董 巍 王紅線(xiàn)

中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)江蘇有限公司

0 引言

2019年我國(guó)5G商用牌照正式發(fā)放，隨即運(yùn)營(yíng)商啟動(dòng)了5G SA核心網(wǎng)建設(shè)，為降低用戶(hù)使用門(mén)檻，方便已有的2/3/4G用戶(hù)使用5G SA業(yè)務(wù)，提出了“不換卡、不換號(hào)、不登記”使用5G SA的建設(shè)目標(biāo)。為了實(shí)現(xiàn)用戶(hù)“不換號(hào)”使用5G SA，當(dāng)用戶(hù)由2/3/4G用戶(hù)升級(jí)為5G用戶(hù)時(shí)，需要繼承用戶(hù)的2/3/4G業(yè)務(wù)功能及策略管控?cái)?shù)據(jù)，因此需要制定4/5G融合策略數(shù)據(jù)方案。本文遍歷了4G終端和5G終端的漫游接入場(chǎng)景，發(fā)現(xiàn)不同的漫游接入場(chǎng)景下，用戶(hù)受控的PCF/PCRF（Policy Control Function/Policy and Charging Rules Function，策略控制功能/策略和計(jì)費(fèi)規(guī)則功能）設(shè)備不同，獲取策略管控?cái)?shù)據(jù)的方式不同，找到了4/5G融合策略數(shù)據(jù)方案需要解決的核心問(wèn)題，提出了三種4/5G策略數(shù)據(jù)融合方案，并對(duì)三個(gè)方案進(jìn)行分析和研究，結(jié)合各方案的應(yīng)用場(chǎng)景提出了建設(shè)初期的解決方案。

1 4/5G融合策略數(shù)據(jù)方案核心

4G終端和5G終端的漫游接入場(chǎng)景如圖1所示。

圖1 數(shù)據(jù)策略管控場(chǎng)景

在每種漫游接入場(chǎng)景下，用戶(hù)受控的PCF/PCRF設(shè)備有所不同，獲取策略管控?cái)?shù)據(jù)的方式不同，具體分析如下：

（1）4G終端在4G覆蓋下，由PCRF/SPR（Policy and Charging Rules Function/Subscription Profile Repository，策略和計(jì)費(fèi)規(guī)則功能/簽約數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)）進(jìn)行數(shù)據(jù)策略管控，SPR保存用戶(hù)的策略管控?cái)?shù)據(jù)，此場(chǎng)景為4G網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀；

（2）5G SA終端在5G覆蓋下，由PCF/UDR（Policy Control Function/Unified Data Repository，策略控制功能/統(tǒng)一數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)）進(jìn)行數(shù)據(jù)策略管控，UDR保存用戶(hù)的策略管控?cái)?shù)據(jù)，此場(chǎng)景為5G網(wǎng)絡(luò)目標(biāo)狀態(tài)；

（3）5G SA終 端 在4G覆 蓋 下，當(dāng)MME（Mobile Management Entity，移動(dòng)管理實(shí)體）不按終端能力選擇UPF（UserPlaneFunction，用戶(hù)面功能），僅選擇PGW（PDN GateWay，PDN網(wǎng)關(guān)）時(shí)，由PCRF/SPR進(jìn)行數(shù)據(jù)策略管控，SPR需要保存或能獲取到用戶(hù)的策略管控?cái)?shù)據(jù)；

（4）5G SA終端在4G覆蓋下，在MME基于終端能力選擇UPF時(shí)，會(huì)將5G SA終端的會(huì)話(huà)錨定至UPF，由PCF/UDR進(jìn)行數(shù)據(jù)策略管控，UDR需要保存或能獲取到用戶(hù)的策略管控?cái)?shù)據(jù)。

因此，4/5G策略數(shù)據(jù)融合方案的核心為：2/3/4G用戶(hù)不換號(hào)升級(jí)為5G用戶(hù)后，無(wú)論5G用戶(hù)在4G覆蓋還是在5G覆蓋下，無(wú)論5G用戶(hù)受PCF/UDR管控還是受PCRF/SPR管控，都能獲取到與升級(jí)前相同的策略管控?cái)?shù)據(jù)，管控體驗(yàn)在4G和5G網(wǎng)絡(luò)下保持一致。

2 方案一：4/5G融合策略數(shù)據(jù)目標(biāo)方案

（1）建設(shè)方案

本方案新建4/5G兩融合PCF/UDR，將現(xiàn)網(wǎng)SPR中的策略管控?cái)?shù)據(jù)全部搬遷至新建的UDR設(shè)備中，同時(shí)調(diào)整BOSS、信令路由，由新建的4/5G融合PCF/UDR負(fù)責(zé)所有4G用戶(hù)和5G用戶(hù)的策略管控，從而替換現(xiàn)網(wǎng)PCRF/SPR。方案如圖2所示。

圖2 4/5G融合策略數(shù)據(jù)目標(biāo)方案

（2）策略數(shù)據(jù)存放方式

在本方案中，BOSS系統(tǒng)僅與新建的UDR相連，隨著PCRF/SPR退網(wǎng)，不再與現(xiàn)網(wǎng)SPR相連。新建PCF/UDR融合設(shè)備既承擔(dān)5G PCF/UDR功能，又承擔(dān)4G PCRF/SPR功能，4G用戶(hù)和5G用戶(hù)的策略管控?cái)?shù)據(jù)均存放在UDR中。

（3）策略控制實(shí)現(xiàn)

在本方案中，4G用戶(hù)在4G覆蓋下，由PCRF/SPR進(jìn)行數(shù)據(jù)策略管控，本方案新建PCF/UDR設(shè)備是4/5G融合設(shè)備，承擔(dān)PCRF/SPR功能，存放有4G用戶(hù)的策略管控?cái)?shù)據(jù)，可以實(shí)現(xiàn)策略管控；5G SA用戶(hù)在5G覆蓋下，由PCF/UDR進(jìn)行數(shù)據(jù)策略管控，本方案新建PCF/UDR設(shè)備是4/5G融合設(shè)備，承擔(dān)PCF/UDR功能，存放有5G用戶(hù)的策略管控?cái)?shù)據(jù)，可以實(shí)現(xiàn)策略管控；5G SA用戶(hù)在4G覆蓋下，在MME不按終端能力選擇UPF、僅選擇PGW時(shí)，由PCRF/SPR進(jìn)行數(shù)據(jù)策略管控，本方案新建PCF/UDR設(shè)備是4/5G融合設(shè)備，承擔(dān)PCRF/SPR功能，存放有5G用戶(hù)的策略管控?cái)?shù)據(jù)，可以實(shí)現(xiàn)策略管控；5G SA終端在4G覆蓋下，在MME基于終端能力選擇UPF時(shí)，會(huì)將5G SA終端的會(huì)話(huà)錨定至UPF，由PCF/UDR進(jìn)行數(shù)據(jù)策略管控，本方案新建PCF/UDR設(shè)備是4/5G融合設(shè)備，承擔(dān)PCF/UDR功能，存放有5G用戶(hù)的策略管控?cái)?shù)據(jù)，可以實(shí)現(xiàn)策略管控。

本方案為4/5G融合策略數(shù)據(jù)目標(biāo)方案，新建設(shè)備不受現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備廠(chǎng)家捆綁限制，可引入競(jìng)爭(zhēng)。但是，本方案用戶(hù)數(shù)據(jù)、策略數(shù)據(jù)遷移和網(wǎng)絡(luò)調(diào)整工作量大，且由于各廠(chǎng)家策略數(shù)據(jù)均采用私有方式進(jìn)行編譯、調(diào)配，異廠(chǎng)家搬遷替換需采用人工方式，工作量大、實(shí)施周期長(zhǎng)、出錯(cuò)風(fēng)險(xiǎn)高、難以保障數(shù)據(jù)一致性和網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。另外，新建PCF/UDR設(shè)備規(guī)模需按現(xiàn)網(wǎng)PCRF/SPR規(guī)模進(jìn)行建設(shè)，一次性投資高，機(jī)房、配套壓力較大。

3 方案二：PCF/PCRF同廠(chǎng)家混合組網(wǎng)方案

（1）建設(shè)方案

本方案需要升級(jí)現(xiàn)網(wǎng)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的PCRF/SPR，并新建同廠(chǎng)家PCF/UDR，新建設(shè)備與現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備通過(guò)同廠(chǎng)家內(nèi)部接口相連，形成4/5G融合的策略控制設(shè)備，以支持現(xiàn)網(wǎng)用戶(hù)不換卡、不換號(hào)使用5G SA。方案如圖3所示。

圖3 PCF/PCRF同廠(chǎng)家混合組網(wǎng)方案

（2）策略數(shù)據(jù)存放方式

本方案中，BOSS系統(tǒng)僅與UDR相連，不再與現(xiàn)網(wǎng)SPR相連?，F(xiàn)網(wǎng)存量4G用戶(hù)開(kāi)通5G時(shí)，5G簽約數(shù)據(jù)寫(xiě)入U(xiǎn)DR，并且通過(guò)UDR和SPR之間的廠(chǎng)家內(nèi)部接口將該用戶(hù)的策略管控?cái)?shù)據(jù)從SPR遷移到UDR，SPR中不再有該用戶(hù)的策略管控?cái)?shù)據(jù)。若現(xiàn)網(wǎng)4G用戶(hù)辦理4G業(yè)務(wù)變更（非5G），BOSS仍然訪(fǎng)問(wèn)UDR，UDR將該用戶(hù)的策略管控?cái)?shù)據(jù)由UDR和SPR之間的內(nèi)部廠(chǎng)家接口傳遞給SPR，仍保存在SPR中。即，4G SPR中僅存放純4G用戶(hù)（未開(kāi)通5G）的策略管控?cái)?shù)據(jù)，一旦用戶(hù)升級(jí)為5G用戶(hù)，則SPR中不再存放該用戶(hù)的策略管控?cái)?shù)據(jù)，該用戶(hù)策略管控?cái)?shù)據(jù)通過(guò)SPR和UDR之間的內(nèi)部接口傳送并存放至UDR中，UDR中存放5G用戶(hù)的策略管控?cái)?shù)據(jù)。

（3）策略控制實(shí)現(xiàn)

本方案中，純4G用戶(hù)（未開(kāi)通5G）的策略管控?cái)?shù)據(jù)存放在SPR中，5G用戶(hù)的策略管控?cái)?shù)據(jù)存放在UDR中。4G用戶(hù)在4G覆蓋下，仍由PCRF/SPR進(jìn)行數(shù)據(jù)策略管控，4G用戶(hù)的策略管控?cái)?shù)據(jù)仍存放在SPR中，可以實(shí)現(xiàn)策略管控；5G SA用戶(hù)在5G覆蓋下，由PCF/UDR進(jìn)行數(shù)據(jù)策略管控，5G用戶(hù)的策略管控?cái)?shù)據(jù)存放在UDR中，可以實(shí)現(xiàn)策略管控；5G SA用戶(hù)在4G覆蓋下，在MME不按終端能力選擇UPF、僅選擇PGW時(shí)，由PCRF/SPR進(jìn)行數(shù)據(jù)策略管控，由于5G用戶(hù)的策略管控?cái)?shù)據(jù)存放在UDR，此時(shí)通過(guò)SPR和UDR之間的同廠(chǎng)家接口從UDR獲得用戶(hù)的策略管控?cái)?shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶(hù)的策略管控；5G SA終端在4G覆蓋下，在MME基于終端能力選擇UPF時(shí)，會(huì)將5G SA終端的會(huì)話(huà)錨定至UPF，由PCF/UDR進(jìn)行數(shù)據(jù)策略管控，5G用戶(hù)的策略管控?cái)?shù)據(jù)存放在UDR，可以實(shí)現(xiàn)策略管控。

本方案策略遷移快速安全，可操作和可實(shí)施性強(qiáng)，可滿(mǎn)足SA快速商用的要求。新建PCF/UDR設(shè)備規(guī)模可按5G用戶(hù)發(fā)展逐年建設(shè)，初期投資低，機(jī)房配套壓力小。但是，本方案需要選擇與現(xiàn)網(wǎng)數(shù)據(jù)PCRF/SPR同廠(chǎng)家PCF/UDR設(shè)備進(jìn)行建設(shè)，缺乏競(jìng)爭(zhēng)性，且需升級(jí)改造現(xiàn)網(wǎng)傳統(tǒng)平臺(tái)PCRF/SPR，對(duì)現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備存在一定的改造工作。

4 方案三：PCF/PCRF BOSS雙開(kāi)方案

（1）建設(shè)方案

本方案中，新建與現(xiàn)網(wǎng)數(shù)據(jù)PCRF/SPR同廠(chǎng)家或異廠(chǎng)家的PCF/UDR設(shè)備，新建設(shè)備與現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備無(wú)接口相連，BOSS與UDR和SPR均相連，形成4/5G融合的策略控制設(shè)備，以支持現(xiàn)網(wǎng)用戶(hù)不換卡、不換號(hào)使用5G SA。方案如圖4所示。

圖4 PCF/PCRF BOSS雙開(kāi)方案

（2）策略數(shù)據(jù)存放方式

現(xiàn)網(wǎng)存量4G用戶(hù)開(kāi)通5G時(shí)，BOSS向UDR發(fā)送該用戶(hù)簽約，SPR中該用戶(hù)原有的簽約保持不變。后續(xù)該用戶(hù)進(jìn)行策略管控?cái)?shù)據(jù)變更時(shí)，BOSS需要對(duì)SPR和UDR進(jìn)行雙發(fā)，保持兩邊策略數(shù)據(jù)一致。對(duì)于未簽約5G的用戶(hù)，BOSS可保持現(xiàn)狀，僅向SPR發(fā)送簽約。5G用戶(hù)的策略管控?cái)?shù)據(jù)由SPR和UDR共同存儲(chǔ)，4G用戶(hù)策略管控?cái)?shù)據(jù)僅由SPR存儲(chǔ)。

（3）策略控制實(shí)現(xiàn)

本方案中，純4G用戶(hù)（未開(kāi)通5G）的策略管控?cái)?shù)據(jù)存放在SPR中，5G用戶(hù)的策略關(guān)公數(shù)據(jù)在SPR和UDR中均由存放。4G用戶(hù)在4G覆蓋下，仍由PCRF/SPR進(jìn)行數(shù)據(jù)策略管控，4G用戶(hù)的策略管控?cái)?shù)據(jù)仍存放在SPR中，可以實(shí)現(xiàn)策略管控；5G SA用戶(hù)在5G覆蓋下，由PCF/UDR進(jìn)行數(shù)據(jù)策略管控，5G用戶(hù)的策略管控?cái)?shù)據(jù)存放在UDR中，可以實(shí)現(xiàn)策略管控；5G SA用戶(hù)在4G覆蓋下，在MME不按終端能力選擇UPF、僅選擇PGW時(shí)，由PCRF/SPR進(jìn)行數(shù)據(jù)策略管控，由于5G用戶(hù)的策略管控?cái)?shù)據(jù)在SPR中也有存放，可以實(shí)現(xiàn)策略管控；5G SA終端在4G覆蓋下，在MME基于終端能力選擇UPF時(shí)，會(huì)將5G SA終端的會(huì)話(huà)錨定至UPF，由PCF/UDR進(jìn)行數(shù)據(jù)策略管控，5G用戶(hù)的策略管控?cái)?shù)據(jù)存放在UDR，可以實(shí)現(xiàn)策略管控。

本方案引入了PCF/UDR設(shè)備競(jìng)爭(zhēng)，新建PCF/UDR設(shè)備規(guī)?？砂?G用戶(hù)發(fā)展逐年建設(shè)，初期投資低，機(jī)房配套壓力小。BOSS側(cè)實(shí)現(xiàn)5G用戶(hù)策略管控?cái)?shù)據(jù)在SPR和UDR的同步，改造簡(jiǎn)單便捷，可以滿(mǎn)足5G SA快速商用需求。

5 方案分析

4/5G融合策略數(shù)據(jù)目標(biāo)方案、PCF/PCRF同廠(chǎng)家混合組網(wǎng)方案、BOSS雙開(kāi)實(shí)現(xiàn)4/5G策略數(shù)據(jù)融合方案均可實(shí)現(xiàn)2/3/4G用戶(hù)不換號(hào)升級(jí)為5G用戶(hù)后獲取到與升級(jí)前相同的管控策略，管控體驗(yàn)在4G和5G網(wǎng)絡(luò)下保持一致。三種方案各有優(yōu)劣，對(duì)比分析如表1所示。

表1 4/5G融合策略數(shù)據(jù)方案分析

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目前中國(guó)移動(dòng)已經(jīng)在不同建設(shè)階段、不同省份分別采用了上述三個(gè)方案，成功支撐“不換卡、不換號(hào)、不登記”使用5G。

6 結(jié)束語(yǔ)

本研究以用戶(hù)“不換號(hào)”使用5G SA網(wǎng)絡(luò)為目標(biāo)，遍歷了4G終端和5G終端的漫游接入場(chǎng)景，找到了4/5G融合策略數(shù)據(jù)方案需要解決的核心問(wèn)題，分別闡述了4/5G融合策略數(shù)據(jù)目標(biāo)方案、PCF/PCRF同廠(chǎng)家混合組網(wǎng)方案、PCF/PCRF BOSS雙開(kāi)方案三個(gè)4/5G融合策略數(shù)據(jù)方案，通過(guò)對(duì)三個(gè)方案進(jìn)行對(duì)比和分析發(fā)現(xiàn)，PCF/PCRF同廠(chǎng)家混合組網(wǎng)方案和PCF/PCRF BOSS雙開(kāi)方案均可作為5G SA建設(shè)初期的解決方案，可避免大規(guī)模策略管控?cái)?shù)據(jù)搬遷貽誤5G用戶(hù)發(fā)展，可根據(jù)5G用戶(hù)發(fā)展逐年投資，隨著5G用戶(hù)的逐步擴(kuò)大，可將4/5G融合策略數(shù)據(jù)目標(biāo)方案作為5G SA終期目標(biāo)方案，實(shí)現(xiàn)全量策略數(shù)據(jù)搬遷至4/5G融合的PCF/SPR設(shè)備，使得網(wǎng)絡(luò)組織更加簡(jiǎn)潔與高效。

專(zhuān)利名稱(chēng)：—種4/5G策略控制數(shù)據(jù)融合的方法與裝置，專(zhuān)利號(hào)：202110467450.1。

獲獎(jiǎng)情況：該項(xiàng)目在中國(guó)移動(dòng)5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)勞動(dòng)競(jìng)賽中獲得“5G領(lǐng)跑創(chuàng)新進(jìn)取獎(jiǎng)”。