5G网络中的流量路由、边缘计算及相关特性解析

# 5G网络中的流量路由、边缘计算及相关特性解析 ## 1. 选择性流量路由至DN ### 1.1 概述 在简单情况下，PDU会话只有一个PSA UPF，因此与DN只有一个N6接口。但PDU会话也可能有多个PSA UPF，从而与DN有多个N6接口。这种方式可将用户平面流量选择性地路由到不同的N6接口，例如一个本地PSA UPF连接本地边缘站点，一个更中心的PSA UPF连接中央数据中心或互联网对等点，可用于边缘计算或访问分布式内容交付站点。支持选择性流量路由至DN的机制有两种，下面将详细介绍。 ### 1.2 上行分类器（UL CL） UL CL是UPF支持的一种功能，它可将部分流量转移到不同（本地）的PSA UPF。其功能包括： - 向上行流量向不同的PDU会话锚点转发。 - 合并下行流量到UE，即将来自不同PDU会话锚点的流量在发往UE的链路上合并。 UL CL根据SMF提供的流量检测和转发规则以及流量过滤器来转移流量。它会应用过滤规则（如检查UE发送的上行IP数据包的目标IP地址/前缀），并确定数据包的路由方式。支持UL CL的UPF也可由SMF控制，以支持流量测量、计费、比特率强制等功能。UL CL适用于IPv4、IPv6、IPv4v6或以太网类型的PDU会话，以便SMF提供合适的流量过滤器。 当SMF决定转移流量时，会在数据路径中插入UL CL和一个额外的PSA。这可以在PDU会话的生命周期内随时进行，例如由AF请求触发。额外的PSA可以与UL CL位于同一UPF中，也可以是独立的UPF。当SMF确定不再需要UL CL时，可以将其从数据路径中移除。需要注意的是，UE unaware of the traffic diversion by the UL CL，且不参与UL CL的插入和移除，因此该解决方案不需要UE具备特定功能。 ### 1.3 IPv6多归属 支持IPv6多归属也能使流量选择性地路由到不同的PDU会话锚点。IPv6多归属使UE在单个PDU会话中可被分配多个IPv6前缀，每个前缀由一个单独的PDU会话锚点UPF服务，每个UPF都有自己与DN的N6接口。通往不同PDU会话锚点的不同用户平面路径在一个支持“分支点”（BP）功能的“公共”UPF处分支。BP的功能包括： - 向上行流量向不同的PDU会话锚点转发。 - 合并下行流量到UE，即将来自不同PDU会话锚点的流量在发往UE的链路上合并。 与UL CL类似，SMF可以在PDU会话的生命周期内随时决定插入或移除支持BP功能的UPF。支持BP的UPF也可由SMF控制，以支持流量测量、计费、比特率强制等功能。 IPv6多归属仅适用于IPv6，且需要UE支持。当UE请求IPv6的PDU会话时，会向网络表明是否支持IPv6多归属。使用IPv6多归属（和BP）时，由UE选择用于上行流量源地址的IPv6前缀，这将决定数据包的路径，因为BP会根据源IPv6地址转发上行数据包。为了影响UE的源地址选择，确保UE为特定应用流量选择合适的IPv6前缀，SMF可以通过Router Advertisement消息（如IETF RFC 4191所述）将路由信息和偏好配置到UE中。与UL CL方法的关键区别在于，IPv6多归属方法需要UE具备特定功能，且由UE选择流量路径（尽管基于从SMF接收的规则），而UL CL方法是纯基于网络的功能。此外，IPv6多归属既是将流量选择性路由到不同PSA和N6接口的工具，也是实现SSC模式3的工具。 ## 2. 应用功能对流量路由的影响 应用功能对流量路由的影响与SSC模式和选择性路由到DN相关，但概念有所不同。SSC模式和UL CL/BP是帮助实现高效用户平面路径的机制，而AF对流量路由的影响是一种控制平面解决方案，用于说明AF（如第三方AF）如何影响流量路由机制（如SSC模式或UL CL/BF）的使用。它允许AF为5GC提供某些流量应如何路由的输入，然后由5GC（特别是SMF）使用可用工具（如UPF选择、SSC模式、UL CL、IPv6多归属等）决定如何操作。 AF发送请求的方式有两种： - 若AF能直接与PCF通信，则直接发送请求给PCF。 - 若通过NEF发送请求，NEF会将AF提供的外部标识符映射为5GC已知的内部标识符。 AF可能提供的信息如下表所示： |信息类型|说明| | ---- | ---- | |流量描述符（IP过滤器或应用标识符）|描述AF请求所涵盖的应用流量| |由DN访问标识符（DNAI）列表表示的应用潜在位置|DNAI表示对一个或多个部署了应用的DN的用户平面访问，可解释为指向数据网络中特定访问的索引，如代表特定数据中心。其值由运营商部署和配置定义| |UE标识符（如GPSI或UE组标识符）|请求针对的UE| |N6流量路由信息|指示流量在N6上应如何转发，可包含应用流量应隧道传输到的DN中的目标IP地址（和端口）| |空间和时间有效性条件|指示AF请求应应用的时间间隔和地理区域| PCF收到这些信息后，会创建包含相关信息的PCC规则并提供给SMF。SMF会根据这些信息采取行动，如插入UL CL、使用SSC模式2或3