从视频云看5G-谈谈核心网UPF和开放

3）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。

4）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。

2、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

3、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。

4、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。

三、UPF应用

5G 网络将业务流分流至MEC 平台，主要应用的是UL CL 方案。UL CL 方案适用于商业综合体、博物馆、体育场馆、酒店等公众用户使用手机终端访问MEC 应用的场景，如视频直播、云游戏等，可同时支持公众访问Internet 应用。

IPv6 Multi-homing 方案适用于物联网、高可靠性专网等场景，但由于要采用IPv6，目前实施难度较大。

LADN 属于5G 新引入特性，对终端有新的功能要求，包括支持在特定TA 区域下发起或释放LADN 会话、支持URSP（UE Route Selection Policy，UE路由选择策略）用于配置LADN DNN 并将应用流绑定到LADN DNN 上。根据对产业链的调研，5G 核心网设备已支持LADN 功能，而终端对该功能的支持还要视商业需求而定，因此端到端LADN 方案的成熟还需要一段时间的开发测试及验证。

四、UPF部署方式

在实际部署时，UPF 需要按照不同业务场景对时延、带宽、可靠性等差异化的需求灵活部署，典型的部署位置包括：中心、区域、边缘、企业园区。

1、中心级UPF

中心级UPF，适用于时延不敏感，吞吐量需求较高且相对集中的业务，如普通互联网访问、VoNR、NB-IoT 等业务，中心级UPF 需具备如下特点。

一是满足ToC 网络的2G/3G/4G/5G/Fixed 全融合接入、报文识别、内容计费等功能需求。在实际网络部署中，在一定时间内会存在多种接入网络并存的情况，UPF 须同时支持多种无线接入，满足全融合接入需求；当用户跨接入网络移动时，实现相同会话IP 地址不变，保证业务连续性。

二是具备虚拟运营商网络共享能力，通过网络切片、网关核心网络（GWCN，GateWay Core Network）等网络技术，支持多UPF 实例、多租户、分权分域运维，满足不同虚拟运营商的差异化业务需求。

三是针对集中建设带来的高带宽转发能力要求，可通过扩展计算资源规模叠加单根I/O 虚拟化（SR-IOV，Single Root I/O Virtualization） + 矢量转发技术来提升转发效率，或者采用基于智能网卡的异构硬件来实现转发能力提升。

四是提供面向N6/Gi/SGi 接口流量的安全防护以及网络地址转换（NAT，Network Address Transform）功能，可以选用外置硬件防火墙、虚拟化防火墙以及UPF内置防火墙功能等方式进行部署。其中防火墙以及NAT 作为UPF 的业务功能组件存在，提升集成度，降低部署成本。

2、区域级UPF

区域级UPF，通常部署于地市级区域，主要承载地市区域范围的用户面业务，包括互联网访问、音视频以及本地企业业务等。区域级UPF 实现用户面下沉部署，有助于减少数据流量回传对承载网的传输压力；也可实现本地数据业务下沉，降低业务时延。较为典型的应用场景为大视频业务，为了提升用户体验，需要在各地市部署区域UPF，就近接入本地视频业务服务端，还可以通过在区域数据中心联合部署UPF 和CDN/Cache 节点的方式来缩短传输路径，如图7 所示。

图7. 区域级UPF 本地分流方案

区域级UPF 部署带来了运维管理方面的复杂度，存在集中运维管理的需求，可以通过网元管理系统（EMS，Element Management System）拉远的方式来接入区域级UPF或者通过扩展N4/Sx 接口的方式来实现配置下发以及运维数据上报，考虑到未来对N4/Sx 接口解耦的需要，目前业界更倾向于前者的实现方式。

3、边缘级UPF

边缘级UPF，通常部署于区县边缘，应对高带宽、时延敏感、数据机密性强等业务。将UPF 下沉到移动边缘节点，可基于数据网络标识（DNN，Data Network Name）或IP 地址等识别用户，并根据分流策略对用户流量进行分流，对需要本地处理的数据流进行本地转发和路由，避免流量迂回，降低数据转发时延，提升用户体验。边缘业务分流场景如图8 所示。

图8. 边缘业务分流场景

使用到的分流策略分为以下几种，其中网元级和会话级分流已在前面章节中说明：

边缘级UPF 在部署运维上可通过软硬件预装、自动纳管、配置自动下发等方式实现设备即插即用；在正常运维中，可通过EMS 进行集中配置下发和运维管理。

边缘级UPF 下沉部署，通过N4 接口对接中心的SMF，需要考虑N4 接口安全，一般可以通过将N4 接口划分成独立的网络平面，或者通过部署防火墙/IPSEC 进行安全策略增强。

4、企业级UPF

企业级UPF，部署于企业机房，通过超高带宽、超低时延和超高可靠的连接提升工业控制的效率和自动化水平；同时生产数据能够在园区内终结，与公众网数据安全隔离，确保生产的安全可靠。

行业应用和工业环境与公众网有很大的不同，企业级UPF 除了满足基本的流量转发、本地分流以外，还需要重点满足以下要求：

基于5G LAN 实现的私网接入和管理能力。通过UPF 内的本地交换和UPF 间的N19 隧道技术，构建企业专属的“局域网”，如图9 所示。

图9. 5G LAN 企业跨分支通信应用

（编辑：安卓应用网_ASP源码网）

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