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手机“一机多用”的秘籍 —— 会话管理

2022-12-18 【网站维护

“喂,王总您好...... 好的稍等,我查一下......”

天气晴朗,适合郊游,正在大巴车里打游戏(Game)的打工人小李,接到了来自BOSS(老板)的电话,BOSS(老板)询问工作相关的内容。

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

这波操作惊呆了一旁的小编,电话、游戏(Game)、上网、邮箱…… 原来手机这么厉害,真可谓是“一机多用”。这是怎么做到的?经过数日的研究,终于得到了答案 —— 为了让你“一机多用”,手机不可谓是不努力。今天(2022年12月18日)就来跟大家好好聊一聊“一机多用”的秘籍,也是核心网的另一大功能 —— 会话管理。

“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(Node)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:

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。

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 E个人电脑(PC)(Evolved Packet Core)网络中,MME、SGW、PGW 共同完成的会话管理功能,而在 5GC 中,SMF 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”。

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。

4/5G 下会话管理的概念

EPS(Evolved Packet System)网络中,会话管理是指在 UE 与 PDN 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。网站(网站维护)说另外一个方面,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(Video),都不在话下。

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。

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。

4/5G 下的业务连续性

电话、视频(Video)、游戏(Game)...... 如今,我们需要的业务种类越来越丰(YFEXPRESS)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。

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~

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?

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 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~

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。

从位于雨花台的公司下班,打开视频(Video),走到新街口后,SMF 会发现当前雨花台的用户面路径不是最优路径,就会请求用户(也就是你用来看视频(Video)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。

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。

地铁上的你打着游戏(Game),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最优路径,怎么办?这时,SMF 会请求用户(也就是你用来打游戏(Game)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(Game)的你,体验“流畅到起飞”的快感~

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。无论是保持最初的锚点 UPF,还是先断后连、先连后断,都是为了给用户带来最舒适的业务体验。

由此可见,一部小小的手机,能够实现“一机多用”的强大功能,并带来清晰流畅的用户体验,都离不开我们的“接线员”SMF 的努力。

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。

为了让你“一机多用”,手机做了这么多努力,你看到了吗?

本文来自微信(WeChat)公众号:中兴(ZTE)文档 (ID:ztedoc)

 

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