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深度解析 3GPP TS 28.552：5.10 NRF & 5.11 NSSF Measurements (5G网络的“注册中心”与“切片导航员”)_1

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好的，我们继续进行系列的下一篇深度解读。

深度解析 3GPP TS 28.552：5.10 NRF & 5.11 NSSF Measurements (5G网络的“注册中心”与“切片导航员”)

本文技术原理深度参考了3GPP TS 28.552 V18.10.0 (2025-03) Release 18规范中，关于“5.10 Performance measurements for NRF”和“5.11 Performance measurements for NSSF”的核心章节，旨在为读者提供一个关于5G服务化架构（SBA）的“心脏”与“大脑”——网络功能注册与切片选择——的性能测量全景解析。

引言：微服务之城的“市政厅”与“地图导航”

“王哥，Cloud-RAN把基站拆成了CU和DU，我们学会了监控它们之间的F1接口。但我看5G核心网的架构图，比Cloud-RAN复杂多了，AMF、SMF、PCF……这么多NF（网络功能），它们之间是怎么找到彼此并进行通信的？”在一次关于5G核心网架构的培训后，小林提出了他的疑问。

老王指着一张描绘5G服务化架构（SBA）的图，上面布满了像微服务一样、相互连接的NF。“小林，你问到了5G核心网的灵魂所在。SBA架构，就像是把一个庞大的单体城市，改造成了一个由无数个功能独立的‘微服务区’（如‘鉴权区’AMF、‘会话管理区’SMF）组成的智慧城市。这种架构非常灵活，可以按需、独立地升级或扩展任何一个‘服务区’。”

“但问题也随之而来：在一个动态变化的城市里，一个刚上线的‘新服务’（比如一个新的SMF实例），如何让全城的居民（其他NF）知道它的存在和地址？一个居民想办理‘会话’业务，又如何找到离它最近、负载最轻的‘会话管理区’呢？这就需要我们城市里的两个核心基础设施。”

他将TS 28.552切换到5.10和5.11节。“NRF (Network Repository Function)，就是这座城市的‘中央工商局’兼‘市政黄页’。所有NF上线营业前，都必须来这里注册；所有NF想找其他服务时，都必须来这里发现。5.10节的测量，就是评估这个‘注册中心’的办事效率。”

“而NSSF (Network Slice Selection Function)，则是这座城市里，为不同身份的居民（如普通市民、VIP、急救车）提供专属路线规划的‘地图导航员’。当一个UE发起连接时，NSSF会根据UE的‘身份’（签约的切片信息），告诉AMF应该为它选择哪条‘专属通道’（网络切片）。5.11节的测量，就是评估这个‘切片导航’的准确性和可靠性。”

“这两个NF，是整个SBA架构得以运转的‘心脏’和‘大脑’。它们的性能，直接决定了5G核心网的稳定性和灵活性。”

1. SBA的“心脏”：NRF服务注册与发现测量 (5.10)

NRF是5G服务化架构的基石。没有它，NF之间将是一盘散沙，无法相互通信。它的核心功能有两个：服务注册和服务发现。

1.1 “开张营业”的登记：NF Service Registration (5.10.1)

当一个新的SMF实例被部署上线时，它要做的第一件事，就是向NRF“报到”，注册自己能提供的服务（如Nsmf_PDUSession服务）、自己的地址（IP地址/FQDN）、容量、支持的切片信息等。

5.10.1.1 Number of NF service registration requests (NFS.RegReq) c) Receipt by the NRF of an Nnrf_NFManagement_NFRegister Request message…

5.10.1.2 Number of successful NF service registrations (NFS.RegSucc) c) Transmission by the NRF of an Nnrf_NFManagement_NFRegister Response message… indicating a successful NF service registration.

5.10.1.3 & .4 Number of failed NF service registrations (NFS.RegFailEncodeErr / NFS.RegFailNrfErr) c) Transmission by the NRF of an Nnrf_NFManagement_NFRegister Response message… indicating a failed NF service registration due to encoding error of NF profile / due to NRF internal error.

  • 深度解析: 这组测量NFS.Reg... (NF Service) 监控了NF注册的全过程。

    • Req (请求数): 统计NRF收到了多少次注册请求，反映了网络中NF实例动态变化的频繁程度。
    • Succ (成功数): 统计NRF成功处理并确认的注册次数。注册成功率 = Succ / Req，是衡量NRF可用性的基础KPI。
    • Fail (失败数): 将失败原因分为两类：EncodeErr（请求者发送的NF Profile格式错误）和NrfErr（NRF内部处理错误）。这种区分有助于快速定界问题。

  • 场景化应用: 在一次核心网扩容中，运维团队新上线了10个SMF实例。通过监控NRF的NFS.RegReq和NFS.RegSucc，他们可以实时确认这10个新实例是否都成功地在NRF“挂牌营业”。如果RegSucc计数只增加了9，而RegFailEncodeErr增加了1，则说明有一个SMF实例的配置文件可能存在错误。

1.2 “按图索骥”的查询：NF Service Discovery (5.10.3)

当AMF需要为一个UE建立PDU会话时，它不知道该找哪个SMF。于是，它会向NRF发起一次“服务发现”请求：“请给我推荐一个能够服务这个UE（根据UE的切片、位置、DNN等信息）的SMF。”

5.10.3.1 Number of NF service discovery requests (NFS.DiscReq) 5.10.3.2 Number of successful NF service discoveries (NFS.DiscSucc) 5.10.3.3 / .4 / .5 Number of failed NF service discoveries (NFS.DiscFailUnauth / NFS.DiscFailInputErr / NFS.DiscFailNrfErr)

  • 深度解析: 这组测量NFS.Disc...监控了NF发现的全过程。

    • Req (请求数) / Succ (成功数): 统计发现请求的总量和成功量。发现成功率是衡量SBA架构能否正常运转的核心KPI。
    • Fail (失败数): 对失败原因进行了更精细的划分：
      • Unauth (Unauthorized): 请求方没有权限发现该服务。这是重要的安全审计指标。
      • InputErr (Input Errors): 请求的查询参数有误。
      • NrfErr (NRF internal error): NRF内部错误。

  • 场景化应用: 如果NFS.DiscSucc的成功率下降，整个核心网的业务流程都会中断。通过分析失败原因：

    • 如果是DiscFailNrfErr大量出现，说明NRF本身可能过载或出现故障，需要紧急扩容或修复。
    • 如果是DiscFailUnauth大量出现，可能意味着网络中存在非法的NF实例，或是NF间的策略配置错误，这是一个严重的安全或配置问题。
    • DiscFailInputErr则通常指向了请求方NF的软件缺陷或配置错误。

2. 5G的“切片导航员”：NSSF测量 (5.11)

NSSF (Network Slice Selection Function) 是实现网络切片的“首席策略官”。当UE初次接入网络时，AMF会向NSSF查询，告知UE请求的S-NSSAI列表。NSSF会根据UE的签约数据、运营商的策略、漫游协议等，最终决定允许该UE使用哪些切片（Allowed NSSAI），以及为当前会话配置哪些切片（Configured NSSAI）。

2.1 “办证”指南：Network Slice Selection (5.11.1)

5.11.1.1 Number of network slice selection requests (NSS.NbrGetReq) c) Receipt by the NSSF of an Nnssf_NSSelection_Get request message from AMF…

5.11.1.2 Number of successful network slice selections (NSS.NbrGetSucc) c) Transmission by the NSSF of an Nnssf_NSSelection_Get response message indicating a successful network slice selection to AMF…

5.11.1.3 Number of failed network slice selections (NSS.NbrGetFail.cause) c) …each message increments the relevant subcounter per failure cause by 1.

  • 深度解析: 这组测量NSS.NbrGet... (Network Slice Selection) 监控了切片选择的核心流程。
    • Req (请求数): AMF向NSSF发起了多少次切片选择咨询。
    • Succ (成功数): NSSF成功地返回了切片决策（即使是拒绝UE使用某个切片，只要流程正常，也算成功）。
    • Fail.cause (失败数): NSSF因为内部错误或无效请求而无法做出决策的次数。 切片选择成功率是保障切片用户能否正常接入网络的第一道关卡。

2.2 “余票”查询：S-NSSAI Availability (5.11.2)

NSSF不仅要做决策，还需要维护全网（或特定TA区域）可用的S-NSSAI列表。当某个切片因为维护、故障或资源耗尽而变得不可用时，AMF需要能及时获知这个信息。

5.11.2.1 S-NSSAI availability update (S-NSSAI可用性更新) (包含请求数、成功数、失败数)

5.11.2.2 S-NSSAI availability notification (S-NSSAI可用性通知) (包含订阅请求数、成功数、失败数，以及通知数)

  • 深度解析: 这组测量监控了切片可用性信息的同步机制。AMF可以通过两种方式从NSSF获取可用切片信息：

    1. 更新 (Update): AMF主动向NSSF查询，或者在TA改变时，NSSF向新的AMF推送可用性信息。NSS.NbrNSSAIAvailUpdate...监控的就是这个流程。
    2. 通知 (Notification): AMF可以向NSSF订阅某个TA区域的切片可用性变化。当NSSF发现该区域的切片状态（如新增或删除一个切片）发生改变时，会主动通知所有订阅的AMF。NSS.NbrNSSAIAvailSubscribe...和NSS.NbrNSSAIAvailNotify监控的就是这个订阅-发布流程。

  • 场景化应用: 某区域的“远程医疗”切片因为紧急扩容需要暂时下线。

    1. OAM系统通知了NSSF该切片暂时不可用。
    2. NSSF立刻向所有订阅了该区域可用性信息的AMF发送了Notification消息。NSS.NbrNSSAIAvailNotify计数器增加。
    3. AMF收到通知后，就不会再尝试为新接入的医疗设备建立该切片的PDU会话，避免了大量的接入失败。 这个机制的可靠性，由NSS.NbrNSSAIAvail...系列测量来保障，对于实现切片的动态、灵活管理至关重要。

结论：SBA架构的双重基石

通过对NRF和NSSF这两个核心网元的测量解读，我们深入到了5G服务化架构的“神经中枢”。

  1. NRF测量体系，保障了SBA架构的**“可发现性”与“连通性”**。它是所有NF间通信的“总开关”。NRF的注册与发现成功率，是衡量整个核心网健康状况的最基础、最根本的指标。没有一个健康的NRF，SBA就是一句空谈。
  2. NSSF测量体系，则保障了网络切片服务的**“可选择性”与“一致性”**。它是实现网络切片差异化接入的“总司令”。NSSF的切片选择成功率和可用性信息同步的可靠性，直接决定了用户能否正确地接入到为其签约的专属网络通道中。

NRF保证了“谁都能找到谁”，NSSF保证了“每个人都能走对路”。这两个看似“后台”的网元，其性能和可靠性，共同构成了5G核心网灵活、智能、可切片等一系列革命性特性的坚实基础。

FAQ 环节

Q1：如果NRF宕机了，整个5G核心网会怎么样？ A1：如果NRF宕机，且没有备份或容灾机制，对5G核心网将是灾难性的。1）新上线的NF实例无法注册，网络无法扩容。2）所有NF无法发现彼此，这意味着AMF找不到SMF，SMF找不到PCF，所有需要跨NF交互的业务流程（如PDU会话建立、策略控制）都将中断。唯一的例外是，NF可以在本地缓存一部分常用服务的地址信息，但这只能维持短时间的、有限的服务。因此，NRF在部署时，通常会采用集群、异地容灾等最高级别的可靠性保障措施。NFS.DiscFailNrfErr计数器的异常飙升，就是NRF健康状况恶化的最直接告警。

Q2：一个UE接入网络时，AMF是什么时候去查询NSSF的？ A2：AMF查询NSSF，主要发生在UE的注册（Registration）流程中。当UE发起初始注册或移动性注册更新时，它会在请求消息中携带它希望使用的S-NSSAI列表（Requested NSSAI）。AMF收到这个列表后，就会向NSSF发起一次NSSelection_Get请求，将这个列表以及UE的位置、签约信息等一并交给NSSF。NSSF根据这些信息做出决策后，再将结果（Allowed NSSAI, Configured NSSAI等）返回给AMF，AMF再继续后续的注册流程。

Q3：NSSF S-NSSAI availability update和notification有什么区别？ A3：Update（更新） 是一个一次性或状态驱动的交互。例如，一个新的AMF上线，它需要向NSSF查询并获取其所服务区域的可用切片列表，这是一次Update。而Notification（通知） 是一个订阅-发布模型，是事件驱动的。AMF可以先向NSSF“订阅”某个区域的可用性变化事件。之后，只要该区域的切片可用性发生任何风吹草动（如运维人员手动上线/下线一个切片），NSSF就会主动向所有订阅者“发布”这个变更通知。Notification机制比周期性的Update更高效，能保证AMF近乎实时地掌握切片状态的变化。

Q4：这些NRF和NSSF的测量项，可以按S-NSSAI细分吗？ A4：这是一个很好的问题。对于NSSF的测量，S-NSSAI是其核心处理对象，因此虽然规范原文的测量项名称中没有明确标注.SNSSAI，但在实际的厂商实现中，通常都会提供按S-NSSAI细分的统计，例如“某个特定切片的选择请求数/成功数”。对于NRF，情况则有所不同。NRF处理的是NF的注册和发现，其交互信息的核心是NF Profile，其中包含了该NF支持的S-NSSAI列表。因此，NRF的测量更适合按NF类型（如AMF, SMF）或服务名称进行细分，而不是直接按S-NSSAI。

Q5：学习NRF和NSSF的测量，对我一个RAN侧的工程师有什么帮助？ A5：非常有帮助，它能极大地扩展你的故障诊断视野。当你排查一个UE接入失败的问题时，如果空口和gNB侧的所有指标都正常，问题很可能就出在核心网。此时，如果你懂得去查看NRF和NSSF的性能数据：1）如果NSSF的NSS.NbrGetFail很高，可能意味着UE请求的切片不合法或NSSF配置错误。2）如果NRF的NFS.DiscFail很高，可能意味着AMF在为UE寻找SMF的过程中就失败了。掌握这些知识，能让你在与核心网同事进行联合排障时，不再“一问三不知”，而是能够提出具体、有数据支撑的分析方向，大大提高你的专业性和解决问题的效率。

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