)用戶簽約情況為進(jìn)入指定區(qū)域的特定用戶下發(fā)ULCL 插入和分流策略[2]，最后由SMF 執(zhí)行ULCL 插入完成分流。

1.2 5G 雙域?qū)＞W(wǎng)的專用DNN 方案

1.2.1 專用DNN 方案原理

專用DNN 方案是為用戶簽約專用DNN，用戶訪問互聯(lián)網(wǎng)時(shí)選擇通用DNN，訪問內(nèi)網(wǎng)時(shí)使用專用DNN，該方案需要用戶在終端上進(jìn)行專用DNN 設(shè)置。在5G 會(huì)話流程中，SMF選擇UPF 時(shí)，根據(jù)5G 終端提供的特定DNN 以及所在的TA選擇目的雙域?qū)＞W(wǎng)2B2C UPF，從而完成邊緣PDU 會(huì)話的建立[3]。專用DNN 方案原理如圖2 所示。

圖2 專用DNN 方案原理

當(dāng)用戶在本地使用業(yè)務(wù)時(shí)，終端選擇通用DNN，選擇到地市共享UPF 訪問互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)；也可以通過更改終端DNN 設(shè)置或者應(yīng)用內(nèi)嵌專用DNN 模式，選擇到2B2C UPF 后訪問客戶內(nèi)網(wǎng)。在用戶漫游的情況下，用戶所在地的SMF 和UPF 無法直接為用戶UE 提供PDU 會(huì)話連接和用戶面連接服務(wù)，會(huì)需要插入中間節(jié)點(diǎn)I-SMF 和I-UPF。

1.2.2 專用DNN 方案類別

根據(jù)實(shí)現(xiàn)方式的不同，專用DNN 的實(shí)現(xiàn)方案分為兩類：終端配置方案、URSP 方案。

終端配置方案需要用戶手動(dòng)修改DNN 設(shè)置，或者由終端及APP 配合改造，預(yù)配置企業(yè)專屬APP 所使用的DNN，類似4G 時(shí)期警務(wù)通專用設(shè)備預(yù)置APN 方式。

URSP（UE route selection policy，用戶設(shè)備路由選擇策略）方案需要網(wǎng)絡(luò)簽約并配置URSP 策略下發(fā)給終端，指示終端園區(qū)業(yè)務(wù)采用園區(qū)專用DNN，該方案依賴于終端對(duì)URSP 功能的支持。

2 5G 雙域?qū)＞W(wǎng)典型業(yè)務(wù)需求分析

2.1 ULCL 類業(yè)務(wù)需求分析

2.1.1 ULCL 典型需求概述

ULCL 類業(yè)務(wù)可以根據(jù)用戶及位置進(jìn)行動(dòng)態(tài)的ULCL UPF插入，實(shí)現(xiàn)按需、靈活的分流觸發(fā)。當(dāng)分流位置范圍規(guī)劃為校園或景區(qū)內(nèi)，適合訪問目的與位置區(qū)域強(qiáng)關(guān)聯(lián)的場景，典型應(yīng)用為：校區(qū)內(nèi)師生資源訪問、來訪人員的內(nèi)容訪問、景區(qū)內(nèi)信息展示等。當(dāng)分流位置范圍可以擴(kuò)大規(guī)劃到本地全域，可以實(shí)現(xiàn)本地多區(qū)域訪問，典型應(yīng)用為：跨校區(qū)內(nèi)網(wǎng)訪問、景點(diǎn)預(yù)覽等場景。

2.1.2 ULCL 需求實(shí)現(xiàn)特性

由于ULCL 方案屬于5G 特性，4G 接入時(shí)無插入U(xiǎn)LCL UPF 流程，該方案僅適用于5G 接入，不支持4G 接入。在用戶漫游出本地后，插入U(xiǎn)LCL UPF 后需要漫出地的基站與歸屬地的ULCL UPF 的傳輸互通，根據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，當(dāng)前僅適用于本地業(yè)務(wù)分流，無法支持漫游。在核心網(wǎng)為用戶終端分配了私網(wǎng)IP 地址后，存在與客戶私網(wǎng)IP 地址沖突風(fēng)險(xiǎn)，可以采用在運(yùn)營商和客戶側(cè)均部署防火墻進(jìn)行雙向地址轉(zhuǎn)換、基于DNN 糾錯(cuò)的方案進(jìn)行規(guī)避。

2.2 專用DNN 類需求分析

2.2.1 專用DNN 典型需求概述

統(tǒng)一定制終端的垂直行業(yè)客戶，可以通過定制化雙系統(tǒng)或APP 進(jìn)行雙網(wǎng)策略自動(dòng)決策，實(shí)現(xiàn)客戶內(nèi)網(wǎng)及互聯(lián)網(wǎng)訪問；標(biāo)準(zhǔn)終端的行業(yè)客戶，需要通過人工配置終端DNN，實(shí)現(xiàn)客戶內(nèi)網(wǎng)及互聯(lián)網(wǎng)訪問。專用DNN 類需求多用于政務(wù)、醫(yī)療等領(lǐng)域，典型應(yīng)用為：移動(dòng)辦公、警務(wù)執(zhí)法、指揮調(diào)度、資料調(diào)閱、醫(yī)務(wù)電子標(biāo)簽掃描槍等。

2.2.2 專用DNN 需求實(shí)現(xiàn)特性

專用DNN方案是一種由客戶終端側(cè)觸發(fā)的分流選擇方案，漫游場景下符合標(biāo)準(zhǔn)的5G 流程，通過插入I-UPF 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至歸屬2B2C UPF；4G 接入場景下可以通過DNS 解析配置錨定回歸屬SMF 和2B2C UPF。采用專用DNN 方案時(shí)，由于目前2C 終端幾乎不支持DNN 預(yù)配置以及URSP 功能，為了實(shí)現(xiàn)用戶無感知，需要定制專用模組和專用APP，否則均需要用戶手動(dòng)配置終端DNN。

2.3 業(yè)務(wù)需求與解決方案適配分析

雙域?qū)＞W(wǎng)的解決方案目標(biāo)概括為：同時(shí)具備支持B 端行業(yè)終端和C 端手機(jī)用戶訪問的能力，且對(duì)于C 端手機(jī)用戶可以做到不換卡、不換號(hào)的前提下訪問內(nèi)網(wǎng)或公網(wǎng)[4]。針對(duì)ULCL 和專用DNN 兩大類方案，進(jìn)行需求要素分析對(duì)比后形成表1。

表1 雙域?qū)＞W(wǎng)需求適配分析表

3 5G 雙域?qū)＞W(wǎng)的應(yīng)用部署

3.1 ULCL 類業(yè)務(wù)的部署要點(diǎn)

通用DNN 網(wǎng)絡(luò)模式下部署ULCL 客戶業(yè)務(wù)需在網(wǎng)絡(luò)側(cè)進(jìn)行如下配置：

（1）SMF 配置

在開放ULCL 功能的SMF 上部署需開放ULCL 功能支持能力，同時(shí)針對(duì)通用DNN（CMNET）需開啟ULCL 功能，配置分流規(guī)則，增加2B2C UPF 信息及該2B2C UPF 所覆蓋的區(qū)域信息。雙節(jié)點(diǎn)部署的2B2C UPF 需打開冗余備份功能，當(dāng)其中一個(gè)合設(shè)節(jié)點(diǎn)UPF 故障后，SMF 在感知N4 鏈路故障后會(huì)將用戶的會(huì)話遷移至備份2B2C UPF 上去，遷移過程中用戶會(huì)話不會(huì)被刪除。

（2）PCF 配置

PCF 的ULCL 策略主要配置為預(yù)定義策略，目前使用的判斷條件為AMFID 或UE 上報(bào)TAC 兩種方式進(jìn)行判斷。需在添加策略時(shí)分別配置相應(yīng)的AMFID 組或TAC 組并綁定到業(yè)務(wù)策略。

（3）UPF 配置

UPF 的ULCL 功能部署首先需要開放該UPF 的ULCL 能力并開啟DNS 重定向功能。UPF 側(cè)配置與PCF 策略相對(duì)應(yīng)的DNAI（DN Access Identifier，數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)接入標(biāo)識(shí)符）和用戶策略數(shù)據(jù)。針對(duì)IP 地址+端口號(hào)的業(yè)務(wù)，UPF 應(yīng)配置3/4 層分流的過濾條件；針對(duì)域名和客戶內(nèi)網(wǎng)的DNS 地址業(yè)務(wù)，應(yīng)配置DNS 重定向和自學(xué)習(xí)功能；最后需配置GRE 隧道對(duì)接數(shù)據(jù)。

3.2 專用DNN 類業(yè)務(wù)的部署要點(diǎn)

當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)模式下部署專用DNN 客戶業(yè)務(wù)，除用戶終端需要配置其規(guī)定的DNN 以外，網(wǎng)絡(luò)側(cè)需進(jìn)行如下配置：

（1）UDM 配置

UDM 側(cè)需新增客戶開戶簽約模板，滿足用戶SIM 卡簽約開戶新增DNN 信息。

（2）SMF 配置

專用SMF 側(cè)配置專用DNN 數(shù)據(jù)并指向歸屬的2B2C UPF，用戶使用專用DNN 時(shí)可通過NRF 找到歸屬SMF 和2B2C UPF。

（3）UPF 配置

用戶歸屬2B2C UPF 配置專用DNN 數(shù)據(jù)，配置相應(yīng)用戶地址池；根據(jù)隧道方式配置并打通至客戶方向的N6 接口，同時(shí)2B2C UPF 需打通至現(xiàn)網(wǎng)CMNET 方向的N9 接口，在該UPF 作為錨點(diǎn)UPF 時(shí)滿足用戶漫游能力。UPF 側(cè)防火墻需添加客戶隧道地址的放通數(shù)據(jù)，用于客戶側(cè)網(wǎng)絡(luò)通過隧道互通。

（4）DNS 配置

DNS 側(cè)配置相應(yīng)DNN 的解析數(shù)據(jù)，指向歸屬SMF，當(dāng)用戶通過4G 網(wǎng)絡(luò)接入時(shí)SMF 兼用PGW-C，為用戶提供4G服務(wù)。

4 結(jié)束語

5G 雙域?qū)＞W(wǎng)業(yè)務(wù)正在快速增長期，本文研究的兩類方案均可以滿足本地用戶的內(nèi)外網(wǎng)訪問需求，在漫游支持、4G 接入等能力方面需要選擇專用DNN 方案，在用戶感知方面考慮優(yōu)先選擇ULCL 方案。本研究在對(duì)5G 雙域?qū)＞W(wǎng)解決方案研究的基礎(chǔ)上，對(duì)應(yīng)用部署的要點(diǎn)進(jìn)行了論述，在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備不斷演進(jìn)，功能不斷完善的趨勢下，5G 雙域?qū)＞W(wǎng)的應(yīng)用場景也將更加豐富。