学位论文简介

面向第六代移动通信(6G)的空天地一体、超低时延与私域接入等需求，核心网控制平面需要支持服务在更广区域的分布式部署与跨域协作。然而，服务分布式部署后面临服务信息跨域传播开销大、网元数量增多导致服务定位效率低、服务调用跨越安全边界后难以保证可信、局部故障导致业务中断且运行状态分散等问题。因此，本文围绕分布式核心网服务交互这一主题，研究多域服务路由传播、服务发现匹配、服务链安全调用与受控故障恢复四方面的机制，取得了以下主要创新性研究成果：

(1) 针对跨域查询经中心转发产生额外时延、逐网元同步增加维护负担的问题，提出基于分层传播的多域服务路由机制SBA-Route。该机制在域内同步单个网元信息，在域间传播服务能力摘要，使边缘域之间可以直接查询，有效降低了跨域查询时延和更新维护开销，为多域服务定位提供了可扩展的路由传播方法。

(2) 针对NRF服务发现中逐一匹配属性和反复处理网络功能描述文件的开销，提出基于分层索引与预处理的服务发现机制H²-NRF。该机制在注册阶段建立分层索引、准备轻量属性缓存并保存原始JSON，查询时通过索引缩小候选范围、利用缓存核验条件、复用原始JSON构造响应，显著提升了大规模网元环境下的服务发现效率。

(3) 针对失陷网元持有有效凭证后可能伪造用户请求、篡改业务字段或偏离调用路径的问题，提出服务链安全调用机制SCOPE。该机制利用终端SIM安全单元生成请求证明，将获准路径、关键业务字段编码到分层令牌，并由执行型SCP逐跳核验。形式化分析验证了请求来源、用户标识绑定与阶段切换等安全性质，原型实验确认阻断了路径跳跃、令牌重绑定等恶意请求，为分布式核心网服务调用提供了可验证的安全保障。

(4) 针对核心网业务异常涉及多个网元、操作完成后仍需确认业务恢复的问题，提出基于修复意图的故障修复机制Core-REVIVE。该机制根据业务恢复条件组织证据，由模型提出修复意图，执行检查器核对目标、取值依据与操作范围，独立验证器检查业务是否恢复，为核心网故障恢复提供了可控且可核验的自动化修复方法。

主要学术成果

[1] Zhuoran Ma, Yanbiao Li, Xin Wang, Xian Yu, Xinyi Zhang, Shiyi Liu, Kun Xie, Gaogang Xie. H-NRF: A High-performance and Evolutive NRF Framework for Large-scale Mobile Core Network[C]. The 9th Asia-Pacific Workshop on Networking (APNet), 2025: 227--233. (CCF-C，第一作者)

[2] Zhuoran Ma, Yanbiao Li, Xin Wang, Xian Yu, Xinyi Zhang, Shiyi Liu, Kun Xie, Gaogang Xie. H²-NRF: A High-Performance and Evolvable NRF with Hierarchical Indexing and Zero-Overhead Profile Handling[J]. Computer Networks, 2026. (CCF-B，第一作者)

[3] Zhuoran Ma, Yanbiao Li, Xin Wang, Xian Yu, Xinyi Zhang, Shiyi Liu, Kun Xie, Gaogang Xie. SBA-Route: Domain-Based Routing for Scalable and Low-Latency 5G Distributed Control Planes[C]. IEEE/ACM International Symposium on Quality of Service (IWQoS), 2026. (CCF-B，第一作者)

[4] Yanbiao Li, Hui Zou, Yuxuan Chen, Yinbo Xu, Zhuoran Ma, Di Ma, Ying Hu, Gaogang Xie. The Hanging ROA: A Secure and Scalable Encoding Scheme for Route Origin Authorization[C]. IEEE International Conference on Computer Communications (INFOCOM), 2022.

[5] Yanbiao Li, Yinbo Xu, Hui Zou, Yuxuan Chen, Zhuoran Ma, Di Ma, Ying Hu, Gaogang Xie. The Hybrid ROA: A Flexible and Scalable Encoding Scheme for Route Origin Authorization[J]. IEEE/ACM Transactions on Networking, 2026.

[6] Shiyi Liu, Yanbiao Li, Xin Wang, Xinyi Zhang, Zhuoran Ma, Haitao Liu, Gaogang Xie. Demystifying the Mobile Control Plane Characteristics for Ubiquitous Connectivity[C]. ACM Internet Measurement Conference (IMC), 2025.

[7] Shiyi Liu, Yanbiao Li, Xin Wang, Kaifei Peng, Xinyi Zhang, Chenhui Yu, Zhuoran Ma, Gaogang Xie. SigBooster: Enabling Low-latency and Flexible RAN-CN Signaling with Semantic-Aware Parsing[C]. IEEE International Symposium on a World of Wireless, Mobile and Multimedia Networks (WoWMoM), 2026.

[8] Jinci Wu, Xinyi Zhang, Zhuoran Ma, Gaogang Xie. UNISON: User-Intent and Network-State Orchestrated Framework for 6G Distributed Core Networks[C]. IFIP International Conference on Network and Parallel Computing (NPC), 2026.

[9] Yanbiao Li, Gaogang Xie, Hui Zou, Yuxuan Chen, Yinbo Xu, Zhuoran Ma. Encoding and Decoding Method and System for Route Origin Authorization (ROA). 美国发明专利, US 12,531,833 B2, 2026.

[10] Zhuoran Ma, Yanbiao Li, Lu Lu, Gaogang Xie. BGP Extensions for Service Routing of Mobile Core Networks. IETF Internet-Draft, draft-ma-bess-bgp-mobile-core-extensions, 2025.