5G核心网技术基础自学系列 | 过载控制
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书籍来源:《5G核心网 赋能数字化时代》
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5GS支持不同机制控制UE向5GS产生的负荷。
5GC具有平衡NF上的负载并缩放NF消耗的资源量的机制,这通常足以应付影响5GC的正常负载波动。为了保护自己免受过载的影响,5GC支持多种机制,包括通过NAS退避计时器(用于移动性管理以及会话管理消息) 指示UE进行退避, 以使UE在退进计时器到时之前不会尝试重新连接。5GS还可以指示NG-RAN采用发送给它的NGAP过载开始消息中的不同的标准, 来减少对AMF的负载。这类似于为EPC规定的内容。
NG-RAN支持使用无线资源管理(RRM) 技术引导UE, 以便可以有效利用NG-RAN资源。5GC还可以通过向每个UE的NG-RAN提供RAT/频率选择优先级(RFSP) 来影响NG-RAN的RRM策略, 这可以用来告诉NG-RAN如何为特定的UE优化NG-RAN资源。另外, 如图7.6所示, NG-RAN支持在过载情况下处理UE流量的不同技术。
图7.6 作为系统负载函数的接人和拥塞控制机制
可以使用不同的方法来处理NG-RAN控制面中可能出现的瓶颈,这也可以保护5GC。所使用的机制通常取决于系统。总结如下:
控制信道资源的拥塞: 基于5QI的调度控制的情况是,比如当等待调度的用户数超过了可接受的用户数时,这会导致随机接入过程失败。随机接人过程是当UE想要发起与网络的通信时使用的一个较低层的过程,例如从时序角度看,UE要与网络同步。有关此过程的说明, 参见3GPP TS 38.321。
随机接入信道(RACH) 资源的拥塞: 随机接人退避。这将使某些UE进入更长的退避时间。这发生在当RACH上有非常多的接入尝试以至于无法再检测到UE提供的前导码的时候。
释放/拒绝 UE RRC连接: 如果没有足够的资源来处理RRC连接请求, 则可以尝试释放RRC连接或拒绝RRC连接。通过释放已经建立的RRC连接, RRC连接释放被执行以减轻NG-RAN中的拥塞。在UE已经成功完成随机接入过程并且已经发送了RRC连接请求之后, 可以对尝试初始接入的UE使用RRC拒绝。但是请注意, 在5GS中, RRC连接请求没有提供有关UE的GUAMI的足够信息, 因此无法识别为UE提供服务的AMF,因为在5GS中, 标识已从40位增加到48位。这意味着, 如果NG-RAN尝试控制AMF的过载(例如, 由于从AMF接收到NGAP Overload Start消息) , 则将执行RRC连接释放, 因为在RRC连接建立之前, 并不知道AMF的标识。
严重且无法控制的拥塞: 在极端情况下, 例如, 如果NG-RAN中的随机接入过载或控制面过载处于无法通过上述机制降低的水平,则甚至可以防止UE尝试建立连接。这是通过使用称为统一接人控制(UAC) 的机制来完成的, 该机制是EPS中各种限制机制的演进, 成为单一的且更灵活的解决方案。在NG-RAN的拥塞预防工具箱中, UAC是最严厉的措施, 因此, 只有在所有其他手段都无济于事的情况下才应调用UAC,因为UAC影响着更广泛的UE,例如, UAC通常不能用于减少特定AMF的负载。
统一接入控制
EPS支持多种接入限制机制,因为它们是在不同版本中开发的, 可满足不同的拥塞控制需求。5GS支持一种称为统一接入控制(UAC)的机制,该机制可扩展、灵活(例如,每个运营商可以在使用接入控制时定义自己的类别),并支持各种不同的方案。UAC影响处于所有RRC状态(即RRC_IDLE, RRC_INACTIVE和RRC_CONNECTED状态的UE。在多个5GC共享同一个NG-RAN的情况下, NG-RAN为每个PLMN单独提供UAC。
当UE要访问5GS时,UE首先执行接入控制检查以确定是否允许访问。这是通过UE NAS层将请求映射到一个或多个接入标识和一个访问类别来完成的, NAS层将接入标识和接入类别通知较低层(AS层)。然后,AS层将基于确定的接入标识和接入类别, 对该请求执行接入限制检查。如果AS层指示允许接入尝试, 则NAS启动该过程, 但如果AS指示禁止接入尝试, 则NAS不启动该过程。AS层基于每个接入类别运行限制计时器。在限制计时器到期时, AS层向NAS层指示放松对接入类别的接入限制。
以下是定义的接入标识:
0:UE未使用表中的任何参数进行配置。
1:UE配置为多媒体优先服务(MPS) 。
2:UE配置为关键任务服务(MCS) 。
3~10:保留以备将来使用
11:在UE中配置接入类别11(即, 供PLMN使用) 。
12:在UE中配置了接入类别12(即安全服务)。
13:在UE中配置了接入类别13(即公用事业(如水/煤气供应商))。
14:在UE中配置了接入类别14(即紧急业务)。
15:在UE中配置了接入类别15(即PLMN工作人员) 。
接入标识11和15在HPLMN或等效的HPLMN中有效。接入标识12、13和14仅在HPLMN中有效, 并且仅在UE本国的访问PLMN中有效。
以下是对定义的接入类别的总结:
0:对寻呼的响应或者非3GPP接入上的NOTIFICATION, 或者LPP消息。
1:尝试接入容忍时延的服务。
2:UE正在尝试接入紧急会话。
3:用于MO信令的接入尝试。
4:MO MMTel语音通话。
5:MO MMTel视频通话。
6:MO SMS over NAS或者MO SMSoIP。
7:对MO数据的接入尝试。
32~63:对运营商定义的接入类别的接入尝试。
运营商定义的接入类别可以使用NAS信令发送给UE, 并定义为:
(a)一个优先级值,该优先级值指示UE应按何种顺序评估运营商定义的类别以进行匹配。
(b)运营商定义的接入类别编号,即32~63范围内的接人类别编号,用于唯一标识PLMN中的接入类别, 在该PLMN中这些类别被发送给UE。
(c)一个或多个接入类别条件类型和相关的类型值。可以将接入类别条件类型设置为以下之一:
(1) DNN。
(2) 5QI(3GPP尚未决定是否将5QI用作条件) 。
(3) OS Identity + OS Application Identity触发接入尝试。
(4) S-NSSAI(参见第11章) 。
(d) 可选地, 可以将标准化的接入类别与UE的接入标识结合使用, 以确定RRC建立原因。
以上是关于5G核心网技术基础自学系列 | 过载控制的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章
5G核心网技术基础自学系列 | 与会话相关的其他策略控制功能