SBA+，SBA向eSBA演进之路

中兴通讯：陈亚权、刘西亮、方琰崴

在3GPP R15版本中，SBA（Service-based 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的微服务的转变。随着运营商与设备商大范围的测试和试商用，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，变成网元功能服务化，及服务间轻量级交互协议的低耦合模式，使得5G网络成为一个灵活的、可编辑、易上线的按需部署的网络。

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越来越高。网络功能如何解耦、网络功能如何高效通讯和快速发现，UPF分布式部署带来的业务连续性等问题，都需要基于SBA架构持续演进和发展，因此3GPP在R16 eSBA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（enhanced SBA）平滑演进，如何保护已有SBA架构网络建设投资，eSBA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，基于这种新的解决思路和方法，极大地方便了SBA向eSBA的演进。

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 Peripheral Interface串行外设接口)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来实现。

SBI主要指控制面网络功能服务之间通过http协议通信，网络功能服务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（User Plane Function 用户面功能）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。

图1   3GPP 建议的5G SBA架构图（TS 23.501 R15）

SBA推动了5GC的重大变革，同时也带来了新的挑战：

● 对无状态网络功能的解析，当前还有很多的NF还存在业务逻辑和接口的绑定，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；

● 各个NF中的通用功能和专有功能的切割问题，如何让NF能做到更加纯粹；

● 对网络功能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；

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

这些挑战，对发挥SBA的低耦合、高灵活方面，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

在2018年12月份，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，诸如对SFSF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，将会有力的推动SBA向更加灵活可靠的eSBA平滑演进。

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。

图2   3GPP eSBA分布式服务框架（TS 23.742 R16）

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 终呼）四种网络功能服务，未来能更好的为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 SBA到eSBA的演进之路

中兴率先在行业提出SBA+解决方案，铺平从SBA到eSBA的演进之路。

图3   中兴通讯SBA+网络架构

● 网络功能无状态重构

依托SBA架构，对网络功能服务做逻辑划分，提取网络功能服务（NFS）有状态部分，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妙极弹缩，按需弹缩，更加方便业务的发展。

l● 网络功能服务实现业务逻辑和接口细分

针对AMF、SMF、UDM等这样的3GPP定义的网络功能，进行重构，把链路管理、功能发现等功能，分拆出作为单独服务，以通用服务来为其它网络功能提供服务，即业务逻辑和通用逻辑功能分离。

以AMF为例，把和(R)AN的N2接口，以及和MME交互的N26接口的链路处理部分剥离出来，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。

经过网络功能重构之后，业务逻辑专注于处理业务，需要网络功能间通信是，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之后，其模块利用率也大大提供。重构之后，业务逻辑和通用功能都达到了轻量化，让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。

以SMF为例，根据3GPP R15定义，SMF包括两种服务，PDUSession和EventExposure。中兴通讯将PDUSession根据其功能特点进行了再次细分，拆分成IPM（IP Management IP管理），UPM（User Management用户管理），PDUSession-C，PDUSession-PCC，不同场景，不同需求，发现和运行不同的服务。

经过细分，让网络功能的重组的更加精细化，也为网络功能的重组提供了更多的组合的可能，最终目的依然是让网络更加的灵活。

● 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，将SAE-GW分离成 GW-C和GW-U，而在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，通过N4接口和SMF灵活部署，UPF可以下沉到MEC。

但是SBA下存在着C面和U面的配置复杂而导致开通复杂的问题，中兴通讯通过更加科学的C面和U面的灵活简化配置，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，也缩短了系统开通时间，为向eSBA高可靠容灾场景的演进打下基础。

总体上看，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演进是必由之路，而中兴通讯领先的SBA+解决方案，为SBA向eSBA平滑演进提供了有力的方向。

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