林奕琳，何宇鋒，劉玉芹，單雨威

（中國(guó)電信股份有限公司研究院，廣東 廣州 510630）

0 引言

移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)能力開(kāi)放有助于繁榮互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的業(yè)務(wù)發(fā)展，提升運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)附加值，并帶來(lái)用戶體驗(yàn)的提升，取得運(yùn)營(yíng)商、應(yīng)用服務(wù)商、用戶三方共贏的協(xié)同發(fā)展格局，一直以來(lái)是研究和關(guān)注的熱點(diǎn)。國(guó)際和國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)組織都廣泛關(guān)注網(wǎng)絡(luò)能力開(kāi)放相關(guān)問(wèn)題，3GPP 已經(jīng)從移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)能力開(kāi)放的場(chǎng)景、需求、能力開(kāi)放架構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)等幾個(gè)方面展開(kāi)了深入研究。我國(guó)IMT2020（5G 推進(jìn)組）網(wǎng)絡(luò)組也成立了能力開(kāi)放子組，重點(diǎn)研究面向5G 網(wǎng)絡(luò)能力開(kāi)放的場(chǎng)景以及能力開(kāi)放對(duì)5G 網(wǎng)絡(luò)的影響等問(wèn)題。

5G 基于服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)使得網(wǎng)絡(luò)的部署更加靈活、開(kāi)放，新業(yè)務(wù)的開(kāi)發(fā)及網(wǎng)絡(luò)功能的演進(jìn)更加高效，對(duì)垂直行業(yè)的支持性也更加友好?；谶@一基礎(chǔ)優(yōu)勢(shì)，網(wǎng)絡(luò)能力開(kāi)放的功能、部署及關(guān)鍵問(wèn)題等方面需要與5G 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)進(jìn)行同步的研究和突破?；诖?，本文對(duì)5G 網(wǎng)絡(luò)能力開(kāi)放的框架及網(wǎng)絡(luò)能力、部署方案及策略建議、部署關(guān)鍵問(wèn)題及方案進(jìn)行了研究及總結(jié)。

1 5G網(wǎng)絡(luò)能力開(kāi)放架構(gòu)及能力

1.1 3GPP標(biāo)準(zhǔn)的5G網(wǎng)絡(luò)能力開(kāi)放架構(gòu)、能力

在能力開(kāi)放方面，3GPP 標(biāo)準(zhǔn)引入NEF（Network Exposure Function，網(wǎng)絡(luò)開(kāi)放功能），由NEF 提供5G網(wǎng)絡(luò)能力的匯聚及對(duì)外開(kāi)放，包括對(duì)內(nèi)面向其他5GC（5G Core Network，5G 核心網(wǎng)絡(luò)）網(wǎng)元以及對(duì)外面向AF（Application Function，應(yīng)用功能）開(kāi)放，與4G 網(wǎng)絡(luò)不同，在5G 網(wǎng)絡(luò)中NEF 通過(guò)服務(wù)化架構(gòu)以總線方式與所有其他5GC 網(wǎng)元對(duì)接。如圖1 所示[2]，NEF 南向與其他5GC網(wǎng)元對(duì)接，北向通過(guò)N33/Nnef 接口提供能力API 接口供AF 調(diào)用。NEF 支持對(duì)外開(kāi)放的典型5G 網(wǎng)絡(luò)能力包括事件監(jiān)控、QoS、參數(shù)配置、計(jì)費(fèi)和流量引導(dǎo)能力等。

圖1 5G NEF架構(gòu)

（1）事件監(jiān)控能力

NEF 通過(guò)與5G 其他網(wǎng)元的對(duì)接，實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)網(wǎng)元事件的監(jiān)控。AF通過(guò)NEF 向UDM（Unified Data Management，統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理）、AMF（Access and Mobility Management Function，接入和移動(dòng)管理功能）或SMF（Session Management Function，會(huì)話管理功能）訂閱特定的監(jiān)控事件，并通過(guò)NEF 接收來(lái)自UDM、AMF 或SMF 的事件報(bào)告。監(jiān)控事件包括連接丟失、UE 可達(dá)性、位置報(bào)告、SUPI（Subscription Permanent Identifier，用戶永久標(biāo)識(shí)）-PEI（Permanent Equipment Identifier，永久設(shè)備標(biāo)識(shí)）關(guān)聯(lián)變化、漫游狀態(tài)、通信失敗、下行通信恢復(fù)、PDU（Protocol Data Unit，協(xié)議數(shù)據(jù)單元）會(huì)話狀態(tài)、特定區(qū)域內(nèi)用戶數(shù)、CN（Core Network，核心網(wǎng)絡(luò)）類型改變、下行數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)以及UE 短信發(fā)送可達(dá)性等。NEF 根據(jù)監(jiān)控事件訂閱中指定的最大報(bào)告數(shù)量或時(shí)長(zhǎng)判斷是否已經(jīng)達(dá)到接收?qǐng)?bào)告的最大數(shù)或時(shí)間期限，判斷是否向UDM、AMF 或SMF 等網(wǎng)元取消監(jiān)控事件訂閱。

（2）QoS 能力

AF 可通過(guò)QoS 能力為應(yīng)用或應(yīng)用中的會(huì)話請(qǐng)求分配帶寬和帶寬優(yōu)先級(jí)等。AF 發(fā)送應(yīng)用對(duì)應(yīng)的QoS 保障請(qǐng)求信息給NEF，NEF 將收到的QoS 信息發(fā)送給PCF（Policy Control Function，策略控制功能）。QoS 保障請(qǐng)求信息包括UE IP 地址、上下行IP 流描述、QoS 參考標(biāo)識(shí)、數(shù)據(jù)連接的時(shí)長(zhǎng)或流量描述等。PCF 完成策略的下發(fā)。NEF 在收到PCF 的回復(fù)時(shí)，通知AF 請(qǐng)求的QoS 是否被接納。

（3）參數(shù)配置能力

參數(shù)配置能力允許AF 向網(wǎng)絡(luò)提供UE 相關(guān)信息（如可預(yù)測(cè)的UE 行為參數(shù)、網(wǎng)絡(luò)配置參數(shù)或位置隱私指示）或者5G VN（Virtual Network，虛擬網(wǎng)絡(luò)）組相關(guān)信息（如5G VN 組數(shù)據(jù)或組成員管理）。可預(yù)測(cè)的UE 行為參數(shù)（包括計(jì)劃移動(dòng)軌跡、周期性通信間隔等）刻畫一個(gè)或一組UE 的預(yù)期行為，網(wǎng)絡(luò)配置參數(shù)包括UE 處于可達(dá)狀態(tài)的最大時(shí)長(zhǎng)、UE 下行數(shù)據(jù)傳輸可接受的最大時(shí)延等。這部分參數(shù)可作為UE 簽約數(shù)據(jù)的一部分，存儲(chǔ)在UDM 的數(shù)據(jù)庫(kù)中，并支持AF 通過(guò)NEF 對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行新增、更新及刪除等操作。UDM 會(huì)將相關(guān)參數(shù)變化情況發(fā)送給訂閱簽約數(shù)據(jù)變更通知的其它網(wǎng)元，使得對(duì)相關(guān)參數(shù)的配置實(shí)際生效。

（4）計(jì)費(fèi)能力

計(jì)費(fèi)能力支持AF 在會(huì)話建立或會(huì)話進(jìn)行過(guò)程中請(qǐng)求改變網(wǎng)絡(luò)計(jì)費(fèi)方。AF 提供計(jì)費(fèi)方控制信息給NEF，NEF將其轉(zhuǎn)發(fā)給PCF，PCF 根據(jù)收到的信息更新對(duì)應(yīng)的PCC（Policy and Charging Control，策略和計(jì)費(fèi)控制）計(jì)費(fèi)策略，使得網(wǎng)絡(luò)在后續(xù)的話單中體現(xiàn)新的計(jì)費(fèi)方信息。

（5）流量引導(dǎo)能力

流量引導(dǎo)能力支持AF 請(qǐng)求對(duì)特定的業(yè)務(wù)流，根據(jù)終端位置選擇盡量短的用戶面路徑。如當(dāng)AF 面向一個(gè)UE（使用IP 地址標(biāo)識(shí)該UE）創(chuàng)建或修改流量引導(dǎo)策略，NEF 將AF 創(chuàng)建或修改流量引導(dǎo)策略的請(qǐng)求提交PCF，由PCF 完成相關(guān)策略的下發(fā)。最終網(wǎng)絡(luò)根據(jù)用戶的位置等判決依據(jù)，在用戶面路徑中插入（或刪除）一個(gè)ULCL UPF，實(shí)現(xiàn)流量的本地分流。

1.2 網(wǎng)絡(luò)能力開(kāi)放框架標(biāo)準(zhǔn)CAPIF

為了標(biāo)準(zhǔn)化地集成網(wǎng)絡(luò)服務(wù)并開(kāi)放給應(yīng)用層，避免API 能力開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)的碎片化，3GPP TS 23.222 定義了CAPIF（Common API Framework，通用API 框架）能力開(kāi)放框架標(biāo)準(zhǔn)作為通用標(biāo)準(zhǔn)[3]，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖2 所示，系統(tǒng)架構(gòu)中包括以下功能實(shí)體：

圖2 基于CAPIF的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

（1）API invoker：API 調(diào)用方，一般為第三方應(yīng)用程序，相當(dāng)于上文所述的AF，可部署在運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)可信域內(nèi)或域外。

（2）CCF（CAPIF Core Function，CAPIF 核心功能）：具體功能包括API 發(fā)現(xiàn)（針對(duì)API invoker），基于API invoker 信息、API 信息等進(jìn)行API 調(diào)用前認(rèn)證，使用API 之前的授權(quán)，日志和計(jì)費(fèi)等功能。CCF 提供了API的所有控制有關(guān)功能。

（3）AEF（API Exposing Function，API 開(kāi)放功能）：服務(wù)API 的提供者，API invoker 到服務(wù)API 的入口，與CCF 配合實(shí)現(xiàn)對(duì)API invoker 的認(rèn)證/授權(quán)，記錄服務(wù)API 的調(diào)用日志并發(fā)送給CCF。

（4）APF（API Publishing Function，API 發(fā)布功能）：提供API 信息發(fā)布功能，向CCF 發(fā)布API 信息，以便API invoker 可以發(fā)現(xiàn)API 服務(wù)。

（5）AMF（API Management Function，API 管理功能）：提供管理API 的功能。

當(dāng)前CAPIF 在3GPP 標(biāo)準(zhǔn)中是可選功能，如果網(wǎng)絡(luò)支持CAPIF，則NEF 主要承擔(dān)CAPIF 框架中API provider domain（API 提供者域）相關(guān)功能，即AEF、APF 以及AMF。

2 5G網(wǎng)絡(luò)能力開(kāi)放部署方案及策略建議

3GPP 更多關(guān)注的是NEF 功能、標(biāo)準(zhǔn)接口的制定，而運(yùn)營(yíng)商在建設(shè)部署NEF 時(shí)需綜合考慮業(yè)務(wù)場(chǎng)景需求、業(yè)務(wù)靈活性、5GC 建設(shè)現(xiàn)狀等因素。本節(jié)結(jié)合以上考慮，介紹3 種NEF 部署方案并對(duì)比分析。

2.1 NEF全國(guó)集中部署方案

在NEF 全國(guó)集中部署方案場(chǎng)景下（如圖3 所示），全國(guó)NEF 直接對(duì)接各省或大區(qū)5GC 網(wǎng)元（如PCF、UDM、AMF 和SMF 等），各層級(jí)業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)平臺(tái)需通過(guò)全國(guó)NEF 進(jìn)行具體的5G 網(wǎng)絡(luò)能力調(diào)用。

圖3 NEF全國(guó)集中部署

典型場(chǎng)景：5G 2B（To-Business）集約場(chǎng)景。為更好發(fā)揮集約運(yùn)營(yíng)優(yōu)勢(shì)，適配5G 2B 業(yè)務(wù)發(fā)展，5G 2B 業(yè)務(wù)（特別是物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)）多采用集約組網(wǎng)方式部署，集約組網(wǎng)網(wǎng)元一般包含負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)策略及用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)/ 簽約的PCF、UDM。因此在5G 2B 集約場(chǎng)景下，建議部署全國(guó)集中NEF 與5G 2B 集約網(wǎng)元對(duì)接，進(jìn)行QoS、數(shù)據(jù)配置、狀態(tài)監(jiān)控等網(wǎng)絡(luò)開(kāi)放能力的調(diào)用，可避免多平臺(tái)對(duì)同一用戶的策略沖突調(diào)用，同時(shí)也節(jié)約了建設(shè)部署資源。

存在的問(wèn)題：5G 網(wǎng)絡(luò)能力開(kāi)放調(diào)用請(qǐng)求需匯聚到集中部署的全國(guó)NEF，再路由分發(fā)到各實(shí)際承載網(wǎng)絡(luò)能力的網(wǎng)元，存在一定的路由迂回，對(duì)能力調(diào)用有快速響應(yīng)需求的業(yè)務(wù)場(chǎng)景有影響。另外，一些特定的5G 網(wǎng)絡(luò)能力調(diào)用（如區(qū)域用戶數(shù)查詢）需在NEF 預(yù)配置關(guān)系表（如位置標(biāo)識(shí)與網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)之間的映射），在全國(guó)NEF 維護(hù)的這張“映射表”配置工作量大。最后，由于省份的業(yè)務(wù)平臺(tái)需接入到全國(guó)NEF，因此在發(fā)展省份特色業(yè)務(wù)時(shí)，存在著業(yè)務(wù)部署/ 開(kāi)通相對(duì)不靈活、工單流程長(zhǎng)的問(wèn)題。

2.2 NEF全國(guó)、省份兩級(jí)部署方案

在NEF 全國(guó)、省份兩級(jí)部署方案場(chǎng)景下（如圖4 所示），兩級(jí)NEF 之間支持消息路由機(jī)制，由省份NEF 對(duì)接各省PCF、UDM、AMF、SMF 等5GC 網(wǎng)元進(jìn)行具體的5G 網(wǎng)絡(luò)能力調(diào)用，各層級(jí)業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)平臺(tái)按需對(duì)接全國(guó)NEF 或省份NEF。此部署方案既可支持全國(guó)“一點(diǎn)接入，統(tǒng)一運(yùn)營(yíng)”，也能很好地支持各省開(kāi)展特色業(yè)務(wù)。

圖4 NEF全國(guó)、省份兩級(jí)部署

典型場(chǎng)景：OTT、全國(guó)/省份特色能力；邊緣應(yīng)用業(yè)務(wù)需求[4]。相對(duì)于4G，5G 網(wǎng)絡(luò)能力開(kāi)放新引入了應(yīng)用影響路由的能力（Application Function influence on traffic routing）[1-2,5]。MEC 場(chǎng)景下，應(yīng)用向NEF 請(qǐng)求在用戶建立的PDU Session（PDU 會(huì)話）路徑中插入上行分類器（UL CL,Uplink Classifier）進(jìn)行邊緣分流，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的靈活路由。同時(shí)，應(yīng)用可結(jié)合NEF 開(kāi)放的位置訂閱功能，在5G 用戶移動(dòng)到MEC 邊緣區(qū)域時(shí)及時(shí)觸發(fā)分流的實(shí)現(xiàn)。因此，為減少業(yè)務(wù)調(diào)用時(shí)延，NEF 需與5GC 控制面網(wǎng)元同級(jí)部署，兩級(jí)部署方案中的省級(jí)NEF 可很好滿足此需求。

需考慮的問(wèn)題：研究漫游場(chǎng)景下的會(huì)話綁定方案及不同的5G 網(wǎng)絡(luò)能力消息路由機(jī)制。對(duì)于這兩個(gè)問(wèn)題，本文將在下一節(jié)進(jìn)行詳述。另外，為兼顧各種對(duì)時(shí)延敏感、可靠性要求高的應(yīng)用的需求，此方案還能結(jié)合5GC 的部署延伸至三級(jí)部署方案，即增加邊緣平臺(tái)一層，但方案的總體投資成本高，平臺(tái)建設(shè)周期稍長(zhǎng)（可以基于市場(chǎng)需求驅(qū)動(dòng)、投入產(chǎn)出情況，分批、分步部署）。

2.3 NEF省份網(wǎng)狀部署

在NEF 省份網(wǎng)狀部署方案場(chǎng)景下（如圖5 所示），各省設(shè)置NEF 負(fù)責(zé)省份業(yè)務(wù)，對(duì)于全國(guó)業(yè)務(wù)以及漫游場(chǎng)景，需由省份NEF 之間負(fù)責(zé)路由轉(zhuǎn)發(fā)，最后分發(fā)到實(shí)際承載網(wǎng)絡(luò)能力的5GC 網(wǎng)元。

圖5 NEF省份網(wǎng)狀部署

典型場(chǎng)景：由于NEF 不是5G 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期的必選網(wǎng)元，省份會(huì)根據(jù)各自業(yè)務(wù)發(fā)展需求考慮NEF 的建設(shè)，因此可能會(huì)出現(xiàn)部分“業(yè)務(wù)大省”率先建設(shè)NEF 的情況。隨著業(yè)務(wù)需求的增加以及5G 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的逐步完善，NEF 省份網(wǎng)狀部署的結(jié)構(gòu)可能演進(jìn)為全國(guó)、省份兩級(jí)部署結(jié)構(gòu)。

需考慮的問(wèn)題：作為5G 網(wǎng)絡(luò)初期的一種可能形態(tài)，NEF省份網(wǎng)狀部署未能發(fā)揮集約運(yùn)營(yíng)優(yōu)勢(shì)，后期發(fā)展限制性較大。

2.4 NEF部署方案對(duì)比

本節(jié)從業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)、業(yè)務(wù)響應(yīng)、建設(shè)需求等方面重點(diǎn)對(duì)NEF 集中部署、NEF 兩級(jí)部署方案進(jìn)行對(duì)比，詳見(jiàn)表1（網(wǎng)狀部署方案作為兩級(jí)部署方案的前期形態(tài)，具體對(duì)比可參考兩級(jí)部署方案的分析）。

表1 NEF部署方案對(duì)比

NEF 全國(guó)集中部署有著集約運(yùn)營(yíng)的優(yōu)勢(shì)，初期建設(shè)需求小，投資成本低，但存在著業(yè)務(wù)響應(yīng)時(shí)延大、難以快速滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求、配置維護(hù)復(fù)雜、容災(zāi)壓力大等不足。NEF 兩級(jí)部署可靈活解決以上的不足，還能按需擴(kuò)展至三級(jí)部署，但由于引入了多級(jí)NEF 路由機(jī)制，因此網(wǎng)絡(luò)能力調(diào)用過(guò)程中多了路由跳數(shù)，并且相比集中部署方案，兩級(jí)部署的初期建設(shè)投入大、周期較長(zhǎng)。運(yùn)營(yíng)商在部署NEF 時(shí)，可結(jié)合自身實(shí)際的5GC 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、業(yè)務(wù)需求等因素進(jìn)行選擇。

3 5G網(wǎng)絡(luò)能力開(kāi)放部署關(guān)鍵問(wèn)題及方案

上一節(jié)中提到，運(yùn)營(yíng)商部署NEF 時(shí)需解決漫游場(chǎng)景下的會(huì)話綁定問(wèn)題，是由于用戶建立PDU 會(huì)話時(shí)，SMF會(huì)通過(guò)N7 接口向PCF 獲取PCC 規(guī)則，在NEF 收到來(lái)自應(yīng)用的PCC 策略相關(guān)能力調(diào)用請(qǐng)求時(shí)，NEF 需要尋址到上述為當(dāng)前用戶服務(wù)的PCF。比如在QoS 能力調(diào)用時(shí)，NEF 通過(guò)尋址到當(dāng)前用戶PDU 會(huì)話的服務(wù)PCF，實(shí)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)。

當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中部署多個(gè)可單獨(dú)尋址的PCF 時(shí)，3GPP 在5G規(guī)范[2,5-6]引入了BSF（Binding Support Function，綁定支持功能）實(shí)現(xiàn)5G 用戶PDU 會(huì)話綁定功能，BSF 針對(duì)每一個(gè)PDU 會(huì)話，存儲(chǔ)用戶標(biāo)識(shí)、DNN（Data Network Name，數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)名）、UE 地址（IP 地址或MAC 地址等）、SMF 已選擇的PCF 的地址等會(huì)話綁定信息，以確保基于UE 地址識(shí)別UE 的業(yè)務(wù)發(fā)送策略時(shí)，為NEF 提供PCF 地址查詢服務(wù)，使得NEF 可以為UE 尋址到當(dāng)前PDU 會(huì)話的服務(wù)PCF。

考慮到初期BSF 網(wǎng)元部署及技術(shù)方案實(shí)施的復(fù)雜性，也需要考慮無(wú)BSF 時(shí)的方案問(wèn)題。本節(jié)將對(duì)會(huì)話綁定過(guò)程中是否涉及BSF 進(jìn)行不同的方案探討。

3.1 拜訪地BSF方案，根據(jù)會(huì)話綁定關(guān)系查詢PCF

如圖6 所示，該方案主要通過(guò)用戶漫游時(shí)所在的拜訪地BSF 進(jìn)行用戶會(huì)話綁定信息的存儲(chǔ)，NEF 基于用戶ipv4+ipDomain 向拜訪地BSF 查詢用戶PDU 會(huì)話所在的PCF，根據(jù)查詢到的PCF IP 地址或FQDN（Fully Qualified Domain Name，全限定域名），NEF 向服務(wù)PCF 發(fā)起5G 網(wǎng)絡(luò)能力調(diào)用。

圖6 拜訪地BSF方案

方案流程：

（1）拜訪地BSF 向NRF 注冊(cè)，注冊(cè)信息中包含BSF 支持的ipv4 地址段以及ipDomain 列表信息。

（2）用戶PDU 會(huì)話創(chuàng)建時(shí)，拜訪地SMF 選擇用戶歸屬地PCF 獲取策略信息（N7 接口）。

（3）歸屬地PCF 開(kāi)啟了會(huì)話綁定，則歸屬地PCF 將基于用戶ipv4+ipDomain 信息向NRF（LNRF 及HNRF，兩級(jí)組網(wǎng)NRF）查詢獲取BSF 地址信息，NRF 返回拜訪地BSF 地址信息。

（4）歸屬地PCF向拜訪地BSF注冊(cè)基于ipv4+ipDomain 的用戶會(huì)話綁定信息，注冊(cè)信息用戶地址、DNN、S-NSSAI（Single Network Slice Selection Assistance Information，單個(gè)網(wǎng)絡(luò)切片選擇輔助信息）、SUPI、GPSI（Generic Public Subscription Identifier，通用公共用戶標(biāo)識(shí)）、ipDomain 等用戶PDU 會(huì)話相關(guān)信息和對(duì)應(yīng)的PCF 信息。

（5）發(fā)生PCC 相關(guān)能力能力調(diào)用時(shí)，向LNRF 及HNRF 查詢BSF 信息，獲取到拜訪地BSF 地址。

（6）NEF根據(jù)上一步獲取的信息，基于ipv4+ipDomain 向拜訪地BSF 查詢PCF 綁定信息，查詢結(jié)果包括：SUPI、GPSI、S-NSSAI、DNN、PCF 信息。

（7）NEF 向歸屬地PCF 發(fā)起策略授權(quán)請(qǐng)求（N5 接口），實(shí)現(xiàn)N5 接口與N7 接口尋址到同一PCF，完成用戶會(huì)話綁定。

方案要求：

（1）ipDomain 字段規(guī)劃，ipDomain 是為解決私網(wǎng)ipv4 復(fù)用帶來(lái)的會(huì)話綁定問(wèn)題，因此運(yùn)營(yíng)商在全網(wǎng)統(tǒng)一進(jìn)行ipDomain 的規(guī)劃時(shí)，需考慮在ipDomain 包含域信息以及位置信息（大區(qū)標(biāo)簽、省/地市標(biāo)簽等）。

（2）多級(jí)組網(wǎng)的NRF 需支持基于ipDomain 進(jìn)行消息轉(zhuǎn)發(fā)，現(xiàn)網(wǎng)NRF 一般支持基于用戶號(hào)段的消息轉(zhuǎn)發(fā)，在此方案中，要求NRF 支持基于ipDomain 的消息轉(zhuǎn)發(fā)，用于拜訪地BSF 信息的查詢。

（3）ipDomain 如何獲取的問(wèn)題，可以考慮在NEF 配置公網(wǎng)IP 與ipDomain 的映射關(guān)系，或者通過(guò)UPF 的HTTP頭增強(qiáng)功能，在HTTP 擴(kuò)展分組頭中插入ipDomain 信息。

（4）漫游場(chǎng)景下還涉及了PCF 與BSF 的跨省互聯(lián)，涉及異廠家對(duì)接，需在方案部署前完成接口及功能的互操作測(cè)試。

3.2 歸屬地BSF方案，根據(jù)會(huì)話綁定關(guān)系查詢PCF

如圖7 所示，該方案通過(guò)用戶歸屬地BSF 進(jìn)行用戶會(huì)話綁定信息的存儲(chǔ)，NEF 基于用戶ipv4+SUPI/GPSI 向歸屬地BSF 查詢用戶PDU 會(huì)話的服務(wù)PCF，根據(jù)查詢到的PCF IP 地址或FQDN，NEF 向服務(wù)PCF 發(fā)起5G 網(wǎng)絡(luò)能力調(diào)用。

圖7 歸屬地BSF方案

方案流程：

（1）歸屬地BSF 向NRF 注冊(cè)，注冊(cè)信息中包含BSF 支持的用戶號(hào)段SUPI/GPSI（歸屬地信息）。

（2）用戶PDU 會(huì)話創(chuàng)建時(shí)，拜訪地SMF 選擇用戶歸屬地PCF 獲取策略信息（N7 接口）。

（3）歸屬地PCF 開(kāi)啟了會(huì)話綁定，則歸屬地PCF將基于用戶號(hào)段信息SUPI/GPSI 向NRF 查詢獲取BSF信息，NRF 返回歸屬地BSF 信息，或因?yàn)镻CF 及BSF都同在歸屬地，PCF 可直接配置BSF 地址信息進(jìn)行訪問(wèn)。

（4）PCF 在BSF 上注冊(cè)基于ipv4+SUPI/GPSI 的會(huì)話綁定信息，注冊(cè)信息包括用戶地址、DNN、S-NSSAI、SUPI、GPSI 等用戶PDU 會(huì)話相關(guān)信息和對(duì)應(yīng)的PCF 信息。

（5）NEF 基于用戶號(hào)段SUPI/GPSI 向NRF 查詢BSF 信息，獲取到歸屬地BSF 地址。

（6）NEF 根據(jù)上一步獲取的信息，基于ipv4+SUPI/GPSI 向歸屬地BSF 查詢PCF 綁定信息，查詢結(jié)果包括：SUPI、GPSI、S-NSSAI、DNN、PCF 信息。NEF 向歸屬地PCF 發(fā)起策略授權(quán)請(qǐng)求（N5 接口），實(shí)現(xiàn)N5 接口與N7 接口尋址到同一PCF，完成用戶會(huì)話綁定。

方案要求：

（1）BSF 向NRF 注冊(cè)信息需支持用戶號(hào)段信息（SUPI/GPSI），用于NEF 向NRF 查詢時(shí)可查找到用戶歸屬地BSF，目前的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)尚不支持此功能，初期可以考慮通過(guò)運(yùn)營(yíng)商企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行定制化實(shí)現(xiàn)。

（2）NEF 獲取用戶號(hào)段信息（SUPI/GPSI）的方案，可以分別考慮從應(yīng)用側(cè)或者網(wǎng)絡(luò)側(cè)來(lái)獲取，應(yīng)用本身可通過(guò)客戶端或者簽約方式獲取用戶號(hào)碼信息；網(wǎng)絡(luò)側(cè)可以通過(guò)UPF 的HTTP 頭增強(qiáng)插入功能，或者提供能力開(kāi)放方式支持用戶號(hào)段信息的查詢。

3.3 非BSF方案，根據(jù)SUPI/GPSI查詢PCF

如圖8 所示，該方案由PCF 直接攜帶號(hào)段信息在NRF 上注冊(cè)，NEF 可以通過(guò)NRF 的查詢接口使用SUPI/GPSI 獲取服務(wù)PCF 信息，無(wú)需通過(guò)BSF 查找PCF。

圖8 根據(jù)SUPI/GPSI查詢PCF（無(wú)BSF）

方案流程：

（1）PCF 攜帶號(hào)段信息SUPI 或GPSI 在NRF 上注冊(cè)。

（2）用戶PDU 會(huì)話創(chuàng)建時(shí)，拜訪地SMF 選擇用戶歸屬地PCF 獲取策略信息（N7 接口）。

（3）NEF 可以通過(guò)NRF（L-NRF 及H-NRF，兩級(jí)組網(wǎng)NRF）查詢獲取服務(wù)PCF 信息。

（4）NEF 根據(jù)查詢到服務(wù)用戶的PCF 地址，向歸屬地PCF 發(fā)起策略授權(quán)請(qǐng)求（N5 接口），實(shí)現(xiàn)N5 接口與N7 接口尋址到同一PCF，完成用戶會(huì)話綁定。

方案要求：

（1）SMF 選擇PCF 的方式需要根據(jù)號(hào)段進(jìn)行規(guī)劃，如果SMF 按照負(fù)荷分擔(dān)方式選擇PCF，NEF 從NRF 中查詢獲取到的是多臺(tái)含該號(hào)段的PCF 信息，無(wú)法準(zhǔn)確找到服務(wù)PCF（臨時(shí)解決方案可以考慮在NEF 增加輪詢機(jī)制，即NEF 需遍歷滿足條件的所有PCF，直至查找到用戶PDU 會(huì)話所在的PCF）。

（2）由于采用號(hào)段進(jìn)行網(wǎng)元選擇，會(huì)帶來(lái)號(hào)段信息更新的工作量；如今攜號(hào)轉(zhuǎn)網(wǎng)服務(wù)已全面開(kāi)放，攜號(hào)轉(zhuǎn)網(wǎng)的用戶GPSI 保持不變，因此如果通過(guò)GPSI 進(jìn)行PCF尋址，需要及時(shí)更新配置各運(yùn)營(yíng)商的GPSI 號(hào)段信息，對(duì)配置運(yùn)維、NRF 的號(hào)段處理及緩存資源要求增加。

3.4 會(huì)話綁定方案對(duì)比

表2 對(duì)3 種不同的會(huì)話綁定方案進(jìn)行比較分析，如果現(xiàn)網(wǎng)部署B(yǎng)SF 且PCF 開(kāi)啟了會(huì)話綁定功能，采用BSF 方案將更有利于5G 能力開(kāi)放業(yè)務(wù)的發(fā)展，但BSF 是5G 新引入的網(wǎng)元，部署B(yǎng)SF 時(shí)需考慮多個(gè)因素，如BSF 部署形式、是否與DRA（Diameter Routing Agent，Diameter路由代理）或SMF 合設(shè)、是否引入SCP 等。采用拜訪地BSF 還是歸屬地BSF 對(duì)周邊網(wǎng)元也有不同的功能要求。非BSF 方案的特點(diǎn)是對(duì)周邊業(yè)務(wù)網(wǎng)元的要求大大降低，便于在現(xiàn)網(wǎng)快速實(shí)現(xiàn)，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)的業(yè)務(wù)發(fā)展角度來(lái)看，存在諸多限制因素（SMF 選擇PCF 的方式、攜號(hào)轉(zhuǎn)網(wǎng)的影響等），因此更加適合初期業(yè)務(wù)發(fā)展或局部組網(wǎng)的情況。

表2 5G網(wǎng)絡(luò)能力開(kāi)放的不同會(huì)話綁定方案對(duì)比

綜上所述，初期基于業(yè)務(wù)需求推動(dòng)、且網(wǎng)絡(luò)規(guī)模及用戶規(guī)模較小情況下，可采用無(wú)BSF 方案，中遠(yuǎn)期應(yīng)向標(biāo)準(zhǔn)BSF 方案演進(jìn)。

3.5 其他關(guān)鍵問(wèn)題及方案

5G 網(wǎng)絡(luò)能力開(kāi)放的會(huì)話綁定方案主要解決的是涉及PCF 相關(guān)的策略控制能力路由問(wèn)題，5G 網(wǎng)絡(luò)能力開(kāi)放還包含NEF 對(duì)其它網(wǎng)元的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，如如何發(fā)現(xiàn)UDM、AMF、SMF 等，針對(duì)涉及的不同網(wǎng)元及能力，建議如下：

（1）UDM 發(fā)現(xiàn)：NEF 通過(guò)NRF 尋址（基于用戶號(hào)段信息）。

（2）AMF 發(fā)現(xiàn)：根據(jù)不同的AMF service 采用不同發(fā)現(xiàn)方案。

（3）如位置訂閱（Location-Report），NEF 通過(guò)UDM 向AMF 進(jìn)行訂閱。

（4）如AOI 事件（Presence-In-AOI-Report），NEF 通過(guò)向UDM 查詢，獲取用戶所在AMF 實(shí)例后，NEF 向AMF 訂閱。

（5）如區(qū)域用戶數(shù)事件（UEs-In-Area-Report），在NEF 上配置尋址局?jǐn)?shù)據(jù)。

（6）SMF 發(fā)現(xiàn)：NEF 通過(guò)UDM 查詢用戶所在的SMF 實(shí)例。

4 結(jié)束語(yǔ)

5G 網(wǎng)絡(luò)與垂直行業(yè)的融合催生了大量網(wǎng)絡(luò)能力開(kāi)放需求，盡早部署以NEF 為基礎(chǔ)的5G 網(wǎng)絡(luò)能力開(kāi)放平臺(tái)將有利于運(yùn)營(yíng)商提升5G 網(wǎng)絡(luò)附加值，亦能助力行業(yè)客戶按需提供定制化應(yīng)用，提高5G 網(wǎng)絡(luò)粘性。本文基于業(yè)務(wù)場(chǎng)景需求、業(yè)務(wù)靈活性、5GC 建設(shè)現(xiàn)狀等因素給出3 種NEF 部署方案，同時(shí)還重點(diǎn)分析5G 網(wǎng)絡(luò)能力開(kāi)放中涉及的會(huì)話綁定問(wèn)題并提供3 種解決方案，為運(yùn)營(yíng)商的5G 網(wǎng)絡(luò)能力開(kāi)放部署方案提供了參考。未來(lái)，運(yùn)營(yíng)商應(yīng)更加聚焦自身擅長(zhǎng)的核心能力，以客戶需求為中心提供5G 能力開(kāi)放的運(yùn)營(yíng)支撐和生態(tài)服務(wù)，共筑5G 生態(tài)繁榮。