中兴通讯SBA+SBA向eSBA演进之路

中兴通讯|陈亚权 刘西亮 方琰崴

SBA向eSBA演进是必然趋势，中兴通讯领先的SBA+解决方案为SBA向eSBA的平滑演进提供了方向。

在3GPP R15版本中，SBA（Servicebased Architecture，服务化架构）作为5G的基础网络架构，极大地推动了CT向IT微服务的转变。随着运营商与设备商大范围的测试和试商用5G，SBA的成熟度越来越高。SBA架构的引入将电信设备从过去的网元及网元间高耦合模式，变为网元功能服务化及服务间轻量级交互协议的低耦合模式，使得5G网络成为一个灵活、可编辑、易上线、按需部署的网络。

5G网络面向全场景、全行业应用，业务和功能需求越来越多样化，这对网络的可靠性要求也越来越高。网络功能如何解耦、网络如何高效通信、UPF（User Plane Function，用户面功能）分布式部署带来的业务连续性等问题都需要基于SBA架构进行持续演进和发展，因此3GPP在R16 eSBA（enhanced SBA）中提出了25种假设场景及其可能的解决方案。

对于SBA如何向eSBA平滑演进、如何保护已有SBA架构网络建设投资等问题，eSBA中并未给出详细的演进方案。为此，中兴通讯创新性地提出了SBA+的解决方案，这种新的解决思路和方法极大地方便了SBA向eSBA演进。

R15 SBA的挑战

SBA包括了网络功能服务化NFS(Network Function Service，网络功能服务)和基于服务的接口SBI(Serial Based Interface，基于业务的接口)两大元素。NFS将传统网元的功能以软件的方式定义为若干个网络功能服务，网络功能间的通信与交互通过服务调用的方式实现。

SBI主要指控制面网络功能服务之间通过HTTP通信，可以被经过授权的网络功能灵活调用。

SBA在网络功能服务化和SBI基础上，通过存储和计算的分离，即逻辑上独立出来非结构化数据服务功能（UDSF）和结构化数据服务功能（UDR），从而实现了无状态NF。同时通过CUPS实现控制面和转发面分离，将对网络协议功能强依赖的转发面UPF从网络中分离出来，实现更为灵活的部署，满足不同应用场景需求，如图1所示。

但在SBA推动了5GC重大变革的同时也带来了新的挑战。

图 1 3GPP 建议的5G SBA架构图（TS 23.501 R15）

一是对无状态网络功能的解析，当前还有很多NF存在业务逻辑和接口的绑定问题，导致不能做到真正的无状态，如AMF（Access and Mobility Management Function，接入和移动性管理功能）无状态受限NR连接。

二是各个NF中的通用功能和专有功能的切割问题，即如何让NF做到更加纯粹。

三是网络功能NF提供的网络功能服务NFS的细分问题，如SMF中PDU（Protocol Data Unit，协议数据单元）Session既包含会话处理又包含PCC部分处理。

四是CUPS控制面和转发面分离，对于C面和U面的组合以及容灾处理，在配置简化、运维开通上，依然有很多挑战。

这些挑战对发挥SBA的低耦合、高灵活性能有着重大的影响。同时，这些挑战也为R16 eSBA的设计提供了解决问题的方向。

R16 eSBA的设计

2018年12月，3GPP正式发布了R16第一版eSBA构想，针对SBA可能面临的7种典型事件，提出了25个解决方案，诸如如何对SF以及NF进行功能重组等，而对如何从SBA向eSBA演进并未给出详细建议，因此解决从SBA到eSBA的演进将会有力推动SBA向更加灵活、可靠的eSBA平滑演进。

图2 3GPP eSBA分布式服务框架（TS 23.742 R16）

以eSBA分布式服务框架设计为例，将业务和框架解耦，业务拆分成业务逻辑和框架代理，框架进行功能重构，把业务发现、注册、认证、路由控制等功能作为框架的基本功能，通过框架代理为所有业务服务（见图2）。

eSBA还要对网络功能NF提供的网络功能服务NFS做更详细的模块化细分。以AMF为例，在R15中，AMF包括Communication、EventExposure、Location和MT（Mobile Termination）4种网络功能服务，未来为了能更好地为UE管理好N2连接，需要新增N2网络功能服务，而这个服务就是从AMF中再次细分出来的。

SBA+创新方案助力SBA向eSBA平滑演进

中兴通讯率先在行业提出SBA+解决方案（见图3），铺平SBA向eSBA演进之路。

● 网络功能无状态重构

SBA+解决方案可依托SBA架构对网络功能服务进行逻辑划分，提取网络功能服务（NFS）有状态部分，并对有状态部分做特殊可靠性处理。网络功能服务无状态部分代表了该网络功能服务对外表现为无状态。进而实现了网络功能服务秒级弹缩，按需弹缩，更加方便业务的发展。

● 网络功能服务实现业务逻辑和接口细分

针对AMF、SMF、UDM等3GPP定义的网络功能进行重构，将链路管理、功能发现等功能分拆并作为单独服务，以通用服务来为其他网络功能提供服务，即业务逻辑和通用逻辑功能分离。

以AMF为例，将与(R)AN交互的N2接口及与MME交互的N26接口的链路处理部分剥离出来，并且这部分链路处理模块还可以被SMF共用，让AMF专注于处理接入相关的业务逻辑。

经过网络功能重构后，业务逻辑专注于处理业务，当需要网络功能间通信时，再向通用服务发出请求，通用服务再进行响应。通用服务共享给其他网络功能使用后，也将大大提升模块利用率。重构之后，业务逻辑和通用功能都达到了轻量化，系统的弹缩也可以更加灵活。

● 网络功能服务按照功能特性内聚细分

要满足eSBA的演进要求，还需要对网络功能服务进一步内聚，将具有独立特性、功能的模块抽象出来，成为新的NFS。

图3 中兴通讯SBA+网络架构

以SMF为例，根据3GPP R15的定义，SMF包括两种服务：PDUSession和Event Expo sure。中兴通讯将PDUSession根据其功能特点进行了再次细分，拆分为IPM（IP Management，IP管理）、UPM（User Management，用户管理）、PDU Session-C和PDUSession-PCC，根据不同场景、不同需求运行不同的服务。

细分让网络功能的重组更加精细化，也为网络功能的重组提供了更多的可能，而且，细分的最终目的依然是让网络更加灵活。

● CUPS控制转发优化

在4G网络里，为提高媒体面转发效率、降低时延、提高带宽、增强容灾能力，将SAE-GW分离成 GW-C和GW-U。但在5G网络中，由于媒体面UPF已经是一个单独基于SBA的网络功能，可以通过N4接口、SMF灵活部署，UPF可以下沉到MEC。

但是SBA存在C面和U面由于配置复杂而导致开通复杂的问题，中兴通讯通过更加科学地灵活简化配置C面和U面，使得SMF和UPF可以进行1∶1、1∶M、M∶1、M∶N等各种复杂场景下的配置，大大提高了CUPS的容灾能力，也缩短了系统开通的时间，为SBA向eSBA高可靠容灾场景的演进打下基础。

总体看来，虽然3GPP R16中eSBA的解决方案还有很多需要进一步讨论，但是SBA向eSBA演进是必经之路，而中兴通讯领先的SBA+解决方案为SBA向eSBA的平滑演进提供了方向。