5G 中基于服务的架构案例研究与部署建议

© 2019 下一代移动网络 e. V. 保留所有权利。未经 NGMN e. V. 事先书面许可 ， 不得以任何形式或任何方式复制或传输本文档的任何部分。本文档中包含的信息代表 NGMN e 持有的当前视图。V.截至发布日讨论的问题。本文件按 “原样 ” 提供，不作任何保证，包括任何适销性、不侵权或适用于任何特定目的的保证。与使用本文档中的信息有关的所有责任 （ 包括侵犯任何财产权的责任 ） 均不予承担。此处不授予任何知识产权的明示或暗示许可。本文档仅供参考，如有更改，恕不另行通知。读者不应根据本文档设计产品。5G 中基于服务的架构案例研究和部署建议NGMN 联盟版本:V2Date:2019 年 6 月 14 日文档类型:最终交付物 (批准)保密类:P - 公共项目:5G 中基于服务的架构案例研究和部署建议编辑 / 提交者:孙涛 (中国移动) 王丹 (中国移动)贡献者 ：CMCC (Tao Sun, Dan Wang, Tangqi Liu), Deutsche Telekom AG (Hans Einsiedler, Steffen Dr ü sedow), CATR (Zhengun Zhang), 华为 (Lei Zhu), Interdigital (Trossen Dirk), Orange (Ben Meriem Tayeb), NTT DOCOMO ((Sebastian Thalanany)批准人 / 日期:NGMN 董事会 ， 2019 年 7 月 31 日 Contents12参考 33缩写和定义 34动机和要求 44.15G SBA 4 的挑战和要求4.2无国籍服务的介绍 54.2.1对无国籍人服务设计的影响 55案例研究杠杆 SBA 55.1分布式部署 55.2SBA 6 中的 UPF 服务支持5.3支持边缘计算 65.4支持网络切片 75.5漫游 86SBA 9 的高效实施和部署6.1实施注意事项 106.1.1所需经费 106.1.2服务消息平台的功能 116.1.3服务报文平台的实现选择 136.1.4传输网络集成的注意事项 176.1.5关于切片的考虑 186.1.6关于绩效优势的考虑 186.1.7关于 3GPP19 内适用性的考虑6.2云原生环境下的部署注意事项 206.2.1用于服务部署的虚拟化技术 206.2.2Cloud 20 中的服务部署7Summary 22 1INTRODUCTION2018 年初 ， NGMN 理事会批准了 “5G 案例研究和部署建议中基于服务的架构 ” 的工作项目。本文档的主要目标是对以下几个方面进行调查 ， 这些方面在第一阶段没有涉及。- 如何使服务更加解耦 ， 以实现独立的生命周期管理 （ LCM ） 和灵活的服务部署和管理。- 如何实现高性能 ， 包括低延迟、高并发、高可靠性和安全性- 研究如何支持跨不同 5G 核心网络的漫游- 按服务生成网络切片和边缘计算的案例研究- 网络服务分销策略的案例研究和建议该文件呼吁业界在基于服务的 5G 架构的标准化 ， 开发和推广方面进行合作。2参考[1]3GPP TS23.501 “5G 系统的系统架构 ” ， https: / / portal.3 gpp. org / desktopmodules / Specifications / Specifications Details. aspx? specificationId = 3144[2]3GPP TS23.502 “5G 系统的程序 ； ” ， https: / / portal.3 gpp. org / desktopmodules / Specifications / Specifications Details. aspx? specificationId = 3145 [3]ETSI GS NFV 002 ： 网络功能虚拟化 (NFV) ； 架构框架[4]“NGMN 5G 白皮书 ” ， https: / / www. ngmn. org / 5g - white - paper / 5g - white - paper. html 。[5][CONFIG]CONFIG 项目 ， 可交付成果 “D0.1 ： 高度灵活和模块化的控制平面的推理 ” ， https: / / www.5 g - control - plane. eu / documents / 。[6]“5G 中基于服务的架构 ” https: / / www. ngmn. org / fileadmin / ngmn / content / downloads / Technical / 2018 / 180119 _ NGMN _ Service _ Based _ Archite cture _ in _ 5G _ v1.0. pdf3缩写和定义CPS ： 控制飞机服务 CPES：控制平面暴露服务 NDL ： 网络数据层Nupf ： N4 PCE 的基于服务的接口 ： 路径计算实体SMP: 服务消息传递平台 SR: 服务路由器UPS ： 用户飞机服务 4动机和要求4.1 5G SBA 的挑战和要求在服务提供商部门的数字化转型和软件化中 ， 网络虚拟化迁移路径的最终阶段应嵌入 （ 内置功能 ） ， 并从一开始就表现出以下特性 ： 灵活性 ， 可编程性 ， 可靠性 ， 弹性 ， 多租户支持 ， 隔离和成本有效的资源消耗都是关键要求。这些要求应映射到相应的能力，并由架构作为 5G 系统的关键促成因素。这些功能应易于通过标准化的开放 API 使用，并可由 5G 架构师 / 设计人员通过动态流程进行调整，以适应和实现与各种网络切片业务场景相关的 SLA 特征的可变性 （ 每种网络切片类型根据其自身的 SLA 特征进行分类或与其他类型区分 ） 。这些功能的外部暴露对于 5G 服务提供商建立 5G 合作伙伴关系和 5G 生态系统至关重要。这将缩短上市时间 ， 并为服务提供商的 5G 资产货币化以及通过服务提供商空间和 5G 资产以外的新扩展业务模型创造新的收入流开辟机会。从标准化的角度来看，5G 架构必须摆脱传统的基于刚性功能块 （ 线性或 P2P ） 的架构，这些架构通常是整体的 ，在静态流程下高度耦合，不可重用和昂贵的链接，并且在需要更改的情况下可以进行昂贵的升级，以实现基于细粒度服务和软件组件的架构风格 ； 完全灵活地实现 “可组合 ” （ 通过功能组合样式 ） 以及可编程，弹性，可重用和完全解耦。此外, 应支持基于服务的体系结构 “组件 ” 的无状态行为, 确保存储与处理的清晰分离。主要特点 w 。R.T.这种基于服务的架构的部署是可组合性，它与软件化相关，因此它应该与云原生模型保持一致。因此，可以根据每个网络切片业务场景 （ 每个用户，一个或多个网络切片，每个服务类型 （ 例如Procedre语音、互联网) 或每个垂直 (例如Procedre工厂、卫生、银行) 。RACI 矩阵作为工具来弥补标准中任何已确定的差距为了描绘支持这些基于服务的设计原则的标准化和开源格局的广泛图景 ， 我们建议使用 RACI 矩阵作为工具 （ 建议如下表 ） 来识别迄今为止行业涵盖的规定要求 ， 并识别任何差距 ， 并呼吁对相关 SDO 采取行动以缩小任何已识别的差距。这些要点可能包含潜在的有价值的要求 ， 这些要求可以作为 SDO 的潜在候选人 ， 将其转化为标准 ， 然后调整或改进当前的标准。网络切片业务场景 # 1 (描述)选择部署风格 (描述)本地 / 边缘数据中心中央数据中心相关标准 (SDO)SDOR: responsibleSDOA: accountableSDOC: 已咨询SDOI: informed表 4.1 - 1 ： 拟议的 RACI 矩阵 4.2 无状态服务的介绍如今，由 VNF 组成的电信网络包含与正在进行的交易相关的业务逻辑和上下文数据。具有业务逻辑和数据两者的这种 VNF 被认为具有 “有状态 ” 服务, 因为该实例保留所处理的先前事务的上下文。这使得 VNF 的不同个体实例之间的关联更加持久。随着运营商网络朝向云原生环境移动, 将业务逻辑与上下文和会话相关数据分开变得必要, 以便更容易使用任何服务实例来执行下一个事务。仅业务逻辑保留在服务中而上下文 / 事务相关数据单独存储的这一概念被称为 “无状态 ” 服务。4.2.1对无国籍人服务设计的影响无状态服务可以使用开放和 RESTfl API 进行无状态交互，从而确保独立处理每个服务事务。无状态服务设计需要单独的数据存储。与 VNF 相关联的数据包含公共数据和私有数据。所有数据应存储在存储层而不是 VNF 实例中。当程序实例迁移或崩溃时, VNF 不应该丢失或错误数据。公共数据包含由 3GPP 定义的数据, 诸如订阅数据、订阅策略数据、要暴露的结构化数据或应用数据。公共数据可以存储在 UDR 中 (根据 Rel - 15), 并且可以由 VNF 实例通过 Ndr 接口访问。私有数据包含由 VNF 定义的非结构化数据 (e 。Procedre实例上下文，状态机 ），此类数据可以由 VNF 通过 N18 / Ndsf 接口在 Ndsf 中存储或检索。每个 NF 服务应该是自包含的，当它由无状态设计。自包含的 NF 服务应该完成或具有应用其业务逻辑时需要的所有组件，服务实例可以独立于其他 NF 服务进行管理。在 5.1 章中 ， 介绍了网络数据层实现无状态服务的设计。5案例研究利用 SBA5.1 分布式部署未来的 5G 核心将存在于中央网络或分布式网络中 - 中央网络和边缘网络。如图 5.1 所示，边缘网络的数量将在 1 到 “m ” 之间。控制平面以及用户平面将托管在核心和边缘网络中。网络服务的位置将取决于通信功能的要求和特性。由多个控制平面服务组成的一个控制平面 (CP) 可以控制由多个用户平面服务组成的一个或多个用户平面 (UP) 。UPS 的分离部署归因于以下事实: 用户设备 (UE) 的不同最终用户服务具有不同的流量特性。因此, 通过相同的 UP 引导业务是没有意义的, 并且可以通过组合不同的 UPS 来优化 UP 以管理特定的业务特性。不同的接入网 (AN, 编号从 1 到 “n ”) 与 UP 连接, AN 要么来自不同的技术, 要么位于不同的区域。边缘服务和应用程序 （ 运营商拥有 ） 或客户服务和应用程序 （ 第三方拥有 ） 与 5G CN 之间的交互是通过控制平面暴露服务进行的 ， 具体描述见第 5.3 章。网络数据层是用于上下文存储的实体 ， 可以将其视为用于数据存储的特殊服务。服务可以将流量或信号处理后的数据存储在此分布式数据库中 ， 并在服务开始工作之前检索相应的数据。 CPS10CPS10AFAFAFAF通信服务通信服务134UPS124nCPS1CPS1 控制平面通信用户平面连通性 网络到网络接口3rd各方服务或外部网络服务提供商特殊业务客户 （ 网络 ） 服务和应用图 5.1 - 1 ： 分布式系统概述请注意 ： 在版本 15 和 16 中 ， 接口 N4 不是基于服务的接口 (SBI) 。将来 ， 这可能会更改 ， 并且将是 SBI - Nupf 。在这种情况下 ， Nupf 可以直接连接到服务按摩平台 ， 也可能通过 CPS 和 UPS 之间的直接连接实现。5.2 SBA 中的 UPF 服务支持将业务概念扩展到用户平面可以帮助整个 5G 核心网实现高灵活性、高效性和可编程性 ， 引入 UPF 业务有几个好处 ：- 支持云友好部署 ： 具有更精细粒度和独立模块的 UPF 服务可以帮助利用云原生、可编程性和灵活部署的优势。可以利用基于服务的框架来促进 UPF 服务管理。- 帮助灵活地定制用户平面处理 ： 有多种 UPF 功能 (例如 ， QoS 监控、MPTCP ， DPI ） ， 已经针对 3GPP 中的不同场景进行了研究和设计 ， 并且这些功能应该按需部署。