- 工聯網
- 作者：陜西聯通西北大區運營中心 席曉 李照華 丁亮亮
- 2023年2月8日 17:18
工聯網消息(IItime) 2020年，工信部發文推進電信基礎設施共建共享，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，組織中國聯通、中國電信、中國移動、中國廣電四家企業與中國鐵塔等進一步完善共建共享協調機制，統籌鐵塔等基站配套設施建設需求，支持基礎電信企業本著“公平公正、互惠互利”的原則開展5G網絡共建共享和異網漫游。
在黨的二十大召開后，加快5G發展、推動“新基建”成為重要國策，而異網漫游有助于加快我國5G網絡建設。國家相關部門也在積極推動5G異網漫游工作，工信部發布的《關于促進網絡開放共享 推動5G異網漫游的實施意見》指出，要推進5G接入網共享和核心網漫游，進一步拓展5G網絡共建共享的深度和廣度，形成熱點地區多網并存、邊遠地區一網托底的網絡格局。
眾所周知，5G網絡要實現廣覆蓋，其基站的建設規模需要達到4G網絡的3到4倍。如果按照過去的建網模式，在每個地方都要有各大運營商的5G網絡覆蓋，不僅投資規模巨大，而且網絡建設進度會被拖慢。
通過異網漫游，各大運營商可以在熱點區域各自建設5G網絡，而在邊遠地區，只需要以“分片包干”的形式共同建設一張5G網絡。例如，在西藏邊遠地區由中國移動進行5G網絡覆蓋，其他運營商的用戶可以通過異網漫游使用中國移動的5G網絡；在新疆邊遠地區，由中國聯通進行5G網絡覆蓋，其他運營商的用戶同樣可以共享中國聯通的5G網絡。顯而易見，這種建網方式既實現了邊遠地區的5G網絡覆蓋，又降低了運營商的投資成本，可以有效加快5G網絡覆蓋進度。
目前，各大運營商的接入網共建共享模式已初具規模，而漫游區域的核心網異網漫游建設已迫在眉睫，如何快速地構建高效的異網漫游核心網成為各大運營商核心網建設的難題。
因此，運營商應充分運用核心網異網漫游相關技術，積極規劃5G核心網異網漫游組網方案，快速建設異網漫游網絡，才能更好地提升用戶的業務體驗，為業務的發展提供更好的支撐。本文旨在為運營商5G核心網異網漫游組網提供技術解決方案，加快5G核心網異網漫游組網建設，更好地為異網漫游用戶提供5G網絡服務。
5G核心網異網漫游架構
5G核心網異網漫游是指在獨立組網（SA）方式下，歸屬網絡方用戶在漫游區域內通過接入拜訪網絡方5G網絡的方式使用5G網絡。
5G核心網漫游運營商雙方的5G接入網、核心網獨立建設和管理，用戶獨立管理。如圖1所示，5G核心網異網漫游采用歸屬路由方式實現，即漫游用戶數據回到歸屬網絡，業務由歸屬網絡提供。
圖1 5G核心網異網漫游
提供5G核心網漫游的網絡，可以為用戶提供數據業務、基于IMS的語音或視頻業務以及SMS over IP（IMS）短消息業務。提供5G核心網漫游業務的運營商雙方基于網間漫游協議為漫游用戶提供相應的服務。
5G核心網異網漫游總體要求及場景
5G核心網異網漫游網絡，應向用戶提供數據業務以及基于IMS域的VoNR語音或視頻通話（含緊急呼叫業務）、SMS over IP（IMS）短消息業務。
當用戶處于不同的漫游場景時，終端會按照一定規則選擇不同的網絡，漫游共享5G區域：有拜訪運營商（PLMN2）的5G信號和4G信號時，拜訪網絡方只共享5G不共享4G；有歸屬運營商（PLMN1）的4G信號時，漫游用戶優先使用拜訪網絡方的5G信號；無歸屬運營商的4G信號時，漫游用戶使用拜訪網絡方的5G信號。
5G核心網漫游主要適用的場景是：縣及以下行政區、有拜訪網絡5G信號且無歸屬網絡5G信號的區域。要實現異網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絡的5G頻率，二是終端在有歸屬網絡5G信號時可自動切換回歸屬網絡。在漫游共享5G區域內和邊界區域，異網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：在拜訪網絡方5G網絡內移動；從歸屬網絡方4G網絡漫出到共享5G網絡；從共享5G網絡漫回到歸屬網絡方4G網絡；從歸屬網絡方5G網絡漫出到共享5G網絡；從共享5G網絡漫回到歸屬網絡方5G網絡。
圖2 5G核心網異網漫游移動性場景
5G核心網異網漫游組網架構
目前，各大運營商的5G核心網異網漫游組網方案還在初步建設階段，具體的組網與共享區域、共享方式（4G/5G之間有無互操作）、信令業務量等密切相關。
從核心網的網絡架構層面來說，核心網異網漫游類似于獨立組網的國際漫游。運營商可以在各自信令面網絡邊界部署SEPP(安全邊緣保護代理），實現拓撲隱藏等功能，用戶面使用UPF互通；5G核心網異網漫游采用歸屬網絡路由方式，即漫游用戶的語音和數據業務均回到歸屬網絡進行處理，漫游網絡僅提供接入服務。5G核心網異網漫游組網初期整體架構建議如圖3所示。
圖3 5G核心網異網漫游組網初期整體架構
首先，異網漫游局新建網元包括vSEPP、I-NRF、H-SMF、H-UPF。vSEPP負責PLMN間控制面信令安全傳輸；I-NRF用于獨立組網下漫游跨PLMN的服務發現；H-SMF和H-UPF分別是控制面和用戶面歸屬地接入網關。
其次，SEPP為PLMN級信令網關，網內其他NF將所有跨PLMN信令發送至SEPP，SEPP提供PLMN間的信令路由轉發，SEPP提供信令傳輸加密保護，實現拓撲隱藏和信令校驗等安全防護功能。
再次，漫出使用5G獨立組網業務，采用歸屬地路由方式，數據會話錨點建立在H-SMF上。
最后，IMS承載通過歸屬地網絡接入IMS網絡，提供語音、短信等業務。運營商應按現網5G核心網實際部署情況，決定漫游局的SEPP、H-SMF、H-UPF是按全網集中還是按大區或省份分散的方式部署。
5G核心網異網漫游試商用組網建議
運營商5GC網絡整體組網架構應保持不變，采用分大區或省部署5GC控制面，現網5GC網元升級支持異網漫游功能及VoNR業務。中國聯通異網漫游試商用組網如圖4所示。
圖4 中國聯通異網漫游試商用組網
大區或省可設置異網漫游互聯互通節點，在互聯互通節點新建I-NRF及SEPP網元，異網漫游用戶的信令面通過歸屬節點SEPP連接，用戶面通過UPF連接。
在承載網層面，互聯互通節點部署邊緣路由器（BG）設備及防火墻，以實現運營商網間互通。
5GC現網網元升級改造
異網漫游試商用大區或省份的AMF、SMF、UPF和UDM必須升級，NRF、NSSF、CG和PCF等其他網元也應升級，否則將存在一定業務約束，但不會影響基本數據業務。中國聯通5G核心網網元升級改造點說明如表1所示。
表1 中國聯通5G核心網網元升級改造點說明
互聯互通節點組網
中國聯通異網漫游互聯互通節點I-NRF、SEEP的組網與互通運營商組網方式盡可能一致，以簡化組網。
I-NRF組網
設置異網漫游I-NRF，通過SEPP與其他運營商NRF對接。為避免現網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組網架構如圖5所示。
圖5 I-NRF組網架構
在運營商內部，每個大區的I-NRF和本大區的SEPP對接，每個大區的I-NRF和所有大區的L-NRF對接，NRF基于號段向L-NRF轉發發現UDM的異網漫游請求；I-NRF基于TAI（PLMN+TAC）向L-NRF轉發發現SMF的異網漫游請求；L-NRF基于異網漫游PLMN向I-NRF轉發異網漫游請求。
SEPP組網
SEPP基于PLMN路由，以負荷分擔方式路由，無大區或省份信息，因此不支持優選本區域的對端SEPP。另外，由于各個廠家的拓撲隱藏實現方案不同，A廠家設備隱藏處理過的地址無法在B廠家設備進行還原，無法實現異廠家SEPP設備互為備份組網，因此試商用階段采用新建同廠家SEPP設備，SEPP部署數量與對端盡可能保持一致。在建設初期，暫時按照運營商在互聯互通節點各部署一對SEPP設備的方案建設，SEPP組網架構如圖6所示。
節點內一對SEPP負荷分擔，與所轄省5GC網元對接，轉發異網漫游信令。
圖6 SEPP組網架構
筆者建議運營商之間SEPP對等部署，對等大區的SEPP之間交叉互聯，實現負荷分擔組網，轉發跨PLMN信令；非對等大區之間的SEPP不交叉組網。運營商內部大區之間的SEPP互通，轉發涉及的跨大區信令，每一個大區的SEPP僅與本大區管轄省份的5GC、I-NRF對接，不與跨大區省份5GC網元對接。
核心網漫游方案作為5G異網漫游的保底方案，通過引入INRF和SEPP網元，實現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絡的隱私性和獨立性。為加快推進5G網絡覆蓋，工信部已多次組織召開相關會議，并在新疆進行了相關技術的驗證工作，為后續的5G異網漫游建設做好了各項準備工作。
5G異網漫游有助于推動5G網絡的快速發展，更好地提升用戶的業務體驗；加快形成熱點地區多網并存、邊遠地區一網托底的5G網絡覆蓋格局。因此，快速構建5G核心網異網漫游網絡，是打造資源集約、運行高效、業務體驗良好的5G網絡的關鍵。
