5G信令網(wǎng)部署方案及演進策略研究

穆 佳，馬瑞濤（中國聯(lián)通研究院，北京 100176）

1 概述

隨著5G的引入以及移動網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展，未來5G 核心網(wǎng)（5GC）將會逐步規(guī)模商用，5GC 網(wǎng)元之間的通信將大量采用超文本傳輸協(xié)議（HTTP），運營商原有以七號信令（No.7）和Diameter 信令為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)2G/3G/4G 信令網(wǎng)將無法完成HTTP 信令路由和疏導。如何構(gòu)建基于HTTP 協(xié)議的5G 信令網(wǎng)，優(yōu)化5GC 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，降低5GC 運維成本，保證網(wǎng)絡(luò)的可擴展性、易維護性和安全可靠性，成為運營商網(wǎng)絡(luò)部署和演進過程中急需解決的關(guān)鍵問題。

3GPP 標準組織在R15 階段引入綁定支持功能（BSF）用來解決多個策略控制功能（PCF）組網(wǎng)時的N5/Rx 接口尋址問題，引入安全邊界保護代理（SEPP）作為邊界信令安全網(wǎng)關(guān)用來解決網(wǎng)間信令漫游互通問題。進一步地，3GPP標準組織在R16階段基于5GC增強服務(wù)化架構(gòu)（eSBA），引入服務(wù)通信代理（SCP）用來完成服務(wù)化接口信令的集中路由和轉(zhuǎn)發(fā)，優(yōu)化5GC 服務(wù)通信架構(gòu)。SCP、BSF、SEPP 將作為5G 信令網(wǎng)的核心網(wǎng)元，在運營商5G信令網(wǎng)的部署和演進中發(fā)揮重要作用。

目前國內(nèi)外運營商已經(jīng)或正在開展5G 信令網(wǎng)的方案研究和測試驗證，部分運營商已經(jīng)開展部分5G信令網(wǎng)元（例如BSF）的商用部署。各設(shè)備廠家都在對5G信令網(wǎng)的功能定位及部署方案進行探討研究，不少廠家已經(jīng)給出了產(chǎn)品規(guī)劃。

2 5G信令網(wǎng)主要應用場景

2.1 5GC信令的集中路由

在5G 引入初期，由于網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)量還不是很大，5GC 中的各個網(wǎng)絡(luò)功能（NF）之間的HTTP 信令采用了網(wǎng)狀全互聯(lián)的方式。然而到了5G規(guī)模商用階段，隨著網(wǎng)絡(luò)中NF 的不斷增多，HTTP 連接的管理和維護將會變得異常繁雜。更為嚴重的是，一旦網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)信令風暴，由于缺少實時和集中的有效處理機制，將會導致網(wǎng)絡(luò)癱瘓。

針對上述問題，3GPP 在R16 階段引入SCP，將基于NRF 重定向路由的直連組網(wǎng)架構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榛赟CP代理路由的準直連組網(wǎng)架構(gòu)，如圖1所示。

SCP主要提供如下能力。

圖1 引入SCP后的5GC信令集中路由

a）間接通信：提供集中路由和轉(zhuǎn)發(fā)能力，支持SCP 代理路由的準直連方式（間接通信，與基于NF 間點對點直連的直接通信區(qū)別）。

b）代理服務(wù)發(fā)現(xiàn)：在間接通信中，服務(wù)消費者可以根據(jù)配置決定是由自己完成服務(wù)發(fā)現(xiàn)（3GPP定義模式C，SCP 直接根據(jù)消息的目的地址路由到目標網(wǎng)元），還是由SCP代理服務(wù)發(fā)現(xiàn)（3GPP 定義模式D，SCP根據(jù)本地配置或者到網(wǎng)絡(luò)存儲功能（NRF）進行服務(wù)發(fā)現(xiàn)，再路由到目標網(wǎng)元）。

c）消息轉(zhuǎn)發(fā)和尋址：支持所有服務(wù)化接口的消息轉(zhuǎn)發(fā)和尋址，并能按照各個接口路由原則，提供不同的轉(zhuǎn)發(fā)尋址方式。

d）碼號路由：支持基于用戶永久標識（SUPI）/用戶加密標識（SUCI）/通用公共用戶標識（GPSI）等用戶標識到統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理功能（UDM）/策略控制功能（PCF）等網(wǎng)元的尋址，提供5GC 網(wǎng)內(nèi)用戶級別的路由尋址。

e）安全和可靠性：支持流量控制、過載保護、負載均衡、信令跟蹤、HTTPS 加密等能力，保障信令網(wǎng)安全和可靠性。

一方面，可以通過引入SCP，將各個網(wǎng)絡(luò)功能（NF）統(tǒng)一與SCP 進行對接，各NF 只需關(guān)注自身業(yè)務(wù)邏輯，而將路由轉(zhuǎn)發(fā)、服務(wù)發(fā)現(xiàn)、路由緩存、過載控制和負載均衡等路由功能全部交由SCP 完成，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)由NF全互聯(lián)組網(wǎng)調(diào)整為SCP匯聚組網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)大大簡化，鏈路數(shù)量大大減少，HTTP 連接的管理和維護工作量大大降低；同時，由于NF僅需與SCP對接，避免全互聯(lián)情況下與多個廠商設(shè)備同時對接，降低異廠家對接復雜度，有利于未來快速部署新網(wǎng)絡(luò)功能和新服務(wù)接口。

另一方面，通過SCP 集中路由，提供基于輪選、優(yōu)先級、權(quán)重等的負載均衡策略，提供基于負載、局向、消息類型、消息優(yōu)先級等的流控策略，從而實現(xiàn)統(tǒng)一集中的負載均衡和實時精準的智能流控，有效降低了因非正常原因（例如用戶集中上線）導致的信令風暴的風險，保障信令網(wǎng)的安全性和可靠性。

2.2 PCF的會話綁定

在5G 語音業(yè)務(wù)場景下，會話邊界控制網(wǎng)元（SBC）通過N5/Rx接口將業(yè)務(wù)信息傳遞給注冊的策略控制功能/策略控制規(guī)則功能融合網(wǎng)元（PCF/PCRF），并由PCF/PCRF 發(fā)起語音業(yè)務(wù)QoS Flow 的建立，但此時在SBC 發(fā)起的N5/Rx 接口消息中，只攜帶了用戶注冊時分配的IP地址，僅僅根據(jù)IP地址無法直接路由到用戶注冊的PCF/PCRF，這樣將無法保證語音對應策略和計費控制（PCC）規(guī)則的正確下發(fā)和執(zhí)行，從而影響用戶語音業(yè)務(wù)的正常開展。

針對上述問題，3GPP 在R15 階段引入BSF，用于在網(wǎng)絡(luò)中部署多個可單獨尋址的PCF 的場景下，保證同一個用戶的N7 接口和N5/Rx 接口能夠?qū)ぶ返酵粋€PCF，實現(xiàn)用戶的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流（Service Data Flow）和特定的QoS 流（Specific QoS Flow）的唯一關(guān)聯(lián)，如圖2所示。

圖2 引入BSF后的PCF會話綁定

為實現(xiàn)5G 用戶會話（PDU Session）綁定功能，當5G 用戶上線時，SMF 通過N7 接口完成到PCF 的會話管理策略建立流程，PCF 將用戶會話綁定信息注冊到BSF，BSF 需要針對每一個PDU Session 存儲用戶標識、DNN、UE IP 地址、SMF 已選擇的PCF 的地址等會話綁定信息；后續(xù)當應用功能（AF）/網(wǎng)絡(luò)開放功能（NEF）發(fā)起語音業(yè)務(wù)或能力開放業(yè)務(wù)（如手游加速）的專用QoS流建立流程時，AF/NEF 將攜帶UE IP 地址信息的N5/Rx 接口消息發(fā)送到BSF，BSF 根據(jù)UE IP 地址查詢會話綁定信息獲取對應的PCF 地址，從而實現(xiàn)N5/Rx 接口到該用戶的PDU Session對應的PCF的尋址。

其中，BSF 與NRF 通過Nnrf 接口互聯(lián)，采用該接口向NRF 進行服務(wù)注冊；BSF 與PCF、AF、NEF 通過Nbsf接口互聯(lián)，采用該接口向PCF提供會話綁定注冊，向AF、NEF提供會話綁定查詢服務(wù)；BSF與Diameter信令網(wǎng)的核心網(wǎng)元Diameter路由代理（DRA）可以合設(shè)也可以分設(shè)，分設(shè)時，通過Diameter 接口互聯(lián)，采用該接口提供會話綁定查詢服務(wù)。

2.3 運營商之間的漫游互通

為防止2G/3G/4G漫游接口被濫用、缺少端到端信令安全防護等情景在5G 重演，5G 核心網(wǎng)需要提供端到端的安全對接能力，以確保漫游對接接口可用但不被濫用，漫游對接信令不被篡改，漫游對接信令攜帶的機密信息不被泄露。

為實現(xiàn)以上目標并結(jié)合漫游對接業(yè)務(wù)需要，3GPP在R15 階段引入SEPP，用于2 個運營商網(wǎng)絡(luò)之間信令平面對接。SEPP部署于運營商網(wǎng)絡(luò)邊界，作為邊界信令安全網(wǎng)關(guān)，所有跨運營商網(wǎng)絡(luò)的5GC 控制面信令均需要通過SEPP 進行轉(zhuǎn)發(fā)。通過引入SEPP，在滿足運營商網(wǎng)間5G核心網(wǎng)信令漫游互通需求的同時，也滿足了不同運營商5G 核心網(wǎng)端到端安全對接需求，如圖3所示。

圖3 引入SEPP后的網(wǎng)間漫游互通

SEPP主要提供如下能力。

a）支持超文本傳輸安全協(xié)議（HTTPS）和N32 互連安全協(xié)議（PRINS），以保護通過N32 接口的所有信令。

b）支持通過N32-C 連接完成2 個SEPP 之間的認證和算法套件協(xié)商。

c）支持證書/密鑰管理功能。

d）支持拓撲隱藏，防止外部網(wǎng)絡(luò)獲知運營商內(nèi)部拓撲信息。

e）支持作為反向代理為內(nèi)部網(wǎng)元提供單點接入控制能力。

f）支持消息屏蔽，過濾格式錯誤、欺騙和可疑的消息。

g）支持畸形報文檢測及流控，以防止DOS攻擊。

h）支持通過跨層檢查提供反仿冒機制。

SEPP 之間通過N32 接口為不同運營商網(wǎng)絡(luò)的2個NF 之間通信提供控制面信令消息的應用層保護，N32接口包括以下2種連接。

a）N32-c：用于N32 接口管理，支持協(xié)商N32-f 轉(zhuǎn)發(fā)面連接的安全傳輸方式及相關(guān)參數(shù)等，N32-c 連接是SEPP 之間端到端的HTTP 連接，中間不經(jīng)過互聯(lián)網(wǎng)分組交換協(xié)議節(jié)點（IPX）網(wǎng)絡(luò)。

b）N32-f：用于轉(zhuǎn)發(fā)HTTP 信令，支持傳輸層安全（TLS）和PRINS 的安全傳輸方式，N32-f 連接可經(jīng)由IPX 節(jié)點網(wǎng)絡(luò)或不經(jīng)過IPX 節(jié)點網(wǎng)絡(luò)。對于協(xié)商為傳輸層安全（TLS）的N32-f 接口，按正常HTTP 消息進行轉(zhuǎn)發(fā)；對于協(xié)商為PRINS 的N32-f接口，支持處理和轉(zhuǎn)發(fā)通過JavaScript 對象簽名和加密（JOSE）保護的消息。

3 5G信令網(wǎng)組網(wǎng)和演進關(guān)鍵問題

3.1 5G信令網(wǎng)組網(wǎng)架構(gòu)問題

目前5G信令網(wǎng)組網(wǎng)架構(gòu)主要包括以下2種方案。

a）基于NRF重定向路由的直連組網(wǎng)方案：在該方案中，NRF 主要用于NF 服務(wù)注冊/注銷/更新，維護NF實例的狀態(tài)、負載等信息。NF之間采用點對點直連的方式進行組網(wǎng)，采用NRF 重定向的方式進行路由尋址。

b）基于SCP 代理路由的準直連組網(wǎng)方案：在該方案中，NF 統(tǒng)一與SCP 進行對接，NF 之間采用經(jīng)由SCP準直連的方式進行組網(wǎng)，采用SCP 代理發(fā)現(xiàn)的方式進行路由尋址。

表1對2種方案進行比較分析。從表1可以看出，SCP 準直聯(lián)方案相比NRF 重定向直連方案，鏈路數(shù)量急劇減少，連接的配置、管理和維護得到大大簡化，網(wǎng)絡(luò)的性能、可靠性和穩(wěn)定性得以大大提高，同時對周邊業(yè)務(wù)網(wǎng)元的要求大大降低，業(yè)務(wù)網(wǎng)元只需要聚焦自身業(yè)務(wù)處理邏輯，與業(yè)務(wù)處理邏輯無關(guān)的路由轉(zhuǎn)發(fā)以及相應的服務(wù)發(fā)現(xiàn)、路由緩存、過載控制和負載均衡均由SCP來完成，這樣也有利于未來新網(wǎng)元、新服務(wù)接口的快速上線部署。

表1 5G信令網(wǎng)不同組網(wǎng)方案比較分析

綜上所述，5G 信令網(wǎng)組網(wǎng)架構(gòu)問題解決方案如下：建議在5GC 網(wǎng)絡(luò)規(guī)模商用階段引入SCP，采用SCP準直聯(lián)方案進行組網(wǎng)，簡化網(wǎng)絡(luò)連接，提升網(wǎng)絡(luò)效率，降低運維成本。

3.2 4G/5G用戶會話綁定問題

3GPP 在R15 階段引入了BSF 必選網(wǎng)元，支持會話綁定功能，完成Rx/N5 接口路由，從而實現(xiàn)4G/5G 用戶會話綁定。但BSF 如何設(shè)置，才能更好地滿足4G/5G用戶會話綁定的要求，成為BSF 引入和未來演進的一個重要問題。

目前BSF 在網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)置主要有BSF 獨立設(shè)置、BSF 與SCP 合設(shè)、BSF 與SMF 合設(shè)、BSF 與DRA 合設(shè)4種方案，表2對這4種方案進行比較分析。

從表2 中可以看出，BSF 與現(xiàn)網(wǎng)基于傳統(tǒng)平臺的DRA 融合將不利于后續(xù)的云化演進，BSF 與SMF 融合將不利于4G/5G用戶的會話綁定信息融合以及會話綁定數(shù)據(jù)容災，BSF 獨立設(shè)置將會帶來Nbsf 接口消息轉(zhuǎn)發(fā)時的SCP與BSF間的額外消耗信令處理資源。

綜上所述，4G/5G 用戶會話綁定問題的解決方案如下：5GC 引入初期，BSF 優(yōu)先考慮獨立部署，對其他網(wǎng)元影響小，不需要現(xiàn)網(wǎng)DRA 升級；在SCP 引入后，采用BSF和SCP合設(shè)的方式，簡化組網(wǎng)，減少額外信令負荷；將來DRA 云化后，再進一步考慮BSF/SCP 與云化DRA的融合，統(tǒng)一4G/5G用戶的會話綁定數(shù)據(jù)管理。

3.3 SCP和DRA的融合演進問題

隨著移動業(yè)務(wù)的快速發(fā)展，現(xiàn)有基于傳統(tǒng)架構(gòu)的Diameter 信令網(wǎng)將面臨容量和發(fā)展瓶頸等問題。未來隨著5G 業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展，尤其是引入基于HTTP 協(xié)議的5G 信令網(wǎng)后，Diameter 信令網(wǎng)將會面臨與5G 信令網(wǎng)協(xié)同發(fā)展的問題，作為各自信令網(wǎng)的核心網(wǎng)元，SCP和DRA必將面臨是否需要融合的問題。

表3 對Diameter 信令網(wǎng)和5G 信令網(wǎng)進行比較分析。從表3 中可以看出，5G 信令網(wǎng)和Diameter 信令網(wǎng)的不同點主要在協(xié)議、接口、連接等方面，但是5G信令網(wǎng)在場景、業(yè)務(wù)、組網(wǎng)等方面與Diameter信令網(wǎng)存在著很大的相似性?？梢哉f，5G 信令網(wǎng)是在Diameter 信令網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和發(fā)展。長遠看全云化是網(wǎng)絡(luò)長期發(fā)展趨勢，在此基礎(chǔ)上的4G/5G 融合將是信令網(wǎng)未來的目標演進方向。隨著5G 的不斷發(fā)展，4G 用戶將逐步向5G 遷移，4G/5G 信令網(wǎng)融合可以在現(xiàn)網(wǎng)業(yè)務(wù)此消彼長過程中，通過擴縮容滿足業(yè)務(wù)需求，無需增加資源。同時，4G/5G 信令網(wǎng)融合后可以減少網(wǎng)元數(shù)量、平臺數(shù)量，便于統(tǒng)一管理維護；同時由于后端網(wǎng)元可能為同一個融合網(wǎng)元（如PCF/PCRF 融合網(wǎng)元），SCP/DRA 融合可統(tǒng)一維護路由規(guī)則和流控規(guī)則，共享號段配置路由數(shù)據(jù)，未來可以通過5G 服務(wù)注冊的特性，實現(xiàn)4G DRA號段路由數(shù)據(jù)免維護。

表2 不同BSF設(shè)置方案比較分析

表3 Diameter信令網(wǎng)和5G信令網(wǎng)比較分析

因此，從統(tǒng)一維護管理、硬件資源共享以及現(xiàn)網(wǎng)DRA 設(shè)備生命周期等方面考慮，給出SCP 和DRA 的融合演進問題的解決方案如下：建議在SCP 已規(guī)模部署的情況下，同時5GC 網(wǎng)元已融合了4G 能力且承載4G業(yè)務(wù)（此時大部分Diameter 信令只需要在5GC 的大區(qū)融合網(wǎng)元間互通），考慮由融合SCP/DRA 逐步接管現(xiàn)網(wǎng)DRA 業(yè)務(wù)，融合方式可采用在SCP 網(wǎng)元上擴容，支持DRA信令處理模塊，具備DRA能力。

4 5G信令網(wǎng)部署方案

針對5G 信令網(wǎng)引入后的大區(qū)內(nèi)組網(wǎng)、大區(qū)間組網(wǎng)、國際漫游組網(wǎng)等不同5GC組網(wǎng)場景下的5G信令網(wǎng)組網(wǎng)方案，以及SCP、BSF、SEPP 等網(wǎng)元設(shè)置方案等進行研究，給出了5G信令網(wǎng)部署方案建議。

4.1 5G信令網(wǎng)大區(qū)內(nèi)部署方案

如圖4 所示，建議大區(qū)內(nèi)SCP 參考現(xiàn)網(wǎng)DRA 組網(wǎng)架構(gòu)采用一級架構(gòu)進行設(shè)置，并部署一對SCP 進行容災。

圖4 5G信令網(wǎng)大區(qū)內(nèi)部署方案

優(yōu)先考慮將有用戶號碼歸屬關(guān)系的接口接入SCP，采用SCP 代理尋址，如AMF 尋址UDM/PCF、SMF尋址UDM/PCF。

考慮對網(wǎng)絡(luò)影響，建議無用戶號碼歸屬關(guān)系的接口初期依然沿用現(xiàn)有NRF 重定向?qū)ぶ贩绞剑c對點直連路由，如接入和移動性管理功能（AMF）訪問會話管理功能（SMF）；后續(xù)根據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展情況以及eSBA 產(chǎn)品成熟度，考慮將無用戶號碼歸屬關(guān)系的接口也接入到SCP，由SCP 統(tǒng)一完成路由轉(zhuǎn)發(fā)以及相應的服務(wù)發(fā)現(xiàn)、路由緩存、過載控制和負載均衡，而讓NF 專注自身業(yè)務(wù)處理，簡化NF功能要求。

大區(qū)內(nèi)采用BSF和SCP合設(shè)的方式，簡化組網(wǎng)，減少Nbsf接口消息轉(zhuǎn)發(fā)時的SCP與BSF間的額外信令負荷。

4.2 5G信令網(wǎng)大區(qū)間部署方案

如圖5 所示，建議SCP 按照5GC 大區(qū)設(shè)置，每大區(qū)部署一對SCP，大區(qū)間SCP 網(wǎng)狀互聯(lián)，負責全網(wǎng)信令互通。

圖5 5G信令網(wǎng)大區(qū)間部署方案

所有大區(qū)間漫游互通信令，不再區(qū)分有號段歸屬關(guān)系和無號段歸屬關(guān)系，統(tǒng)一由大區(qū)部署的這對SCP進行路由和轉(zhuǎn)發(fā)，Consumer NF通過本大區(qū)SCP和目標大區(qū)SCP轉(zhuǎn)發(fā)，2跳到達Producer NF。

NRF存儲全網(wǎng)NF信息，SCP僅需與NRF保持數(shù)據(jù)一致性，SCP與NRF協(xié)同實現(xiàn)極簡路由和高效運維，如NRF故障，SCP仍能保證整網(wǎng)路由正常進行（靜態(tài)路由數(shù)據(jù)配置或者動態(tài)路由數(shù)據(jù)緩存）；如Producer 故障，NRF 無需通知，SCP 可以直接根據(jù)響應進行路由倒換/路由重選的異常處理。

4.3 5G信令網(wǎng)國際漫游部署方案

如圖6 所示，建議設(shè)置獨立SEPP，負責國際漫游信令的路由和轉(zhuǎn)發(fā)，以及國際漫游對接和路由數(shù)據(jù)的管理。

圖6 5G信令網(wǎng)國際漫游部署方案

SEPP 與SCP 分設(shè)。由于SEPP 處于國際關(guān)口局位置，對于通信安全有專門的要求（防火墻、IP、HTTPS），分設(shè)可對2張信令網(wǎng)進行物理隔離，便于靈活管理；同時，SEPP 和SCP 的功能和配置邏輯區(qū)別較大，SCP 與碼號相關(guān)，SEPP與安全相關(guān)，運維上無相似性，運維組織也不統(tǒng)一。

SEPP成對部署，物理部署位置可參考現(xiàn)網(wǎng)I-DRA在北京、廣州各部署一套?？紤]到統(tǒng)一運維、現(xiàn)網(wǎng)基于傳統(tǒng)架構(gòu)的I-DRA 生命周期等因素，建議SEPP 優(yōu)先考慮虛擬化獨立部署，后續(xù)再考慮融合I-DRA 功能，實現(xiàn)4G/5G國際信令關(guān)口局云化融合部署。

5 5G信令網(wǎng)演進策略

在上述研究成果的基礎(chǔ)上，基于運營商信令網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)實際現(xiàn)狀和未來演進需求，分5GC引入初期、5GC規(guī)模商用、全云化融合3個階段，給出滿足5GC 不同發(fā)展階段的網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)需求的5G 信令網(wǎng)演進路線及發(fā)展策略建議。

5.1 5GC引入初期

5GC 引入初期，由于3GPP R16 標準尚未凍結(jié)，各廠家SCP 產(chǎn)品尚不成熟，建議暫不部署獨立的SCP 網(wǎng)元。

如圖7 所示，在5GC 每大區(qū)設(shè)置一對BSF 用于Rx/N5 接口的用戶會話綁定，人網(wǎng)、物網(wǎng)BSF 分設(shè)，一對BSF 之間負荷分擔容災部署?？紤]到BSF 為云化設(shè)備形態(tài)，Rx 接口消息量相對較小，而5G 后續(xù)演進發(fā)展較快，BSF 各網(wǎng)元可能會有頻繁調(diào)整，建議BSF 與現(xiàn)網(wǎng)基于傳統(tǒng)平臺的DRA分設(shè)。

圖7 5GC引入初期信令網(wǎng)組網(wǎng)方案

現(xiàn)網(wǎng)大區(qū)DRA 按管轄省份對接對應省份的人網(wǎng)、物網(wǎng)PCF、UDM，現(xiàn)網(wǎng)大區(qū)DRA 按管轄省份對接對應大區(qū)的人網(wǎng)、物網(wǎng)BSF，DRA 區(qū)分4G/5G IP 地址段，4G IP地址查詢本地會話綁定信息，5G IP地址分人網(wǎng)和物網(wǎng)進行路由，5G人網(wǎng)IP地址段按省份所屬大區(qū)送人網(wǎng)BSF 處理；5G 物網(wǎng)IP 地址段按省份所屬大區(qū)送物網(wǎng)BSF 處理。人網(wǎng)BSF 與所在大區(qū)PCF 對接，物網(wǎng)BSF根據(jù)省份與物網(wǎng)大區(qū)歸屬關(guān)系，與物網(wǎng)大區(qū)PCF 對接。

5.2 5GC規(guī)模商用階段

隨著3GPP R16 版本的凍結(jié)以及各廠家產(chǎn)品的逐步成熟，SCP的引入條件已經(jīng)具備，建議此時在全國范圍引入SCP，SCP 按照5GC 大區(qū)設(shè)置，不區(qū)分2B/2C 業(yè)務(wù)，每大區(qū)部署一對SCP，大區(qū)間SCP 網(wǎng)狀互聯(lián)，負責全網(wǎng)信令互通，如圖8所示。

建議優(yōu)先將PCF/UDM 等用戶數(shù)據(jù)類接口接入大區(qū)內(nèi)SCP，強化核心網(wǎng)的組網(wǎng)安全，在提升路由效率的同時（減少NF 的號段緩存）保證信令負荷分擔路由，強化核心網(wǎng)流控能力，而其他接口可以視業(yè)務(wù)發(fā)展情況以及eSBA產(chǎn)品成熟度引入。

圖8 5GC引入規(guī)模商用階段信令網(wǎng)組網(wǎng)方案

SCP 引入后，采用BSF 和SCP 合設(shè)的方式，簡化組網(wǎng)，減少Nbsf 接口消息轉(zhuǎn)發(fā)時的SCP 與BSF 間的額外信令負荷。

同時在全國設(shè)置一對SEPP，負責國際漫游信令的路由和轉(zhuǎn)發(fā)以及國際漫游對接和路由數(shù)據(jù)的管理，滿足國際漫游場景的組網(wǎng)和業(yè)務(wù)基礎(chǔ)要求。

5.3 核心網(wǎng)全云化融合階段

隨著5G 業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展，核心網(wǎng)逐步向2G/3G/4G/5G 全云化全融合核心網(wǎng)演進，4G/5G 網(wǎng)元深度融合，DRA業(yè)務(wù)已基本上轉(zhuǎn)向5GC融合網(wǎng)元。

此時考慮由融合SCP/DRA 逐步接管現(xiàn)網(wǎng)DRA 業(yè)務(wù)，融合方式可采用在SCP 網(wǎng)元上擴容，支持DRA 信令處理模塊，具備DRA能力。融合SCP/DRA優(yōu)先負責虛擬化網(wǎng)元的Diameter 信令路由，形成4G/5G 融合信令網(wǎng)，并可按需逐步割接傳統(tǒng)Diameter 信令至4G/5G融合信令網(wǎng)，如圖9所示。

圖9 核心網(wǎng)全云化融合階段信令網(wǎng)組網(wǎng)方案

同時，隨著2G/3G 業(yè)務(wù)逐步減少，可以根據(jù)現(xiàn)網(wǎng)No.7 信令網(wǎng)存量鏈路IP 化的節(jié)奏，考慮由大區(qū)云化SCP/DRA 融合信令轉(zhuǎn)接點（STP）功能，將IP 信令逐步移到大區(qū)云化融合SCP/DRA/STP 上，形成完整的3G/4G/5G融合信令網(wǎng)。

6 結(jié)束語

隨著5GC 的逐步規(guī)模商用，HTTP 協(xié)議將在5GC網(wǎng)絡(luò)中被廣泛應用于各個控制面NF 之間的通信，成為5G 網(wǎng)絡(luò)應用最廣泛的IP 信令協(xié)議，運營商亟需構(gòu)建基于HTTP 協(xié)議的5G 信令網(wǎng)，以實現(xiàn)優(yōu)化5GC 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，降低5GC 運維成本，保證網(wǎng)絡(luò)的可擴展性、易維護性和安全可靠性的目的。本文詳細分析了5G 信令網(wǎng)的主要應用場景，探討了引入5G信令網(wǎng)需要考慮的關(guān)鍵問題并給出了解決方案建議，給出了不同5GC 組網(wǎng)場景下5G信令網(wǎng)的部署方案建議，并在最后給出了滿足5GC 不同發(fā)展階段需求的5G 信令網(wǎng)演進策略建議。