第4章 基于MEC的本地分流技術
4.1 本地分流技術介紹
4.1.1 需求分析
- 解決發生在移動網路邊緣，業務資料流本地產生、本地終結的場景中業務資料流迂回路由帶來的問題
4.1.2 LIPA/SIPTO技術介紹
4.1.2.1 應用場景
- 允許用戶的資料能夠從地理/邏輯更近的節點進行路由轉發
4.1.2.2 LIPA/SIPTO技術方案
- 家庭/企業LIPA/SIPTO方案
- 采用專用的APN來標識需要進行業務分流的PDN，采用原有APN標識其原有公網業務的PDN
- LGW需要對LIPA以及SIPTO進行路由控制
- 宏網路SIPTO方案
- SGW與L-PGW間通過S5介面連接，SIPTO資料與核心網資料流先經過同一個SGW，然后采用不同的PDN連接進行傳輸
- MM控制用戶是否建立SIPTO連接，通過用戶的簽約資訊來判斷是否允許資料本地分流
- 需要終端支持多個APN以及網路側需要升級改造的需求，使得上述方案在實際落地應用方面面臨著巨大的挑戰
4.2 5G MEC本地分流技術方案
4.2.1 應用功能影響資料路由流程
- SMF根據PCF更新的策略資訊，對PDU-CAN會話的用戶面采取操作進行重新配置
- 原有資料面插入/配置一個新的UPF，新的UPF具備UL CL/IPv6多歸屬分流功能
- 當采用IPv6多歸屬分流方案時，為終端用戶分配新的IPv6地址前綴
- 滿足通知觸發條件時，向AF發送通知訊息
4.2.2 UL/CL和BP分支點的添加和洗掉
4.2.2.1 UL/CL和BP分支點添加
- SMF選擇合適的UPF并通過N4介面為PDU會話添加UL/CL或者BP分支點工鞥呢，并提供所需的上行資料流轉發規則以及相應的核心網側隧道資訊，用于實作不同資料流轉發至會話錨點PSA1和PSA2
4.2.2.2 UL CL和BP分支點洗掉
- SMF需要更新RAN側連接核心網的隧道資訊，更新為PSA2的地址
4.3 基于MEC的本地分流技術在4G中的應用
4.3.1 設計目標
- 本地業務
- 基于MEC的本地分流目標是為用戶提供一種低時延高帶寬的“虛擬的LTE局域網”體驗
- 公網業務
- MEC對所有公網業務資料流采用透傳的方式直接發送至核心網；對于特定IP業務/用戶先通過本地分流的方式進入本地網路，然后接入Internet
- 終端/網路
- 基于MEC的本地分流方案無需對終端用戶與核心網進行改造
4.3.2 基于MEC的LTE本地分流方案
- 控制面（S1-MME）信令資料
- 將終端用戶的控制面資料采用透傳方式發送至核心網
- 對S1-MME介面部分控制信令進行決議，為用戶面資料的分析處理提供資訊
- 上行用戶面（S1-U）資料
- 公網業務：原S1-U資料分組透傳給SGW，無需處理
- 本地業務：根據本地分流規則將本地業務IP資料分組轉發至本地網路
- 下行用戶面（S1-U）資料
- 公網業務：原S1-U資料分組透傳給eNB，無需處理
- 本地業務：從S1-MME獲取用戶下行TEID，將用戶IP資料分組封裝成GTP-U資料分組發送給eNB
4.3.3 基于MEC的LTE本地分流方案可行性分析
4.3.3.1 附著流程
- MEC平臺僅需通過對Initial UE（用戶初始化）、Initial Context Setup Request（初始背景關系建立請求）以及Initial Context Setup Response（初始背景關系建立回應）訊息的決議，可以獲得用戶相關的背景關系資訊，尤其是用戶的下行TEID
- MEC平臺通過S1-U用戶面資料分組決議獲得該用戶的IP地址與上下行TEID的對應關系
4.3.3.2 業務請求流程
- 用戶的業務請求分為用戶（UE）發起和網路（MME）發起，分別對應用戶主動發起上行業務和網路側有下行資料業務到達，通過先尋呼用戶然后再由用戶發起業務請求的方式
4.3.3.3 切換流程
- S1切換
- MEC平臺所需的用戶背景關系資訊，尤其是下行TEID的獲取與源eNB是否在MEC區域內無直接關系
- X2切換
- X2切換不經過MEC平臺，但用戶完成X2切換后，目標eNB需要在MME的控制下完成資料傳輸路徑的切換流程，MEC平臺可以通過Path Switch Request（路徑切換請求）和Path Switch Request Ack（路徑切換請求確認）決議獲取用戶背景關系資訊，
4.3.4 基于MEC的LTE本地分流技術的挑戰
- MEC平臺旁路功能
- 需要自動啟用旁路功能，使基站與核心網實作快速物理連通，不經過MEC平臺
- 計費問題
- 對于本地業務流量如何計費成為該方便落地商用需要考慮的問題
- 公網業務與本地業務的隔離與保護
- 如何通過相應的策略實作本地業務與公網正常業務之間的隔離
- 安全問題
- LTE移動網路安全、本地網路安全以及資訊安全需要進一步研究
4.4 基于MEC的本地分流技術概念驗證
4.4.1 概念驗證環境
- 只需要將訪問本地服務器IP地址的資料流進行本地分流，其余正常的公網業務依然通過核心網
- 概念驗證是基于實際的LTE現網室內環境進行的
4.4.2 評估步驟及分析結果
- 吞吐量
- MEC技術可以不影響正常公網吞吐量的情況下，實作業務的本地化部署以及本地分流
- 網路端到端時延
- 引入MEC，端到端業務時延不超過17ms
4.5 小結
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