周俊超，方琰崴，劉西亮（中興通訊股份有限公司，江蘇南京 210012）

0 引言

3GPP 引入了5G 網(wǎng)絡(luò)切片，以滿足各種垂直行業(yè)的需求。網(wǎng)絡(luò)切片是5G網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)之一，可在一張網(wǎng)絡(luò)上提供定制化、相互隔離、質(zhì)量可保證的端到端“專用網(wǎng)絡(luò)”。根據(jù)帶寬、時(shí)延、可靠性和安全性等不同維度，網(wǎng)絡(luò)切片把運(yùn)營(yíng)商的物理網(wǎng)絡(luò)劃分為不同的虛擬網(wǎng)絡(luò)資源，開(kāi)放網(wǎng)絡(luò)能力，靈活應(yīng)對(duì)不同的應(yīng)用場(chǎng)景。網(wǎng)絡(luò)切片包括無(wú)線、承載和核心網(wǎng)三大子切片，本文所述的切片主要指核心網(wǎng)子切片。

隨著垂直行業(yè)應(yīng)用的蓬勃發(fā)展，針對(duì)不同行業(yè)應(yīng)用的5G網(wǎng)絡(luò)切片將會(huì)被大面積地部署和應(yīng)用，而終端用戶如何在這些眾多的網(wǎng)絡(luò)切片間漫游是亟待解決的問(wèn)題。終端用戶在5G切片間的漫游比較復(fù)雜，為了有效探討和解決問(wèn)題，本文限定需要解決的切片漫游場(chǎng)景為：不同的網(wǎng)絡(luò)切片歸屬同一個(gè)PLMN，即是同一家運(yùn)營(yíng)商建設(shè)或者提供的切片；終端在切片間的漫游方式，主要考慮終端在“空閑”狀態(tài)下，從一個(gè)切片漫入另外一個(gè)切片，暫不考慮終端“連接態(tài)”下的漫入。

1 切片漫游關(guān)鍵術(shù)語(yǔ)

為了便于理解，首先介紹切片漫游相關(guān)的關(guān)鍵術(shù)語(yǔ)。

1.1 單網(wǎng)絡(luò)切片選擇輔助信息

為了識(shí)別端到端的網(wǎng)絡(luò)切片，5G 切片使用單網(wǎng)絡(luò)切片選擇輔助信息（Single Network Slice Selection Assistance Information，S-NSSAI）來(lái)識(shí)別切片實(shí)例。一個(gè)S-NSSAI 由8 bit 的切片/服務(wù)類型（Slice/Service type，SST）和24 bit 的切片差異區(qū)分器（Slice Differentiator，SD）組成，后者用于區(qū)分SST 相同時(shí)的多個(gè)不同網(wǎng)絡(luò)切片。格式如圖1所示。

圖1 S-NSSAI結(jié)構(gòu)圖

標(biāo)準(zhǔn)化的S-NSSAI 只包括標(biāo)準(zhǔn)化的SST 字段，可支持切片在全球范圍內(nèi)的互操作。非標(biāo)準(zhǔn)化的S-NSSAI 包括SST 和SD 字段或只包括非標(biāo)準(zhǔn)化的SST 字段，其只能在特定的PLMN 內(nèi)使用。SST 的取值：0～127 由3GPP 標(biāo)準(zhǔn)組織定義，128～255 可以由運(yùn)營(yíng)商自定義。目前SST的標(biāo)準(zhǔn)取值見(jiàn)表1。

表1 SST標(biāo)準(zhǔn)取值

網(wǎng)絡(luò)切片選擇輔助信息（Network Slice Selection Assistance Information，NSSAI）是S-NSSAI的集合。

1.2 切片選擇功能

網(wǎng)絡(luò)切片選擇功能（Network Slice Selection Function，NSSF）是切片選擇的邏輯執(zhí)行和策略決策實(shí)體，具體實(shí)現(xiàn)功能有：

a）選擇服務(wù)于UE的網(wǎng)絡(luò)切片實(shí)例的集合。

b）確定接受的NSSAI，以及（如果需要）確定到訂閱的S-NSSAI的映射。

c）確定已配置的NSSAI，并在需要時(shí)確定到訂閱的S-NSSAI的映射。

d）可能通過(guò)查詢網(wǎng)絡(luò)倉(cāng)庫(kù)功能（Network Repository Function，NRF）確定要用于服務(wù)UE 的接入和移動(dòng)管理功能（Access and Mobility Management function，AMF）集，或者基于配置確定候選AMF的列表。

UE 接入時(shí)，由NSSF根據(jù)UE 攜帶的NSSAI信息或者其他信息，基于本地策略，決策出接受的NSSAI，如果用戶處于漫游狀態(tài)且運(yùn)營(yíng)商策略允許，還會(huì)決策出接受的NSSAI到訂閱的NSSAI之間的映射關(guān)系。然后UE根據(jù)接受的NSSAI發(fā)起后繼的業(yè)務(wù)流程，由接受的NSSAI中的S-NSSAI指定需要使用的切片實(shí)例。

1.3 切片的部署模型

第5 代核心網(wǎng)（5G Core，5GC）的網(wǎng)元分為控制面的網(wǎng)元與用戶面網(wǎng)元兩大類，控制面網(wǎng)元與用戶面網(wǎng)元功能介紹參考文獻(xiàn)［1］。網(wǎng)絡(luò)切片根據(jù)控制面網(wǎng)元與用戶面網(wǎng)元共享方式的不同，一般有3種部署方式，詳見(jiàn)表2。

表2 切片的3種部署模型

切片部署模型示意如圖2 所示。圖2 中所述的UDM 包含UDM/UDR/AUSF/UDSF 等數(shù)據(jù)相關(guān)網(wǎng)元。大區(qū)中切片部署，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，多采用方式2和方式3。

圖2 切片部署模型示意

2 切片漫游關(guān)鍵技術(shù)

切片內(nèi)的終端，在漫游出本切片的范圍后，在另外一個(gè)切片中如何使用，如何保證相同的QoS 和服務(wù)特性，即如何選擇合適的要使用的切片實(shí)例，是終端在切片間漫游需要解決的基本問(wèn)題之一。終端跨切片漫游，需要考慮的關(guān)鍵技術(shù)有以下幾方面。

a）終端漫游狀態(tài)。終端在不同切片間的漫游，可以是空閑態(tài)漫游，到拜訪地切片后重新注冊(cè)接入；也可以是連接態(tài)漫游，在帶有業(yè)務(wù)的場(chǎng)景下，漫入到拜訪地切片。相對(duì)來(lái)說(shuō)，終端在空閑態(tài)的漫游，切片間業(yè)務(wù)交互和流程不是太復(fù)雜，但終端在連接態(tài)下的漫游，根據(jù)需要保證業(yè)務(wù)的連續(xù)性的程度，切片間業(yè)務(wù)交互和流程復(fù)雜度不等，連續(xù)性要求越高，復(fù)雜度越高。

b）漫入終端用戶面數(shù)據(jù)出局方式（包括LBO 和HR）。本地出局模式（Local BreakOut，LBO）指終端在漫入另外一個(gè)切片后，經(jīng)由拜訪地UPF 出局的模式；歸屬地出局（Home Route，HR）指終端在漫入另外一個(gè)切片后，經(jīng)由拜訪地UPF路由到歸屬地UPF，然后通過(guò)歸屬地UPF出局的模式。

c）漫游策略選擇。所謂漫游策略是指終端在多個(gè)切片間漫游時(shí)，決定終端需要使用的具體S-NSSAI的策略，是全網(wǎng)統(tǒng)一還是各個(gè)大區(qū)省份各自獨(dú)立。這個(gè)策略一般是由運(yùn)營(yíng)商確定，配置在NSSF 中，在不同切片間漫游時(shí)，有的運(yùn)營(yíng)商選擇使用相同的S-NSSAI，例如某運(yùn)營(yíng)商針對(duì)2C的人網(wǎng)，全國(guó)范圍內(nèi)各大區(qū)省份的切片均指定S-NSSAI 為協(xié)議定義的標(biāo)準(zhǔn)值01，終端在本網(wǎng)全國(guó)范圍內(nèi)的切片間漫游時(shí)，S-NSSAI 均為01；有的運(yùn)營(yíng)商選擇使用各大區(qū)省份獨(dú)立的S-NSSAI，例如某運(yùn)營(yíng)商針對(duì)2B的物網(wǎng)，全國(guó)范圍內(nèi)各大區(qū)省份的切片均有自己的獨(dú)立取值，如A 省份切片S-NSSAI取值為0100000A01，B 省份切片S-NSSAI 取值為0100000B01。不同的漫游策略，決定了處理的流程的差異。

d）網(wǎng)絡(luò)切片選擇策略（Network Slice Select Policy，NSSP）。NSSP 作為用戶路由策略的一部分，是由PCF 簽約和管理維護(hù)的。NSSP 策略決定了終端在啟用某個(gè)應(yīng)用服務(wù)，或者位于某個(gè)位置區(qū)，或者使用了某個(gè)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)名（DNN），或者使用了某種無(wú)線接入技術(shù)等條件時(shí)，需要使用的S-NSSAI。通常該S-NSSAI是從接受的NSSAI中選擇的。

e）接受的NSSAI 決策。根據(jù)協(xié)議的說(shuō)明，終端使用的接受NSSAI 決策實(shí)體為NSSF，NSSF 需要支持根據(jù)本地策略，或者運(yùn)營(yíng)商策略，決策終端接受的NSSAI，以及備選AMF 集。并且，終端是漫游用戶時(shí)，還需要在接受的NSSAI中，給出每個(gè)接受的S-NSSAIs到對(duì)應(yīng)的簽約S-NSSAs 的映射關(guān)系。是否啟用NSSF 來(lái)進(jìn)行S-NSSAI 決策和映射關(guān)系發(fā)放，也是運(yùn)營(yíng)商策略內(nèi)容，需要運(yùn)營(yíng)商根據(jù)具體組網(wǎng)以及業(yè)務(wù)特性確定。

3 LBO模式切片漫游方案

為了便于說(shuō)明終端在切片間漫游的技術(shù)方案，本文設(shè)定的LBO 模式切片漫游場(chǎng)景如下：終端在空閑態(tài)下漫游、出局采用LBO 模式、漫游策略選擇為各大區(qū)省份使用各自獨(dú)立的S-NSSAI、PCF 已經(jīng)簽約NSSP 策略為使用本地S-NSSAI、NSSF 進(jìn)行接受的NSSAI 決策和映射關(guān)系發(fā)放。

具體示例：某運(yùn)營(yíng)商分別為其A區(qū)和B區(qū)建立了1個(gè)eMBB切片，切片實(shí)例相關(guān)的概要信息如表3所示。

表3 切片實(shí)例概要信息

A 區(qū)切片中的用戶在UDM 中S-NSSAI 簽約01 和01000A01，B 區(qū)切片中的用戶在UDM 中S-NSSAI 簽約01和01000B01。

在LBO 模式下，終端在切片間的漫游原理如圖3所示。

圖3 終端在切片間的漫游示意

歸屬B區(qū)的終端用戶，在空閑態(tài)下漫入A 區(qū)，漫游方案的技術(shù)原理說(shuō)明如下。

a）UE 由于是從B 區(qū)漫入過(guò)來(lái)的，所以攜帶S-NSSAI為B區(qū)發(fā)放的01和01000B01發(fā)起注冊(cè)請(qǐng)求。

b）A 區(qū)的初始AMF 處理該注冊(cè)請(qǐng)求，并與該用戶歸屬的UDM/UDR/AUSF/UDSF 以及PCF 交互，對(duì)用戶進(jìn)行鑒權(quán)授權(quán)，并獲取其簽約信息、NSSP信息。

c）鑒權(quán)成功后，初始AMF 攜帶終端請(qǐng)求的NSSAI以及簽約的NSSAI 等信息到本地NSSF，由本地NSSF基于請(qǐng)求/簽約的NSSAI 以及漫游用戶出局模式和本地策略，決定接受的S-NSSAI 為01 和01000A01，其中01000A01由于用戶是漫入用戶，會(huì)同時(shí)返回其映射的簽約S-NSSAI=01000B01。該步流程結(jié)束后，初始AMF同時(shí)也會(huì)為用戶指定可能的備選AMF集。

d）初始AMF 返回接受的S-NSSAI、配置的S-NSSAI 以及可能的備選AMF 集到無(wú)線側(cè)。如果初始AMF 不在備選的AMF 集內(nèi)，則無(wú)線側(cè)會(huì)發(fā)起AMF 重定向過(guò)程，過(guò)程詳見(jiàn)文獻(xiàn)［1］，此處不再贅述。

e）UE 在后繼的業(yè)務(wù)建立和發(fā)起過(guò)程中，基于接受的S-NSSAI：01 和01000A01：01000B01，和本地的NSSP，決定使用的S-NSSAI 為01000A01：01000B01。當(dāng)然，也可以決策為標(biāo)準(zhǔn)的S-NSSAI=01，如果采用標(biāo)準(zhǔn)的S-NSSAI，則NSSF 不再需要對(duì)漫入用戶的S-NSSAI 進(jìn)行映射處理，可以簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)處理邏輯。后繼的業(yè)務(wù)流程處理過(guò)程等超出本文描述范疇，可以參考文獻(xiàn)［1］對(duì)應(yīng)章節(jié)。

4 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)終端在多個(gè)切片間漫游時(shí)面臨的切片選擇問(wèn)題，本文基于LBO 模式，對(duì)切片間漫游的方案以及原理進(jìn)行了分析和介紹。同時(shí)，為了方便對(duì)問(wèn)題及切片間漫游的原理進(jìn)行闡述，限定了切片間漫游場(chǎng)景為較為簡(jiǎn)單和容易介紹的場(chǎng)景，其他場(chǎng)景，如用戶在連接態(tài)下的切片漫游，需要考慮終端如何在滿足業(yè)務(wù)連續(xù)性三模式的前提下完成切片間的漫游，涉及錨點(diǎn)SMF/UPF 和插入SMF/UPF 的切換及流程處理；跨不同PLMN的切片漫游，需要考慮PLMN間的S-NSSAI的選擇、使用和映射策略，以及切片選擇網(wǎng)元NRF/NSSF 的部署位置和業(yè)務(wù)處理邏輯等。對(duì)這些復(fù)雜的場(chǎng)景和應(yīng)用，本文并沒(méi)有進(jìn)行深入說(shuō)明和介紹，可作為下一步研究重點(diǎn)和探討方向。