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深度解析 3GPP TS 23.548：4 参考架构与连接模型 (Reference Architecture and Connectivity Models)

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好的，遵从指令。我们将继续拆解3GPP TS 23.548规范。上一篇文章我们奠定了基础，现在，我们将深入探讨这份规范的心脏地带——第四章，它为5G系统支持边缘计算搭建了宏观的架构舞台。

深度解析 3GPP TS 23.548：4 参考架构与连接模型 (Reference Architecture and Connectivity Models)

本文技术原理深度参考了3GPP TS 23.548 V18.9.0 (2025-03) Release 18规范中，关于“Chapter 4 Reference Architecture and Connectivity Models”的核心章节，旨在为读者清晰地展示5G网络为了拥抱边缘计算，在系统架构层面引入了哪些关键实体和连接方式，并详细解读了非漫游、LBO漫游以及HR-SBO漫游等多种场景下的架构部署。

在上一章中，我们通过解读范围、参考和术语，为我们的探索之旅备齐了地图和指南针。现在，我们将正式踏入这片新大陆的核心区域。第四章“参考架构与连接模型”是整部规范的纲领，它用一系列精准的架构图，直观地回答了一个根本问题：为了让边缘计算这台强大的引擎能够顺畅地在5G这条高速公路上运行，我们需要如何设计和改造这条路？

本章内容是后续理解所有复杂流程（如EAS发现、边缘重定位）的基础。如果说后续章节是精彩的“动作片”，那么本章就是构建整个“电影宇宙”的世界观设定。我们将继续跟随我们的主角——自动驾驶物流车**“智行一号”**，看它如何在不同的网络环境下（本地、漫游），通过这些精心设计的架构，与边缘应用进行高效互动。

1. 4.1 General (概述)：目标与原则

本章开宗明义，点出了边缘计算的核心价值和5G系统支持它的基本原则。

Edge Computing enables operator and 3rd party services to be hosted close to the UE’s access point of attachment, so as to achieve an efficient service delivery through the reduced end-to-end latency and load on the transport network.

这段话是我们理解一切的出发点。“托管在靠近UE接入点的地方”是为了实现“降低端到端时延和传输网负载”这一终极目标。对于“智行一号”而言，这意味着它上传的用于识别行人的高清视频流，不必再长途跋涉到千里之外的中心云，而是在几公里甚至几百米外的路边机房就被处理完毕，从而将决策时延从数百毫秒降低到关键的数十毫秒以内，这是保障行车安全的物理基础。

Edge Computing enablers as described in clause 5.13 of TS 23.501, e.g. local routing and traffic steering, session and service continuity, AF influenced traffic routing, are leveraged in this specification.

这句话则揭示了TS 23.548的设计哲学：继承与发展。它并非空中楼阁，而是充分利用了5G系统在TS 23.501中已经定义的“边缘计算使能技术”，例如本地路由、流量导向、会话与服务连续性等。本规范的核心工作，就是将这些已有的“积木块”进行系统性的组合、增强和流程化，形成一套完整的、专用于支持边缘计算的解决方案。

2. 4.2 支持边缘计算的参考架构 (Reference Architecture for Supporting Edge Computing)

这是本章的重中之重。规范通过五张架构图，详细描绘了在非漫游、LBO漫游（本地分流漫游）和HR-SBO漫游（归属地路由会话分离漫游）这三种主流场景下，5G网络与边缘生态的整合视图。

在解读这些图之前，我们必须先理解一个核心概念——用户面路径的分离。对于“智行一号”来说，它的数据流量可以分为两类：

  • 边缘业务流量： 需要极低时延处理的业务，如实时AI视觉分析、高精定位数据同步。

  • 普通互联网流量： 对时延不敏感的业务，如下载新的系统更新包、向总部上报非实时的运营日志。

5G边缘计算架构的核心目标，就是能精确地识别出这两类流量，并让它们“各行其道”：边缘业务流量走向本地的“捷径”，普通流量则走向传统的“主干道”。

2.1 非漫游场景 (Non-roaming scenario)

“智行一号”在其归属运营商网络覆盖的智慧园区内运营，这是最基础的非漫游场景。

场景一：带UL CL/BP的架构 (Figure 4.2-1)

规范原文中的“Figure 4.2-1: 5GS providing access to EAS with UL CL/BP for non-roaming scenario”展示了最灵活、功能最全的非漫游架构。

这张图的关键在于用户面（UPF）被拆分成了三个逻辑角色：

  • UPF (UL CL/BP): 上行分类器/分支点。它像一个智能的交通警察，站在数据流从UE过来的第一个岔路口。它的职责是检查每一个上行数据包，判断这个包的目的地。如果发现是发往已知的边缘应用（EAS），它就会把这个包导向本地的L-PSA UPF。

  • UPF (L-PSA): 本地PDU会话锚点。这是边缘流量的“本地出口”。从UL CL分流过来的边缘流量会在这里终结其在5G核心网内的旅程，通过N6接口进入本地数据网络（L-DN），进而访问EAS。

  • UPF (C-PSA): 中央PDU会话锚点。这是普通互联网流量的“中央出口”。那些未被UL CL分流的流量会继续前行，抵达C-PSA，然后通过它访问互联网。

“智行一号”的一天：

当“智行一号”上传实时视频流用于避障时，这些数据包的目的IP是本地的AI分析EAS。当数据包到达UL CL时，被识别出来，并立刻被导向L-PSA，实现了低时延处理。而当它在凌晨空闲时下载一个大的地图更新包时，数据包的目的IP是远在总部的服务器，UL CL检查后发现不是边缘流量，于是让它继续走向C-PSA，通过骨干网进行传输。

场景二：不带UL CL/BP的架构 (Figure 4.2-2)

规范原文中的“Figure 4.2-2: 5GS providing access to EAS without UL CL/BP for non-roaming scenario”展示了一个简化的架构。

在这个架构中，用户面只有一个单一的UPF (PSA)。这个UPF同时扮演了PDU会話锚点和接入本地DN的角色。这意味着，一旦一个PDU会话锚定在这个UPF上，该会话的所有流量（无论边缘还是普通）都将从这个本地出口出去。

“智行一号”的专用通道：

这种架构通常用于建立一个专用的PDU会话。例如，“智行一号”可以建立一个专门用于“紧急避障通信”的PDU会话，这个会话通过特定的DNN（数据网络名称）或S-NSSAI（网络切片标识）来标识。网络会为这个会话选择一个离园区最近的UPF作为唯一的PSA。这样，所有在这个会话上传输的数据，都天然地被保证了最短路径，无需再进行额外的流量分类。

2.2 漫游场景 (Roaming scenario)

“智行一号”被部署到一个新的城市进行试点，该城市的5G网络由另一家运营商（VPLMN - 拜访地网络）建设，而“智行一号”的SIM卡依然属于其母公司合作的运营商（HPLMN - 归属地网络）。

场景三：LBO漫游 (Figures 4.2-3 & 4.2-4)

LBO（Local Breakout，本地分流）是一种漫游模式，其中UE的数据会话完全由拜访地网络（VPLMN）来管理和路由。简单来说，就像“智行一号”到了新城市，虽然用的还是老SIM卡，但网络服务（包括SMF的选择、IP地址的分配）都由本地运营商提供，流量直接在本地入网。

  • Figure 4.2-3 (带 UL CL/BP的LBO): 架构与非漫游的Figure 4.2-1非常相似，只是明确了AMF、SMF、UPF等核心功能都在VPLMN内，而UDM、H-PCF等签约和策略数据中心依然在HPLMN。

  • Figure 4.2-4 (不带 UL CL/BP的LBO): 架构与非漫游的Figure 4.2-2类似，同样，所有会话管理和用户面功能都在VPLMN。

在LBO模式下，“智行一号”的网络体验和在本地几乎一样，因为它的所有数据（包括边缘和普通流量）都在拜访地网络进行处理，天然具备低时延优势。

场景四：HR-SBO漫游 (Figure 4.2-5)

这是最复杂也最能体现3GPP设计精髓的场景。HR-SBO（Home-Routed with Session Breakout）即归属地路由下的会话分离。在这种模式下，“智行一号”的核心会话管理和IP地址分配仍然由其归属地网络（HPLMN）负责。默认情况下，所有流量都要通过N9隧道先传回HPLMN的UPF，再访问外部网络。

然而，这对于边缘计算是不可接受的。规范原文中的“Figure 4.2-5: 5GS architecture for HR-SBO roaming scenario supporting Edge Computing with UL CL/BP”给出了解决方案。

这张图的核心在于控制面和用户面的双重分离：

  • 控制面分离： 出现了两个SMF。H-SMF在归属地，负责主会话管理和与H-PCF交互；V-SMF在拜访地，负责与AMF交互，并管理拜访地的UPF资源。

  • 用户面分离： 拜访地（VPLMN）部署了UPF (UL CL/BP) 和 UPF (L-PSA)，而归属地（HPLMN）则部署了远程的UPF (Remote PSA)。

“智行一号”的跨国任务：

假设“智行一号”是一家中国物流公司的车辆，在德国汉堡港进行自动化运输测试。

  • 访问中国总部： 当“智行一号”需要向中国总部的数据库上传当天的运营报表时，这个流量是归属地路由的。数据包从UE发出，经过VPLMN的UPF，通过N9隧道，回到HPLMN的Remote PSA UPF，最终访问到总部的服务器。

  • 与汉堡港控制塔交互： 当“智行一号”需要与汉堡港的智能调度系统（一个部署在本地的EAS）进行毫秒级交互以避免碰撞时，HR-SBO机制启动。数据包到达VPLMN的UPF (UL CL/BP)时，被V-SMF下发的规则识别出来，并立即被分流到部署在汉堡本地的UPF (L-PSA)，直接访问港口的EAS，完全绕过了回中国的那条漫长路径。

HR-SBO完美地兼顾了运营商的漫游计费、策略控制需求（由HPLMN主导）和用户的极致边缘业务体验（由VPLMN保障），是边缘计算能够真正实现全球化部署的关键技术。

3. 4.3 连接模型 (Connectivity Models)

在展示了物理的参考架构后，规范在4.3节中，从逻辑层面总结了实现边缘计算的三种连接模型，并由“Figure 4.3-1: 5GC Connectivity Models for Edge Computing”进行了可视化呈现。

这张图清晰地展示了UE、本地站点（Local Sites）、中心站点（Central Sites）以及它们之间的流量路径。

模型一：分布式锚点 (Distributed Anchor Point)

For a PDU Session, the PSA UPF is in a local site, i.e. close to the UE location. The PSA UPF may be changed e.g. due to UE mobility and using SSC mode 2 or 3.

  • 深度解析： 这种模型中，整个PDU会话的锚点都“下沉”到了边缘。所有从这个会话出去的流量，都通过这个本地的锚点UPF进行路由。

  • 对应架构： 对应于Figure 4.2-2（非漫游）和Figure 4.2-4（LBO漫游）的简化架构。

  • “智行一号”应用场景： “智行一号”可以为最高优先级的“安全驾驶”应用（如激光雷达数据处理）申请一个专用的PDU会话（通过特定DNN）。这个会话采用分布式锚点模型，确保所有与安全相关的数据流都享受最短路径，不与任何其他流量混合，提供了最高的可靠性和性能保障。

模型二：会话分离 (Session Breakout)

A PDU Session has a PSA UPF in a central site (C-PSA UPF) and one or more PSA UPF in the local site (L-PSA UPF). The C-PSA UPF provides the IP Anchor Point when UL Classifier is used. Edge Computing application traffic is selectively diverted to the L-PSA UPF using UL Classifier or multi-homing Branching Point mechanisms.

  • 深度解析： 这是功能最强大、最灵活的模型。它允许在一个PDU会话内，实现流量的精细化分离。会话有一个“默认”的中心锚点（C-PSA），保证了IP地址的稳定性。同时，网络可以根据需要，动态地为特定的边缘业务流量“拉”出一条通往本地锚点（L-PSA）的“分支路径”。

  • 对应架构： 对应于Figure 4.2-1（非漫游）、Figure 4.2-3（LBO漫游）和Figure 4.2-5（HR-SBO漫游）这些带有UL CL/BP的复杂架构。

  • “智行一号”应用场景： 这是“智行一号”最常用的工作模式。在同一个PDU会话中，它既需要上传低时延的视频流到本地EAS，也需要下载地图更新包，还需要访问云端的SaaS管理平台。会话分离模型允许SMF精确地配置UL CL，只将发往本地EAS的视频流进行分流，而其他所有流量都正常地通过C-PSA进行路由，实现了资源利用和性能保障的最佳平衡。

模型三：多PDU会话 (Multiple PDU Sessions)

Edge Computing applications use PDU Session(s) with a PSA UPF(s) in local site(s). The rest of applications use PDU Session(s) with PSA UPF(s) in the central site(s)… URSP rules, for steering the mapping between UE applications and PDU Sessions… are required for the Multiple PDU Sessions model.

  • 深度解析： 这种模型将流量分离的责任更多地交给了UE侧。UE同时建立至少两个PDU会话：一个使用分布式锚点模型，专门用于边缘业务；另一个使用传统的中心锚点，用于普通业务。UE需要依据网络下发的URSP（UE路由选择策略）规则，来决定手机上哪个App的流量应该走哪条PDU会话链路。

  • “智行一号”应用场景： “智行一号”的车载OS可以被配置URSP规则，例如：“规则1：目标是ai_vision.operator.com的应用，走PDU会话A（边缘会话）；规则2：匹配所有其他流量，走PDU会话B（互联网会话）。” 这种方式在UE侧实现了流量的源头隔离，逻辑清晰，但对UE的能力要求更高，且会占用更多的网络信令资源（因为要维护多个会话）。

4. 总结：搭建舞台，静待开演

第四章通过一系列详尽的架构图和清晰的逻辑模型，为5G支持边缘计算搭建了一个坚实而灵活的舞台。它告诉我们：

  • 物理基础是UPF的灵活部署与分离，通过L-PSA、C-PSA、UL CL的组合，构建了可实现流量下沉和智能分流的用户面。

  • 场景覆盖是全面的，从最简单的非漫游，到复杂的LBO和HR-SBO漫游，规范都给出了标准化的架构方案，保证了边缘计算业务的普适性。

  • 实现方式是多样的，提供了分布式锚点、会话分离、多PDU会话三种逻辑模型，运营商和业务提供方可以根据业务需求、网络能力和终端能力，灵活选择最合适的组网方式。

理解了这些架构和模型，我们才算真正看懂了5G边缘计算的“骨架”。有了这个骨架，我们才能在后续章节中，往上面填充“血肉”（如EASDF的功能）和“神经”（如信令流程），最终构成一个有生命的、能够智能运作的完整系统。

FAQ环节

Q1：UL CL (上行分类器) 是一个独立的物理设备吗？

A1：不是。UL CL是一个逻辑功能，它通常是实现在一个UPF（用户面功能）实体上的。在“会话分离”模型中，一个物理的UPF设备可能同时扮演UL CL和C-PSA的角色，或者UL CL和L-PSA的角色。规范定义的是功能逻辑和流量路径，而非具体的物理设备形态。设备厂商在实现UPF产品时，会内置这种基于流描述（如5元组）进行流量检测和转发的能力。

Q2：对于一个应用来说，会话分离和多PDU会话这两种模型，哪种更好？

A2：没有绝对的“更好”，取决于具体场景。会话分离对UE来说更“省心”，UE只需建立一个PDU会话，流量分离的复杂性由网络侧（SMF配置UL CL）处理，对终端能耗和信令开销更友好。多PDU会话则提供了更强的业务隔离性和更清晰的逻辑，UE可以为不同业务申请具有不同QoS、不同切片属性的独立“管道”，但这对UE的能力（需要支持URSP并维护多会话）和网络资源消耗都更高。通常，会话分离是更普适和首选的方案。

Q3：在HR-SBO架构中，为什么需要V-SMF和H-SMF两个SMF？

A3：这是为了在漫游场景下清晰地划分职责。H-SMF（归属地SMF）是会话的“总负责人”，它掌管着用户的签约数据、IP地址分配、计费策略等核心信息，体现了归属地网络的主导权。V-SMF（拜访地SMF）则是“本地执行官”，它负责管理拜访地的本地资源，如选择哪个V-UPF作为UL CL/L-PSA、下发本地分流的N4规则等。这种分离的设计，使得拜访地网络可以在不触碰用户核心会话属性的前提下，灵活地为用户提供本地化的路由优化，实现了控制权与执行效率的解耦。

Q4：这些架构图里都画了EASDF，它在架构中的作用是什么？

A4：在这些架构图中，EASDF作为控制面的一个重要网元，是实现边缘“发现”的关键。虽然本章主要描绘的是“连接”的架构，但EASDF的存在是整个故事能够开始的前提。UE必须先通过EASDF（或者L-DNS）解析出EAS的正确IP地址，SMF才能知道这个流量是边缘流量，进而才能在UL CL上配置相应的分流规则，最终让数据流能够走到这些架构所规划的路径上。EASDF通过Nnef接口与NEF交互，获取EAS的部署信息，并通过Nsmf接口与SMF交互，提供解析服务和事件通知。

Q5：一个PDU会话可以同时有多个L-PSA吗？

A5：是的。规范原文在描述“会话分离”模型时提到“…and one or more PSA UPF in the local site (L-PSA UPF)”。这意味着在一个PDU会话的生命周期内，随着UE的移动，SMF可以为其更换L-PSA，或者在一些更复杂的场景下（如多宿主技术），可能同时存在多个可用的本地锚点。这为实现更加平滑的移动性和更高级的负载均衡/冗余备份提供了架构上的可能性。

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