深度解析 3GPP TS 23.122:附录C Control plane solution for steering of roaming in 5GS (Part 1 - 漫游“掌舵术”之核心原理)
本文技术原理深度参考了3GPP TS 23.122 V18.10.0 (2025-03) Release 18规范中,关于“Annex C: Control plane solution for steering of roaming in 5GS”的C.0和C.1章节,旨在为读者揭开5G时代运营商如何通过“控制面漫游导引”这一精密技术,远程“掌舵”用户终端网络选择的核心原理。
承前启后:简述附录B - “同国”的判定
在正式进入附录C这个庞大而复杂的主题之前,我们有必要对极其简短的附录B“PLMN matching criteria to be of same country as VPLMN”进行说明。
附录B的核心作用,是给“同一国家”这个概念下一个明确的技术定义。在漫游场景下,终端需要频繁判断一个PLMN是否与当前所在的VPLMN属于同一个国家。附录B明确指出,这个判断的唯一依据是MCC(Mobile Country Code,移动国家码)。
While an MS is roaming on a VPLMN, the VPLMN and a PLMN are of the same country only if their MCC values identify the same country. See clause 1.2 for the definition of country.
例如,MCC为460代表中国,MCC为234代表英国。所有MCC为460开头的PLMN(如中国移动46000,中国联通46001)都属于“同一国家”。特别地,对于像美国这样拥有多个MCC(310-316)的国家,规范也明确这些MCC范围都标识同一个国家。这个看似简单的定义,是所有漫游策略,特别是我们接下来要讨论的“漫游导引”中区域性策略的基础。
引言:看不见的手,引导你的每一次国际漫游
想象一下,你是一位名叫Alex的商务顾问,刚刚结束了在上海的会议,乘坐航班降落在德国法兰克furt机场。当你关闭飞行模式,你的5G手机屏幕亮起,信号格从无到有,开始搜索网络。几秒钟后,屏幕上方显示出“运营商 A”的字样,网络连接顺畅。你可能从未想过,为什么连上的是“运营商 A”,而不是信号同样强劲的“运营商 B”或“运营商 C”?
这背后,就有一只“看不见的手”在悄悄地引导你的手机。这只手,来自你的归属运营商(HPLMN)。它根据与全球各地运营商签订的漫游协议价格、网络质量、技术能力(如是否支持VoNR)等一系列复杂的商业和技术因素,为你“规划”出了一条最优的漫游路径。这个过程,就是5G控制面漫游导引(Steering of Roaming over Control Plane, SoR)。
今天,我们将化身为Alex手机里的通信模块,亲身体验一次从开机到被“引导”的全过程,深度剖析3GPP规范中定义的这套精密的漫游“掌舵术”。
1. 漫游江湖的规则:SoR的基本要求 (C.0)
Alex的手机开机后,要做的第一件事就是尝试在法兰克福的某个本地网络(VPLMN)上进行初始注册。就在这个注册过程中,“掌舵”开始了。
The UE supporting N1 mode shall support the control plane solution for steering of roaming in 5GS. If the HPLMN … supports and wants to use the control plane solution …, then the HPLMN … shall provide the steering of roaming information to the UE using the control plane mechanism…
规范首先确立了基本原则:
- UE必须支持:所有支持5G SA(N1模式)的终端,都必须具备被“引导”的能力。这是强制要求。
- HPLMN主动发起:漫游导引是由Alex的归属运营商(HPLMN)主动发起的。如果HPLMN不想引导,这个流程就不会启动。
1.1 VPLMN的角色:“透明”的信使
在SoR流程中,本地网络(VPLMN,即德国的“运营商 A”)扮演着一个关键但又被严格限制的角色——信使。
The VPLMN shall transparently relay the steering of roaming information received from the HPLMN to the UE.
“Transparently relay”(透明转发)意味着VPLMN必须像一个忠实的邮差,将HPLMN发给Alex手机的“信件”(漫游导引信息)原封不动地、一字不改地送达。它既不能偷看,更不能篡改。
1.2 防“作弊”机制:UE的“火眼金睛”
但是,如果VPLMN“不老实”呢?假设Alex的HPLMN告诉他的手机:“优先用运营商B,他们家网络又快又便宜”。但Alex的手机当前恰好尝试在运营商A上注册,运营商A为了将Alex这个高价值用户留在自己网内,恶意地把HPLMN的这封“信”给扣下了,或者篡改成“就用运营商A,别动了”。
为了防止这种“作弊”行为,3GPP为UE设计了“火眼金睛”的能力。
The UE shall be able to detect whether the VPLMN removed the steering of roaming information … The UE shall be able to detect whether the VPLMN altered the steering of roaming information. If the UE detects that the VPLMN altered or removed the steering of roaming information then the UE shall consider the current VPLMN as the lowest priority PLMN and perform PLMN selection as defined in this annex.
场景解析:Alex手机的“惩罚”机制
- 期望与检测:Alex的SIM卡中有一个配置位,由HPLMN设置,告诉手机:“你在VPLMN发起初始注册时,应该会收到一封漫游导引信。” 同时,这封信本身带有HPLMN的安全签名,确保内容不被篡改。
- 发现异常:Alex的手机在运营商A上注册时,如果发现:
- 信件丢失:本该收到信,却没收到。
- 签名无效:收到了信,但信上的签名是伪造的或已破损。
- 执行惩罚:一旦检测到异常,Alex的手机会立刻做出判断:“运营商A不诚实!” 随即,它会执行以下动作:
- 将运营商A的优先级降至最低。
- 立即在后台重新启动一次PLMN选择流程,去寻找其他诚实的运营商(如运营商B或C)。
这个机制确保了HPLMN漫游策略的绝对权威性,有效地约束了VPLMN的行为,保障了运营商间的公平竞争和用户的最终体验。
2. HPLMN的“工具箱”:漫游导引的核心手段 (C.1.1)
HPLMN究竟是通过什么具体的“工具”来引导Alex的手机呢?规范在C.1.1章节中,为HPLMN提供了一个丰富的“工具箱”。
The purpose of the control plane solution for steering of roaming in 5GS procedure in a PLMN is to allow the HPLMN to update one or more of the following via NAS signalling:
2.1 工具一:【核心武器】运营商控制的优先列表
a) the “Operator Controlled PLMN Selector with Access Technology” list in the UE by providing the HPLMN protected list of preferred PLMN/access technology combinations or a secured packet;
这是SoR最核心、最直接的工具。HPLMN可以直接更新存储在Alex手机中的一张至关重要的列表——“运营商控制的PLMN选择器(含接入技术)”。
场景解析:Alex收到的“漫游指南”
Alex的HPLMN通过SoR信令,向他的手机发送了一份加密的“德国漫游指南”。这份指南更新了手机里的OplmnAcT文件,内容可能如下:
| 优先级 | PLMN (MCC-MNC) | 接入技术 (Access Tech) |
|---|---|---|
| 1 | 运营商 B (262-02) | 5G NR |
| 2 | 运营商 A (262-01) | 5G NR |
| 3 | 运营商 B (262-02) | E-UTRA (4G) |
| 4 | 运营商 C (262-03) | 5G NR, E-UTRA (4G) |
| … | … | … |
这份列表的含义是:
- 首选:运营商B的5G网络。
- 次选:如果找不到运营商B的5G,就选运营商A的5G。
- 再次选:如果5G都不可用,就选运营商B的4G。
- 备选:最后才考虑运营商C的5G或4G。
Alex的手机在后续的空闲模式下,就会严格按照这份新的“剧本”去搜索和选择网络。
2.2 工具二:【智能时钟】连接模式控制信息 (SOR-CMCI)
b) the SOR-CMCI;
有时候,HPLMN希望引导Alex的手机切换网络,但Alex的手机当前正处于“连接模式”(例如,正在进行视频会议)。如果此时强制手机去搜索新网络,会导致业务中断。SOR-CMCI(Steering of Roaming Connected Mode Control Information)就是为了解决这个问题而生的“智能时钟”。
场景解析:优雅地中断,而不是粗暴地切断
HPLMN发现Alex正漫游在一个非首选的网络上,于是下发了一份包含SOR-CMCI的导引信息。这份信息包含了一系列规则,例如:
- 规则1 (针对视频会议):如果UE正在进行一个基于
S-NSSAI=Slice_Video的PDU会话,设置Tsor-cm定时器为infinity(无穷大)。 - 规则2 (针对网页浏览):如果UE正在进行一个基于
DNN=internet的PDU会话,设置Tsor-cm定时器为60秒。 - 规则3 (针对VoNR通话):如果UE正在进行MMTEL语音通话,设置
Tsor-cm定时器为infinity。
手机的行为:
- 当Alex正在进行视频会议或VoNR通话时,定时器是无穷大,意味着手机会等到这些高优先级业务结束后,才去执行网络重选。
- 当Alex只是在浏览网页时,60秒的定时器启动。60秒后,手机会主动断开当前的PDU会话,进入空闲模式,然后开始搜索更高优先级的网络。
SOR-CMCI使得漫游导引不再是“一刀切”的粗暴行为,而是能够感知用户当前的业务状态,选择一个对用户体验影响最小的时机,来执行“换网”操作,体现了5G网络以用户为中心的设计理念。
2.3 工具三 & 四:【专网通行证】SNPN漫游导引信息
c) the SOR-SNPN-SI associated with the selected PLMN subscription in the ME; d) the SOR-SNPN-SI-LS associated with the selected PLMN subscription in the ME;
这两个工具是为PLMN和SNPN混合组网的场景设计的。
场景解析:Alex的公司专网 假设Alex的公司在法兰克福的分部也部署了一个SNPN。HPLMN可以通过SOR-SNPN-SI(Steering of Roaming SNPN Selection Information)向Alex的手机下发一份“专网漫游指南”,告诉他在德国期间,除了公共网络,还可以接入哪些公司专网,以及它们的优先级。SOR-SNPN-SI-LS则专门用于提供有时间、位置限制的“本地化”专网信息。
2.4 工具五:【信号标尺】漫游导引信号阈值 (SOR-SENSE)
e) the SOR-SENSE (i.e the “Operator controlled signal threshold per access technology”) provided in a secured packet.
这是一个为物联网等特殊场景设计的工具,但其原理同样适用于普通用户。它允许HPLMN为手机设置一个“信号质量底线”。
场景解析:宁要“邻家草”,不要“自家苗”
HPLMN的首选是运营商B,但运营商B在Alex所在的酒店会议室里信号极差。如果没有SOR-SENSE,Alex的手机可能会死守着这个信号微弱的首选网络,导致无法通信。
HPLMN可以通过SOR-SENSE下发一个策略:“对于5G NR,信号阈值为-115dBm RSRP”。这意味着,即使运营商B是最高优先级,但如果它的5G信号质量低于这个阈值,Alex的手机也被授权可以忽略其优先级,去选择信号更好的次优网络(如运营商A)。
这个工具避免了终端为了遵守优先级策略而“吊死”在一棵信号差的树上,赋予了终端一定的自主灵活性,以保证最基本的通信可用性。
2.5 幕后大脑:SOR-AF
…The list of the preferred PLMN/access technology combinations needs to be dynamically generated, e.g. generated on demand, by a dedicated steering of roaming application function (SOR-AF) providing operator specific data analytics solutions.
所有这些导引策略,都不是一成不变的。HPLMN的核心网中有一个“幕后大脑”——SOR-AF (Steering of Roaming - Application Function)。
它是一个强大的数据分析平台,会实时或准实时地汇集各种信息:
- 商业数据:不同VPLMN的漫游结算价格。
- 网络数据:各VPLMN的网络覆盖、拥塞情况、可用性。
- 用户数据:Alex的当前位置、正在使用的业务类型。
SOR-AF会综合分析这些信息,为Alex动态地生成一份“此刻最优”的漫游导引策略,然后通过核心网下发给他的手机。这确保了漫游导引决策的实时性和最优性。
5. FAQ环节
Q1:Steering of Roaming (SoR) 对我作为普通用户有什么好处?
A1:SoR对普通用户的好处是间接但显著的。首先,运营商会倾向于将你引导至漫游资费更低的合作网络,这有助于降低你的国际漫游费用,或者让你在购买漫游套餐时有更优惠的价格。其次,运营商也会将网络质量(如是否支持5G、VoNR高清通话)作为引导的重要依据,这意味着你被引导到的网络,通常能提供更好的数据速率和通话体验。
Q2:我的手机在国外漫游时,感觉网络切换很慢,这和SoR有关系吗?
A2:有可能有关系。SoR是一个“引导”过程,而不是“强制切换”过程。手机在收到导引信息后,仍然需要遵循标准的空闲模式小区选择/重选流程,去搜索、测量、评估并尝试注册到新的高优先级网络上。这个过程本身需要一定时间。此外,如果HPLMN下发了SOR-CMCI策略,要求手机等待当前业务结束后再切换,那么你会感知到手机“延迟”了切换,但这其实是为了保障你当前的业务体验。
Q3:我可以通过手机设置,自己选择漫游运营商吗?这和SoR是什么关系?
A3:可以。你的手机设置里通常有“网络选择”菜单,你可以选择“自动”或“手动”。
- 选择“自动”:你的手机会完全遵从SoR的引导和自动选择逻辑。
- 选择“手动”:你会看到一个当前可用的运营商列表,你可以强制选择其中一个。一旦你手动选择了一个网络,SoR机制就会被“挂起”,手机会“固执地”停留在你选择的网络上,除非该网络完全失去信号。手动选择的优先级高于SoR。
Q4:SoR会不会很耗电?因为它似乎让手机做了更多的事情。
A4:SoR本身(接收和处理导引信息)的信令开销非常小,几乎不增加耗电。主要的耗电可能发生在执行导引策略时,即手机需要去搜索新的高优先级网络。但是,这种搜索行为在没有SoR的传统漫游中也同样存在(周期性搜索HPLMN或更高优先级的VPLMN)。SoR在某些方面甚至可能更省电,因为它通过SOR-CMCI等机制,避免了在不合适的时机(如连接态)进行无效的搜索,使网络选择行为更加智能和高效。
Q5:所有的漫游导引信息都是在注册过程中一次性下发的吗?
A5:不是。规范定义了两种主要的下发时机:
- 注册时导引:在UE发起初始注册、移动性注册更新、周期性注册更新等流程时,HPLMN可以在注册接受消息中“捎带”上最新的漫游导引信息。这是最主要的下发方式。
- 注册后导引:UE已经成功注册在一个网络上后,HPLMN也可以通过一个专用的下行NAS传输流程,随时主动向UE推送更新的漫游导引信息。这为运营商提供了极高的策略调整灵活性。我们将在后续的文章中详细解读这些具体的Stage-2流程。