N4接口开放取得突破性进展,为运营商推进UPF提供标准支持

近两日，5G N4接口的开放取得进展。6月9日，中国电信研究院在广州园区顺利完成与主流设备厂商的N4接口的开放性测试验证;在6月11日召开的3GPP会议上，中国移动获准作为独立报告人牵头5G N4接口开放和增强标准化工作，该项目得到了包括中国电信、中国联通在内的9家主流运营商和设备商的支持。这标志着OpenUPF和N4解耦工作推入3GPP标准流程中。

N4接口开放获突破

什么是N4接口？它是5G核心网控制面与转发面的接口。与4G核心网实现了控制面与用户面的分离相比，在5G核心网的关键技术中，首要的就是实现核心网控制功能与转发功能的进一步分离，由此，给5G网络带来更大的灵活性和更高的效率。因此N4接口的开放就是实现控制面与转发面分离的关键一步。

实现N4接口开放，对5G赋能行业应用会带来很多好处：一方面，用户可以向运营商定制自己需要的网络能力，这对垂直行业应用非常重要;另一方面，可以支撑5G走向分布式网络，与云计算、边缘计算的架构进一步契合，使5G+云+AI的设计得到网络底层技术的支持。

此次中国电信研究院所做的开放性测试验证，测试涉及PFCP（报文转发控制协议）节点与会话管理、UE IP地址分配、数据检测与转发、路由协议支持、CN隧道信息管理、QoS控制、计费、End Marker构造等多项用例。

据了解，此次N4接口对接的成功，从技术上证明了N4接口开放的可行性，验证了5G SA面向垂直行业应用的典型分流架构。

中国电信集团有限公司副总经理刘桂清表示，N4接口开放取得了突破性进展，将有力助推SA产业向成熟化发展，迅速提升5G SA赋能垂直行业的能力，进而显现5G SA生态赋能作用。

N4接口开放取得突破性进展，N4接口开放的标准化工作也在同步推进。

3GPP CT4工作组副主席、5G UPF N4接口开放和增强标准项目报告人、中国移动研究院网络与IT技术研究所宋月表示，目前3GPP对于N4接口的定义存在两大突出问题。一是功能方案冗余，即为实现同一功能特性有多种实现方案，由厂家自行选择;二是常用技术方案缺失，一些在现网中常用功能特性由厂家私有技术实现完成，缺乏标准化支撑。上述问题直接导致了N4接口缺乏互操作性。UPF是5G核心网与客户侧的契合点，是发展5G行业应用、边缘计算业务的关键网元，而N4接口缺乏互操作性会直接影响5G行业应用的开展。

N4开放将为UPF松绑

与N4开放相伴的，是UPF的开放。N4在核心网络“承上”连接SMP（会话控制功能），“启下”连接UPF（用户面功能）。

UPF是5G用户面网元，5G网络为用户提供的高速可靠数据传输在核心网层面均需通过UPF实现。UPF通过N4接口与SMF（Session Management Function，即会话控制功能）相连，SMF通过N4接口向UPF下发各种数据转发控制命令和数据转发策略规则，UPF依次进行不同业务等级的数据转发。

中国移动研究院网络所所长段晓东此前在接受采访时表示，UPF是开启5G垂直行业的金钥匙，是5G赋能垂直行业的连接点、发力点和控制点。

提供5G网络的电信运营商，要想进入垂直行业中，首先碰到的难点就是隔行如隔山，很难掌握各行各业里的“Know How”，而从“Know How”出发，才能确定什么样的网络适应某一行业。5G从设计之初，就希望能够灵活地满足不同行业的需求，“Know How”与5G灵活性的结合点，落地到具体的网元，就是5G网络中的UPF。

中国电信在此次N4接口开放测试中，引入了中国电信自主研发的轻量级UPF产品，测试证明该UPF具有高效的5GC（5G核心网）对接能力，不仅加快了测试双方系统的对接速度，也为后续异厂商N4接口互通测试提供了最佳范例。

中国移动于今年1月3日启动了Open UPF计划，3月11日线上发布5G OpenUPF白皮书和N4接口解耦规范（Phase1），5月份还举办线上研讨答疑，目前已经有39家合作伙伴加入。

此次在3GPP成立的5G UPF N4接口开放和增强标准项目将与中国移动正在推进的OpenUPF项目协同，解决国际标准化层面SMF与UPF的解耦问题。该项目针对N4接口互操作、功能方案冗余、常用方案缺失等问题，结合运营商与厂商的最佳实践，提升N4接口标准化程度，为电信运营商推进开放、可靠、灵活、可管的UPF提供标准支持。

UPF是5G服务垂直行业桥头堡

据统计，去年中国移动开展了基于5G网络的“百大”龙头示范项目，其中有接近60%的项目与边缘计算密切相关，而开放UPF定义的正是面向2B，部署在边缘侧的UPF，主要面向科技园区、医院、办公、校园等生活园区类场景，以及工厂、物流港口、电网、煤矿等生产制造类场景，这些应用场景一般都需要将UPF下沉到边缘业务侧甚至园区，对UPF的灵活和开放有更加强烈的需求。

“和传统的UPF相比，OpenUPF的重点在于开放。”段晓东说，“我们从开放接口、开放设备、开放服务和开放智能四个方面重点发力。开放接口，是实现标准的、控制面和用户面可解耦的N4接口，解决核心网控制面（SMF）与UPF厂商绑定的问题;开放设备，是设计面向不同典型场景的硬件规格，共同定义UPF功能基线要求，兼顾系统的灵活度和可扩展性;开放服务，是为运营商、合作伙伴逐步提供可调用的API、可编程的环境，成为网络价值的创造点;开放智能，是发挥UPF计算处理的能力，为行业提供智能的网络及服务，作为服务行业的抓手。基于以上四个开放，提升5G进入垂直行业的能力和行业竞争力，促进产业融合。”

UPF作为5G数据处理和转发的核心功能，已经逐步成为运营商服务垂直行业的桥头堡。虽然UPF正逐步从“核心”走到行业用户的园区，但其主要作用没有变化，作为电信设备仍需要满足5个9的可靠性要求，并具备自主可控的能力等。

为了使UPF更好地满足边缘2B业务更加灵活的发展需求，中国移动针对以下几个方面展开了研究：在功能方面，相对于部署在网络核心的通用UPF，对边缘UPF的功能可按需进行简化和分级，截止到4月份，中国移动已经梳理出了14类必须支持的必选功能，此外还有12类推荐支持的功能，可以按需支持，实现场景驱动的“按单点菜”;在性能方面，会降低对边缘UPF的业务配置数量支持要求，并提出四类不同的容量规格建议，满足各种规模的行业需求。而且OpenUPF目前正对功能模块化、接口开放化、规格阶梯化的三个方面展开探索，目标是打造可靠、可管、灵活、开放的UPF。

互联网的飞速发展让电信网络的业务创新面临新的挑战，而网络能力开放一直是热门话题。从开放平台到开放架构，将有助于5G行业专网和边缘计算领域的行业拓展，助力5G+行业融合融通发展。

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