《多接入边缘计算（MEC）及关键技术》读书笔记 | 第7章 MEC场景下的移动性管理

Posted 2021-07-08 COCOgsta

第7章 MEC场景下的移动性管理

7.1 移动性问题描述

• 基站间切换，不涉及集中UPF重新分配
• 基站间切换，涉及UL CL或BP分支点功能的添加与删除
• 基站间切换，涉及边缘UPF间切换
• MEC应用连续性
• 基站间切换，涉及集中UPF重选

7.2 基站间切换（无集中UPF重选）

• 基于Xn口的基站间切换以及基于N2口的基站间切换是5种移动性问题的基础

7.3 UL CL或BP分支点功能的添加与删除

7.3.1 UL CL或BP分支点功能添加

7.3.1.1 切换触发添加UL CL或者BP分支点功能

• SMF通过N4接口发送会话修改请求消息，携带下行所需的I-UPF侧隧道信息，UPF（PDU会话锚点）通过N4接口发送会话修改响应消息

7.3.1.2 业务应用触发添加UL CL或者BP分支点功能

• SMF根据需求（例如新的业务流、PCF策略等）决定建立新的PDU会话锚点

7.3.2 UL CL和BP分支点功能删除

7.3.2.1 切换触发删除UL CL或者BP分支点功能

• 当终端用户从MEC覆盖区移出到非MEC覆盖区时，SMF需要更新RAN侧以及集中UPF侧隧道信息，释放UL CL以及BP分支点，并通过会话释放请求完成相关会话释放

7.3.2.2 业务应用触发UL CL或者BP分支点功能的删除

• SMF通过N4接口为下行数据流发送更新PSA2侧隧道信息，当采用UL CL方案时，如果在将要删除的UL CL节点与RAN间已经存在UPF，则此时只需要将PSA2侧对应的隧道信息更新连接上述UPF所需的隧道信息即可

7.4 边缘UPF间切换

• 此时AMF没有改变，但SMF根据PCF策略需要改变其边缘UPF
• SMF通过N4接口发送会话修改请求消息，携带下行所需的目标UPF侧隧道信息

7.5 集中UPF重选

• 基于IPv6多归属以及UL CL的MEC本地业务接入方案，无论其PDU会话采用何种模式，其额外增加的本地会话锚点均会被释放或者重新分配
• 基于LADN的本地边缘网络接入方案，可以通过SSC模式三，保证业务的连续

7.6 MEC应用连续性

• 由不同MEC应用覆盖范围以及终端用户切换后导致的业务应用访问时延增加等问题，此时需要进行跨MEC平台间的业务应用迁移

7.6.1 MEC应用迁移分类

• 专用型业务应用
  • 当终端用户移动至其他MEC覆盖范围下，该MEC业务应用实例需要迁移至目标MEC主机上
• 共享型业务应用
  • 移动至其他MEC覆盖范围时，如果该MEC业务应用已经在目标MEC主机上进行实例化，仅需将该MEC业务应用中用户的上下文信息传递至目标MEC主机即可
• 无状态型业务应用
  • 无需记录或者存储服务状态以及用户相关数据，新的服务会话与之前服务会话的上下文信息无关
• 有状态型业务应用
  • 记录会话相关状态信息，便于在服务会话状态转化时保证业务连续性

7.6.2 MEC应用连续性

• 当检测到业务数据传输路径变化时，需要根据由OSS&MEO、源/目标MEC管理平台（MEPM）、源/目标MEC平台、源/目标MEC应用实例进行配合，完成MEC业务应用的迁移及源业务应用实例的终结

7.6.2.1 MEC应用实例迁移

• 1. 无状态型MEC业务应用实例迁移
  • 由于无状态型MEC业务应用无需记录服务状态以及用户的上下文信息，因此无需在源业务应用实例（S-APP,Source APP）与目标业务应用实例（T-APP,Target APP）间同步应用上下文信息
• 2. 有状态型MEC业务应用实例迁移
  • 需要在S-MEP和T-MEP间同步用户的上下文信息
  • 在MEC业务应用实例的迁移中，对于未在T-MEP运行的业务应用需要进行业务应用的实例化，并在完成迁移后终结源专用型业务应用实例或者清除共享型业务应用的用户上下文信息

7.6.2.2 MEC应用实例化

• 新的业务应用实例化需要经过实例化请求、资源请求、资源分配、镜像加载运行等一系列过程才最终完成业务应用的实例化

7.6.2.3 MEC应用实例终结

• 1. 专用型业务应用实例终结
  • 需要由MEO发起应用实例删除操作，并取消其资源占用
• 2. 共享型业务应用实例终结
  • T-MEP发起应用实例终结
    • 当MEC业务应用已经成功迁移至目标MEC主机且正常运行时，此时T-MEP可以向S-MEP发起应用实例终结请求
  • MEO发起应用实例终结
    • 不同于由T-MEP发起，当MEO发起应用实例终结流程时，会通过S-MEPM进行相关终结流程

7.6.3 MEC应用连续性面临的挑战

• MEC部署的位置越低，越容易发生终端用户移动而导致的MEC平台间切换以及业务应用的迁移
• 应用迁移预测
  • 需要根据终端用户的的移动性规律、上下文信息等预测业务应用需要迁移的目标MEC平台，并选择合适时间进行迁移从而降低业务迁移导致的时延
• 应用迁移成功率提升
  • 可以考虑根据终端用户的位置、移动性、上下文等状态信息选择一组目标MEC平台，尽可能地实现对终端用户的“包围”，避免用户随机性移动导致的预测失败以及时延增加

7.7 小结

• 通过MEC场景下的移动性管理，从而保证MEC业务的连续性成为MEC重点关注的技术之一，受到了产业界和学术界的重点关注。本章从MEC场景下典型的移动性问题出发，归纳总结梳理了基站间切换、边缘UPF间切换、UL CL或者BP分支点功能切换等问题。并重点针对如何保障MEC应用的连续性问题进行了分析讨论。然而，为了降低MEC应用迁移导致的时延增加，还有很多问题与挑战需要进一步解决。