YD∕T 3974-2021 5G网络切片 基于切片分组网络(SPN)承载的端到端切片对接技术要求(通信).pdf
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1、 YD/T 5G 网络切片 基于切片分组网络(SPN)承载的端到端切片对接技术要求 5G network slicing technical requirements for end-to-end forwarding and control plane interworking based on SPN transport network (报批稿) -发布 中华人民共和国工业和信息化部 发布 YD -实施 中 华 人 民 共 和 国 通 信 行 业 标 准 ICS 33.040.20 CCS M 33 YD/T I 目 次 前 言 . II 1 范围 . 1 2 规范性引用文件 . 1 3
2、 术语、定义和缩略语 . 1 3.1 术语和定义 . 1 3.2 缩略语 . 1 4 基于SPN承载的网络端到端切片架构 . 3 5 SPN网络切片能力要求 . 4 6 切片对接流程 . 5 6.1 端到端切片流程 . 5 6.1.1 管控层面流程 . 5 6.1.2 转发层面流程 . 6 6.2 SPN切片与无线网络切片对接 . 8 6.2.1 管控面与无线侧的对接 . 8 6.2.2 无线切片与SPN网络切片的映射 . 8 6.3 SPN网络切片 . 8 6.3.1 管控面与SPN的对接 . 8 6.3.2 SPN网络切片实现及转发对接流程 . 9 6.4 SPN与核心网络切片对接 . 1
3、0 6.4.1 管控面与核心网网络的对接 . 10 6.4.2 核心网与SPN网络切片的映射 . 10 7 转发层切片对接要求 . 10 7.1 转发层切片对接标识 . 10 7.2 切片对接标识与SPN切片映射关系 . 11 7.3 业务优先级映射关系 . 11 8 网络切片管控层协同对接要求 . 12 8.1 NSMF对接要求 . 12 8.2 TN NSSMF对接要求 . 13 8.3 切片生命周期管理 . 13 参考文献 . 14 YD/T II 前 言 本文件是端到端的 5G 网络切片系列标准之一,该系列标准的结构和名称如下: a) YD/T XXXX-XXXX 5G 网络切片 端到
4、端总体技术要求 ; b) YD/T XXXX-XXXX 5G 网络切片 基于切片分组网络(SPN)承载的端到端切片对接技术要求 ; c) YD/T XXXX-XXXX 5G 网络切片 基于 IP 承载的端到端切片对接技术要求 ; d) 5G 网络切片 服务等级协议(SLA)保障技术要求 。 本文件按照 GB/T 1.1-2020标准化工作导则 第 1 部分:标准化公文的结构和起草规则的规定起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利,本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。 本文件由中国通信标准化协会提出并归口。 本文件起草单位:中国移动通信集团有限公司、中国信息通信研究院、华为技术有限公司、
5、中国信息通信科技集团有限公司、中兴通讯股份有限公司、上海诺基亚贝尔股份有限公司。 本文件主要起草人:韩柳燕、张婷婷、李晗、李芳、徐云斌、吴波、董杰、张德朝、董喜明、冯建波、刘爱华、周瑾、周惠琴、陈玺。 YD/T 1 5G 网络切片 基于切片分组网络(SPN)承载的 端到端切片对接技术要求 1 范围 本文件规定了基于 SPN 承载的网络端到端切片架构、SPN 网络切片能力、切片对接流程、转发层切片对接要求、网络切片管控层协同对接要求等。 本文件适用于基于SPN承载的端到端5G网络切片的研发和测试。 2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。 其中, 注日
6、期的引用文件, 仅该日期对应的版本适用于本文件; 不注日期的引用文件, 其最新版本 (包括所有的修改单)适用于本文件。 YD/T XXXX-XXXX 5G 网络切片 端到端总体技术要求 YD/T XXXX-XXXX 切片分组网络(SPN)总体技术要求 3 术语、定义和缩略语 3.1 术语和定义 YD/T XXXX-XXXX5G网络切片 端到端总体技术要求和YD/T XXXX-XXXX切片分组网络(SPN)总体技术要求界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1.1 城域传送网 Metro transport network(MTN) ITU-T 针对 5G 等新业务需求定义的新型传送网技术体
7、系,能够实现 TDM 与分组交换的有效融合,由 Section 层和 Path 层构成。城域传送网段(Section)层重用 FlexE 逻辑支持端口绑定,兼容以太网底层协议栈及标准以太网光模块;城域传送网通路(Path)层支持基于 66B 码块的 TDM交换,具备完善的端到端 OAM 机制,支持任意 Nx5G 信道化客户信号的交叉复用。 来源:YD/T XXXX-XXXX 切片分组网络(SPN)总体技术要求 ,3.1.1 3.1.2 切片分组网络 Slicing packet network(SPN) SPN 是新型综合业务承载网,融合了 L0L3 层技术,通过 TDM 提供端到端硬隔离管道
8、,通过分组交换提供 L2/L3VPN。SPN 由三个子层构成:负责 L2 和 L3 转发的切片分组层支持 MPLS-TP 和段路由 SR 技术,负责 L1 转发的切片通道层对应城域传送网(MTN)的 Section 层和 Path 层,负责L0 传输的切片传送层提供物理媒质的光传输接口服务。SPN 网络采用 SDN 架构具备业务灵活调度、高可靠性、低时延、高精度时钟、易运维、严格 QoS 保障等属性。 来源:YD/T XXXX-XXXX 切片分组网络(SPN)总体技术要求 ,3.1.2 3.1.3 SPN 网络切片 SPN network slicing SPN 为 5G 网络切片和其他特定用
9、户或业务提供专用或共享的网络资源及其管控运维服务能力以满足不同用户和业务的差异化连接需求和服务质量保证的逻辑网络。 3.2 缩略语 下列缩略语适用于本文件。 5QI 5G 质量标识(5G Quality identity) AMF 接入及移动性管理功能(Access and Mobility Management Function) AN 接入网络(Access Network) YD/T 2 CE 客户边缘设备(Customer Edge) CN 核心网(Core Network) CSMF 通信服务管理功能(Communication Service Management Function
10、) CU 无线接入网集中控制单元(Centralized Unit) DSCP 区分业务编码点 (DiffServ Code Point) DU 无线接入网分布式控制单元(Distributed Unit) eMBB 增强移动宽带(Enhanced Mobile Broadband) IP 网际互连协议(Internet Protocol) GE 千兆以太网(Gigabit Ethernet) GTP GPRS 隧道协议(GPRSTunnelingProtocol) ID 标识(identity) KPI 关键绩效指标(Key Performance Indicator) L0 0 层(Lay
11、er Zero) L1 一层(layer One) L2 二层(Layer Two) L2VPN 二层虚拟专用网(Layer 2 Virtual Private Network) L3 三层(Layer Three) L3VPN 三层虚拟专用网(Layer 3 Virtual Private Network) MAC 媒质接入控制(Media Access Control) MPLS-TP MPLS 传送子集(MPLS Transport Profile) MTN 城域传送网(Metro Transport Network) NAS 网络附属存储(Network Attached Storag
12、e) NFMF 网络功能管理功能(Network Function Management Function) NNI 网络-网络接口(Network-Network Interface) NPE 网络侧 PE 设备(Network Provider Edge) NSI 网络切片实例(Network Slice Instance) NSMF 网络切片管理功能(Network Slice Management Function) NSSAI 网络切片选择辅助信息(Network Slice Selection Assistance Information) NSSMF 网络切片子网管理功能(Net
13、work Slice Subnet Management Function) NSSI 网络切片子网实例(Network Slice Subnet Instance) PDU 协议数据单元(Protocol Data Unit) PLMN 公共陆地移动(Public Land Mobile Network) PRI 优先级(priority) QoS 服务质量(Quality of Service) SCL 切片通道层(Slicing Channel Layer) SDAP 服务数据适配协议(Service Data Adaptation Protocol) SLA 服务等级协议(Servic
14、e level Agreement) SMF 进程管理功能(Session Management Function) SPE 上层核心侧 PE 设备(Superstratum Provider Edge) SPL 切片分组层(Slicing Packet Layer) SPN 切片分组网络(Slicing Packet Network) SR 段路由(Segment Routing) STL 切片传送层(Slicing Transport Layer) S-NSSAI 单一网络切片选择辅助信息(Single Network Slice Selection Assistance Informat
15、ion) TAC 跟踪区编码(Tracking Area Code) TDM 时分复用(Time Division Multiplexing) TN 传输网络(Transport Network) UDP 用户数据报协议(User Datagram Protocol) UNI 用户网络接口(User Network Interface) UPE 用户侧 PE 设备(User-end Provider Edge) YD/T 3 UPF 用户面管理功能(User Plane Function) VLAN 虚拟局域网(Virtual Local Area Network) VXLAN 虚拟扩展局域网
16、(Virtual extensible Local Area Network) WDM 波分复用(Wavelength Division Multiplexing) 4 基于 SPN 承载的网络端到端切片架构 基于 SPN 承载的端到端 5G 网络切片的架构如图 1 所示。 SPNSPN网络网络UPFUPFUPFUPFUPFUPFAMFAMFSMFSMF大区云大区云骨干骨干IPIP承承载网载网CECESPNSPN切片切片1 1SPNSPN切片切片2 2SPNSPN切片切片N NTN NSSMFTN NSSMFAN NSSMFAN NSSMFCN NSSMFCN NSSMFNSMFNSMF端口端
17、口+ +VLANVLAN+ +优先级优先级端口端口+ +VLANVLAN+ +优先级优先级 图1 基于 SPN 的端到端网络切片总体架构及其对接接口图 核心网 UPF 设备主要部署在区域中心或者城域核心, 部分 UPF 随着边缘计算下沉到汇聚层以及接入层,用户面数据由无线基站经过 SPN 承载到达核心网 UPF 网元,则 5G 端到端切片对接需要考虑无线接入网、SPN 以及核心网 UPF 设备。核心网 AMF 以及 SMF 等信令类网元采用大区集中或者省集中方式进行部署, 信令面数据由无线接入网经过 SPN 以及骨干 IP 承载网到达核心网网元。 因此,在切片对接时,除了考虑无线、SPN、核心
18、网网元对接,还需考虑与骨干 IP 承载网的切片对接。但目前信令类数据暂时未考虑切片,因此本文件中暂不考虑 SPN 与骨干 IP 承载网的切片对接。 5G 端到端切片对接主要包括: a) 端到端切片管理器 NSMF 通过接口与无线切片子管理器(AN NSSMF)进行交互,通过接口与承载切片子管理器(TN NSSMF)进行交互,通过接口与核心网切片子管理器(CN NSSMF)进行交互。 b) AN NSSMF 通过接口与无线接入网(AN)管控系统进行交互,TN NSSMF 通过接口与 SPN管控系统进行交互,CN NSSMF 通过接口与核心网管控系统进行交互。 c) AN 和接入层 SPN 设备在
19、转发面之间通过标准的以太网用户接口 (如 10GE 或 25GE) 连接。AN 通过 S-NSSAI 对切片业务进行标识,在将报文转发给 SPN 时,根据 NSSAI 与 VLAN ID映射表配置 VLAN ID,根据优先级映射表配置 VLAN PRI 以及 IP DSCP。SPN 通过端口+VLAN ID+优先级方式进行切片识别,将报文映射到不同的 SPN 切片隧道。针对切片要求较高的YD/T 4 用户, 采用独享的 VLAN 的方式进行切片承载。 针对业务优先级低的用户, 会采用共享 VLAN的方式承载,通过 DSCP/VLAN PRI 等优先级字段实现不同切片业务的承载。 d) CN 和
20、 SPN 在转发面之间通过标准的以太网用户接口(如 100GE、25GE、10GE 等)连接。SPN 基于不同的切片隧道,将带有 VLAN ID+优先级的报文转发给核心网网元。核心网网元根据业务报文所属的 PDU session 所对应的核心网切片标识(如 S-NSSAI),将业务报文在对应的核心网切片中进行处理。 e) 核心 SPN 设备与骨干 IP 承载网的 CE 在转发面之间通过标准的以太网用户接口(如100GE、25GE、10GE 等)连接,该接口主要是信令面数据,目前暂时不考虑切片。 f) 转发层下行切片对接方式与上行对接方式对称,此处不再赘述。 5 SPN 网络切片能力要求 SPN
21、是融合了L0L3 层网络技术的新型综合业务承载网,支持硬隔离和软隔离网络切片能力,具备业务灵活调度、高可靠性、低时延、高精度时钟、易运维、严格QoS保障等属性。SPN由三个网络子层构成: a) 最上层是负责L2和L3分组交换转发的切片分组层(SPL),分组转发隧道支持以太网MAC和VLAN、MPLS-TP以及段路由(SR)技术,基于L2VPN和L3VPN提供软隔离的网络切片服务能力; b) 中间一层是负责L1 TDM时隙转发的切片通道层 (SCL) , 采用ITU-T规范的城域传送网 (MTN)段(Section)层和通路(Path)层构建基于TDM管道的硬隔离网络切片服务能力; c) 最底层
22、是负责L0光传输的切片传送层(STL),采用IEEE802.3标准以太网物理层或波分复用(WDM)的光媒质层,可以通过不同的以太网物理链路或WDM波长提供硬隔离的网络切片服务能力。 SPN网络分层技术及要求应符合YD/T XXXX-XXXX切片分组网络(SPN)总体技术要求的规定。 SPN在客户接口(UNI)侧的网络切片资源规划支持基于端口+VLAN ID的标识方式。 SPN在网络接口(NNI)侧的网络切片资源规划支持以下三类网络切片资源及其组合: a) STL层支持基于不同MTN接口(组)的链路或WDM波长,实现基于L0的网络资源硬隔离; b) SCL层支持基于MTN接口(组)内不同MTN通
23、道(MTN Client),提供基于L1 TDM通道的网络资源硬隔离,带宽可灵活配置N 5Gb/s; c) 在每个MTN通道内部, 可基于SPL层的不同分组转发隧道, 实现L2VPN或L3VPN的网络资源软隔离; d) 在SPL层的每个分组转发隧道内,支持基于专用或共享的L2VPN或L3VPN及其内QoS调度机制,提供网络资源的软隔离。 SPN网络支持的网络切片服务类型根据基于专用还是共享的硬隔离网络资源和软隔离网络资源及其复用关系(1对1和1对多)进行区分,即一个专用或共享的硬隔离MTN接口或MTN通道上可配置一个专用VPN业务切片,或者由多个VPN业务切片共享,SPN网络支持的四类基础的网
24、络切片服务类型见表1,其对应的业务模型见图2。 表1 SPN网络支持的四类基础的网络切片服务类型 SPNSPN 网络切片服务类网络切片服务类型型 网络切片的网络切片的承载承载资源隔离和复用特性资源隔离和复用特性 适用的适用的 5G5G 网络切片场景示例网络切片场景示例 SCL层硬隔离的网络资源 SPL层软隔离的网络资源 硬隔离和软隔离的承载资源复用关系 1 1 切片服务类型 1 专用 MTN 接口和 MTN 通道 专用分组隧道+专用 VPN 1 对 1 VIP 行业客户的最高隔离度和低时延要求的专网切片 2 2 切片服务类型 2 共享 MTN 接口和 MTN 通道 专用分组隧道+专用 VPN
25、1 对多 VIP 行业客户的专网业务切片 YD/T 5 3 3 切片服务类型 3 共享 MTN 接口 专用分组隧道+专用 VPN 1 对多 普通行业客户的专网业务切片,或 VIP 行业客户的 eMBB 业务切片 4 4 切片服务类型 4 共享 MTN 接口 共享分组隧道+共享 VPN 1 对多 公网的 eMBB 业务切片 UPESPENPE5GCSPN网络接入层汇聚层核心层VRF1VRF1VRF1专用MTN 接口和MTN通道专用MTN 通道端口+VLAN1VPN分组隧道VRF1SR-TP1/SR-BEVRF1SR-TP1/SR-BES-NSSAI 1端口+VLAN1切片服务类型1VPN分组隧道
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