5G 核心網異網漫游方案分析

［呂振華 李雪馨］

1 引言

隨著5G 網絡技術的逐步成熟，各運營商都開始了大規模的網絡建設和部署。為了能夠更加高效的實現網絡部署，有效利用網絡資源，工信部在2020 年“關于促進網絡開放共享，推動5G 異網漫游的實施意見”一文中指出：“堅持科學實用、適度超前、厲行節約，引導電信企業建立健全異網漫游合作機制，合理制定5G 網絡規劃，避免重復建設。”

截至2020 年11 月，中國電信和中國聯通通過異網漫游方式，已經累計開通5G 共建共享基站超過32 萬個，節省投資超過600 億元，與國家提出的“創新、協調、綠色、開放、共享”新發展理念吻合。

2 異網漫游技術概述

異網漫游的技術路線主要有接入網漫游和核心網漫游兩種方式，核心網漫游是指一家電信企業建設完整的5G 網絡（包括無線網和核心網），其他電信企業用戶通過漫游方式接入該網絡，使用移動通信業務。而接入網漫游則是指相關電信企業分別建設核心網，共享無線接入網和回傳承載網。

相對核心網漫游來說，接入網漫游實現更加簡單，對互聯互通的要求較低，但接入網漫游由于核心網資源不共享，相關的運營商漫游間計費結算只能簡單按照共享基站及載頻數量實現，無法做到用戶級的計費結算；并且，接入網異網漫游雙方都需要投資建設核心網，相對投資較核心網漫游高。

工信部在“關于促進網絡開放共享，推動5G 異網漫游的實施意見”一文中指出：“各電信企業在人口密集的熱點地區和有明確業務需求的特定區域，可根據需要獨立建網，也可按照市場機制協商共建。在用戶數最少、網絡負荷低的邊遠地區，建設至少一張5G 托底網絡，未建網電信企業可借助該網絡向用戶提供服務。”而這種特定區域的托底網絡則更適合采用核心網異網漫游的方式實現，在不投資建設5G 網絡的基礎上，快速的實現網絡服務。

核心網異網漫游方式除了能夠滿足國內多個運營商的共建共享需求，其技術還同樣適用于跨國運營商的國際漫游。就目前來講，由于核心網漫游涉及到的技術難點較多，標準規范還不夠完善，實施難度相對較大，還沒有成熟的網絡部署案例，因此更有必要研究核心網漫游的關鍵技術，推動核心網異網漫游的技術快速成熟和部署應用。

3 5G 核心網異網漫游典型應用場景分析

針對目前的網絡建設現狀和運營商網絡部署需求，核心網異網漫游的部署場景主要可以分為以下兩種：

（1）場景一：純5G 方式的核心網異網漫游

（2）場景二：共享5G 網絡并存在4/5G 互操作的核心網異網漫游

下面將基于這兩種場景，分析相關的網絡組織和關鍵技術。

3.1 純5G 方式的核心網異網漫游

在此種場景下，用戶漫游時，歸屬網絡在漫游地無任何信號，拜訪網絡有5G 信號，用戶可以通過核心網漫游的方式接入并使用拜訪運營商的5G 網絡。其網絡組織如圖1 所示。

圖1 場景一（歸屬運營商在漫游地無任何信號，共享拜訪運營商5G 網絡）

圖1 中，運營商B 的用戶漫游到區域A，由于該區域運營商B 沒有網絡覆蓋，因此，運營商B 的用戶可通過漫游協議，接入拜訪網絡即運營商A 的核心網，并通過雙方核心網絡的互通完成業務提供。

根據目前國內各運營商網絡部署和業務覆蓋的情況，這種場景通常會存在于比較偏遠的業務區域，此時，各個運營商可以通過協商共建一套網絡，一個運營商建設的網絡可以同時為多個運營商的用戶提供接入服務。

3.2 共享5G 網絡并存在4/5G 互操作的核心網異網漫游

在此種場景下，用戶漫游時，其歸屬運營商在漫游區域有4G 信號覆蓋，但沒有5G 覆蓋，而拜訪網絡有4G/5G 網絡覆蓋，此時，歸屬運營商可以通過和拜訪運營商的共享協議，實現到拜訪運營商的5G 核心網異網漫游，為用戶提供5G 接入服務，同時，通過歸屬網絡4G 核心網和拜訪網絡的5G 核心網的互通，實現用戶在4G/5G網絡的切換，為用戶提供良好的業務感受。其網絡組織如圖2 所示。

圖2 場景二（歸屬運營商在漫游地有4G 信號，無5G 信號，共享拜訪運營商5G 網絡）

圖2 中，運營商B 的用戶漫游到區域A，可接入歸屬的4G 網絡，由于該區域運營商B 沒有5G 網絡覆蓋，因此，運營商B 的用戶可通過漫游協議，接入拜訪網絡即運營商A 的5G 核心網，并通過雙方核心網絡的互通完成業務提供。

這種場景適用于目前國內運營商共建共享的多數區域，漫游用戶在使用歸屬4G 接入的同時，還能夠根據業務需求使用漫游地5G 網絡。但相對于場景一來說，由于接入環境的復雜性，也對運營商間網絡互通提出了較高的要求。

4 5G 核心網異網漫游關鍵問題分析

核心網異網漫游需要漫游雙方運營商都部署獨立的5G 移動核心網，并實現核心網間的互通，完成漫游鑒權、跨網移動性管理、安全管理的能力。在上面描述的互通場景中，場景二對運營商間的互通要求更高，下面主要以場景2 為例，對5G 核心網異網漫游中組網架構、互操作、業務實現、終端選網等關鍵問題進行分析。

4.1 架構與組網

如圖3 所示，為了實現運營商間的核心網漫游，需要在運營商網絡邊緣部署互通設備，包括安全和邊界防護代理（SEPP）設備和邊緣媒體代理設備（IPUPS），完成跨網的互通代理、安全轉發、并根據運營商間的互通需求，完成拓撲隱藏、報文正畸等多項功能。此時，所有控制面信令均通過SEPP 轉發，用戶面流量均通過IPUPS轉發。

圖3 場景二組網架構參考圖

同時，漫游雙方運營商間NRF 需要實現互通，以實現運營商間網元發現、鑒權簽約等信息轉發。互通的NRF 可根據漫游業務量、漫游地點、業務維護方便性等因素，選擇用戶歸屬省/大區NRF，也可以設置專用的漫游NRF。根據目前3GPP R16 協議標準，由于SEPP 未實現在NRF 上自動注冊的功能，需要在NRF 上手動配置SEPP 路由信息，以實現信令轉發。SEPP 與IPUPS 的部署位置隨互通NRF 的變化而變化。

目前，互通層面SEPP 及IPUPS 標準尚不成熟完善，協議層面的互通細節尚未確定，并且，運營商之間互通的邏輯接口可能存在不同運營商之間的字段差異分析，需要運營商間的互通測試，因此，核心網漫游的能力實現尚需要時間完善和推進。

4.2 互操作

為了實現場景二提到的接入漫游運營商5G 網絡，并在覆蓋不足的條件下平滑切換至歸屬運營商的4G 網絡，需要漫游雙方實現4G/5G 的網絡互通；同時，在5G VONR 技術尚未成熟時，用戶在漫游區域發起語音業務的時候，也需要回落到歸屬運營商的4G 網絡。

為了實現以上需求，需要開啟運營商間的N26 接口，即漫游運營商AMF 和歸屬運營商MME 之間的接口，如圖3 所示，用于傳遞5GS 和EPS 之間互操作的信息。

從目前的測試標準情況來看，運營商之間如需要開通N26 接口，設備可能需要增加判斷邏輯和信息傳遞定制，例如語音回落4G 是采用切換方式還是重定向（redirect）方式，兩種方式語音回落時延不同，其中，重定向方式的回落時延較切換長，會一定程度上影響用戶語音建立的接續體驗，但配置會相對簡單；切換方式5G 基站需配置切換鄰區。同時，對于跨網語音業務和數據業務的切換時延也需要驗證，其他方面諸如4G/5G 融合網關的選擇問題等都需要漫游雙方進行細化研究，明確相關的技術細節。

4.3 業務實現

在核心網異網漫游方式下，漫游用戶從漫游地接入，在歸屬地完成用戶鑒權，由歸屬地網絡完成對用戶業務的控制，但是由于在業務連接、網絡選擇等方面先經由漫游地網絡，因此，用戶業務受限于漫游地運營商核心網，即在雙方運營商提供業務不對等不一致的情況下，需雙方共同協商相關方案，否則會對用戶業務實現造成影響。例如緊急呼叫業務，由于目前國內三家運營商采用的方案不一致，有的網絡將緊急呼叫作為普通呼叫處理，有的則通過SOS APN 創建緊急呼叫會話完成緊急呼叫，當漫游地運營商對業務的處理不同于歸屬地時，可能出現用戶的業務體驗不一，甚至無法正常完成跨域的補充業務的情況。

目前，三家運營商的基于5G 的語音業務（VONR）均未測試，后續跨運營商的漫游業務實現也需要雙方協商完成相關的業務互通和測試。

另外，由于目前5G 網絡覆蓋不足，4G、5G 網絡共存的問題將長期存在，跨運營商的4G、5G 互通涉及到運營商間的網絡配合，特別是漫游運營商和歸屬運營商4G共存時，由于目前國內沒有實現跨運營商的4G 異網漫游，那么當存在4G、5G 網絡重疊覆蓋時，運營商間的網絡選擇、后續的業務連續性，共享區域和非共享區域邊界如何避免業務中斷和乒乓切換，都是異網漫游后續需要研究和驗證的關鍵問題。

4.4 終端接入及網絡選擇的問題

對于一個特定的終端來說，通常需要維護幾種不同類型的PLMN 列表用于接入不同的網絡，在有漫游需求的流程中，終端主要的使用的PLMN 如下：

（1）RPLMN（Registered PLMN）已登記PLMN，即終端在上次關機或脫網前登記上的PLMN；

（2）HPLMN（Home PLMN）歸屬PLMN：為終端用戶歸屬的PLMN。也就是說，終端USIM 卡上的IMSI號中包含的MCC 和MNC 與HPLMN 上的MCC 和MNC是一致的，對于某一用戶來說，其歸屬的PLMN 只有一個。

（3）EHPLMN（Equivalent HPLMN）等效HPLMN：包含在等效HPLMN 列表中的所有PLMN，終端選網時，如果RPLMN無法接入，即從EPLMN中按優先級選擇接入。

由于目前國內尚未開通跨運營商的異網漫游，因此，為了防止在非共享區域的漫游接入，各個運營商均在終端的網絡禁止列表（Forbidden PLMN）中將非本運營商的PLMN 寫入，因此，當終端漫游至共享區域，也無法接入曾經出現在禁止列表的網絡。

為了解決這一問題，可采用以下方案：對于共享區域，漫游運營商啟用新的網絡EHPLMN 即新網號，歸屬方4G基站下發5G 共享網絡號為EHPLMN，在重選網絡時選擇共享5G 網絡接入；如無歸屬方4G 網絡，則需要事先寫入EHPLMN，這涉及用戶換卡問題。而在非共享區域，則維持現網的設置，即非共享區域各個運營商的SIM 卡中互相將對方的老網號設置為Forbidden PLMN。

由于共享區域和非共享區域終端接入策略不同，加之新網號和EHPLMN 的引入，終端對于網絡標識的顯示和網絡能力的適配還需要進一步驗證。

5 結束語

從上面的分析可以看出，雖然核心網異網漫游方式能夠滿足國內多個運營商的共建共享需求，其技術還同樣適用于跨國運營商的國際漫游，但在標準上還存在不少需要完善的地方，相關互通、業務、終端等方面還需要運營商間進一步確定方案和測試研究。目前，為了有效推進相關工作進展，國內也正在制定相關的技術要求和標準規范，指導和引導運營商網絡建設和互通。