“能共享不新建”下，如何快速構(gòu)建高效的異網(wǎng)漫游核心網(wǎng)？

2020年，工信部發(fā)文推進電信基礎(chǔ)設(shè)施共建共享，要求各地通信管理局以“集約利用存量資源、能共享不新建”的原則，組織中國聯(lián)通、中國電信、中國移動、中國廣電四家企業(yè)與中國鐵塔等進一步完善共建共享協(xié)調(diào)機制，統(tǒng)籌鐵塔等基站配套設(shè)施建設(shè)需求，支持基礎(chǔ)電信企業(yè)本著“公平公正、互惠互利”的原則開展5G網(wǎng)絡(luò)共建共享和異網(wǎng)漫游。

在黨的二十大召開后，加快5G發(fā)展、推動“新基建”成為重要國策，而異網(wǎng)漫游有助于加快我國5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。國家相關(guān)部門也在積極推動5G異網(wǎng)漫游工作，工信部發(fā)布的《關(guān)于促進網(wǎng)絡(luò)開放共享 推動5G異網(wǎng)漫游的實施意見》指出，要推進5G接入網(wǎng)共享和核心網(wǎng)漫游，進一步拓展5G網(wǎng)絡(luò)共建共享的深度和廣度，形成熱點地區(qū)多網(wǎng)并存、邊遠地區(qū)一網(wǎng)托底的網(wǎng)絡(luò)格局。

眾所周知，5G網(wǎng)絡(luò)要實現(xiàn)廣覆蓋，其基站的建設(shè)規(guī)模需要達到4G網(wǎng)絡(luò)的3到4倍。如果按照過去的建網(wǎng)模式，在每個地方都要有各大運營商的5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋，不僅投資規(guī)模巨大，而且網(wǎng)絡(luò)建設(shè)進度會被拖慢。

通過異網(wǎng)漫游，各大運營商可以在熱點區(qū)域各自建設(shè)5G網(wǎng)絡(luò)，而在邊遠地區(qū)，只需要以“分片包干”的形式共同建設(shè)一張5G網(wǎng)絡(luò)。例如，在西藏邊遠地區(qū)由中國移動進行5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋，其他運營商的用戶可以通過異網(wǎng)漫游使用中國移動的5G網(wǎng)絡(luò)；在新疆邊遠地區(qū)，由中國聯(lián)通進行5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋，其他運營商的用戶同樣可以共享中國聯(lián)通的5G網(wǎng)絡(luò)。顯而易見，這種建網(wǎng)方式既實現(xiàn)了邊遠地區(qū)的5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋，又降低了運營商的投資成本，可以有效加快5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋進度。

目前，各大運營商的接入網(wǎng)共建共享模式已初具規(guī)模，而漫游區(qū)域的核心網(wǎng)異網(wǎng)漫游建設(shè)已迫在眉睫，如何快速地構(gòu)建高效的異網(wǎng)漫游核心網(wǎng)成為各大運營商核心網(wǎng)建設(shè)的難題。

因此，運營商應(yīng)充分運用核心網(wǎng)異網(wǎng)漫游相關(guān)技術(shù)，積極規(guī)劃5G核心網(wǎng)異網(wǎng)漫游組網(wǎng)方案，快速建設(shè)異網(wǎng)漫游網(wǎng)絡(luò)，才能更好地提升用戶的業(yè)務(wù)體驗，為業(yè)務(wù)的發(fā)展提供更好的支撐。

5G核心網(wǎng)異網(wǎng)漫游架構(gòu)

5G核心網(wǎng)異網(wǎng)漫游是指在獨立組網(wǎng)（SA）方式下，歸屬網(wǎng)絡(luò)方用戶在漫游區(qū)域內(nèi)通過接入拜訪網(wǎng)絡(luò)方5G網(wǎng)絡(luò)的方式使用5G網(wǎng)絡(luò)。

5G核心網(wǎng)漫游運營商雙方的5G接入網(wǎng)、核心網(wǎng)獨立建設(shè)和管理，用戶獨立管理。如圖1所示，5G核心網(wǎng)異網(wǎng)漫游采用歸屬路由方式實現(xiàn)，即漫游用戶數(shù)據(jù)回到歸屬網(wǎng)絡(luò)，業(yè)務(wù)由歸屬網(wǎng)絡(luò)提供。

圖1 5G核心網(wǎng)異網(wǎng)漫游

提供5G核心網(wǎng)漫游的網(wǎng)絡(luò)，可以為用戶提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、基于IMS的語音或視頻業(yè)務(wù)以及SMS over IP（IMS）短消息業(yè)務(wù)。提供5G核心網(wǎng)漫游業(yè)務(wù)的運營商雙方基于網(wǎng)間漫游協(xié)議為漫游用戶提供相應(yīng)的服務(wù)。

5G核心網(wǎng)異網(wǎng)漫游總體要求及場景

5G核心網(wǎng)異網(wǎng)漫游網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)向用戶提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)以及基于IMS域的VoNR語音或視頻通話（含緊急呼叫業(yè)務(wù)）、SMS over IP（IMS）短消息業(yè)務(wù)。

當(dāng)用戶處于不同的漫游場景時，終端會按照一定規(guī)則選擇不同的網(wǎng)絡(luò)，漫游共享5G區(qū)域：有拜訪運營商（PLMN2）的5G信號和4G信號時，拜訪網(wǎng)絡(luò)方只共享5G不共享4G；有歸屬運營商（PLMN1）的4G信號時，漫游用戶優(yōu)先使用拜訪網(wǎng)絡(luò)方的5G信號；無歸屬運營商的4G信號時，漫游用戶使用拜訪網(wǎng)絡(luò)方的5G信號。

5G核心網(wǎng)漫游主要適用的場景是：縣及以下行政區(qū)、有拜訪網(wǎng)絡(luò)5G信號且無歸屬網(wǎng)絡(luò)5G信號的區(qū)域。要實現(xiàn)異網(wǎng)漫游還需要滿足兩個前提：一是終端能夠自動搜索并選擇拜訪網(wǎng)絡(luò)的5G頻率，二是終端在有歸屬網(wǎng)絡(luò)5G信號時可自動切換回歸屬網(wǎng)絡(luò)。在漫游共享5G區(qū)域內(nèi)和邊界區(qū)域，異網(wǎng)漫游終端可能涉及的移動性場景如圖2所示，主要有以下5類：在拜訪網(wǎng)絡(luò)方5G網(wǎng)絡(luò)內(nèi)移動；從歸屬網(wǎng)絡(luò)方4G網(wǎng)絡(luò)漫出到共享5G網(wǎng)絡(luò)；從共享5G網(wǎng)絡(luò)漫回到歸屬網(wǎng)絡(luò)方4G網(wǎng)絡(luò)；從歸屬網(wǎng)絡(luò)方5G網(wǎng)絡(luò)漫出到共享5G網(wǎng)絡(luò)；從共享5G網(wǎng)絡(luò)漫回到歸屬網(wǎng)絡(luò)方5G網(wǎng)絡(luò)。

圖2 5G核心網(wǎng)異網(wǎng)漫游移動性場景

5G核心網(wǎng)異網(wǎng)漫游組網(wǎng)架構(gòu)

目前，各大運營商的5G核心網(wǎng)異網(wǎng)漫游組網(wǎng)方案還在初步建設(shè)階段，具體的組網(wǎng)與共享區(qū)域、共享方式（4G/5G之間有無互操作）、信令業(yè)務(wù)量等密切相關(guān)。

從核心網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)層面來說，核心網(wǎng)異網(wǎng)漫游類似于獨立組網(wǎng)的國際漫游。運營商可以在各自信令面網(wǎng)絡(luò)邊界部署SEPP(安全邊緣保護代理），實現(xiàn)拓撲隱藏等功能，用戶面使用UPF互通；5G核心網(wǎng)異網(wǎng)漫游采用歸屬網(wǎng)絡(luò)路由方式，即漫游用戶的語音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)均回到歸屬網(wǎng)絡(luò)進行處理，漫游網(wǎng)絡(luò)僅提供接入服務(wù)。5G核心網(wǎng)異網(wǎng)漫游組網(wǎng)初期整體架構(gòu)建議如圖3所示。

圖3 5G核心網(wǎng)異網(wǎng)漫游組網(wǎng)初期整體架構(gòu)

首先，異網(wǎng)漫游局新建網(wǎng)元包括vSEPP、I-NRF、H-SMF、H-UPF。vSEPP負責(zé)PLMN間控制面信令安全傳輸；I-NRF用于獨立組網(wǎng)下漫游跨PLMN的服務(wù)發(fā)現(xiàn)；H-SMF和H-UPF分別是控制面和用戶面歸屬地接入網(wǎng)關(guān)。

其次，SEPP為PLMN級信令網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)內(nèi)其他NF將所有跨PLMN信令發(fā)送至SEPP，SEPP提供PLMN間的信令路由轉(zhuǎn)發(fā)，SEPP提供信令傳輸加密保護，實現(xiàn)拓撲隱藏和信令校驗等安全防護功能。

再次，漫出使用5G獨立組網(wǎng)業(yè)務(wù)，采用歸屬地路由方式，數(shù)據(jù)會話錨點建立在H-SMF上。

最后，IMS承載通過歸屬地網(wǎng)絡(luò)接入IMS網(wǎng)絡(luò)，提供語音、短信等業(yè)務(wù)。運營商應(yīng)按現(xiàn)網(wǎng)5G核心網(wǎng)實際部署情況，決定漫游局的SEPP、H-SMF、H-UPF是按全網(wǎng)集中還是按大區(qū)或省份分散的方式部署。

5G核心網(wǎng)異網(wǎng)漫游試商用組網(wǎng)建議

運營商5GC網(wǎng)絡(luò)整體組網(wǎng)架構(gòu)應(yīng)保持不變，采用分大區(qū)或省部署5GC控制面，現(xiàn)網(wǎng)5GC網(wǎng)元升級支持異網(wǎng)漫游功能及VoNR業(yè)務(wù)。中國聯(lián)通異網(wǎng)漫游試商用組網(wǎng)如圖4所示。

圖4 中國聯(lián)通異網(wǎng)漫游試商用組網(wǎng)

大區(qū)或省可設(shè)置異網(wǎng)漫游互聯(lián)互通節(jié)點，在互聯(lián)互通節(jié)點新建I-NRF及SEPP網(wǎng)元，異網(wǎng)漫游用戶的信令面通過歸屬節(jié)點SEPP連接，用戶面通過UPF連接。

在承載網(wǎng)層面，互聯(lián)互通節(jié)點部署邊緣路由器（BG）設(shè)備及防火墻，以實現(xiàn)運營商網(wǎng)間互通。

5GC現(xiàn)網(wǎng)網(wǎng)元升級改造

異網(wǎng)漫游試商用大區(qū)或省份的AMF、SMF、UPF和UDM必須升級，NRF、NSSF、CG和PCF等其他網(wǎng)元也應(yīng)升級，否則將存在一定業(yè)務(wù)約束，但不會影響基本數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。中國聯(lián)通5G核心網(wǎng)網(wǎng)元升級改造點說明如表1所示。

表1 中國聯(lián)通5G核心網(wǎng)網(wǎng)元升級改造點說明

互聯(lián)互通節(jié)點組網(wǎng)

中國聯(lián)通異網(wǎng)漫游互聯(lián)互通節(jié)點I-NRF、SEEP的組網(wǎng)與互通運營商組網(wǎng)方式盡可能一致，以簡化組網(wǎng)。

I-NRF組網(wǎng)

設(shè)置異網(wǎng)漫游I-NRF，通過SEPP與其他運營商NRF對接。為避免現(xiàn)網(wǎng)H-NRF改造，試商用階段以I-NRF直接對接L-NRF。I-NRF直接和L-NRF對接，I-NRF需要配置到具體省份的路由，包括號段、NF Instance ID等。I-NRF組網(wǎng)架構(gòu)如圖5所示。

圖5 I-NRF組網(wǎng)架構(gòu)

在運營商內(nèi)部，每個大區(qū)的I-NRF和本大區(qū)的SEPP對接，每個大區(qū)的I-NRF和所有大區(qū)的L-NRF對接，NRF基于號段向L-NRF轉(zhuǎn)發(fā)發(fā)現(xiàn)UDM的異網(wǎng)漫游請求；I-NRF基于TAI（PLMN+TAC）向L-NRF轉(zhuǎn)發(fā)發(fā)現(xiàn)SMF的異網(wǎng)漫游請求；L-NRF基于異網(wǎng)漫游PLMN向I-NRF轉(zhuǎn)發(fā)異網(wǎng)漫游請求。

SEPP組網(wǎng)

SEPP基于PLMN路由，以負荷分擔(dān)方式路由，無大區(qū)或省份信息，因此不支持優(yōu)選本區(qū)域的對端SEPP。另外，由于各個廠家的拓撲隱藏實現(xiàn)方案不同，A廠家設(shè)備隱藏處理過的地址無法在B廠家設(shè)備進行還原，無法實現(xiàn)異廠家SEPP設(shè)備互為備份組網(wǎng)，因此試商用階段采用新建同廠家SEPP設(shè)備，SEPP部署數(shù)量與對端盡可能保持一致。在建設(shè)初期，暫時按照運營商在互聯(lián)互通節(jié)點各部署一對SEPP設(shè)備的方案建設(shè)，SEPP組網(wǎng)架構(gòu)如圖6所示。

節(jié)點內(nèi)一對SEPP負荷分擔(dān)，與所轄省5GC網(wǎng)元對接，轉(zhuǎn)發(fā)異網(wǎng)漫游信令。

圖6 SEPP組網(wǎng)架構(gòu)

筆者建議運營商之間SEPP對等部署，對等大區(qū)的SEPP之間交叉互聯(lián)，實現(xiàn)負荷分擔(dān)組網(wǎng)，轉(zhuǎn)發(fā)跨PLMN信令；非對等大區(qū)之間的SEPP不交叉組網(wǎng)。運營商內(nèi)部大區(qū)之間的SEPP互通，轉(zhuǎn)發(fā)涉及的跨大區(qū)信令，每一個大區(qū)的SEPP僅與本大區(qū)管轄省份的5GC、I-NRF對接，不與跨大區(qū)省份5GC網(wǎng)元對接。

核心網(wǎng)漫游方案作為5G異網(wǎng)漫游的保底方案，通過引入INRF和SEPP網(wǎng)元，實現(xiàn)了不同運營商之間的信令加密傳輸和拓撲隱藏，更好地保護了運營商網(wǎng)絡(luò)的隱私性和獨立性。為加快推進5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋，工信部已多次組織召開相關(guān)會議，并在新疆進行了相關(guān)技術(shù)的驗證工作，為后續(xù)的5G異網(wǎng)漫游建設(shè)做好了各項準(zhǔn)備工作。

5G異網(wǎng)漫游有助于推動5G網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，更好地提升用戶的業(yè)務(wù)體驗；加快形成熱點地區(qū)多網(wǎng)并存、邊遠地區(qū)一網(wǎng)托底的5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋格局。因此，快速構(gòu)建5G核心網(wǎng)異網(wǎng)漫游網(wǎng)絡(luò)，是打造資源集約、運行高效、業(yè)務(wù)體驗良好的5G網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵。