5G 核心网异网漫游方案分析

［吕振华 李雪馨］

1 引言

随着5G 网络技术的逐步成熟，各运营商都开始了大规模的网络建设和部署。为了能够更加高效的实现网络部署，有效利用网络资源，工信部在2020 年“关于促进网络开放共享，推动5G 异网漫游的实施意见”一文中指出：“坚持科学实用、适度超前、厉行节约，引导电信企业建立健全异网漫游合作机制，合理制定5G 网络规划，避免重复建设。”

截至2020 年11 月，中国电信和中国联通通过异网漫游方式，已经累计开通5G 共建共享基站超过32 万个，节省投资超过600 亿元，与国家提出的“创新、协调、绿色、开放、共享”新发展理念吻合。

2 异网漫游技术概述

异网漫游的技术路线主要有接入网漫游和核心网漫游两种方式，核心网漫游是指一家电信企业建设完整的5G 网络（包括无线网和核心网），其他电信企业用户通过漫游方式接入该网络，使用移动通信业务。而接入网漫游则是指相关电信企业分别建设核心网，共享无线接入网和回传承载网。

相对核心网漫游来说，接入网漫游实现更加简单，对互联互通的要求较低，但接入网漫游由于核心网资源不共享，相关的运营商漫游间计费结算只能简单按照共享基站及载频数量实现，无法做到用户级的计费结算；并且，接入网异网漫游双方都需要投资建设核心网，相对投资较核心网漫游高。

工信部在“关于促进网络开放共享，推动5G 异网漫游的实施意见”一文中指出：“各电信企业在人口密集的热点地区和有明确业务需求的特定区域，可根据需要独立建网，也可按照市场机制协商共建。在用户数最少、网络负荷低的边远地区，建设至少一张5G 托底网络，未建网电信企业可借助该网络向用户提供服务。”而这种特定区域的托底网络则更适合采用核心网异网漫游的方式实现，在不投资建设5G 网络的基础上，快速的实现网络服务。

核心网异网漫游方式除了能够满足国内多个运营商的共建共享需求，其技术还同样适用于跨国运营商的国际漫游。就目前来讲，由于核心网漫游涉及到的技术难点较多，标准规范还不够完善，实施难度相对较大，还没有成熟的网络部署案例，因此更有必要研究核心网漫游的关键技术，推动核心网异网漫游的技术快速成熟和部署应用。

3 5G 核心网异网漫游典型应用场景分析

针对目前的网络建设现状和运营商网络部署需求，核心网异网漫游的部署场景主要可以分为以下两种：

（1）场景一：纯5G 方式的核心网异网漫游

（2）场景二：共享5G 网络并存在4/5G 互操作的核心网异网漫游

下面将基于这两种场景，分析相关的网络组织和关键技术。

3.1 纯5G 方式的核心网异网漫游

在此种场景下，用户漫游时，归属网络在漫游地无任何信号，拜访网络有5G 信号，用户可以通过核心网漫游的方式接入并使用拜访运营商的5G 网络。其网络组织如图1 所示。

图1 场景一（归属运营商在漫游地无任何信号，共享拜访运营商5G 网络）

图1 中，运营商B 的用户漫游到区域A，由于该区域运营商B 没有网络覆盖，因此，运营商B 的用户可通过漫游协议，接入拜访网络即运营商A 的核心网，并通过双方核心网络的互通完成业务提供。

根据目前国内各运营商网络部署和业务覆盖的情况，这种场景通常会存在于比较偏远的业务区域，此时，各个运营商可以通过协商共建一套网络，一个运营商建设的网络可以同时为多个运营商的用户提供接入服务。

3.2 共享5G 网络并存在4/5G 互操作的核心网异网漫游

在此种场景下，用户漫游时，其归属运营商在漫游区域有4G 信号覆盖，但没有5G 覆盖，而拜访网络有4G/5G 网络覆盖，此时，归属运营商可以通过和拜访运营商的共享协议，实现到拜访运营商的5G 核心网异网漫游，为用户提供5G 接入服务，同时，通过归属网络4G 核心网和拜访网络的5G 核心网的互通，实现用户在4G/5G网络的切换，为用户提供良好的业务感受。其网络组织如图2 所示。

图2 场景二（归属运营商在漫游地有4G 信号，无5G 信号，共享拜访运营商5G 网络）

图2 中，运营商B 的用户漫游到区域A，可接入归属的4G 网络，由于该区域运营商B 没有5G 网络覆盖，因此，运营商B 的用户可通过漫游协议，接入拜访网络即运营商A 的5G 核心网，并通过双方核心网络的互通完成业务提供。

这种场景适用于目前国内运营商共建共享的多数区域，漫游用户在使用归属4G 接入的同时，还能够根据业务需求使用漫游地5G 网络。但相对于场景一来说，由于接入环境的复杂性，也对运营商间网络互通提出了较高的要求。

4 5G 核心网异网漫游关键问题分析

核心网异网漫游需要漫游双方运营商都部署独立的5G 移动核心网，并实现核心网间的互通，完成漫游鉴权、跨网移动性管理、安全管理的能力。在上面描述的互通场景中，场景二对运营商间的互通要求更高，下面主要以场景2 为例，对5G 核心网异网漫游中组网架构、互操作、业务实现、终端选网等关键问题进行分析。

4.1 架构与组网

如图3 所示，为了实现运营商间的核心网漫游，需要在运营商网络边缘部署互通设备，包括安全和边界防护代理（SEPP）设备和边缘媒体代理设备（IPUPS），完成跨网的互通代理、安全转发、并根据运营商间的互通需求，完成拓扑隐藏、报文正畸等多项功能。此时，所有控制面信令均通过SEPP 转发，用户面流量均通过IPUPS转发。

图3 场景二组网架构参考图

同时，漫游双方运营商间NRF 需要实现互通，以实现运营商间网元发现、鉴权签约等信息转发。互通的NRF 可根据漫游业务量、漫游地点、业务维护方便性等因素，选择用户归属省/大区NRF，也可以设置专用的漫游NRF。根据目前3GPP R16 协议标准，由于SEPP 未实现在NRF 上自动注册的功能，需要在NRF 上手动配置SEPP 路由信息，以实现信令转发。SEPP 与IPUPS 的部署位置随互通NRF 的变化而变化。

目前，互通层面SEPP 及IPUPS 标准尚不成熟完善，协议层面的互通细节尚未确定，并且，运营商之间互通的逻辑接口可能存在不同运营商之间的字段差异分析，需要运营商间的互通测试，因此，核心网漫游的能力实现尚需要时间完善和推进。

4.2 互操作

为了实现场景二提到的接入漫游运营商5G 网络，并在覆盖不足的条件下平滑切换至归属运营商的4G 网络，需要漫游双方实现4G/5G 的网络互通；同时，在5G VONR 技术尚未成熟时，用户在漫游区域发起语音业务的时候，也需要回落到归属运营商的4G 网络。

为了实现以上需求，需要开启运营商间的N26 接口，即漫游运营商AMF 和归属运营商MME 之间的接口，如图3 所示，用于传递5GS 和EPS 之间互操作的信息。

从目前的测试标准情况来看，运营商之间如需要开通N26 接口，设备可能需要增加判断逻辑和信息传递定制，例如语音回落4G 是采用切换方式还是重定向（redirect）方式，两种方式语音回落时延不同，其中，重定向方式的回落时延较切换长，会一定程度上影响用户语音建立的接续体验，但配置会相对简单；切换方式5G 基站需配置切换邻区。同时，对于跨网语音业务和数据业务的切换时延也需要验证，其他方面诸如4G/5G 融合网关的选择问题等都需要漫游双方进行细化研究，明确相关的技术细节。

4.3 业务实现

在核心网异网漫游方式下，漫游用户从漫游地接入，在归属地完成用户鉴权，由归属地网络完成对用户业务的控制，但是由于在业务连接、网络选择等方面先经由漫游地网络，因此，用户业务受限于漫游地运营商核心网，即在双方运营商提供业务不对等不一致的情况下，需双方共同协商相关方案，否则会对用户业务实现造成影响。例如紧急呼叫业务，由于目前国内三家运营商采用的方案不一致，有的网络将紧急呼叫作为普通呼叫处理，有的则通过SOS APN 创建紧急呼叫会话完成紧急呼叫，当漫游地运营商对业务的处理不同于归属地时，可能出现用户的业务体验不一，甚至无法正常完成跨域的补充业务的情况。

目前，三家运营商的基于5G 的语音业务（VONR）均未测试，后续跨运营商的漫游业务实现也需要双方协商完成相关的业务互通和测试。

另外，由于目前5G 网络覆盖不足，4G、5G 网络共存的问题将长期存在，跨运营商的4G、5G 互通涉及到运营商间的网络配合，特别是漫游运营商和归属运营商4G共存时，由于目前国内没有实现跨运营商的4G 异网漫游，那么当存在4G、5G 网络重叠覆盖时，运营商间的网络选择、后续的业务连续性，共享区域和非共享区域边界如何避免业务中断和乒乓切换，都是异网漫游后续需要研究和验证的关键问题。

4.4 终端接入及网络选择的问题

对于一个特定的终端来说，通常需要维护几种不同类型的PLMN 列表用于接入不同的网络，在有漫游需求的流程中，终端主要的使用的PLMN 如下：

（1）RPLMN（Registered PLMN）已登记PLMN，即终端在上次关机或脱网前登记上的PLMN；

（2）HPLMN（Home PLMN）归属PLMN：为终端用户归属的PLMN。也就是说，终端USIM 卡上的IMSI号中包含的MCC 和MNC 与HPLMN 上的MCC 和MNC是一致的，对于某一用户来说，其归属的PLMN 只有一个。

（3）EHPLMN（Equivalent HPLMN）等效HPLMN：包含在等效HPLMN 列表中的所有PLMN，终端选网时，如果RPLMN无法接入，即从EPLMN中按优先级选择接入。

由于目前国内尚未开通跨运营商的异网漫游，因此，为了防止在非共享区域的漫游接入，各个运营商均在终端的网络禁止列表（Forbidden PLMN）中将非本运营商的PLMN 写入，因此，当终端漫游至共享区域，也无法接入曾经出现在禁止列表的网络。

为了解决这一问题，可采用以下方案：对于共享区域，漫游运营商启用新的网络EHPLMN 即新网号，归属方4G基站下发5G 共享网络号为EHPLMN，在重选网络时选择共享5G 网络接入；如无归属方4G 网络，则需要事先写入EHPLMN，这涉及用户换卡问题。而在非共享区域，则维持现网的设置，即非共享区域各个运营商的SIM 卡中互相将对方的老网号设置为Forbidden PLMN。

由于共享区域和非共享区域终端接入策略不同，加之新网号和EHPLMN 的引入，终端对于网络标识的显示和网络能力的适配还需要进一步验证。

5 结束语

从上面的分析可以看出，虽然核心网异网漫游方式能够满足国内多个运营商的共建共享需求，其技术还同样适用于跨国运营商的国际漫游，但在标准上还存在不少需要完善的地方，相关互通、业务、终端等方面还需要运营商间进一步确定方案和测试研究。目前，为了有效推进相关工作进展，国内也正在制定相关的技术要求和标准规范，指导和引导运营商网络建设和互通。