5G 中基于服务的架构

© 2018 下一代移动网络有限公司。保留所有权利。未经 NGMN 有限公司事先书面许可 ， 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。5G 中基于服务的架构NGMN 联盟版本:V1.0Date:19 - 1 月 - 2018文档类型:最终交付物 (批准)保密类:P - 公共授权收件人:（ 仅适用于 CR 文档 ）项目:5G 中基于服务的架构编辑 / 提交者:王丹 ， 孙涛 （ 中国移动 ）贡献者 ：AT ＆ T （ Farooq Bari ） ， 加拿大贝尔 （ Erfanian Javan ） ， 中国移动 （ Dan Wang ， Tao Sun ， Bo Yang ， Wei Chen ） ， 德国电信 AG （ Hans J. Einsiedler ， Kay Haensge ） ， NTT DOCOMO （ Srisakul Thakolsri ） ， Sprint （ Serge Manning ） ， Telecom （ Sangsoo批准人 / 日期:NGMN 董事会 ， 2018 年 1 月 19 日本文档中包含的信息代表了 NGMN 有限公司持有的当前观点。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。 Page PAGE 16212参考 33定义 34动机和要求 34.1相关 5G 网络要求 34.2基于服务的体系结构的动机 44.3相关技术 44.3.1General 44.3.2云计算 54.3.3虚拟化 54.3.4云原生 54.3.5微服务 54.3.6无国籍服务 555G 5 中基于服务的架构概念5.1服务概念 55.1.1服务 5 的描述5.1.23GPP 6 中的网络功能服务5.2服务框架 6 的描述5.2.1服务注册 65.2.2服务授权 65.2.3服务发现 65.2.4基于服务的接口描述 65.3基于服务的 5G 网络架构设计 75.3.1基于目标服务的 5G 网络架构 76SBA 部署考虑 96.1服务部署原则 96.25G SBA 9 的一种实现6.3使用 NFV 11 的 SBA 部署选择6.3.1服务部署选项 116.3.2支持性能优化 117SBA 用于切片 127.1SBA 支持网络切片的按需设计 127.2网络切片管理支持 128边缘计算服务 129用于网络暴露的 SBA 129.1SBA 暴露于其他外部网络 (如第三方) 1210数据服务 1211跨网络和运营商的服务 1311.1PLMN 间环境中的 SBA 1311.2支持旧版系统 1311.3支持非 3GPP 接入类型 1312Summary 13 Page PAGE 1631INTRODUCTION2017 年 3 月 ， “5G 中基于服务的架构 ” 工作项获得 NGMN 理事会批准。该工作组的主要目标是研究运营商如何高效引入和运营基于服务的 5G 网络的高层次要求、用例和指南 ， 即-确定 5G 中基于服务的架构设计的高级要求或指南 ， 包括网络功能 ， 接口 / 协议 ， API 设计原则 ；-调查运营商如何以最佳方式在 5G 中利用基于服务的架构 ， 例如 ， 自定义网络切片 ， 动态更新和管理网络功能。预期样本 ， 可能的方法和指南-调查基于服务的架构如何能够实现网络暴露, 例如, 向第三方暴露网络和功能能力以用于增值服务。本白皮书是工作项目的输出 ， 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]NGMN 5G 白皮书 v1.0 ， 2015 年 2 月[2]NGMN 描述网络切片概念 ， 2016 年 9 月。[3]3GPP TS23.501 “5G 系统的系统架构 ” ， https: / / portal.3 gpp. org / desktopmodules / Specifications / Specifications Details. aspx? specificationId = 3144[4]ETSI GS NFV - IFA 011 ： 网络功能虚拟化 (NFV) ； 管理和编排 ； VNF 封装规范[5]3GPP TR23.799 “下一代系统体系结构研究 ” ， https: / / portal.3 gpp. org / desktopmodules / Specifications / Specifications Details. aspx? specificationId = 3008[6]3GPP TR29.891 “5G 系统 - 阶段 1 ； CT WG4 方面 ” ， 2017 https: / / portal. 3gpp. org / desktopmodules / Specifications / SpecificationDetails. aspx? specificationId = 3176[7]IETF draft - ietf - quic - transport - 08 ： “QUIC ： 基于 UDP 的多路复用和安全传输。 ” https: / / datatracker. ietf. org / doc / draft - ietf - quic - transport /[8]ETSI GS NFV - IFA 001 ： 网络功能虚拟化 (NFV) ； 加速技术 ； 加速技术报告和使用案例3定义通信状态:订户相关数据, 其从订户简档、策略数据和会话相关信息导出。Data服务:唯一的服务 ， 它保持和维护通信状态。NF服务在 3GPPR15 中引入, 被认为是本文定义的 “服务 ” 的一种实现, NF 服务与某个 NF 相关联, 并表现为 NF (网络功能) 的能力。服务5G 网络中的原子化能力。无国籍服务:虚拟实例 ， 它将从数据服务请求通信状态。无状态服务将处理、操纵和更改它们。之后 ， 它将把更改的通信状态传回数据服务。4动机和要求4.1 相关 5G 网络要求如 NGMN 5G 白皮书 [1] 所述 ， “5G 是一个端到端的生态系统 ， 可实现完全移动和互联的社会。它通过现有和新兴的使用为客户和合作伙伴创造价值 Page PAGE 164案例 ， 以一致的经验交付 ， 并通过可持续的商业模式实现。 “因此 ， 以下是 5G 网络的基本要求 ：-支持各种通信场景 （ 如 eMBB 、 mMTC 和 URLLC ） ， 这些场景对网络提出不同的要求 ， 如网络容量、数据速率、传输延迟、信息安全 ；-支持新兴的新服务 ， 这些服务需要向运营商的服务和第三方应用程序公开网络功能 ；-支持易于部署和维护。每个功能都应能够根据新需求进行升级 ， 并根据系统能力进行扩展 ， 而不会影响其他功能。-支持与非基于服务的核心网络 （ 即 EPC ） 的互通。基于这些要求, 基于虚拟化和服务的机制是与 5G 生态系统特别相关的重要行业趋势。4.2 基于服务的体系结构的动机基于服务的架构将为 5G 带来以下好处 ：-正在更新生产网络:-与传统网络相比 ， 服务以更精细的粒度运行 ， 并且彼此松散耦合 ， 允许单个服务升级而对其他服务的影响最小。 [有关本文中服务的定义 ， 请参阅 5.1. 1]-这提供了许多操作优势 ， 例如缩短测试和集成时间 （ 向持续集成迈进 ） ， 从而减少了安装错误修复的上市时间 ， 并推出新的网络功能和运营商应用程序 ；-可扩展性:-每个服务都可以通过基于轻量级服务的接口直接与其他服务进行交互 ；-与传统的逐跳模型相比 ， 基于服务的接口可以很容易地扩展 ， 而无需引入新的参考点和相应的消息流 ；-模块化和可重用性 ：-网络由模块化服务组成 ， 体现了网络能力 ， 为网络切片等 5G 关键特性提供支持 ；-一个服务可以很容易地被其他服务调用 （ 有适当的授权 ） ， 使得每个服务都可以被尽可能多的重用 ；-开放性-加上一些管理和控制功能 （ 即身份验证 ， 授权 ， 计费 ） ， 有关 5G 网络的信息可以通过特定服务轻松地暴露给第三方 （ 例如企业 ） 等外部用户 ， 而无需复杂的协议转换 ；基于服务的架构的愿景是实现软件定义、可编程和面向未来的 5G 网络。4.3 相关技术4.3.1General本节回顾了整个行业的相关技术 ， 并简要分析了如何在基于服务的 5G 架构中利用这些技术。 Page PAGE 1654.3.2云计算云计算提供了一种新的按需计算的方法 ， 用户不需要拥有和维护计算基础设施 ： 他们直接通过网络获得用于其计算任务的计算资源。在 5G 网络中 ， 云计算可以实现按需资源分配和自动管理机制。4.3.3虚拟化引入虚拟化技术以实现更好的资源管理和可用性。通过抽象运行软件所需的资源来消除对硬件的依赖。通过虚拟化 ， 用户的应用程序应在隔离的资源空间中安全运行。存在不同类型的虚拟化方法 ， 例如基于虚拟机的方法和基于容器的方法。在 5G 生态系统中 ， 传统网络元素将被实现为虚拟网络功能 ， 基于服务架构的引入将进一步增强这种优势。4.3.4云原生而虚拟化网络功能 (例如Procedre以软件为中心的方式 ） 提供诸多好处，运营商需要采用云原生模式以从 5G 系统中获得全部运营优势。这不是闪存转换，而是逐步迁移，不仅涉及网络实现，还涉及网络设计以及每个运营商和供应商域中的流程。4.3.5微服务微服务是一种有用的新兴架构设计模式 ， 其中系统由小粒度、高度内聚和松散耦合的服务组成。这些服务中的每一个都应满足特定的功能并且是独立的。服务之间的交互应应用标准的轻量级接口 (例如 RESTful 原则等) 。微服务的服务框架 ， 协议和模式与灵活性 ， 粒度 ， 独立扩展有关 ， 应在基于 5G 服务的架构设计中予以考虑。4.3.6无状态服务无状态服务不会将状态和数据保留在其执行时间范围之外。数据服务管理状态和数据。管理将在 “数据服务 ” 一章中详细介绍。55G 中基于服务的体系结构概念5.1 服务的概念5.1.1服务的描述对于移动网络来说，及时满足标准化、规划、测试和部署等工作带来的多样化需求是一项挑战。由于架构中的传统网络元件 / 功能由彼此紧密耦合的一组能力组成。这样的网络元件 / 功能具有特定的和孤立的实现, 这意味着当引入新的需求、特征或能力时潜在的显著变化。在设计基于 5G 服务的架构时 ， 期望研究网络功能 ， 并从高内聚和松耦合的服务角度进行设计。不同服务之间的接口协议应该是轻量级的 ， 这有利于快速的接口开发 ， 也有利于高水平的资源利用。SBA 是使 5G 网络功能变得更加细粒度和解耦的自然步骤 ， 它允许采用自动化和敏捷的运营流程来改进系统集成 ， 减少交付和部署时间 ， 并提高运营效率。 Page PAGE 166服务是 5G 网络中的一种原子化能力，具有高内聚、松耦合、独立管理等特点。这允许独立更新单个服务，对其他服务的影响最小，并按需部署。服务将根据运营商或服务提供商特定需求的要求，根据特定输入实现预期输出。基于服务框架部署服务 ， 包括服务注册、服务授权和服务发现。服务总是通过特定的接口调用 ， 例如 API 。5.1.23GPP 中的网络功能服务3GPP 在 3GPP 版本 15 中引入了网络功能服务 ， 每个网络功能 （ NF ） 通过基于服务的接口公开一组称为 NF 服务的服务 ， 该接口由其他授权的 NF 使用 [3] 。“NF 服务 ” 是本白皮书中定义的一种“ 服务 ”, 即, NF 服务具有与 5.1. 1 节中定义的服务相同的属性, 并且如 3GPP 版本 15 规范中定义的, 在没有进一步指示的情况下, 贯穿本文档中关于 3GPP 架构描述的 “