摘要:5G网络一大特点就是需要承载更多的行业用户,为其提供差异化的网络体验,满足其各自不同的需求。5G网络差异化主要有3种解决方案,基于PCC的QoS方案、基于DNN的方案以及基于切片的方案。从3种方案能提供的差异化QoS能力、差异化网元功能(主要指UPF)、网络隔离可靠程度、网络运维难度等方面进行对比,为后续方案的实际应用提供参考。
1前言
随着网络的不断演进,以及各行业数字化转型的需求,5G网络需要承载更多行业差异化的需求,通过策略控制为不同的用户提供差异化的体验已经成为网络的基础需求。而随着策略控制技术的发展,出现了多种提供网络差异化的实现方案,本文将着重分析各种网络差异化方案的区别及特点,针对不同应用场景给出使用建议。
25G网络差异化需求分析
目前,大量行业客户主要关心的网络差异化主要体现在网络质量、网络安全,以及网络管理等方面。3GPP根据不同的网络指标要求,定义了5G三大应用场景。表1给出了标准定义的5G三大应用场景的举例和具体指标要求。
表1 5G三大应用场景举例及指标要求
具体的网络带宽、时延、抖动等指标要求,可以通过3GPP的QoS参数来体现。5G网络QoS参数主要包括:
35G差异化实现方案分析
3.1 基于PCC架构的差异化QoS实现方案3GPP最早在R7版本中定义了PCC架构用来实现基于流的策略控制和计费控制。随着网络的不断演进、策略控制技术不断增强,PCF不仅可以为用户提供QoS策略控制,还可以下发切片信息等其它参数、辅助完成网络切片选择等多种功能。本节重点分析基于PCC的差异化QoS实现方案。 图1 5GPCC网络架构图 如图1所示,PCC架构的核心控制网元是PCF,PCF负责各类策略的生成及下发,而AMF、SMF负责将用户的签约信息,以及网络、UE的实时状态上报给PCF,PCF会综合AMF、SMF上报的信息及运营商策略下发最终的策略。 基于PCC架构,可以提供如下几个级别的QoS控制。3.2 基于切片的差异化实现方案3GPP在5G时代,引入了网络切片的概念,简单来讲,就是将5G网络切出多张虚拟网络,从而支持更多业务。网络切片的优势在于其能让运营商自己选择每个切片所需的特性,例如低延迟、高吞吐量、连接密度、频谱效率、流量容量和网络效率,也就是说每个切片都可以提供一张QoS完全不同的虚拟网络。同时还可以提供单独的对于UE的认证授权和对于该切片网络的运营、管理。 5G网络通过S-NSSAI来标识网络切片,标准中定义的基本切片类型包括eMBB、URLLC、MIoT、V2X 4类,但运营商还可以根据需求定义更多的非标切片类型来标识不同的QoS要求、客户需求的网络。UE在建立会话的过程中,选择不同的S-NSSAI,就可以将不同的会话对应到不同的网络切片所定义的QoS中。注册流程中,终端向网络提供希望接入的网络切片信息,网络根据签约、配置等信息决定最终允许用户接入的网络切片。PDU会话建立的时候,网络根据终端请求的网络切片信息,选择切片内的网元为其服务。也就是说,不同的切片可以选择不同的网络路由、不同的虚拟网元,从而提供有特色的网元功能。比如5G网络中的UPF,对于时延要求比较敏感的URLLC切片,可能会选择位于边缘的UPF缩短时延。而MIoT切片可能会选择专门针对物联网的UPF,提供一些附加的设备认证等功能。 3.3 基于DNN的差异化实现方案相同用户,基于不同的DNN,同样可以建立不同的会话,比如运营商通常会为IMS业务单独设置一个DNN,来满足IMS业务的差异化需求。不同的会话,意味着可以使用不同的默认值(包括签约的该会话的Session-AMBR 值以及默认的5QI和ARP)。 同时,不同的DNN也意味着可以选择不同的UPF,这点与切片较为类似,通过不同的UPF,可以在一定程度上提供不同的功能及业务体验。 3.4 方案对比分析上面介绍的5G网络中3种提供网络差异化的解决方案,因实现原理不同,能提供的差异化能力也各有侧重,表2从3种方案能提供的差异化QoS、差异化网元功能(主要指UPF)、网络隔离可靠程度、网络运维难度等方面进行对比,为后续方案选择提供参考。 表2 网络差异化实现方案对比
通过上述对比,可以看出:
45G网络差异化方案应用建议
综上所述,针对5G网络差异化解决方案给出应用建议如下。▍参考文献:[1]. 3GPP TS23.501 SystemArchitecture for the 5G System[2]. 3GPP TS23.503 Policy andcharging control framework for the 5G System (5GS)[3]. 3GPP TS23.502 Procedures forthe 5G System[4]. 3GPP TS23.203 Policy andcharging control architecture[5]. 李一,刘光海,李菲,等. 5G NSA 网络端到端差异化QoS 策略研究[J]. 邮电设计技术,2020(3):75-79.[6]. 夏洪伟,尹霞,邓巍. 5G 网络切片技术研究[J]. 邮电设计技术,2020(3):54-59.
▍作者简介:陈婉珺,毕业于华中科技大学,高级工程师,硕士,主要从事移动网络核心网等新技术研究工作;常培,毕业于北京邮电大学,高级工程师,硕士,主要从事运营商IT规划、解决方案的工作;马瑞涛,毕业于北京邮电大学,高级工程师,硕士,主要从事移动核心网、IMS和物联网等网络总体架构研究及新技术跟踪研究工作。
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