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5G网络能力开放部署及关键技术方案.docx
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5G网络能力开放部署及关键技术方案.docx
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【摘 要】5G 网络的逐步规模商用伴随着能力开放需求的增加,5G 网络能力开
放将有助于运营商、业务提供商以及用户的三方共赢。首先介绍了 5G 网络能力开
放框架及能力;其次,提出了 5G 网络能力开放部署方案及策略建议;最后对 5G
网络能力开放部署关键问题及方案建议进行了讨论。
【关键词】5G;能力开放;会话绑定
0 引言
移动网络能力开放有助于繁荣互联网应用的业务发展,提升运营商网络附加
值,并带来用户体验的提升,取得运营商、应用服务商、用户三方共赢的协
同发展格局,一直以来是研究和关注的热点。国际和国内标准组织都广泛关
注网络能力开放相关问题,3GPP 已经从移动网络业务能力开放的场景、需
求、能力开放架构和关键技术等几个方面展开了深入研究。我国 IMT2020
(5G 推进组)网络组也成立了能力开放子组,重点研究面向 5G 网络能力开
放的场景以及能力开放对 5G 网络的影响等问题。
5G 基于服务的网络架构使得网络的部署更加灵活、开放,新业务的开发及网
络功能的演进更加高效,对垂直行业的支持性也更加友好。基于这一基础优
势,网络能力开放的功能、部署及关键问题等方面需要与 5G 网络架构进行
同步的研究和突破。基于此,本文对 5G 网络能力开放的框架及网络能力、
部署方案及策略建议、部署关键问题及方案进行了研究及总结。
1 5G 网络能力开放架构及能力
1.1 3GPP 标准的 5G 网络能力开放架构、能力
在能力开放方面,3GPP 标准引入 NEF(Network Exposure Function,网络
开放功能),由 NEF 提供 5G 网络能力的汇聚及对外开放,包括对内面向其
他 5GC(5G Core Network,5G 核心网络)网元以及对外面向 AF
(Application Function,应用功能)开放,与 4G 网络不同,在 5G 网络中
NEF 通过服务化架构以总线方式与所有其他 5GC 网元对接。如图 1 所示
[2]
,
NEF 南向与其他 5GC 网元对接,北向通过 N33/Nnef 接口提供能力 API 接口供
AF 调用。NEF 支持对外开放的典型 5G 网络能力包括事件监控、QoS、参数配
置、计费和流量引导能力等。
(1)事件监控能力
NEF 通过与 5G 其他网元的对接,实现对应网元事件的监控。AF 通过 NEF 向
UDM(Unified Data Management,统一数据管理)、AMF(Access and
Mobility Management Function,接入和移动管理功能)或 SMF(Session
Management Function,会话管理功能)订阅特定的监控事件,并通过 NEF
接收来自 UDM、AMF 或 SMF 的事件报告。监控事件包括连接丢失、UE 可达
性、位置报告、SUPI(Subscription Permanent Identifier,用户永久标
识)-PEI(Permanent Equipment Identifier,永久设备标识)关联变化、
漫游状态、通信失败、下行通信恢复、PDU(Protocol Data Unit,协议数
据单元)会话状态、特定区域内用户数、CN(Core Network,核心网络)类
型改变、下行数据传输状态以及 UE 短信发送可达性等。NEF 根据监控事件订
阅中指定的最大报告数量或时长判断是否已经达到接收报告的最大数或时间
期限,判断是否向 UDM、AMF 或 SMF 等网元取消监控事件订阅。
(2)QoS 能力
AF 可通过 QoS 能力为应用或应用中的会话请求分配带宽和带宽优先级等。AF
发送应用对应的 QoS 保障请求信息给 NEF,NEF 将收到的 QoS 信息发送给 PCF
(Policy Control Function,策略控制功能)。QoS 保障请求信息包括 UE
IP 地址、上下行 IP 流描述、QoS 参考标识、数据连接的时长或流量描述
等。PCF 完成策略的下发。NEF 在收到 PCF 的回复时,通知 AF 请求的 QoS 是
否被接纳。
(3)参数配置能力
参数配置能力允许 AF 向网络提供 UE 相关信息(如可预测的 UE 行为参数、
网络配置参数或位置隐私指示)或者 5G VN(Virtual Network,虚拟网络)
组相关信息(如 5G VN 组数据或组成员管理)。可预测的 UE 行为参数(包
括计划移动轨迹、周期性通信间隔等)刻画一个或一组 UE 的预期行为,网
络配置参数包括 UE 处于可达状态的最大时长、UE 下行数据传输可接受的最
大时延等。这部分参数可作为 UE 签约数据的一部分,存储在 UDM 的数据库
中,并支持 AF 通过 NEF 对相关参数进行新增、更新及删除等操作。UDM 会将
相关参数变化情况发送给订阅签约数据变更通知的其它网元,使得对相关参
数的配置实际生效。
(4)计费能力
计费能力支持 AF 在会话建立或会话进行过程中请求改变网络计费方。AF 提
供计费方控制信息给 NEF,NEF 将其转发给 PCF,PCF 根据收到的信息更新对
应的 PCC(Policy and Charging Control,策略和计费控制)计费策略,使
得网络在后续的话单中体现新的计费方信息。
(5)流量引导能力
流量引导能力支持 AF 请求对特定的业务流,根据终端位置选择尽量短的用
户面路径。如当 AF 面向一个 UE(使用 IP 地址标识该 UE)创建或修改流量
引导策略,NEF 将 AF 创建或修改流量引导策略的请求提交 PCF,由 PCF 完成
相关策略的下发。最终网络根据用户的位置等判决依据,在用户面路径中插
入(或删除)一个 ULCL UPF,实现流量的本地分流。
1.2 网络能力开放框架标准 CAPIF
为了标准化地集成网络服务并开放给应用层,避免 API 能力开放标准的碎片
化,3GPP TS 23.222 定义了 CAPIF(Common API Framework,通用 API 框
架)能力开放框架标准作为通用标准
[3]
,网络架构如图 2 所示,系统架构中
包括以下功能实体:
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