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            SBA+,SBA向eSBA演进之路

            http://www.6912425.com ( 2019/2/22 15:59 )

            3GPP R15版本中,SBA(Service-based Architecture 服务化架构)作为5G的基础网络架构,极大地推动了CT向IT的微服务的转变。随着运营商与设备商大范围的测试和试商用,SBA的成熟度越来越高。SBA架构的引入,将电信设备从过去的网元及网元间高耦合模式,变成网元功能服务化,及服务间轻量级交互协议的低耦合模式,使得5G网络成为一个灵活的、可编辑、易上线的按需部署的网络。

            5G网络面向全场景、全行业应用,业务和功能需求越来越多样化,这对网络的可靠性要求越来越高。网络功能如何解耦、网络功能如何高效通讯和快速发现,UPF分布式部署带来的业务连续性等问题,都需要基于SBA架构?#20013;?#28436;进和发展,因此3GPP在R16 eSBA中提出了25种假设场景及其可能的解决方案。

            对于SBA如何向eSBA(enhanced SBA)?#20132;?#28436;进,如何保护已有SBA架构网络建设投资,eSBA并未给出详细的演进方案。为此,中兴通讯创新性地提出了SBA+的解决方案,基于这?#20013;?#30340;解决思路和方法,极大地方便了SBA向eSBA的演进。

            R15 SBA的挑战

            SBA包括了网络功能服务化NFS(Network Function Service,网络功能服务) 和基于服务的接口SBI (Serial Based Interface串行外设接口)两大元素。NFS将传统网元的功能以软件的方式定义为若干个网络功能服务,网络功能间的通信与交互,通过服务调用的方式?#35789;?#29616;。

            SBI主要指控制面网络功能服务之间通过http协议通信,网络功能服务可以被经过授权的网络功能灵活调用。

            SBA在网络功能服务化和SBI基础上,通过存储和计算的分离,即逻辑上独立出来非结构化数据服务功能(UDSF)和结构化数据服务功能(UDR),从而实现了无状态NF;同时通过CUPS实现控制面和转发面分离,将对网络协议功能强依赖的转发面UPF(User Plane Function 用户面功能)从网络中分离出来,实现更为灵活的部署,满足不同应用场景需求。

            图1   3GPP 建议的5G SBA架构图(TS 23.501 R15)

            SBA推动了5GC的重大变革,同时也带来了新的挑战:

            ● 对无状态网络功能的解析,当前还有很多的NF还存在业务逻辑和接口的绑定,导致不能做到真正的无状态,如AMF(Access and Mobility Management Function 接入和移动性管理功能)无状态受限NR连接;

            ● 各个NF中的通用功能和专有功能的切割问题,如何让NF能做到更加纯粹;

            ● 对网络功能NF提供的网络功能服务NFS的细分问题,如SMF中PDU(Protocol Data Unit 协议数据单元)Session既包含会?#25353;?#29702;又包含PCC部分处理;

            ● CUPS控制面和转发面分离,对于C和U的组合以及容灾处理,在配置简化、开通运维上,依然有很多挑战。

            这些挑战,对发挥SBA的低耦合、高灵活方面,有着重大的影响。同?#20445;?#36825;些挑战,也为R16 eSBA的设计提供了解决问题的方向。

            R16 eSBA的设计

            在2018年12?#36335;藎?GPP正式发布了R16第一版eSBA构想,针对SBA可能面临的7种典型事件,提出了25个解决方案,诸如对SFSF以及NF进行功能重组等,而对如何从SBA向eSBA演进,并未给出详细建议,因此解决从SBA到eSBA的演进,将会有力的推动SBA向更加灵活可靠的eSBA?#20132;?#28436;进。

            以eSBA分布式服务框架设计为例,将业务和框架解耦,业务拆分成业务逻辑和框架代理,框架进行功能重构,把业务发现、注册、?#29616;ぁ?#36335;由控制等功能,作为框架的基本功能,通过框架代理,为所有业务服务。

            图2   3GPP eSBA分布式服务框架(TS 23.742 R16)

            eSBA还要对网络功能NF提供的网络功能服务NFS做更详细的模块化细分,以AMF为例,在R15中,AMF包括Communication、EventExposure、Location和MT(Mobile Termination 终呼)四种网络功能服务,未来能更好的为UE管理好N2连接,需要新增N2网络功能服务,而这个服务就是从AMF中再次细分出来的。

            SBA+创?#36335;?#26696; SBA到eSBA的演进之路

            中兴率先在行业提出SBA+解决方案,铺平从SBA到eSBA的演进之路。

            图3   中兴通讯SBA+网络架构

            ● 网络功能无状态重构

            依托SBA架构,对网络功能服务做逻辑划分,提取网络功能服务(NFS)有状态部分,对有状态部分做特殊可靠性处理。网络功能服务无状态部分代表了该网络功能服务,对外表现为无状态。进而实现了网络功能服务妙极弹缩,按需弹缩,更加方便业务的发展。

            ● 网络功能服务实现业务逻辑和接口细分

            针对AMF、SMF、UDM?#26085;?#26679;的3GPP定义的网络功能,进行重构,把链路管理、功能发现等功能,分拆出作为单独服务,以通用服务来为其它网络功能提供服务,即业务逻辑和通用逻辑功能分离。

            以AMF为例,把和(R)AN的N2接口,以及和MME交互的N26接口的链路处理部分剥离出来,这部分链路处理模块,还可以被SMF共用,让AMF专注于处理接入相关的业务逻辑。

            经过网络功能重构之后,业务逻辑专注于处理业务,需要网络功能间通信?#20445;?#20877;向通用服务发出请求,通用服务再进行响应。通用服务共享给其他网络功能使用之后,其模块利用率也大大提供。重构之后,业务逻辑和通用功能都达到了轻量化,让?#20302;?#30340;弹缩也可以更加灵活。

            ● 网络功能服务按照功能特性内聚细分

            要满足eSBA的演进要求,还需要对网络功能服务进一步内聚,将具有独立特性、功能的模块抽象出来,成为新的NFS。

            以SMF为例,根据3GPP R15定义,SMF包括两种服务,PDUSession和EventExposure。中兴通讯将PDUSession根据其功能特点进行了再次细分,拆分成IPM(IP Management IP管理),UPM(User Management用户管理),PDUSession-C,PDUSession-PCC,不同场景,不同需求,发现和运行不同的服务。

            经过细分,让网络功能的重组的更加精细化,也为网络功能的重组提供了更多的组合的可能,最终目的依然是让网络更加的灵活。

            ● CUPS控制转发优化

            4G网络里,为提高媒体面转发效率,降低时延,提高带宽,增强容灾,将SAE-GW分离成 GW-C和GW-U,而在5G网络中,由于媒体面UPF已经是一个单独基于SBA的网络功能,通过N4接口和SMF灵活部署,UPF可以下沉到MEC。

            但是SBA下存在着C面和U面的配置复杂而导致开通复杂的问题,中兴通讯通过更加科学的C面和U面的灵活简化配置,使得SMF和UPF可以进行1:1/1:M/M:1/M:N等各种复杂场景下的配置,大大提高了CUPS的容灾能力,也缩短了?#20302;?#24320;通时间,为向eSBA高可靠容灾场景的演进打下基础。

            总体上看,虽然3GPP R16中eSBA的解决方案还有很多需要进一步讨论,但是SBA向eSBA演进是必由之路,而中兴通讯领先的SBA+解决方案,为SBA向eSBA?#20132;?#28436;进提供了有力的方向。

            作者:中兴通讯:陈亚权、刘西亮、方琰崴   来源:C114通信网

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            本文关键字: 3GPP8, 网络45, 运营商1, 测试1, 电信1, 中兴通讯5, 网络协议1, 移动1, PDU1, 重组3, 中兴1, IP2, 4G1

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