目录

一、SBI 的核心定位

二、SBI 的核心技术特性

1. 基于 HTTP/2 的协议栈：高效、灵活的传输基础

2. 原子化服务拆分：可复用、可组合的 “功能单元”

3. 服务注册与发现：NRF 主导的 “服务目录” 机制

4. 服务化安全：端到端的 “可信调用” 保障

三、SBI 在 5G 核心网中的典型应用

四、SBI 的核心价值与未来演进

五、总结

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SBI（Service-Based Interface，服务化接口）是 5G 核心网（5GC）服务化架构（SBA）的核心技术，其本质是将传统网络中 “网元间的固定接口” 重构为 “网元提供的可调用服务”—— 每个核心网元（如 AMF、SMF）不再是孤立的设备，而是能通过标准化 API（应用程序编程接口）对外提供 “原子化服务” 的功能模块，其他网元可按需调用这些服务，实现 “灵活组合、按需部署”，彻底打破了 4G 核心网的刚性架构限制。

一、SBI 的核心定位

在 4G 核心网（EPC）中，网元间的接口是 “点对点的固定协议”（如 MME 与 SGW 之间的 S11 接口、SGW 与 PGW 之间的 S5 接口），这种架构存在三大问题：

1. 扩展性差：新增网元或功能需重新定义接口协议，开发周期长；

2. 资源浪费：网元需为每个接口部署独立模块，即使部分接口长期闲置；

3. 灵活性低：业务流程固定（如会话建立流程不可修改），无法快速适配新场景（如边缘计算、网络切片）。

而 5G 的 SBI 通过 “服务化” 重构，解决了这些痛点：

• 网元即服务：每个网元（如 AMF）拆分为多个 “可复用服务”，例如 AMF 提供 “用户注册服务”“位置管理服务”“寻呼服务” 等，每个服务对应一个标准化 API；

• 按需调用：其他网元（如 SMF）无需与 AMF 建立固定接口，只需通过 API 调用所需服务（如会话建立时调用 AMF 的 “用户位置查询服务”）；

• 标准化接口：所有 SBI 均基于 HTTP/2 协议，遵循 3GPP 定义的 API 规范（如 OpenAPI 3.0），不同厂商的网元（如华为 AMF、中兴 SMF）可无缝交互。

简言之，SBI 将 5G 核心网从 “硬件绑定的固定架构” 转变为 “软件定义的服务化架构”，是 5G 支持灵活部署、快速创新的核心前提。

二、SBI 的核心技术特性

SBI 并非简单的 “接口协议升级”，而是一套包含 “协议栈、服务注册、发现、安全” 的完整技术体系，核心特性可概括为四点：

1. 基于 HTTP/2 的协议栈：高效、灵活的传输基础

SBI 的协议栈以 “HTTP/2” 为核心，替代了 4G 的私有协议，具备三大优势：

• 高效传输：HTTP/2 支持 “多路复用”（一条 TCP 连接可传输多个请求 / 响应），避免 4G 接口的 “单连接阻塞” 问题，提升信令传输效率；

• 灵活扩展：通过 “头部压缩”（HPACK 算法）减少信令开销，同时支持 “服务器推送”（Server Push），可主动向调用方推送关联服务（如 AMF 推送用户签约信息给 SMF）；

• 兼容性强：HTTP/2 是互联网通用协议，可直接复用现有网络设备（如负载均衡器、防火墙），无需为 5G 单独部署硬件，降低建设成本。

SBI 的协议栈结构（以 AMF 调用 SMF 的 “会话建立服务” 为例）如下：

协议层级	核心作用	具体实现
应用层	定义服务 API（如 “Nsmf_PDUSession_Create”，即 SMF 的 PDU 会话创建服务）	遵循 3GPP TS 29.502 等规范，采用 OpenAPI 3.0 格式描述 API（包含请求参数、响应格式）
传输层	提供可靠传输（控制面服务）或高效传输（非关键服务）	控制面服务（如会话管理、注册）用 TCP，非关键服务（如状态上报）可选项用 UDP
网络层	为服务调用提供 IP 路由，确保调用方（如 AMF）能访问服务提供方（如 SMF）的 IP 地址	支持 IPv4/IPv6（5G 优先推荐 IPv6），通过 NRF 获取服务提供方的 IP 地址
安全层	保障服务调用的安全性，防止未授权访问、数据泄露或篡改	采用 TLS 1.3 加密传输，结合 OAuth 2.0 进行身份认证（确保只有授权网元能调用服务）

2. 原子化服务拆分：可复用、可组合的 “功能单元”

SBI 的核心是将网元功能拆分为 “原子化服务”—— 每个服务只实现一个独立功能（如 “查询用户位置”“创建 PDU 会话”），具备 “高内聚、低耦合” 特性，可被多个网元重复调用，避免功能冗余。

以 5G 核心网关键网元的服务拆分为例，核心服务及调用场景如下：

核心网元	典型原子化服务	服务功能描述	调用方（示例）
AMF	Nausf_Authentication（认证服务）	提供用户身份认证（如 5G-AKA 认证）	SMF（会话建立前验证用户合法性）
	Namf_Location（位置服务）	提供用户当前位置信息（如跟踪区 TA、小区 ID）	SMF（选择边缘 UPF 时查询位置）
	Namf_Communication（通信服务）	提供寻呼、NAS 信令转发服务（如转发 UE 的注册请求）	UDM（寻呼用户时调用）
SMF	Nsmf_PDUSession（PDU 会话服务）	提供 PDU 会话的创建、修改、释放服务	AMF（UE 发起会话请求时调用）
	Nsmf_QoS（QoS 服务）	提供 QoS 参数配置、调整服务（如修改带宽）	PCF（策略更新时调用）
UDM	Nudm_SDM（订阅数据管理服务）	提供用户签约数据查询、更新服务（如可建立的会话类型）	AMF（UE 注册时查询签约信息）
	Nudm_UECM（UE 上下文管理服务）	提供用户上下文（如已建立的会话列表）查询服务	SMF（会话修改时查询历史上下文）
NRF	Nnrf_NFManagement（网元管理服务）	提供网元注册、注销、状态更新服务	AMF（上线时注册服务）
	Nnrf_NFDiscovery（网元发现服务）	提供网元查找服务（如查找可用的 SMF、UPF）	AMF（为 UE 分配 SMF 时调用）

这种 “原子化拆分” 的价值在于：新增业务时，无需重构网元，只需组合现有服务即可。例如，“边缘计算会话建立” 流程，本质是 SMF 调用 NRF 的 “网元发现服务”（找边缘 UPF）、调用 AMF 的 “位置服务”（确认 UE 在边缘区域）、调用自身的 “PDU 会话服务”（创建会话），无需新增任何接口。

3. 服务注册与发现：NRF 主导的 “服务目录” 机制

SBI 架构中，网元的服务需通过NRF（网络存储功能） 实现 “注册与发现”，确保调用方（如 AMF）能快速找到所需服务的提供方（如 SMF），核心流程如下：

（1）服务注册：网元上线时 “报备服务”

当一个网元（如 SMF）启动并接入核心网时，需向 NRF 完成 “服务注册”，流程为：

1. 网元向 NRF 发送 “服务注册请求”，携带关键信息：

   • 网元类型（如 “SMF”）；

   • 提供的服务列表（如 “Nsmf_PDUSession”“Nsmf_QoS”）；

   • 服务访问信息（如 API 的 IP 地址、端口号、支持的协议版本）；

   • 附加属性（如 “支持边缘计算”“覆盖区域为上海浦东”）。

2. NRF 验证网元合法性（如通过预配置的密钥）后，将这些信息存入 “服务目录”，并向网元返回 “注册成功响应”。

（2）服务发现：调用方按需 “查找服务”

当调用方（如 AMF）需要调用某服务（如 “创建 PDU 会话”）时，通过 NRF 的 “服务发现” 功能找到合适的服务提供方（如 SMF），流程为：

1. 调用方向 NRF 发送 “服务发现请求”，明确需求条件：

   • 目标服务类型（如 “Nsmf_PDUSession”）；

   • 筛选条件（如 “支持边缘计算”“覆盖 UE 所在的跟踪区 TA=1234”）；

   • 优先级需求（如 “选择负载最低的 SMF”）。

2. NRF 查询 “服务目录”，筛选出符合条件的网元列表（如 3 个可用 SMF），并按 “最优原则” 排序（如负载最低的 SMF 排在首位）。

3. NRF 向调用方返回 “服务发现响应”，提供网元的服务访问信息（如 SMF 的 IP 地址、API 路径）。

4. 调用方直接通过 SBI 调用该网元的服务（如 AMF 调用 SMF 的 “Nsmf_PDUSession_Create” API 创建会话）。

这种 “NRF 主导的发现机制”，避免了 4G 中 “静态配置网元地址” 的弊端，支持网元动态扩容（如新增 SMF 后自动注册）、故障切换（如某 SMF 下线后 NRF 自动推荐备用 SMF），大幅提升了核心网的灵活性。

4. 服务化安全：端到端的 “可信调用” 保障

SBI 基于互联网通用协议（HTTP/2、TLS），但需满足电信级安全需求（如防篡改、防未授权访问），核心安全机制包括三层：

（1）传输层安全：TLS 1.3 加密

所有 SBI 调用的传输通道均通过TLS 1.3加密，确保：

• 数据机密性：服务请求 / 响应（如用户签约数据、会话参数）在传输过程中不被窃听；

• 数据完整性：通过哈希校验（如 SHA-256）确保数据不被篡改；

• 身份认证：调用方与服务提供方通过数字证书验证彼此身份（证书由运营商信任的 CA 机构颁发），防止 “伪装网元” 发起恶意调用。

（2）应用层认证：OAuth 2.0 授权

为防止 “未授权网元调用服务”（如非法设备调用 AMF 的 “用户注册服务”），SBI 采用OAuth 2.0授权机制：

1. 调用方（如 SMF）先向 NRF 申请 “访问令牌（Token）”，提供自身身份凭证（如设备证书）；

2. NRF 验证通过后，下发带有 “权限范围” 的 Token（如 “仅允许调用 AMF 的位置查询服务，有效期 1 小时”）；

3. 调用方调用服务时，需在 HTTP 请求头中携带该 Token，服务提供方（如 AMF）验证 Token 有效性后才处理请求。

（3）服务访问控制：基于切片与用户签约的权限管理

PCF（策略控制功能）会为每个服务制定 “访问控制策略”，例如：

• 仅允许 “切片 ID=S1（uRLLC 切片）” 的 SMF 调用 AMF 的 “高优先级寻呼服务”；

• 仅允许 “已签约边缘计算” 的用户，触发 SMF 调用 “边缘 UPF 的服务”。

服务提供方（如 AMF）在处理调用请求时，会查询 PCF 的策略，确保调用符合权限，避免资源滥用。

三、SBI 在 5G 核心网中的典型应用

SBI 并非抽象的技术概念，而是直接重构了 5G 核心网的业务流程。以 “UE 建立 PDU 会话” 这一核心流程为例，通过 SBI 的服务调用，流程被拆分为 “多网元协同的服务组合”，具体步骤如下：

1. UE 发起请求：UE 通过 NAS 信令向 AMF 发送 “PDU 会话建立请求”，携带 PDU 类型（如 IPv4）、DNN（如 “互联网”）、QoS 需求（如 5QI=5）；

2. AMF 调用 NRF 的服务发现：AMF 向 NRF 发送 “服务发现请求”，需求为 “查找支持该 DNN、且覆盖 UE 位置的 SMF”，NRF 返回符合条件的 SMF 列表；

3. AMF 调用 SMF 的会话创建服务：AMF 选择一个 SMF，通过 SBI 调用其 “Nsmf_PDUSession_Create” 服务，传递 UE 的请求信息、位置信息；

4. SMF 调用 UDM 的订阅数据服务：SMF 向 NRF 请求 “UDM 的服务发现”，找到 UDM 后调用其 “Nudm_SDM” 服务，查询 UE 的签约数据（如是否有权限使用该 DNN、默认 QoS 参数）；

5. SMF 调用 PCF 的策略服务：SMF 调用 PCF 的 “Npcf_SMPolicyControl” 服务，获取该会话的 QoS 策略（如带宽限制、转发规则）；

6. SMF 调用 NRF 的 UPF 发现：SMF 向 NRF 请求 “支持本地卸载的 UPF”，NRF 返回边缘 UPF 的信息；

7. SMF 调用 UPF 的会话配置服务：SMF 通过 PFCP 协议（N4 接口，基于 SBI 的底层支撑）向 UPF 下发会话规则（PDR/FAR/QER）；

8. SMF 向 AMF 返回服务响应：SMF 完成配置后，通过 SBI 向 AMF 返回 “会话创建成功” 响应；

9. AMF 向 UE 返回结果：AMF 通过 NAS 信令向 UE 发送 “PDU 会话建立接受”，UE 激活会话，开始传输数据。

整个流程中，没有任何 “固定接口”，而是通过 “AMF 调用 SMF”“SMF 调用 UDM/PCF/UPF” 的服务组合完成，若后续需新增 “会话计费” 功能，只需在步骤 7 后新增 “SMF 调用 OCS（在线计费系统）的计费服务”，无需修改现有流程，灵活性极强。

四、SBI 的核心价值与未来演进

SBI 不仅是 5G 核心网的 “技术基础”，更重塑了核心网的部署、运维和创新模式，核心价值体现在三方面：

1. 加速业务创新：新增业务（如边缘计算、网络切片）无需重构网元，只需组合现有服务，开发周期从数月缩短至数周；

2. 降低部署成本：网元可按需部署（如边缘区域仅部署 UPF 和轻量化 SMF，无需部署完整 AMF），资源利用率提升 30% 以上；

3. 简化运维管理：网元动态注册、故障自动切换，运维人员无需手动配置接口，运维效率提升 50%。

未来，SBI 将向两个方向演进：

• AI 赋能的智能服务：网元的服务将集成 AI 能力（如 AMF 提供 “基于 AI 的用户行为预测服务”，SMF 调用该服务提前分配边缘资源）；

• 跨域服务协同：SBI 将支持 5G 核心网与其他网络（如物联网平台、云计算平台）的服务调用（如 SMF 调用云平台的 “算力调度服务”，为边缘业务分配云资源），实现 “算网融合”。

五、总结

SBI 是 5G 核心网架构变革的 “核心引擎”，通过 “HTTP/2 协议栈、原子化服务、NRF 注册发现、端到端安全” 四大技术，将核心网从 “刚性固定架构” 转变为 “柔性服务化架构”。它不仅解决了 4G 的扩展性、灵活性问题，更让 5G 核心网具备 “按需组合、快速创新” 的能力，是 5G 支持千行百业差异化需求（如工业互联网、车联网）的关键前提 —— 没有 SBI，5G 的 “服务化、软件化、智能化” 将无从谈起。