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怎样在5G网络中打通国际长途?

Posted on 2021-09-11 by ICT百科

要打通国际漫游,需要我们的移动通信系统跨运营商支持漫游功能。
我们所熟知的语音漫游,最早出现在 GSM 时期。随后数据漫游也作为GPRS(通用分组无线系统)的一部分引入到漫游功能中。到了3G/4G时代,其演进分组系统 (EPS) 则可以提供更加复杂的数据漫游。

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到了 5G系统(5GS)时代,这些移动网络运营商希望引入 5GS 漫游作为演进分组系统 (EPS) 漫游的补充。让它们的5G用户无论身在任何运营商的网络中,都可以使用5G服务。

那么为什么要漫游?


漫游的目的之一是可以扩展运营商的服务范围,允许其移动用户在另一运营商的网络内使用这些服务,该网络可能位于另一个国家(国际漫游)或同一国家(国家漫游)。当然最主要还是因为漫游可以为运营商提供了额外的收入来源。


因此,如何保障 EPS 和 5GS 之间的漫游顺畅互通,就尤为重要!


所有的漫游,无论是语音漫游还是数据漫游都建立在漫游协议之上,需要运营商之间的漫游协议和连接(信令和承载)才能启用此功能。连接可以是运营商之间的直接连接(例如邻国之间),也可以是国际枢纽之间(例如地理上相距较远的国家之间)。

如下图所示的是一个简化的 5GS 与 EPS 互通的漫游架构。此架构仅支持在 VPLMN 和家庭公共陆地移动网络 (HPLMN) 中使用 5GS 进行漫游,基于漫游的初始阶段已经与 EPS 互通。同时,为了简化清晰,架构中没有呈现如SMS、位置处理等NF(New Function)。


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这种架构能够使运营商能够扩展其现有的漫游协议和网络,以纳入到 5GS。但是EPS漫游和5GS漫游不同,基于服务的架构 (SBA) 和网络边缘保护的安全功能是 5GS 中的新功能,这个新功能安全边缘保护代理 (SEPP) 提供支持。


另外,上面的架构要求 UE 能够同时支持 EPS 和 5GS,以便能够在两者之间漫游。当 UE 连接到 VPLMN 时,UE 将向 AMF(接入和移动管理功能) 注册。AMF 将查询NRF (网络存储库功能)。在这种情况下,它用作访问 NRF (V-NRF),而 V-NRF 将查询归属 NRF (H-NRF) 以找到AUSF(身份验证服务器功能) 和 HPLMN 中的UDM (统一数据管理)。V-NRF 和 H-NRF 之间的流量以及 VPLMN 和 HPLMN 之间的所有其他控制平面流量都将通过 SEPP。UE通常会建立一个或多个协议数据单元(PDU)会话,这与非漫游呼叫流程类似,只是同时涉及V-NRF和H-NRF,以及SEPP。V-SMF (访问会话管理功能) 的使用和移动性 V-SMF 的重定位特定于漫游——也就是说,V-SMF 仅在 UE 处于 VPLMN 并且 PDU 会话是锚定在HPLMN中的H-SMF(Home-SMF)中。在EPS漫游中,EPC节点服务网关(SGW)和分组数据网络网关(PDN-GW)用于PDN连接,无论UE在VPLMN还是HPLMN。

那么当发生漫游时,5GS中语音功能和紧急服务是怎样进行的?


通过 IMS 语音的 EPS 漫游我们称为 S8 归属路由(S8HR)。同样,5GS 语音漫游遵循与S8HR漫游相同的原则,称之为 N9 归属路由 (N9HR)。通常来说,我们可以使用EPS Fallback和 VoNR 两种方案来解决语音在5GS中的漫游问题。

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与4G的互通,将为EPS回退以及VoNR和VoLTE之间的系统间切换提供可能。建议在漫游时使用VoNR,因为与非漫游情况相比,漫游情况下EPS回退中的额外呼叫设置延迟将更大。在HPLMN中同时支持EPS回退和VoNR可最大限度地利用与漫游合作伙伴兼容的网络功能。

对于漫游用户的紧急呼叫,则由 VPLMN 根据监管要求提供。这适用于 5GS 漫游以及 S8HR 漫游。5GS 中的紧急服务要么通过 5GS 本地提供,要么是紧急服务通过 Fall back 回退到 EPS。在 5GC 注册过程中,AMF 向 UE 提供了关于这两种解决方案中哪一种是有效的指示。

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对于 5GS 上的紧急呼叫,UE 将建立紧急 PDU 会话。经VPLMN中的SMF/UPF解析后,紧急呼叫将通过VPLMN IMS连接到“应急中心”。在紧急服务回退的情况下,将从5GS移动到EPS,然后将使用紧急 PDN 和 VPLMN IMS 在 EPS 上建立紧急呼叫。如在 EPS 中一样,由于 VPLMN 和 HPLMN 之间通常没有 IMS NNI接口,因此 VPLMN IMS 无法从 HPLMN IMS 获取 UE/用户标识符。相反,它必须在紧急呼叫建立之前从 VPLMN 5GC 获取这些标识符。从应急中心到用户的任何紧急回叫都将通过 HPLMN IMS。

综上,这种5GS漫游体系结构,通过在VPLMN中使用5GS以及漫游时5GS和EPS之间的移动性,可以扩展现有的EPS漫游解决方案。能够同时使用EPS和5GS的用户设备也能够同时使用EPS和5GS漫游。


未来几年,多数移动网络运营商将创建支持无缝语音和数据服务的联合演进分组系统(EPS)和5G系统(5GS)网络。无论他们的合作伙伴是否同时拥有EPS和5GS,或者仅拥有EPS,他们都将继续期待5G的漫游功能。

Category: 5G

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博主
李东霏
【香农信息技术研究院】

标签

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