中興通訊SBA+SBA向eSBA演進之路

中興通訊|陳亞權 劉西亮 方琰崴

SBA向eSBA演進是必然趨勢，中興通訊領先的SBA+解決方案為SBA向eSBA的平滑演進提供了方向。

在3GPP R15版本中，SBA（Servicebased Architecture，服務化架構）作為5G的基礎網(wǎng)絡架構，極大地推動了CT向IT微服務的轉變。隨著運營商與設備商大范圍的測試和試商用5G，SBA的成熟度越來越高。SBA架構的引入將電信設備從過去的網(wǎng)元及網(wǎng)元間高耦合模式，變?yōu)榫W(wǎng)元功能服務化及服務間輕量級交互協(xié)議的低耦合模式，使得5G網(wǎng)絡成為一個靈活、可編輯、易上線、按需部署的網(wǎng)絡。

5G網(wǎng)絡面向全場景、全行業(yè)應用，業(yè)務和功能需求越來越多樣化，這對網(wǎng)絡的可靠性要求也越來越高。網(wǎng)絡功能如何解耦、網(wǎng)絡如何高效通信、UPF（User Plane Function，用戶面功能）分布式部署帶來的業(yè)務連續(xù)性等問題都需要基于SBA架構進行持續(xù)演進和發(fā)展，因此3GPP在R16 eSBA（enhanced SBA）中提出了25種假設場景及其可能的解決方案。

對于SBA如何向eSBA平滑演進、如何保護已有SBA架構網(wǎng)絡建設投資等問題，eSBA中并未給出詳細的演進方案。為此，中興通訊創(chuàng)新性地提出了SBA+的解決方案，這種新的解決思路和方法極大地方便了SBA向eSBA演進。

R15 SBA的挑戰(zhàn)

SBA包括了網(wǎng)絡功能服務化NFS(Network Function Service，網(wǎng)絡功能服務)和基于服務的接口SBI(Serial Based Interface，基于業(yè)務的接口)兩大元素。NFS將傳統(tǒng)網(wǎng)元的功能以軟件的方式定義為若干個網(wǎng)絡功能服務，網(wǎng)絡功能間的通信與交互通過服務調(diào)用的方式實現(xiàn)。

SBI主要指控制面網(wǎng)絡功能服務之間通過HTTP通信，可以被經(jīng)過授權的網(wǎng)絡功能靈活調(diào)用。

SBA在網(wǎng)絡功能服務化和SBI基礎上，通過存儲和計算的分離，即邏輯上獨立出來非結構化數(shù)據(jù)服務功能（UDSF）和結構化數(shù)據(jù)服務功能（UDR），從而實現(xiàn)了無狀態(tài)NF。同時通過CUPS實現(xiàn)控制面和轉發(fā)面分離，將對網(wǎng)絡協(xié)議功能強依賴的轉發(fā)面UPF從網(wǎng)絡中分離出來，實現(xiàn)更為靈活的部署，滿足不同應用場景需求，如圖1所示。

但在SBA推動了5GC重大變革的同時也帶來了新的挑戰(zhàn)。

圖 1 3GPP 建議的5G SBA架構圖（TS 23.501 R15）

一是對無狀態(tài)網(wǎng)絡功能的解析，當前還有很多NF存在業(yè)務邏輯和接口的綁定問題，導致不能做到真正的無狀態(tài)，如AMF（Access and Mobility Management Function，接入和移動性管理功能）無狀態(tài)受限NR連接。

二是各個NF中的通用功能和專有功能的切割問題，即如何讓NF做到更加純粹。

三是網(wǎng)絡功能NF提供的網(wǎng)絡功能服務NFS的細分問題，如SMF中PDU（Protocol Data Unit，協(xié)議數(shù)據(jù)單元）Session既包含會話處理又包含PCC部分處理。

四是CUPS控制面和轉發(fā)面分離，對于C面和U面的組合以及容災處理，在配置簡化、運維開通上，依然有很多挑戰(zhàn)。

這些挑戰(zhàn)對發(fā)揮SBA的低耦合、高靈活性能有著重大的影響。同時，這些挑戰(zhàn)也為R16 eSBA的設計提供了解決問題的方向。

R16 eSBA的設計

2018年12月，3GPP正式發(fā)布了R16第一版eSBA構想，針對SBA可能面臨的7種典型事件，提出了25個解決方案，諸如如何對SF以及NF進行功能重組等，而對如何從SBA向eSBA演進并未給出詳細建議，因此解決從SBA到eSBA的演進將會有力推動SBA向更加靈活、可靠的eSBA平滑演進。

圖2 3GPP eSBA分布式服務框架（TS 23.742 R16）

以eSBA分布式服務框架設計為例，將業(yè)務和框架解耦，業(yè)務拆分成業(yè)務邏輯和框架代理，框架進行功能重構，把業(yè)務發(fā)現(xiàn)、注冊、認證、路由控制等功能作為框架的基本功能，通過框架代理為所有業(yè)務服務（見圖2）。

eSBA還要對網(wǎng)絡功能NF提供的網(wǎng)絡功能服務NFS做更詳細的模塊化細分。以AMF為例，在R15中，AMF包括Communication、EventExposure、Location和MT（Mobile Termination）4種網(wǎng)絡功能服務，未來為了能更好地為UE管理好N2連接，需要新增N2網(wǎng)絡功能服務，而這個服務就是從AMF中再次細分出來的。

SBA+創(chuàng)新方案助力SBA向eSBA平滑演進

中興通訊率先在行業(yè)提出SBA+解決方案（見圖3），鋪平SBA向eSBA演進之路。

● 網(wǎng)絡功能無狀態(tài)重構

SBA+解決方案可依托SBA架構對網(wǎng)絡功能服務進行邏輯劃分，提取網(wǎng)絡功能服務（NFS）有狀態(tài)部分，并對有狀態(tài)部分做特殊可靠性處理。網(wǎng)絡功能服務無狀態(tài)部分代表了該網(wǎng)絡功能服務對外表現(xiàn)為無狀態(tài)。進而實現(xiàn)了網(wǎng)絡功能服務秒級彈縮，按需彈縮，更加方便業(yè)務的發(fā)展。

● 網(wǎng)絡功能服務實現(xiàn)業(yè)務邏輯和接口細分

針對AMF、SMF、UDM等3GPP定義的網(wǎng)絡功能進行重構，將鏈路管理、功能發(fā)現(xiàn)等功能分拆并作為單獨服務，以通用服務來為其他網(wǎng)絡功能提供服務，即業(yè)務邏輯和通用邏輯功能分離。

以AMF為例，將與(R)AN交互的N2接口及與MME交互的N26接口的鏈路處理部分剝離出來，并且這部分鏈路處理模塊還可以被SMF共用，讓AMF專注于處理接入相關的業(yè)務邏輯。

經(jīng)過網(wǎng)絡功能重構后，業(yè)務邏輯專注于處理業(yè)務，當需要網(wǎng)絡功能間通信時，再向通用服務發(fā)出請求，通用服務再進行響應。通用服務共享給其他網(wǎng)絡功能使用后，也將大大提升模塊利用率。重構之后，業(yè)務邏輯和通用功能都達到了輕量化，系統(tǒng)的彈縮也可以更加靈活。

● 網(wǎng)絡功能服務按照功能特性內(nèi)聚細分

要滿足eSBA的演進要求，還需要對網(wǎng)絡功能服務進一步內(nèi)聚，將具有獨立特性、功能的模塊抽象出來，成為新的NFS。

圖3 中興通訊SBA+網(wǎng)絡架構

以SMF為例，根據(jù)3GPP R15的定義，SMF包括兩種服務：PDUSession和Event Expo sure。中興通訊將PDUSession根據(jù)其功能特點進行了再次細分，拆分為IPM（IP Management，IP管理）、UPM（User Management，用戶管理）、PDU Session-C和PDUSession-PCC，根據(jù)不同場景、不同需求運行不同的服務。

細分讓網(wǎng)絡功能的重組更加精細化，也為網(wǎng)絡功能的重組提供了更多的可能，而且，細分的最終目的依然是讓網(wǎng)絡更加靈活。

● CUPS控制轉發(fā)優(yōu)化

在4G網(wǎng)絡里，為提高媒體面轉發(fā)效率、降低時延、提高帶寬、增強容災能力，將SAE-GW分離成 GW-C和GW-U。但在5G網(wǎng)絡中，由于媒體面UPF已經(jīng)是一個單獨基于SBA的網(wǎng)絡功能，可以通過N4接口、SMF靈活部署，UPF可以下沉到MEC。

但是SBA存在C面和U面由于配置復雜而導致開通復雜的問題，中興通訊通過更加科學地靈活簡化配置C面和U面，使得SMF和UPF可以進行1∶1、1∶M、M∶1、M∶N等各種復雜場景下的配置，大大提高了CUPS的容災能力，也縮短了系統(tǒng)開通的時間，為SBA向eSBA高可靠容災場景的演進打下基礎。

總體看來，雖然3GPP R16中eSBA的解決方案還有很多需要進一步討論，但是SBA向eSBA演進是必經(jīng)之路，而中興通訊領先的SBA+解決方案為SBA向eSBA的平滑演進提供了方向。