5G异网漫游关键技术和现网的升级改造

溯溪而上

摘要

5G异网漫游是指当用户所属运营商在某一地区没有5G网络覆盖时，用户能够切换到其他运营商的5G网络，继续享受5G服务。5G异网漫游技术对于扩大网络覆盖、减少信号盲区、提升用户体验等具有重要意义。具体而言，5G异网漫游的实现需要运营商之间的合作和协调。在工业和信息化部的统筹指导下，中国电信、中国移动、中国联通、中国广电等运营商不断推进网络的共建共享，共同推动5G异网漫游技术的发展和应用。通过这一技术，用户可以在不换卡、不换号的情况下，直接使用其他运营商的5G网络，无需支付额外费用。

5G异网漫游技术的推广对于提升偏远地区、农村地区的网络覆盖水平尤为重要。这些地区由于基站建设密度较低，网络覆盖往往不够完善，导致用户体验不佳。通过5G异网漫游技术，这些地区的用户可以更加便捷地接入高速网络，享受更好的网络服务。5G异网漫游的商用推广将加速数字经济的发展，提供更加高效、便捷的网络服务支持，促进经济转型升级。

01
5G异网漫游的网络架构解析
网络架构和网元建设

在5G异网漫游组网架构中，如何实现不同运营商之间的网络互联互通，以及在保证用户数据安全和隐私的前提下，提供无缝的网络切换和连接服务，是运营商重点关注的内容。5G异网漫游组网架构主要基于SA方式，实现归属网络方用户在漫游区域内通过接入访问方5G网络的方式使用5G服务，运营商双方的5G接入网、核心网独立建设和管理，用户独立管理。

中国移动核心网异网漫游商用组网目标架构如图1所示，新建网元包括BG、SEPP（安全边缘保护代理）、I-NRF、SMF、UPF、CHF和AMF。



BG设备的主要功能包括不同网络之间数据包转发、网络地址转换（NAT）、防火墙、路由选择、虚拟专用网络（VPN）支持以及负载均衡等。SEPP负责PLMN间控制面信令安全传输。

SEPP是5G漫游安全架构的重要组成部分，用于用户漫游时与其他运营商的信息互通，负责运营商之间控制平面接口上的消息过滤和策略管理，主要作为运营商核心网控制面之间的边界网关。SEPP之间通过N32接口建立连接并实施保护策略，对跨网络信令中的每个控制面消息进行处理。N32接口根据用途可分为N32-c和N32-f两个子接口，其中N32-c用于提供两个SEPP之间的初始握手过程，包括能力协商、参数交换等；N32-f用于两个SEPP之间发送经过安全保护的SBI消息。

I-NRF用于独立组网下漫游跨PLMN的服务发现。NRF是5G核心网中的一个重要组成部分，它通过提供自动化管理、服务发现、状态检测和认证授权等功能，极大地降低了网络管理复杂度，并优化了网络功能服务之间的交互方式。在5G核心网中，网络功能服务通过NRF寻找合适的对端服务，而不是依赖于本地配置或固定的通信链路。NRF会根据当前信息向请求者返回相应的网络功能服务列表，供请求者选择，这种方式类似于DNS机制。

SMF和UPF分别是控制面和用户面归属地接入网关。

CHF的功能主要是计费，CHF支持在线计费、离线计费和融合计费三种场景。

AMF是5G网络中一个关键的控制面网络功能单元，主要负责接入和移动性管理、NAS信令处理、会话管理以及与其他网络功能单元的交互。

身份验证和鉴权

在异网漫游过程中，用户的身份验证和鉴权是确保网络安全和用户隐私的关键。运营商需要建立统一的身份验证和鉴权机制，对用户进行身份验证和权限判断，以确保只有合法用户才能接入其他运营商的网络。这通常需要使用公钥基础设施（PKI）或其他加密技术来验证用户的身份和凭证。

数据路由和转发

当用户从所属运营商的网络切换到其他运营商的网络时，需要确保用户的数据能够正确路由和转发。这涉及数据包的封装、解封装、路由选择等方面的技术。运营商需要建立高效的数据路由和转发机制，以确保用户数据的顺畅传输。

服务质量和性能管理

在异网漫游过程中，需要确保用户能够享受到与所属运营商网络相同的服务质量和性能。这包括网络速度、延迟、丢包率等方面的管理和优化。运营商需要建立有效的服务质量监控和保障机制，以确保用户在使用异网漫游服务时能够获得良好的体验。

网络选择和切换策略

当用户所在位置有多个运营商网络可供选择时，需要制定合适的网络选择和切换策略。这需要根据用户的位置、网络质量、业务需求等因素进行综合考虑，选择最优的网络进行接入。运营商需要建立智能的网络选择和切换机制，以确保用户能够平滑地切换到最佳网络。

SEPP技术

在无国际先例和可用标准的前提下，我国四大运营商创新性地采用了基于SEPP的5G SA异网漫游技术。这种技术通过在运营商网络之间建立安全通道，确保用户数据在传输过程中的安全性和隐私性。

网络切片

网络切片是5G网络的一项关键技术，它允许运营商将物理网络划分为多个逻辑网络，每个逻辑网络都可以根据业务需求进行定制和优化。在异网漫游中，网络切片可以确保用户在使用不同运营商网络时，能够获得与所属运营商网络相同的业务体验。

总的来说，5G异网漫游的实现需要运营商之间的密切合作和技术创新。通过优化网络架构、设计高效的协议、建立统一的身份验证和鉴权机制、实现智能的数据路由和转发、制定合适的网络选择和切换策略等措施，确保用户在异网漫游过程中获得良好的体验。

02
如何对现网进行升级改造

为了支持异网漫游，运营商需要新建网元，并对其网络基础设施进行改造。这是因为不同运营商的网络架构、技术标准等存在差异，需要通过改造和新建网元来实现网络间的互联互通。这不仅有助于提升网络覆盖率和服务质量，还有助于推动行业内的竞争与合作，促进整个通信行业的健康发展。改造和新建网元的具体步骤和流程如下。

首先，运营商需要对其网络覆盖情况和用户需求进行深入分析，确定需要进行改造和新建网元的区域范围；其次，根据需求分析的结果，运营商需要制定详细的改造和新建网元的规划设计，包括网元类型、数量、位置等；再次，根据规划设计，运营商需要采购相应的网络设备，包括基站、路由器等；从次，在设备采购完成后，运营商需要按照规划设计进行设备的安装和部署，包括设备的安装位置、连接方式等；最后，在设备安装部署完成后，运营商需要进行设备的调试和测试，确保设备能够正常工作并满足异网漫游的需求。另外，根据测试结果和用户反馈，运营商需要对网络进行优化和调整，以提高网络覆盖率和服务质量。

5G异网漫游现网改造主要涉及无线网和核心网：一方面，无线基站需要进行现网基站软件版本升级；另一方面，异网漫游试商用大区或省份的AMF、SMF、UPF和UDM必须升级，NRF、NSSF、CG和PCF等其他网元也应升级。

我国四大运营商与产业链上下游通力合作，制定5G异网漫游技术方案。其中包括部署独立的5G移动核心网，以及实现跨运营商网络的无缝切换和互通。5G异网漫游核心网的目标架构改造主要涉及以下几个方面。

一是网络互操作性的增强。为了支持异网漫游，核心网架构需要支持不同运营商之间的网络互操作性，包括网络接口的标准化、协议的兼容性以及数据格式的统一等。

二是身份验证和鉴权机制的优化。在异网漫游中，用户的身份验证和鉴权是确保网络安全和用户隐私的关键。核心网架构需要改造以支持统一的身份验证和鉴权机制，这可能需要引入新的安全协议和技术，如公钥基础设施或其他加密技术。

三是数据路由和转发机制的改进。为了实现异网漫游，核心网需要支持用户数据在不同运营商网络之间的路由和转发，因此要对现有的数据路由和转发机制进行改造，以确保数据的顺畅传输和高效处理。

四是服务质量和性能管理的提升。在异网漫游中，用户期望获得与所属运营商网络相同的服务质量和性能。因此，核心网架构的改造需要注重提升服务质量和性能管理能力，包括网络速度、延迟、丢包率等方面的优化。

五是网络选择和切换策略的完善。为了实现平滑的异网漫游，核心网需要支持智能的网络选择和切换策略。这需要对现有的网络选择和切换策略进行改造，需考虑更多因素，如用户位置、网络质量、业务需求等，从而选择最优的网络进行接入。

六是安全性的加强。在异网漫游中，用户数据的安全性尤为重要。核心网架构的改造需要加强安全性，包括数据加密、用户隐私保护、网络安全防护等方面。

03
运营商如何顺利升级改造适应异网漫游

面对5G异网漫游现网改造，运营商需要采取一系列措施，以确保网络的顺利升级和服务的持续提供。

一是提前规划与准备。运营商应提前进行详细的规划和准备，包括技术评估、网络设计、资源调配等。

二是技术升级与改造。运营商需要对现有的网络设备和基础设施进行升级改造，以支持5G异网漫游功能，包括更新基站、核心网设备、传输网络等。同时，运营商还需要确保这些设备之间的兼容性和互操作性。

三是加强网络安全和隐私保护。在5G异网漫游现网改造过程中，运营商需要特别关注网络安全和隐私保护问题，要采取一系列措施确保用户数据的安全和隐私不被泄露，如加强网络防护、加密传输等。

四是优化服务质量和用户体验。运营商需要确保在5G异网漫游现网改造过程中，服务质量和用户体验不受影响，要对网络性能进行实时监控和调优，以确保用户能够获得稳定、快速的网络服务。

五是加强合作与协调。在5G异网漫游现网改造过程中，运营商需要加强与其他运营商的合作与协调，共同制定技术标准和业务规范，确保不同运营商之间的网络能够实现无缝切换和协同管理。同时，运营商还需要在资源共享、频谱分配等方面进行合作，以提高网络资源利用效率。

六是探索新的商业模式和服务。随着5G异网漫游技术的推广和应用，运营商可以探索新的商业模式和服务。例如，可以提供跨运营商的套餐和服务，以满足用户在不同地域和不同网络之间的使用需求。同时，运营商还可以基于5G异网漫游技术开展新的应用和服务，如智能家居、远程医疗等。

七是培训和人才培养。运营商需要加强对员工的培训和专业人才培养，以提高他们对5G异网漫游技术的理解程度和应用能力。通过培训和人才培养，运营商可以确保员工能够熟练掌握新技术和新业务，为用户提供更好的服务。

面对5G异网漫游现网改造，运营商需要从多个方面入手，确保网络的顺利升级和服务的持续提供。同时，运营商之间还需要加强合作与协调，共同推动5G异网漫游技术的发展和应用。

04
5G异网漫游对运营商长远运营的影响

5G异网漫游现网改造对运营商具有深远的影响，主要体现在以下几个方面。

一是提升网络覆盖和服务质量。通过异网漫游，运营商可以在没有自身5G网络覆盖的地区利用其他运营商的网络提供服务，从而显著提升其网络覆盖能力和服务质量。这不仅可以满足用户在更广泛地域享受5G服务的需求，还能增强用户对运营商的信任和满意度。

二是促进资源共享和成本优化。异网漫游促进了运营商之间的资源共享，减少了各自在基础设施建设上的重复投资。通过共同建设和维护网络，运营商可以降低成本，提高网络资源利用效率，从而更好地应对5G网络建设的高投入和长周期挑战。

三是增强市场竞争力和创新能力。异网漫游加剧了运营商之间的市场竞争，促使各运营商在服务质量、价格策略、业务创新等方面展开竞争。这种竞争有利于推动运营商提升服务水平，加快业务创新，为用户提供更加优质、多样化的5G服务。

四是推动行业合作和共赢。异网漫游促进了运营商之间的合作与共赢，推动了5G网络的建设和发展。通过合作，运营商可以共同应对行业挑战，推动行业创新和发展，实现共赢局面。

五是挑战和机遇并存。异网漫游为运营商带来了新的机遇，如拓展新的业务领域、探索新的商业模式等；同时，异网漫游也带来了一些挑战，例如，如何确保网络的安全性和稳定性、如何平衡不同运营商之间的利益关系等。运营商需要积极应对这些变化，加强合作与创新，不断提升自身的竞争力和服务水平。

05
运营商在改造过程中如何保障用户体验

在5G异网漫游现网改造过程中，保障用户体验是运营商的重要任务之一。以下是笔者的一些建议，帮助运营商在改造过程中保障用户体验。

一是持续的用户沟通和宣导。在改造前，运营商可通过各种渠道向用户解释异网漫游的益处、可能的影响和改造的必要性；在改造过程中，及时告知用户改造的进度和可能带来的临时不便；在改造完成后，向用户说明新的服务特点和优势。

二是提前规划和测试。在改造之前，运营商需进行详细的规划和测试，确保新系统或设备能够稳定、高效地运行。通过模拟真实场景下的用户行为，评估新系统的性能和用户体验。

三是逐步实施。如果可能，将改造过程分为几个阶段逐步实施。这样可以减少一次性改造带来的风险，运营商应在每个阶段收集用户反馈，进行必要的调整。

四是优化服务流程。运营商需通过自动化和智能化技术，优化服务流程，减少用户需要等待或手动操作的时间。例如，提供自助服务系统，让用户能够自行查询账单、办理业务等。

五是加强网络监测和故障处理。在改造过程中，运营商需加强网络监测，及时发现并解决潜在问题。对于可能出现的故障，建立快速响应机制，确保尽快恢复服务。

六是提供高质量的用户服务。确保用户服务团队具备足够的专业知识和技能，以便解答用户在改造过程中可能遇到的问题。同时，提供多种联系方式（如电话、在线聊天、社交媒体等）方便用户随时咨询。

七是收集和分析用户反馈。通过用户调查、在线评价等方式，收集用户在改造过程中的反馈。对反馈进行深入分析，了解用户的需求和期望，以便在后续工作中进行改进。

八是持续优化和改进。运营商应将用户体验提升作为持续改进的目标，根据用户反馈和市场变化，不断优化网络性能、服务流程、客户服务等方面的工作。

通过以上措施，运营商可以在5G异网漫游现网改造过程中有效保障用户体验，提高用户满意度和忠诚度。

06
5G异网漫游带来的潜在问题和挑战

5G异网漫游技术虽然带来了许多优势，如提升网络覆盖、改善用户体验、促进市场竞争与合作等，但也可能带来一些潜在的问题和挑战。

一是网络安全和隐私保护。随着不同运营商网络的互联互通，网络安全和隐私保护面临更大的挑战。运营商需要加强网络安全防护措施，确保用户数据的安全和隐私不被泄露。同时，也需要制定严格的数据保护政策，确保用户数据不被滥用或泄露。

二是漫游费用问题。虽然主管部门已经明确表示，异网漫游用户“不额外缴费”，但在实际操作中，可能会存在一些费用不明确或有争议的情况。运营商需要明确告知用户漫游费用的标准和计费方式，确保用户权益不受损害。

三是技术兼容性和标准化。不同运营商的网络设备和系统可能存在技术兼容性和标准化程度有所差异的问题，导致在异网漫游时出现网络故障或服务不稳定的情况。运营商需要加强技术研发和合作，确保不同网络之间的顺畅互通。

四是用户体验不一致。由于不同运营商的网络质量和服务水平存在差异，用户在异网漫游时可能会遇到网络速度不稳定、服务质量下降等问题，导致用户体验不一致。运营商需要加强服务质量管理，确保在不同网络之间的切换不会对用户体验造成较大影响。

五是监管和协调难度增加。随着异网漫游技术的推广，监管和协调的难度也会相应增加。需要相关部门加大监管和协调力度，确保运营商之间的合作和竞争有序进行，维护市场秩序和用户权益。

综上所述，5G异网漫游技术虽然具有许多优势，但也需要注意解决一些潜在的问题和挑战。运营商需要加强技术研发和合作，确保网络的稳定性和服务质量；同时，也需要加大监管和协调力度，确保市场秩序和用户权益不受损害。

作者：中国移动通信集团设计院有限公司 宿金峰
来源：本文首刊于《通信世界》总第946期，2024年6月25日 第12 期 ，转载自通信世界全媒体《5G异网漫游关键技术和现网的升级改造》