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面向差异化业务连续性需求的增强移动性管理

发布时间:2021-11-25  作者:中兴通讯 郭雪峰  阅读量:

3G、4G采用集中式移动性管理,为所有用户提供一致的业务连续性服务。5G网络定义了三种业务及会话连续性模式,提供一定的差异化连续性服务。在5G-Advanced下,网络本身及应用场景都将发生极大变化,对移动性管理技术也提出了新的挑战。

 

移动性管理需求分析

 

从移动和切换场景看,移动主体更加泛在化,水平切换更加频繁,垂直切换将常态化。随着云网融合、算网一体的发展,网络连接从有形的实体连接向无形的内容、服务、算力等虚拟连接发展,随之而来的是移动场景和主体更加泛在化,将包括终端、服务端、网络等泛在移动;其次网络进一步扁平化,以及无线侧高密集组网的应用,使得水平切换更加频繁;最后随着异构网络协同提供全场景覆盖、IPv6以及多宿主终端的普及,使得跨网络类型的垂直切换常态化。

从业务连续性需求看,不同应用对业务连续性的要求差异巨大。面向C端的浏览、视频类业务对移动切换引起的连接中断并不敏感;而车联网、无人机、工业互联网等B端应用要求提供无缝的切换管理及确定性的网络性能保障。

可见,在5G-Advanced网络下,移动性管理技术至少要解决以下几个问题:

- 针对不同场景可提供差异化的业务连续性服务;

- 提供零中断、零丢包的网络连接,满足无缝切换需求;

- 切换前后网络性能一致性保障,实现确定性网络服务质量的快速切换。

 

增强移动性管理关键技术

 

基于泛在移动场景及差异化的业务连续性需求,移动性管理也需要同步演进,可从异构网络协同的多连接管理、应用网络双向感知、AI使能以及服务化的架构设计着手(见图1)。

 

       图1  5G-Advanced下的业务连续性需求及移动性管理关键技术

异构网络协同的多连接管理

集中式移动性管理数据面锚点固定,传输时延加大,降低了网络性能;分布式移动性管理数据面锚点移动,会产生切换过程中的网络中断。

针对超高可靠通信,3GPP定义了基于双连接的冗余用户面传输方案,利用两条冗余的PDU(Protocol Data Unit)会话传输数据,其可靠性≥99.9999%。

将双连接方案与分布式移动管理结合,可解决移动锚点下连接中断问题并保障切换前后网络性能一致。即数据面采用锚点移动分布式部署,移动终端采用双连接和网络保持通信连接。在终端移动过程中,通过双连接切换机制使得同一时刻仅会发生一个连接的切换,仍保留另一个连接可用,在移动过程中网络始终处于可用状态,避免了连接中断。通过选择接近移动终端位置的数据面锚点,并结合显示路径设计等技术保障切换前后网络性能一致。

 

应用网络双向感知

未来网络是云网边端业相互协同的网络。网络通过感知应用需求,选择与之匹配的移动性管理策略,实现针对性的目标网络和路径选择,切换触发及执行策略。反之,应用也可以通过实时感知网络的时延、带宽、拥塞等信息,调整数据收发策略等来获得更好的应用体验。

DPI(Deep Packet Inspection)技术通过对数据包的深度检测,实现应用及内容信息的感知。APN6(App-aware IPv6 Networking)是IETF立项研究的基于IPv6的应用感知网络,通过在IPv6扩展报文头中携带应用及对网络的需求信息,网络层据此进行应用颗粒度的网络资源调度和服务响应。

应用可通过向网络能力开放功能,如NEF(Network Exposure Function)订阅信息,或通过TWAMP(Two-Way Active Measurement Protocol)、OAM随路检测等技术来完成网络质量检测,获得网络信息。

 

AI使能的移动性管理

AI作为基本要素将与网络深度融合,从网元、网络、业务到运维、运营,实现全方位的智能化,促进提高网络效能、降低运维成本。

在移动性管理中AI同样大有可为。在3GPP  R17中开展了基于AI的移动性优化研究,对终端的位置、轨迹进行预测管理,优化AMF(Access and Mobility Management Function)寻呼过程。通过网络智能面对移动终端、网络、应用信息的采集、分析,模型训练,对终端的轨迹及切换进行预测,实现主动的移动性管理,降低切换时延,以及最优的传输路径和定制化移动性管理流程选择。

 

服务化的移动性管理

面向多场景和差异化的业务连续性需求,5G-Advanced需要提供一种通用移动性解决方案,服务化无疑是可行方案之一。

首先对移动性管理功能进行抽象封装,服务化功能可包括异构网络双连接、数据复制消冗传输、应用网络感知、基于AI的主动切换、接入网关间的隧道缓存转发、身份位置分离等独立功能;其次功能可编排,针对不同场景通过灵活编排形成功能链,并提供功能链标识供上层选择调用;最后应可平滑支持新功能的引入,保持整体框架不变,而功能组件随着技术和场景的演进更新换代。

 

针对业务连续性的移动性管理研究始终贯穿无线网络的发展历程,也不断面临新的挑战。与新技术、新协议的融合,是促进移动性管理性能持续提升的有效途径之一,需要业界共同努力。

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