【一望5G】技术专题 | 5G极致业务体验之幕后功臣---UL CL分流方案解读

聚焦5G前沿技术，传播5G优质知识，打造5G极致生态。

1、什么是分流

在核心网业务中，分流即对业务报文进行分流，并最终到达不同的网络和服务器。在出现完整的“分流”概念之前的4G时代，移动网的已经出现了比较广泛的、对数据目的地定制化的诉求：

服务商将自己的服务器逐渐下沉部署，希望减少线路迂回以提升客户体验。
一些企业能够对企业内的移动网络进行定制化管理，获得更高的安全性和更有保障性的带宽。

这些诉求在4G时代并没有得到很好的解决。对于第一条诉求，服务器确实下沉了，但从UE到核心网的距离，并没有本质上的改变，因此线路迂回仍然较长。对于第二条诉求，4G网络可以通过让企业用户接入独立APN来完成，但是这会导致用户无法访问外部网络。

在5G时代，这些问题在分流面前迎刃而解。通过分流，UL CL UPF将本地业务（如企业内部的使用的业务，或服务商部署的下沉业务）与正常的业务区分开来，并分别通过主/辅锚点UPF，送达给中心网络或本地网络。对于使用网络的用户而言，极大的提升了便捷性。这有点像快递物流，商家发货后，本地的分拣中心会根据目的地远近，将包裹分发给不同的物流中心，来完成快递业务：

在分流场景下，UPF有两种形态——UL CL UPF和UPF PSA（中文常称为“分流UPF”和“锚点UPF”），而UPF PSA可以细分为主锚点UPF与辅锚点UPF，他们的区别是：

表1-1 分流中出现的UPF类型

名称	全称	定义与功能
UL CL UPF	UPF Uplink Classifier	实现Uplink Classifier（上行分类器）功能的UPF。在激活分流时由SMF插入到用户会话中。UL CL UPF通过N9接口与锚点UPF连接，对于上行流量，按分流规则识别后，区分出需要发送给主锚点UPF和辅锚点UPF的报文并转发。对于下行流量，则对来自锚点UPF的报文进行聚合，并通过N3接口转发给基站。
主锚点UPF	UPF PDU session anchors 1	UE激活PDU会话时给UE分配IP的UPF，通过N6接口与中心DN连接。用户会话过程中，作为PDU会话的锚点出现，对UL CL UPF-主锚点UPF-中心DN之间的用户数据进行转发，并完成计费、监听、业务控制等功能。
辅锚点UPF	UPF PDU session anchors 2	激活分流时，伴随UL CL UPF同时插入的UPF，通过N6接口与本地DN连接。用户会话过程中，作为PDU会话的锚点出现，对UL CL UPF-辅锚点UPF-本地DN之间的用户数据进行转发，并完成计费、监听、业务控制等功能。

2、Why 分流

随着网络不断演进，分流已经逐渐进入我们的生活之中。目前主要的一个应用是——园区或者企业“数据不外流”的场景。即属于园区内的数据就停留在园区内处理完成，不经过外部。通过UL CL UPF对不同业务进行识别，从而达到数据的区分。举例而言——在校园中，学生、教职工往往需要访问学校自己的数据中心和网站，获取教育资源、学校政策等信息。出于信息安全考虑，学校在校园内部署了自己的服务器，供学校人员使用。在该场景下，往往会存在这些终端和数据：

终端类型	使用场景	常见数据类型
手机（学生&教职工）	教室、宿舍、食堂等	-校内资源数据：访问各种校内资源产生的数据。 -网页浏览数据：常规浏览网页产生的数据。-游戏数据：玩游戏产生的数据。-社交应用数据：社交应用产生的数据。-实验操作数据：操作实验仪器产生的数据。
手机（来宾）	礼堂	-社交应用数据：社交应用产生的数据。 -企业数据：通过VPN访问来宾所属企业产生的数据。

通过分流，可以将部分数据分流给属于学校的本地DN，有效提升数据的安全性与隐私性，比如：

校内资源数据、实验操作数据作为本地业务数据，UE直接访问DN完成，这样所有的校内资源数据都停留在学校内部，不会外流，有效提高了数据的隐私性。
除此之外的数据作为中心业务数据，UE访问中心DN完成。

3、How 分流

在深入了解分流时，我们需要弄清楚三个分流的核心问题：

分流策略来源
UPF选择与插入
分流的流程——分流的策略与UPF准备就绪后，如何端到端实现

分流策略来源

分流策略来源有多种，从最终使分流生效的UL CL UPF角度出发，UL CL UPF获取分流策略有四种方式：

1. PCF下发策略：这种方式在PCF上配置完整的分流策略。当用户激活时，PCF将完整的策略下发给SMF，经过SMF处理后最终到达UL CL UPF。

2. SMF下发策略：这种方式在SMF和UL CL UPF上同时配置相同的、完整的分流策略。当用户激活时，SMF会根据用户的DNN、位置等信息，下发需要启用的策略的名称（Application ID）给UL CL UPF。UL CL UPF根据接收到的策略名称，启用对应的策略。

3. PCF经过SMF下发策略：这种方式是升级版的“SMF下发策略”，需要在PCF上配置策略名称，并在SMF和UPF上配置完整的分流策略（需要PCF、SMF和UL CL UPF配置的策略能是相同的）。当用户激活时，PCF根据用户签约信息，下发需要启用的策略的名称给SMF，经过SMF处理后，再将策略的名称继续下发给UPF。UL CL UPF根据接收到的策略名称，启用对应的策略。

4. MPF下发策略：这种方式在MPF上配置完整的分流策略，并在PCF和SMF上同步配置对应策略的名称。MPF上配置的分流策略会实时与UL CL UPF同步，当用户激活时，通过“SMF下发策略”或“PCF经过SMF下发策略”的方式，UL CL UPF接收到策略名称，启用对应的策略。

UPF的选择与插入

在激活分流的过程中，SMF会在众多UPF中，根据UPF本身的条件，决策出最合适的UPF，并插入到用户会话中：

插入的UPF	插入时机		主要决策条件
主锚点UPF	用户激活时	完成用户与中心DN之间的业务。	-DNAI信息 -用户DNN与切片信息-用户位置区信息-合一部署情况
UL CL UPF			-是否支持UL CL功能 -用户DNN与切片信息-用户位置区信息-合一部署情况
			-DNAI信息 -用户DNN与切片信息-用户位置区信息-合一部署情况

分流的流程

之前介绍了分流的背景与应用，那么在核心网中，分流是如何实现的呢？我们以在PCF上签约的用户触发分流为例，了解一下分流的流程全景图：

Step1：策略下发

在UE发起PDU会话请求，AMF为UE分配SMF后，SMF通过Npcf_SMPolicyControl_Create消息与PCF建立SM策略关联，并完成策略下发。该过程中，PCF根据来自SMF的Npcf_SMPolicyControl_Create Request消息中携带的用户信息，查询用户签约数据，发现这名用户签约了分流的套餐。于是，PCF在Npcf_SMPolicyControl_Create Response消息下发的消息中，会有一部分分流规则，用于指示UPF如何分流。

Step2：PDU会话建立

在PCF向SMF下发用户信息之后，SMF会基于DNN、切片、DNAI、UPF接口能力、是否与EPS互通等因素，为UE选择合适的UPF（即主锚点UPF）。之后SMF会下发业务策略，并最终建立UE-基站-主锚点UPF之间的PDU会话（即上图中的蓝色实线）。这一步建立的是分流前的常规PDU会话。

Step3：触发分流

在用户会话过程中，SMF会实时检测用户的位置（一般是用户所在的TAI区或者小区），一旦用户的DNN+位置组合满足分流的触发条件（比如用户接入时本身就在分流园区内，或者移动到了分流园区内），便会触发分流。此时，SMF会根据UPF的条件进行决策，选择最合适的UPF ULCL和辅锚点UPF。

完成UPF选择之后，SMF将这两个UPF分别建立PFCP会话，插入到当前用户会话中。通过在建立PFCP会话的过程中，SMF会：

向UL CL UPF下发PDR，通知UL CL UPF需要启用的分流规则。
向主/辅锚点UPF下发PDR，通知主/辅锚点在分流过程中收到报文时进行的业务处理（如执行转发或缓存动作、进行带宽控制和计费等。）
注：PDR为一种信元，用于携带策略控制信息，包含规则名称、转发动作、业务处理动作等。经过步骤1、2、3，分流使用的UPF和分流策略都已准备就绪，随时可以开始分流。

Step4：会话修改

在步骤3中，SMF已经选择好了分流使用的UL CL UPF和辅锚点UPF，距离分流功能的使用只差临门一脚——将原有的UE-基站-主锚点UPF之间的常规PDU会话（下图蓝线），更新为UE-基站-UL CL UPF-主锚点UPF/辅锚点UPF之间的分流PDU会话（下图黄线）。

会话更新主要通过SMF与各UPF之间的PFCP消息、SMF与AMF之间的Namf_Communication_N1N2MessageTransfer消息完成，该过程较为复杂，一句话可以总结为：SMF从各网元获取其隧道的上下行端点，并传递给改网元的对端网元，来完成会话更新。感兴趣的同学可以查看下面的表格：