5G邊緣計算之會話及業務連續性(SSC)介紹

2021-10-10 15:39:28 字數 2261 閱讀 6458

4g場景下,移動通訊系統網路架構如下圖所示:

當使用者通過終端裝置(ue)連線網際網路,在pdu會話建立流程中,ue與apn(網際網路或其它ott應用)之間會建立起乙個pdn連線,這個pdn連線的使用者面路徑是一條包括ue與enb(4g基站)之間的uu口(空中介面)、enb與sgw之間的gtp-u隧道、sgw與pgw之間的gtp-u隧道在內的端到端使用者資料傳輸通道。隨著使用者裝置(ue)的大範圍移動,enb與sgw都有可能發生切換,但作為業務錨點的pgw始終保持不變,直至本次pdu會話結束,如下圖所示:

同時,pgw裝置通常為中心化部署,部署於區域級中心,使用者裝置必須通過它訪問到apn。這種情況下,處於網路邊緣的使用者裝置到apn的承載網傳輸路徑特別長,資料報在傳輸路徑上經過的裝置跳數特別多,必然導致處理時延增加,無法滿足低時延、高可靠場景下的業務需求(如自動駕駛、車聯網、高精度工業控制等)。

針對4g場景下存在的上述問題,5g網路從最初定義的總體網路架構開始就決定要解決這個問題。5g移動通訊系統網路架構如下圖所示:

5g網路相對於4g網路最大的改進是徹底地實現了使用者面與控制面的分離,upf作為唯一的使用者面網元,可根據業務需求靈活部署。如上圖中的upf psa1可以作為區域中心部署的業務錨點,用來滿足廣覆蓋的基本網際網路需求;upf psa2可以作為邊緣部署的本地業務錨點,用來滿足本地低時延、高可靠場景下的業務需求。

針對5g upf分布式下沉部署以及業務應用本地化帶來的會話及業務連續性(session and service continuity)問題,3gpp給出了3種會話及業務連續性管理模式。

1. ssc模式一

pdu會話建立時選擇的pdu會話錨點upf,不會因為終端使用者的移動而發生改變,即使用者的ip位址保持不變。

2. ssc模式二

當終端使用者採用ssc模式二時,使用者離開原upf區域,網路會觸發釋放原有pdu會話及錨點upf,並指示終端使用者選擇新的upf與同一dn建立新的pdu會話。

3. ssc模式三

在ssc模式三下,網路允許在新的pdu會話(新的pdu會話錨點接入同一dn)建立完成前依然保持使用者與原有pdu會話錨點間的pdu會話,此時使用者同時擁有兩個upf會話錨點和pdu會話,最後釋放掉原有的pdu會話。

可見,ssc模式一與4g場景類似,隨著終端使用者的移動,pdu會話錨點保持不變。ssc模式二,隨著終端使用者的移動,首先斷開原有的pdu會話錨點,再與新的pdu會話錨點建立連線。ssc模式三,隨著終端使用者的移動,首先建立與新的pdu會話錨點的連線,再與原有的pdu會話錨點斷開連線。

5g場景下,使用者訪問不同型別的應用時,可以根據業務需求靈活定義不同型別的ssc模式,使用者在發起訪問應用而觸發的pdu會話建立流程時會攜帶ssc模式這個引數。

對於普通的網際網路需求,應用伺服器通常部署在區域中心,可採用ssc模式一,即隨著終端使用者的移動,upf始終保持不變。此類應用對頻寬與時延都沒有特別高的要求,應用伺服器中心化即可滿足要求。場景示意圖如下圖所示:

對於低時延、高可靠業務場景需求(如自動駕駛、車聯網、高精度工業控制等),應用伺服器通常部署在本地dc,推薦採用ssc模式三,即隨著終端使用者的移動,先建立與具有相同應用伺服器出口(n6)的upf的連線,再斷開與原有upf的連線。此類應用對時延、可靠性具有極高要求,不允許有任何業務中斷。場景示意圖如下圖所示:

對於ssc模式二與ssc模式三,隨著使用者裝置的移動,涉及到不同邊緣upf、mep及邊緣應用的切換,為了保持使用者會話及業務連續性,需要考慮該使用者專有資料及邊緣應用在不同邊緣節點之間的同步。

可通過路徑「oss->源mepm->源mep->源邊緣應用」獲取該使用者專有資料及邊緣應用等相關資訊,再通過路徑「oss->目的mepm->目的mep->目的邊緣應用」遷移使用者專有資料及邊緣應用等相關資訊,在切換之前(ssc模式三)或切換之後(ssc模式二)進行使用者資料及邊緣應用的同步,這樣就能實現使用者會話及業務的連續性。

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