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上网电话打游戏,手机何以有“三头六臂”?丨沈阳光纤宽带

2021-06-21  来自: 沈阳光纤宽带 浏览次数:366

“喂,王总您好......好的稍等,我查一下......”

周末天气晴朗适合郊游,正在大巴车里打游戏的打工人小李,接到了来自老板的电话,老板询问工作相关的内容。

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小李一边把游戏挂了机,一边用手机登录公司邮箱,期间还上网查了个资料,顺利完成了老板的“询问”,不慌不忙继续游戏。

这波操作惊呆了一旁的小编,电话、游戏、上网、邮箱……手机的“三头六臂”是怎么来的?经过数日的研究,终于得到了答案。今天就来跟大家好好聊一聊核心网的另一大功能——会话管理。

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“会话”这个词,并不是我们日常提到的对话,而是网络中的两个节点设备间为了进行数据交换而建立的逻辑连接。

是不是太深奥没法理解?我们来举个简单的例子:

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我们都知道,早期的电话,是由话务员进行人工操作转接的,用的是人工交换机,电话交换过程中的接线、拆线等作业完全由话务员用手工操作完成。

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如今,虽然人工交换机早已成为了历史,但通信的本质一直都是类似的。之前唯·一的电话功能早已拓展成如今的电话、上网一·条·龙服务,那原本的人工接线员,自然也会随着时代进步。

那么,在移动通信网络中,也有“接线员”这样的角色。在4G的EPC(Evolved Packet Core,演进的分组核心网)网络中,MME(Mobility Management Entity,移动管理实体)、SGW(Serving Gateway,服务网关)、PGW(PDN Gateway,分组数据网网关)共同完成的会话管理功能,而在5GC中,SMF(Session Management Function,会话管理功能)负责独立完成会话管理的功能,也就是在UE与数据网之间建立数据连接,从而使UE可以使用数据业务,成为了一名专职“接线员”。

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下面,我们就从概念以及业务连续性两个方面,来认识一下从4G到5G网络的转换下,会话管理功能有哪些变化。

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4/5G下会话管理的概念

EPS(Evolved Packet System,演进的分组系统)网络中,UE与PDN(Packet Data Network,分组数据网)之间建立PDN数据连接,将PDN连接作为会话管理的数据通道。比如,当我们上网时,会建立一个EPS默认承载用来访问网页。访问到一半,又来了一个电话,这时候,会有负责语音的专有承载来满足打电话的需求。此外,一个UE还可以同时创建多个PDN连接,分别访问不同的PDN网络。这样,无论你是想打边电话边刷网页,还是想边刷网页边看视频,都不在话下。

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到了5G时代,以PDU(Packet Data Unit,分组数据单元)会话为数据通道,在UE与DN(Data Network,数据网)之间建立数据连接。

4G网络中的EPS承载,在5G网络中换成了QoS Flow(5G中的数据通路)。与4G类似,5G网络中的一个PDU会话可以由多个QoS Flow进行控制,如果默认QoS Flow不能满足业务需求,也会建立专有QoS Flow,从而保证业务的质量。5G网络支持同时创建多个PDU会话来访问不同的数据网络。不同的是,5G中不会强制建立默认QoS Flow,而是根据业务的需求来确定是否建立PDU会话。

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说了这么多,是不是学废了?不慌,我们来总结一下4G和5G下会话管理的概念对比。

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4/5G下的业务连续性

电话、视频、游戏......如今,我们需要的业务种类越来越丰富,业务场景也更加多样化。在《为了让你顺利上网,手机默默背着你做了多少事?》中我们已经知道,在网络覆盖的范围内,无论用户移动到哪里,网络都能跟踪和记录到用户的位置信息,也就是移动性管理功能。

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SMF作为“接线员”,主要职责之一就是要保证业务连续性,即使用户发生了移动,原本正在进行的业务也不能中断。那么,这是怎么实现的呢?这就不得不提会话与业务连续性的关系了。

为了满足不同业务对连续性的不同要求,相对于4G中的SSC Mode1(Session and Service Continuity,会话与业务连续性),5G系统提供了三种SSC Mode。不同的SSC Mode有什么含义和差别呢?下面我们继续以打工人的日常为例,一起看看不同的SSC Mode是如何运作的吧~

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SSC Mode1:

始终锚定原UPF,适用于对业务连续性要求较高的应用。

打工人的一天里,工作电话是绝·对少不了的。不管打着电话走到哪里,可不能有卡顿,不然,电话打了,内容没听清,还不如直接打字来的清晰......我要这电话有何用?

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不用担心,在SSC Mode1的支持下,即使你打着电话从雨花台到了新街口(被你发现了,小编在南京),业务地址也不会改变。由于雨花台UPF(User Plane Function,用户平面功能)的覆盖范围不包括新街口,因此会接入新街口的UPF,并且新街口UPF会插入到雨花台UPF前,实际上仍然是通过锚点UPF(也就是雨花台UPF)来访问网络。“语音沟通更清晰明了”,根本不是问题~

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SSC Mode2:

先断后连,适用于对于业务连续性要求不高,允许业务出现短暂中断的应用。

下班之后的打工人,也需要追剧来放松一下紧绷了一天的小心脏。

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从位于雨花台的公司下班,打开视频,坐车到新街口后,SMF会发现当前雨花台的用户面路径不是路径,就会请求用户(也就是你用来看视频的手机)释放原PDU会话,并建立一个新的PDU会话连接到当前新街口的网络(先断后连)。与雨花台的UPF断开并重新接入新街口UPF的过程,可能会造成小小的网络卡顿。但不要紧,靠着之前的缓存,屏幕前的你甚至都感觉不到。

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SSC Mode3:


先连后断,适用于对于业务连续性要求不高,但对时延要求比较高的业务。

忙碌了一周,终于盼来周末的打工人,当然要找小伙伴一起开黑啊!哪怕出门不在家,路上也想来一把。这时候,SSC Mode3就迎来了它的用武之地。

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地铁上的你打着游戏,不知不觉已经从雨花台到了新街口(不要问我为啥总去新街口,问就是喜欢)。远距离的移动导致原来雨花台的用户面路径不是路径,怎么办?这时,SMF会请求用户(也就是你用来打游戏的手机)重新建立一个连接到当前网络的新PDU会话,并选择新街口UPF。在业务转移到新街口PDU会话上之后,再请用户释放雨花台的PDU会话(先连后断)。相比于SSC Mode1模式,SSC Mode3模式在保证连续性的同时,还能减小时延,让屏幕前打游戏的你,体验“流畅到起飞”的快感~

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实际工作时,具体选择哪一种SSC Mode,也是接线员SMF的主要工作。在用户发起业务时,运营商可以向用户提供SSC Mode选择策略,包括一个或多个SSC Mode选择规则,用户根据这些策略来确定每个应用的SSC Mode类型。无论是保持初的锚点UPF,还是先断后连、先连后断,都是为了给用户带来舒适的业务体验。

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由此可见,一部小小的手机,能够同时实现这么多功能,它的“三头六臂”,和清晰流畅的用户体验,都离不开我们的“接线员”SMF的支持。

无论4G还是5G,虽然数据通道和承载粒度都有所变化,但会话管理的本质并没有改变,都是由UE发起,向外部数据网络建立连接,实现网络通信。而5G中的改变,无非是通过NF功能解耦、PDU会话与新的SSC Mode,更·好地服务于日益多样化的业务。

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(来源:中兴文档)





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