基于5G 技术的园区网络组网方案的研究

刘儒斌，王 昌，朱伟强

（中国移动重庆分公司，重庆 401221）

0 引言

截止到2020 年9 月，107 家运营商在47 个国家/地区商用5G 网络，18个运营商在Q3商用5G。预计2020年年底，149家运营商在57个国家和地区商用5G 网络。随着5G 网络技术的不断发展，新的服务和应用需求层出不穷，其中60%新增市场机会将会为B2B，预计2026年将形成超过6200亿规模，电信运营商传统业务面临机遇和挑战，需要积极转型把握机遇，利用5G 技术建立新业务运维平台与模式，与垂直行业及合作伙伴共建5G生态圈。

1 需求分析

随着工业互联网的不断应用发展，制造业向智能化、柔性化、服务化、高端化转型发展趋势愈发明显，工业园区对实时数据采集、智能化生产、工业安防、高精度定位、工业AR/VR 等方面需求迫切，对网络速率、时延、终端连接数量等方面提出了更高要求。对比4G 及固定宽带网络，5G 网络更能为制造业提供高质量的通信保障。

2 组网架构原理

5G MEC（Multi-Access Edge Computing）是实现5G低延迟和提升带宽速率等性能的关键技术之一，3GPP 定义了C/U 分离的网络架构，UPF 是边缘计算的数据锚点；ETSI 确定了MEC 的商业框架，包含软件架构、应用场景 和API 接 口。MEC（Multi-Access Edge Computing）平台是为了满足云应用在本地闭环、移动网络分布下沉以及终端算力上收，所形成的连接+计算的融合汇聚节点，包含UPF、MEP、MEO 三部分。MEC 为应用程序和服务打开了网络边缘，构建安全可信的连接，满足第三方应用程序快速上线，打造云边协同、行业生态共建架构，实现随时随地的创新，为垂直行业及特定客户提供多样化的服务。

5G MEC 组网架构中用户终端通过5G 基站接入，由N3接口实现无线数据与MEC 之间的数据收发。N4接口连接SMF 实现用户面会话管理。N6接口连接APP 完成边缘UPF 与ME APP 的本地业务请求处理，实现本地业务流由本地UPF 分流到本地ME APP。N9 接口连接其他UPF 实现边缘UPF 与其他UPF 的非本地业务请求处理，实现将非本地业务应用分流到中心UPF。MEPM 通过Mm5接口实现对MPF 所包含功能实体的配置，对应用业务流规则和需要的配置，对应用生存周期控制，以及应用迁移的管理。Mp1接口连接APP 实现ME APP 的服务治理功能，包含APP 服务注册、服务发现、服务间通信的处理等。5G MEC 可根据用户业务流特征，将访问本地网络的业务流分流到本地业务服务器，实现业务流量的本地卸载，同时提供APP 的上下线管理，服务的注册、更新、注销等功能，以及API 的注册、管理功能。整体架构图见图1：

图1 5G MEC组网架构图

3 基于5G 技术的组网方式的设计

接入端网络平台由5G 基站、接入PTN 设备、MEC 平台、MANO 平台以及第三方服务器组成，提供园区5G 网络组网解决方案。整体技术组网方式见图2。

图2 基于5G技术的园区网络组网图

4 基于5G 技术的组网的解决方案

在企业园区基站覆盖区划分独立TA 区，不规划独立DNN，进入企业园区独立TA 后指定本地ULCL UPF。根据目的IP+端口，DNS 域名进行分流。

业务流程：

（1）用户在企业园区区域外进行5G 激活附着，AMF 配置根据TAI+DDN 选择SMF。

（2）SMF 通过DNN 选择大网UPF 作为UPF Anchor；用户数据通过UPF Anchor 进行转发。

（3）用户移动到企业园区内，SMF 感知用户位置变化，根据SMF 用户实时位置触发的ULCL 策略，SMF在会话中插入ULCL 并下发策略给UPF，策略包含APP ID，同时UPF 上会配置对应的APP ID 和filter 分流规则。

（4）数据报文会经园区UPF 进行转发，UPF ULCL根据数据报文的目的IP+端口进行SPI 匹配，识别为本地业务，即经UPF ULCL 进行本地转发，识别为大网业务，数据报文会经N9接口由UPF ULCL 转发到UPF Anchor，通过UPF Anchor 传输到互联网。

5 基于5G 技术的组网的应用

基于5G 技术的园区网络组网可根据用户业务流特征，将访问本地网络的业务流分流到本地业务服务器，实现业务流量的本地卸载，避免流量迂回，降低用户访问时延，同时应用及数据本地化确保了网络数据安全；内容区域化，大带宽业务下沉，节省了传输资源，并在不改变现网网络的基础上提升用户体验。在业务方面，基于5G 的动态切片技术，可根据业务场景要求、变化按需部署；在建设成本方面，基于5G 基站建立大带宽的无线局域网，相比固定宽带网络节约了用户接入端的建设成本。

6 结束语

对于电信运营商来说，5G 技术具有大速率、低时延、多连接等网络优势。除了在园区网络的应用之外，在交通、能源、公共安全、医疗、媒体娱乐等领域也有广阔的应用空间。电信运营商应当整合和利用优势资源，在5G 如何运营及应用上需要进行更多的探索和研究。