5G雙域?qū)＞W(wǎng)解決方案研究

摘要：為了解決ULCL方案無法支持漫游和回落4G接入的不足，文章研究并設(shè)計(jì)了一種以多數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)名稱（Data Network Name，DMN）為基礎(chǔ)的5G雙域?qū)＞W(wǎng)分流解決方案。該方案主要在SMF的支持下執(zhí)行專用DNN會(huì)話的創(chuàng)建任務(wù)并有效發(fā)揮分流規(guī)則的約束作用，通過UPF向不同會(huì)話錨點(diǎn)對專網(wǎng)和公網(wǎng)流量進(jìn)行分流，以此實(shí)現(xiàn)二者之間的順暢高效切換。應(yīng)用效果表明，該方案不僅能夠有效支持基于漫游接入的專網(wǎng)與公網(wǎng)分流，還可以在回落至4G網(wǎng)絡(luò)場景之時(shí)實(shí)現(xiàn)用戶高速接入，具有較理想的應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：5G雙域?qū)＞W(wǎng)；分流；多DNN；專網(wǎng)；公網(wǎng)

中圖分類號(hào)：TN92文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0引言

近年來，5G雙域?qū)＞W(wǎng)業(yè)務(wù)呈現(xiàn)快速發(fā)展之勢，能夠?yàn)橛脩艟W(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)訪問提供重要支持，滿足公網(wǎng)與專網(wǎng)雙域業(yè)務(wù)訪問需求［1］。在應(yīng)用場景上，5G雙域?qū)＞W(wǎng)主要涉及如表1所示的3類典型場景。在業(yè)務(wù)不斷發(fā)展的過程中，場景2與場景3表現(xiàn)出愈發(fā)迫切的以用戶位置為因素開放專網(wǎng)訪問能力的需求，進(jìn)一步針對網(wǎng)絡(luò)分流能力部署提出較為嚴(yán)格的要求。

表15G雙域?qū)＞W(wǎng)建設(shè)需求

場景描述典型應(yīng)用

1在全網(wǎng)范圍內(nèi)，特定用戶能夠同時(shí)對公網(wǎng)、專網(wǎng)業(yè)務(wù)進(jìn)行訪問政務(wù)場景：用戶能夠不受時(shí)間與空間束縛對公網(wǎng)、專網(wǎng)業(yè)務(wù)進(jìn)行訪問

2在園區(qū)范圍內(nèi)，特定用戶能夠同時(shí)對公網(wǎng)、專網(wǎng)業(yè)務(wù)進(jìn)行訪問，但是不在園區(qū)范圍內(nèi)則沒有權(quán)限進(jìn)行專網(wǎng)業(yè)務(wù)的訪問校園場景：在校園內(nèi)，師生能夠同時(shí)訪問公網(wǎng)與專網(wǎng)業(yè)務(wù)，如果離開校園，則只有權(quán)限訪問公網(wǎng)業(yè)務(wù)

3在園區(qū)范圍內(nèi)，全網(wǎng)用戶能夠同時(shí)對公網(wǎng)與專網(wǎng)業(yè)務(wù)進(jìn)行訪問，但是不在園區(qū)范圍內(nèi)則沒有權(quán)限進(jìn)行專網(wǎng)業(yè)務(wù)的訪問文旅場景：在大劇院或公園等范圍內(nèi)，所有人都能夠同時(shí)訪問公網(wǎng)與專網(wǎng)業(yè)務(wù)，如果離開上述范圍，則只有權(quán)限訪問公網(wǎng)業(yè)務(wù)

當(dāng)前，上行鏈路分類器（Uplink Classifier，ULCL）分流是5G雙域?qū)＞W(wǎng)的一種主要分流方案，包括基于固定用戶的ULCL+通用DNN方案、基于固定用戶的ULCL+專用DNN方案、基于非固定用戶的ULCL方案，主要以目的IP為參照，針對相同PDU會(huì)話實(shí)施分流處理，無法支持漫游和回落4G接入，亦不能執(zhí)行終端IP地址管理。

為實(shí)現(xiàn)對用戶需求的全面高效滿足，解決ULCL分流方案的不足，真正實(shí)現(xiàn)公網(wǎng)與專網(wǎng)業(yè)務(wù)無感知切換以及同時(shí)并存，本文對以多DNN為基礎(chǔ)的5G雙域?qū)＞W(wǎng)無感分流方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，以滿足用戶不同類型業(yè)務(wù)的單獨(dú)管控需要。

15G雙域?qū)＞W(wǎng)業(yè)務(wù)需求與技術(shù)

115G雙域?qū)＞W(wǎng)業(yè)務(wù)需求

在5G和行業(yè)市場需求融合進(jìn)程日漸深入的宏觀背景下，2B2C（BusinesstoBusinesstoConsumer，2B2C）商業(yè)模式融合專網(wǎng)的需求愈發(fā)凸顯，在教育、文旅以及政務(wù)等相關(guān)行業(yè)中表現(xiàn)出尤為明顯的適用性。為了實(shí)現(xiàn)辦公與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)保密性要求，教育、文旅、政務(wù)等相關(guān)單位一般會(huì)進(jìn)行專用私網(wǎng)的建設(shè)，而從業(yè)人員一般對2C卡加以運(yùn)用，故須確保此類人員能夠利用2C訪問單位內(nèi)網(wǎng)以及互聯(lián)網(wǎng)。以對行業(yè)客戶實(shí)際需求的理解為基礎(chǔ)，本文結(jié)合表1內(nèi)容以及能夠?qū)崿F(xiàn)的業(yè)務(wù)場景，對教育、文旅和政務(wù)行業(yè)需求做相應(yīng)梳理。

111教育行業(yè)

以高校為例，校園客戶涉及以下4點(diǎn)：（1）在校園內(nèi)部，師生能夠利用5G對校園內(nèi)網(wǎng)進(jìn)行訪問，所遵循的即當(dāng)前校園網(wǎng)運(yùn)營，校園承擔(dān)具體業(yè)務(wù)資費(fèi)；（2）師生在對外網(wǎng)進(jìn)行訪問的過程中，需要運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)疏導(dǎo)發(fā)揮作用，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)2C資費(fèi)計(jì)費(fèi)，由師生承擔(dān)對應(yīng)費(fèi)用；（3）在全國范圍內(nèi)，師生具備對校園內(nèi)網(wǎng)進(jìn)行訪問的權(quán)限，采取統(tǒng)一計(jì)費(fèi)的方式；（4）在全國范圍內(nèi)，其他省份的用戶師生可以向該校漫游，同樣能夠?qū)π@內(nèi)網(wǎng)進(jìn)行漫游，采取統(tǒng)一計(jì)費(fèi)的方式。

112文旅行業(yè)

以博物館為例，客戶一般傾向于借助5G的大帶寬、低時(shí)延、邊緣計(jì)算等功能，基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)的支持獲取更加多元化與沉浸式的業(yè)務(wù)，以此實(shí)現(xiàn)游覽體驗(yàn)的有效提升。對此，游客需要在博物館內(nèi)能夠?qū)ζ鋬?nèi)部網(wǎng)址或應(yīng)用進(jìn)行訪問。該流量資費(fèi)由客戶承擔(dān)，采取統(tǒng)一計(jì)費(fèi)的方式。游客既有可能是本地用戶，亦可以是外省用戶。

113政務(wù)行業(yè)

客戶以企事業(yè)單位為主，對很多辦公場景均有涉及，強(qiáng)調(diào)對辦公與生活通信需求的滿足。例如，執(zhí)法人員能夠借助警務(wù)終端和公安內(nèi)網(wǎng)建立連接，執(zhí)行人員及車輛等相關(guān)信息的管理任務(wù)，以此將信息及時(shí)而又準(zhǔn)確地提供給一線人員并有效滿足個(gè)人通信需求。

125G雙域?qū)＞W(wǎng)技術(shù)

目前，5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用方法主要?jiǎng)澐譃?種類型：（1）一般網(wǎng)絡(luò)連接；（2）控制需求增加；（3）時(shí)間延遲敏感性；（4）以上混合需求。以5G技術(shù)為基礎(chǔ)的雙域?qū)＞W(wǎng)技術(shù)主要借助物理層面對內(nèi)外部網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流進(jìn)行充分隔離，內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)不具備訪問公網(wǎng)的權(quán)限，以此為信息安全提供保障。另外，基于位置、IP、用戶等相關(guān)信息，實(shí)現(xiàn)內(nèi)外網(wǎng)絡(luò)的精準(zhǔn)分流，顯著提升作業(yè)效率。網(wǎng)絡(luò)支持由運(yùn)營商提供并實(shí)施網(wǎng)絡(luò)管理和擴(kuò)展，校園或企業(yè)用戶并不要對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行維護(hù)。5G雙域?qū)＞W(wǎng)應(yīng)用結(jié)構(gòu)如圖1所示。

5G雙域?qū)＞W(wǎng)與傳統(tǒng)WLAN校園網(wǎng)相比優(yōu)勢突出：（1）廣域覆蓋，能夠結(jié)合實(shí)際需求實(shí)現(xiàn)大范圍覆蓋，甚至能夠?yàn)槿　⑷珖翁峁┲С郑唬?）無感認(rèn)證，能夠?qū)τ脩暨M(jìn)行識(shí)別，判斷是否為園區(qū)內(nèi)用戶。通過激活，用戶能夠?qū)崿F(xiàn)園區(qū)專網(wǎng)的自動(dòng)連接，不必進(jìn)行手動(dòng)認(rèn)證；（3）體驗(yàn)優(yōu)化，能夠?qū)崿F(xiàn)室內(nèi)外無死角覆蓋，有理想的抗干擾及移動(dòng)性能，可實(shí)現(xiàn)訪問體驗(yàn)的有效提升；（4）無感分流，僅需一人一卡接入便能在同一時(shí)間對專網(wǎng)和公網(wǎng)進(jìn)行訪問，分流由網(wǎng)絡(luò)完成。

2ULCL方案原理

在園區(qū)內(nèi)部執(zhí)行對ULCL用戶面功能（User Plane Function，UPF）的部署任務(wù)，當(dāng)用戶進(jìn)入5G雙域?qū)＞W(wǎng)輻射范圍之后，網(wǎng)絡(luò)便會(huì)在第一時(shí)間感知用戶的業(yè)務(wù)訪問類型并經(jīng)由ULCL UPF有針對性地將訪問專網(wǎng)流向、公網(wǎng)流量分別向園區(qū)專網(wǎng)以及公網(wǎng)分流。方案原理如圖2所示［2］。

（1）用戶策略簽約。主要在業(yè)務(wù)運(yùn)營支撐系統(tǒng)（Businessamp;Operation Support System，BOSS）的支持下執(zhí)行套餐名稱定義任務(wù)，此處用ABC表示，對應(yīng)地，策略控制功能（Policy Control Function，PCF）對策略名ABC進(jìn)行配置。（2）PCF策略下發(fā)。基于對具體觸發(fā)條件的參照，PCF向會(huì)話管理功能（Session Management Function，SMF）下發(fā)策略名ABC。（3）SMF策略配置。主要由2類信息構(gòu)成，其一為何時(shí)執(zhí)行策略［通常以無線區(qū)域的跟蹤區(qū)編碼（Tracking Area Code，TAC）為基礎(chǔ)］；其二為執(zhí)行策略的具體內(nèi)容（對公網(wǎng)與專網(wǎng)業(yè)務(wù)進(jìn)行識(shí)別的方法、轉(zhuǎn)發(fā)所遵循的原則）。（4）SMF策略執(zhí)行。通過SMF對用戶進(jìn)入與觸發(fā)條件相符的TAC進(jìn)行感知，執(zhí)行匹配于策略名ABC的分流策略，在用戶會(huì)話中插入U(xiǎn)LCL UPF。（5）ULCL UDF策略配置。主要對與策略名ABC對應(yīng)的分流動(dòng)作進(jìn)行配置。（6）ULCL UDF轉(zhuǎn)發(fā)專網(wǎng)流量。如果用戶有對專網(wǎng)業(yè)務(wù)進(jìn)行訪問的需求，在輸入專網(wǎng)IP之后，數(shù)據(jù)包送至ULCL UDF，基于流量過濾規(guī)則將專網(wǎng)業(yè)務(wù)流識(shí)別出來，之后向園區(qū)專網(wǎng)傳送流量。（7）ULCL UDF轉(zhuǎn)發(fā)公網(wǎng)流量。如果數(shù)據(jù)包未能實(shí)現(xiàn)與專網(wǎng)分流規(guī)則的匹配，向主錨點(diǎn)分流，最終將其送至公網(wǎng)。

從不足上來看，作為5G專用方案，ULCL方案僅對5G場景中的用戶表現(xiàn)出較為理想的適用性，即如果用戶使用的是5G網(wǎng)絡(luò)，便可以無障礙訪問專網(wǎng)，

如果受到5G信號(hào)不好等相關(guān)因素的影響出現(xiàn)向4G網(wǎng)絡(luò)回落的狀況，業(yè)務(wù)訪問便會(huì)被中斷。另外，此方案不能為省內(nèi)漫游提供支持［3］。對此，須對5G雙域?qū)＞W(wǎng)分流解決方案進(jìn)行更加深入的探討與實(shí)踐。

3基于多DNN的5G雙域?qū)＞W(wǎng)分流方案設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

31方案設(shè)計(jì)

本文多DNN的5G雙域?qū)＞W(wǎng)分流方案建立在TAC的基礎(chǔ)之上，力求實(shí)現(xiàn)對當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中用戶不能漫游這一不足的彌補(bǔ)。除了對常規(guī)DNN加以運(yùn)用，本方案進(jìn)一步為位于園區(qū)范圍之內(nèi)的用戶提供專用DNN。基于多DNN的5G雙域?qū)＞W(wǎng)分流方案如圖3所示。

（1）在統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理（Unified Data Management，UDM）上，終端用戶進(jìn)行通用與專用DNN的簽約。（2）在PCF上，結(jié)合用戶在本地/漫游地接入指定TAC時(shí)下發(fā)預(yù)定義或動(dòng)態(tài)分流策略。（3）在會(huì)話管理功能上，以PCF下發(fā)的分流策略為參照執(zhí)行分流任務(wù)。（4）借助通用DNN，用戶對公網(wǎng)業(yè)務(wù)進(jìn)行訪問并借助專用DNN對專網(wǎng)業(yè)務(wù)進(jìn)行訪問。細(xì)化而言，在用戶進(jìn)行本地/漫游地接入時(shí)，分別用會(huì)話1與會(huì)話2表示通用DNN會(huì)話與專用DNN會(huì)話，UPF分別作為會(huì)話1的主錨點(diǎn)與會(huì)話2的中間UPF（Intermediate UPF，IUPF），此時(shí)會(huì)向會(huì)話2主錨點(diǎn)UPF對專網(wǎng)業(yè)務(wù)進(jìn)行分流，之后到專網(wǎng)，而公網(wǎng)業(yè)務(wù)則經(jīng)由會(huì)話1主錨點(diǎn)直接到公網(wǎng)［4］。

32方案實(shí)現(xiàn)

基于多DNN的5G雙域?qū)＞W(wǎng)分流主要如下：用戶在UDM上進(jìn)行簽約的過程中，運(yùn)營商會(huì)對其通用與專用DNN進(jìn)行規(guī)劃，借助通用DNN，用戶可對公網(wǎng)業(yè)務(wù)進(jìn)行訪問，而借助專用DNN，則可實(shí)現(xiàn)對專網(wǎng)業(yè)務(wù)的訪問。分流方案的具體實(shí)現(xiàn)如圖4所示。

用戶在從漫游地接入之后，接入和移動(dòng)性管理功能（Access and Mobility Management Function，AMF）以經(jīng)由UDM得到的簽約DNN為基礎(chǔ)對智能分流SMF進(jìn)行優(yōu)先選擇；借助通用DNN，用戶業(yè)務(wù)流接入漫游地UPF并向公網(wǎng)轉(zhuǎn)發(fā)；本地PCF進(jìn)行分流策略下發(fā)，由SMF觸發(fā)執(zhí)行專網(wǎng)DNN承載的構(gòu)建任務(wù)，UPF向本地UPF分流專網(wǎng)流量，進(jìn)一步轉(zhuǎn)發(fā)至專網(wǎng)；專網(wǎng)業(yè)務(wù)經(jīng)由IUPF實(shí)施IP地址轉(zhuǎn)換，將對公網(wǎng)進(jìn)行訪問的IP地址轉(zhuǎn)換為對專網(wǎng)進(jìn)行轉(zhuǎn)換的IP地址，最終向?qū)＞W(wǎng)UPF發(fā)送即可［5］。

4方案效果

在完成上述方案設(shè)計(jì)之后，筆者將其在A省多家集團(tuán)進(jìn)行試運(yùn)行，基于分流技術(shù)的支持，具有業(yè)務(wù)權(quán)限的員工能夠不受時(shí)間與空間束縛地利用5G終端對5G專網(wǎng)進(jìn)行訪問，既可以實(shí)現(xiàn)本地與跨地市漫游，又能在回落4G場景的情況下對專網(wǎng)與公網(wǎng)資源進(jìn)行訪問。員工反饋，無論是遠(yuǎn)程辦公還是企業(yè)管理，網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)均具有便捷性與安全性優(yōu)勢［6］。

（1）本方案不需額外投資，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的演進(jìn)符合平滑性要求，與集團(tuán)現(xiàn)階段組網(wǎng)方案具有良好的適用性，可為后續(xù)全量升級以及4G/5G融合提供支持，規(guī)避額外變動(dòng)。

（2）方案基于對最小化改造方案的運(yùn)用實(shí)現(xiàn)所有功能，對于集團(tuán)雙域?qū)＞W(wǎng)業(yè)務(wù)的快速推廣具有積極意義，業(yè)務(wù)驗(yàn)證及可靠性均與要求相符。

5結(jié)語

5G雙域?qū)＞W(wǎng)可不換卡、不換號(hào)讓用戶便捷地對專網(wǎng)與公網(wǎng)進(jìn)行訪問。本文提出的基于多DNN的5G雙域?qū)＞W(wǎng)分流方案可進(jìn)一步解決漫游訪問難題并在回落4G網(wǎng)絡(luò)時(shí)暢通訪問專網(wǎng)與公網(wǎng)，在校園、政務(wù)以及警務(wù)等行業(yè)場景中均有很好的適用性。與5G專網(wǎng)業(yè)務(wù)的持續(xù)拓展相伴隨，雙域?qū)＞W(wǎng)需求愈發(fā)迫切，今后應(yīng)進(jìn)一步改進(jìn)多廠家技術(shù)方案，為基于位置區(qū)、基于終端以及4G接入等更加多元化的訪問體驗(yàn)提供支持。

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（編輯王雪芬）