5G與各行各業(yè)的“連接點”:UPF
5G最大的價值之一,在于助力各行各業(yè)數(shù)字化網(wǎng)絡化智能化轉型。隨著運營商前期諸多行業(yè)典型項目的沉淀以及5G SA的規(guī)模商用,預計在即將到來的2021年,政企客戶對于5G專網(wǎng)的需求將逐步呈現(xiàn)出爆發(fā)的發(fā)展態(tài)勢。
政企客戶對于應用的大帶寬、低時延、高可靠、高安全有很大需求,從而迫切需要能夠實現(xiàn)拉近距離降時延、本地計算省帶寬、數(shù)據(jù)隔離保安全、算力卸載降成本的解決方案。如下圖所示,5G SA核心網(wǎng)具有顛覆性的架構設計,通過基于服務的架構(SBA)、切片、控制面和用戶面分離等,結合云化技術,實現(xiàn)網(wǎng)絡的定制化、開放化、服務化,支持本地化、大流量、廣連接和低時延的萬物智聯(lián)需求。
筆者在上圖中把一個5G核心網(wǎng)網(wǎng)元用紅色框標識了出來,即UPF。作為5G核心網(wǎng)的用戶面功能,UPF最為核心的功能是系統(tǒng)內(nèi)外移動性錨點、分組數(shù)據(jù)的路由與轉發(fā)——將流量路由到數(shù)據(jù)網(wǎng)絡。——在上行鏈路,承載用戶數(shù)據(jù)的信號從UE發(fā)出后經(jīng)過無線信道傳輸?shù)?G基站,5G基站將用戶數(shù)據(jù)封裝到GTP-U報文中然后通過N3接口發(fā)送給UPF,UPF從GTP-U報文中得到UE發(fā)出的業(yè)務數(shù)據(jù),根據(jù)路由信息進行轉發(fā),通過N6接口發(fā)送到數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(DN);下行鏈路反之。
上圖所示的架構中,5G核心網(wǎng)采用服務化網(wǎng)絡架構和SDN/NFV技術實現(xiàn)網(wǎng)絡重構,將控制面功能(包括AMF和SMF等)和用戶面功能(UPF)分離。統(tǒng)一的控制面功能部署在中心云,實現(xiàn)集中管控運營;分布式的UPF則可根據(jù)業(yè)務需要部署在省級中心、城域中心、區(qū)縣中心和企業(yè)園區(qū),部署在邊緣的UPF可以通過與MEC平臺融合,實現(xiàn)業(yè)務數(shù)據(jù)本地卸載分流,滿足低時延業(yè)務場景需求,有利于按需快速部署業(yè)務。
由此可見UPF擁有不可或缺的重要性。作為5G數(shù)據(jù)處理和轉發(fā)的核心,UPF常被形象地比喻為5G用戶數(shù)據(jù)流量接入行業(yè)客戶網(wǎng)絡的“橋梁”、5G與垂直行業(yè)的連接點、運營商服務垂直行業(yè)的“橋頭堡”、運營商拓展5G ToB市場的“鑰匙”、5G驅動垂直行業(yè)發(fā)展的發(fā)力點等等。
隨著5G邊緣計算落地與拓展,UPF已逐漸從運營商網(wǎng)絡的核心網(wǎng)走向接入層并下沉到網(wǎng)絡邊緣,成為運營商服務垂直行業(yè)的“第一窗口”,在更接近網(wǎng)絡邊緣的地方進行數(shù)據(jù)處理,提高帶寬效率、減少網(wǎng)絡阻塞和延遲、提升用戶體驗并簡化網(wǎng)絡、節(jié)省運維,有著巨大的潛在市場空間。
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Open UPF:釋放出5G 2B的最大潛力
不少垂直行業(yè)出于對網(wǎng)絡安全考量,對管理控制有著極高要求,但運營商傳統(tǒng)移動通信網(wǎng)絡完備的核心網(wǎng)體系和軟件功能非常龐大且復雜,導致有很高的技術門檻和昂貴的價格。行業(yè)專網(wǎng)的需求本質是希望建設一張可獨享、安全可靠、低成本的定制網(wǎng)絡,因此行業(yè)專網(wǎng)內(nèi)的網(wǎng)元功能要求相對簡單且某些性能要求不高——以UPF為例,現(xiàn)階段主流廠家的UPF相對厚重、研發(fā)成本高、價格昂貴,不利于5G在垂直行業(yè)的拓展,垂直行業(yè)客戶需要定制化、低成本、輕量級的UPF,從而在不同場景的應用中可以按需裁剪掉UPF中的一些可選功能(比如DPI、內(nèi)容計費、支持接入IMS等)。
在上圖所示的5G網(wǎng)絡架構中,5G核心網(wǎng)的控制面與UPF分離,UPF與5G核心網(wǎng)的控制面會話管理功能SMF通過N4接口通信。垂直行業(yè)客戶迫切需要運營商具備快速滿足其定制化需求的能力。但是傳統(tǒng)核心網(wǎng)的控制面與用戶面之間的接口實質上是設備內(nèi)部(私有)接口,是完全耦合的,UPF和SMF之間的N4接口也是如此,這種緊耦合降低了UPF與5G網(wǎng)絡部署的靈活性,被控制面云化所綁定的UPF無法按場景、按需求來部署,不同廠家的SMF和UPF以及網(wǎng)管系統(tǒng)難以實現(xiàn)互聯(lián)互通,運營商在向垂直行業(yè)的拓展中也極易被傳統(tǒng)的核心網(wǎng)設備廠商綁定,無法向垂直行業(yè)實現(xiàn)網(wǎng)絡與能力開放,極大限制了5G網(wǎng)絡服務各行各業(yè)客戶的生態(tài)發(fā)展。
解耦N4接口對于運營商快速、降本增效的滿足垂直行業(yè)的多樣化需求可產(chǎn)生“神助攻”。比如,大規(guī)模企業(yè)為不同地域的工廠/園區(qū)/分部辦公地點部署UPF,引入5G LAN等功能,可降低高成本定制不同廠家UPF以及后期運維復雜度,進而基于解耦和開放的N4接口以一種類型UPF即可滿足需求。
此外,邊緣計算對于5G核心網(wǎng)的要求就是SMF與UPF之間支持N4接口開放,來滿足異廠家的互操作。為了滿足垂直行業(yè)客戶對于網(wǎng)絡專用化、功能定制化、設備輕量化、部署靈活化等的迫切需求,5G微信公眾平臺(ID:angmobile)觀察到,今年1月3日,中國移動啟動了一項重要的5G開放合作伙伴計劃——Open UPF(面向垂直行業(yè)的5G UPF及N4接口開放合作伙伴計劃),致力于打造可靠、可管、靈活、開放的5G OpenUPF,構建開放產(chǎn)業(yè)生態(tài),助力5G賦能垂直行業(yè)。在3月11日,中國移動正式發(fā)布《5G OpenUPF白皮書暨N4解耦規(guī)范(Phase 1)》,明確了5G OpenUPF可管、可控、靈活、開放的發(fā)展目標,努力解決UPF融入垂直行業(yè)存在的設備功能復雜、容量起步過大、與SMF同廠家綁定“三大障礙”,期望最終能降本增效地滿足垂直行業(yè)客戶的多樣化訴求。
據(jù)了解,新華三集團作為第一批參與到中國移動Open UPF規(guī)范的討論和制定的科技企業(yè),以開放的姿態(tài)積極推動UPF設備的功能和性能實現(xiàn)按需簡化、統(tǒng)一架構、接口開放等創(chuàng)新突破,助力中國移動UPF解耦工作,為運營商未來面向各行各業(yè)的5G業(yè)務拓展打開局面。
在中國移動面向5G專網(wǎng)所明確的“優(yōu)享”、“專享”、“尊享”三種服務模式中,開放的輕量化UPF可為專享模式提供更靈活的網(wǎng)絡方案。5G微信公眾平臺(ID:angmobile)了解到,在第一批參與到中國移動的Open UPF計劃后,新華三集團積極響應Open UPF功能和性能實現(xiàn)按需簡化、統(tǒng)一架構、接口開放,依托中國移動N4解耦系列規(guī)范積極推進Open UPF相關設備的技術研發(fā)工作,成為了業(yè)內(nèi)第一家完成N4接口解耦測試的5G UPF提供商——今年9月份,在中國移動的組織下,新華三UPF與其他5G核心網(wǎng)主設備廠商共同完成業(yè)內(nèi)首對 N4接口商用設備解耦的測試,充分驗證了異廠家UPF和SMF的N4接口解耦對接的可行性,以及新華三UPF網(wǎng)元的網(wǎng)絡連接、策略管理、計費和數(shù)據(jù)轉發(fā)能力,成為中國移動推進Open UPF服務政企客戶道路上的一個“里程碑”事件,為未來中國移動面向政企行業(yè)提供邊緣計算業(yè)務與算力資源奠定了堅實的基礎。
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與MEC共平臺,Open UPF讓5G邊緣更加輕量化
一方面,5G+千行百業(yè)迫切要求新業(yè)務能夠快速開發(fā)并上線,并要求基于實際業(yè)務需求進行自動部署、彈性伸縮、故障隔離和自愈等,這要求UPF支持面向第三方業(yè)務的能力開放,對外提供IaaS與PaaS能力??梢灶A見將來海量部署于網(wǎng)絡邊緣側的UPF,采用通用硬件可實現(xiàn)對資源的充分靈活共享、降低5G核心網(wǎng)建設難度、打破傳統(tǒng)封閉的網(wǎng)絡架構,將邊緣網(wǎng)絡基礎設施的多種能力開放給第三方應用,極大激活邊緣智能的價值。
另一方面,運營商5G邊緣云節(jié)點在空間、供電、承重等方面存在著很強的物理約束,這個特點使得邊緣無法復制核心云端的大量資源、大規(guī)模部署模式,在邊緣云具體部署實現(xiàn)時,必須要考慮在有限空間、供電資源、承重能力這些前提下滿足業(yè)務對UPF的性能需求。
通過引入虛擬化技術,可使UPF部署在通用服務器資源池內(nèi),不再依賴于專用硬件,獲得對資源的充分靈活共享、新業(yè)務的快速開發(fā)和上線等優(yōu)點,并基于實際業(yè)務需求實現(xiàn)自動部署、彈性伸縮、故障隔離和自愈等功能。此外,MEC為應用和服務打開了網(wǎng)絡邊緣,使得通信網(wǎng)絡可以轉變?yōu)槠渌袠I(yè)和特定客戶群的多功能服務平臺,因此邊緣UPF的建設方案需要同時考慮MEC場景中的業(yè)務需求——下沉到邊緣機房的UPF如果與邊緣計算業(yè)務共資源池部署,通過云化可實現(xiàn)業(yè)務的靈活部署和資源最大程度的共享,從而能夠從容應對邊緣機房的空間、環(huán)境和承重等物理約束。5G微信公眾平臺(ID:angmobile)了解到,新華三移動邊緣計算網(wǎng)關(Open UPF)以邊緣云資源池(通用OTII服務器)提供的計算和存儲能力實現(xiàn)5G網(wǎng)絡UPF用戶面網(wǎng)關功能與MEC共平臺部署。
此外,部署在5G網(wǎng)絡邊緣的UPF應具備電信級安全防御能力。在網(wǎng)絡安全方面支持網(wǎng)絡不同安全域隔離功能、支持內(nèi)置接口安全功能和支持信令數(shù)據(jù)流量控制。在組網(wǎng)安全方面支持業(yè)務平面、存儲平面、管理平面的物理或邏輯隔離,根據(jù)業(yè)務需求實施安全域的物理/邏輯隔離,根據(jù)業(yè)務訪問需求設置DMZ區(qū),設置UPF與行業(yè)應用的安全邊界。在業(yè)務安全方面支持防御移動終端發(fā)起的DDoS等攻擊行為、協(xié)議控制功能、移動終端地址偽造檢測、同一個UPF下的終端互訪策略、UPF流量控制、內(nèi)置安全功能和支持海量終端異常流量檢測。據(jù)悉,新華三作為三大運營商5G核心網(wǎng)主要安全供應商,也提供了整套的邊緣云安全防御解決方案。
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Open UPF:將迎來5G+各行各業(yè)新氣象
2021年將是5G SA專網(wǎng)規(guī)模商用落地的元年。5G原生的邊緣計算融合網(wǎng)絡、計算、存儲在網(wǎng)絡的邊緣側提供連接+計算服務,而UPF下沉到網(wǎng)絡邊緣側乃至園區(qū)為邊緣計算的落地和發(fā)展提供了良好的網(wǎng)絡基礎。在實現(xiàn)按需簡化、統(tǒng)一架構、接口開放的5G Open UPF之后,電信網(wǎng)絡運營商將能夠在網(wǎng)絡邊緣側形成更加完善的行業(yè)場景化解決方案,打通面向政企客戶的5G網(wǎng)絡最優(yōu)數(shù)據(jù)通道,為面向各行各業(yè)的5G融合創(chuàng)新應用拓展打開全新局面。
原文標題:來了!5G向垂直行業(yè)拓展的殺手锏
文章出處:【微信公眾號:5G】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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原文標題:來了!5G向垂直行業(yè)拓展的殺手锏
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