4/5G融合策略數據方案研究

董 巍 王紅線

中國移動通信集團江蘇有限公司

0 引言

2019年我國5G商用牌照正式發放，隨即運營商啟動了5G SA核心網建設，為降低用戶使用門檻，方便已有的2/3/4G用戶使用5G SA業務，提出了“不換卡、不換號、不登記”使用5G SA的建設目標。為了實現用戶“不換號”使用5G SA，當用戶由2/3/4G用戶升級為5G用戶時，需要繼承用戶的2/3/4G業務功能及策略管控數據，因此需要制定4/5G融合策略數據方案。本文遍歷了4G終端和5G終端的漫游接入場景，發現不同的漫游接入場景下，用戶受控的PCF/PCRF（Policy Control Function/Policy and Charging Rules Function，策略控制功能/策略和計費規則功能）設備不同，獲取策略管控數據的方式不同，找到了4/5G融合策略數據方案需要解決的核心問題，提出了三種4/5G策略數據融合方案，并對三個方案進行分析和研究，結合各方案的應用場景提出了建設初期的解決方案。

1 4/5G融合策略數據方案核心

4G終端和5G終端的漫游接入場景如圖1所示。

圖1 數據策略管控場景

在每種漫游接入場景下，用戶受控的PCF/PCRF設備有所不同，獲取策略管控數據的方式不同，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，策略和計費規則功能/簽約數據倉庫）進行數據策略管控，SPR保存用戶的策略管控數據，此場景為4G網絡現狀；

（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/統一數據倉庫）進行數據策略管控，UDR保存用戶的策略管控數據，此場景為5G網絡目標狀態；

（3）5G SA終 端 在4G覆 蓋 下，當MME（Mobile Management Entity，移動管理實體）不按終端能力選擇UPF（UserPlaneFunction，用戶面功能），僅選擇PGW（PDN GateWay，PDN網關）時，由PCRF/SPR進行數據策略管控，SPR需要保存或能獲取到用戶的策略管控數據；

（4）5G SA終端在4G覆蓋下，在MME基于終端能力選擇UPF時，會將5G SA終端的會話錨定至UPF，由PCF/UDR進行數據策略管控，UDR需要保存或能獲取到用戶的策略管控數據。

因此，4/5G策略數據融合方案的核心為：2/3/4G用戶不換號升級為5G用戶后，無論5G用戶在4G覆蓋還是在5G覆蓋下，無論5G用戶受PCF/UDR管控還是受PCRF/SPR管控，都能獲取到與升級前相同的策略管控數據，管控體驗在4G和5G網絡下保持一致。

2 方案一：4/5G融合策略數據目標方案

（1）建設方案

本方案新建4/5G兩融合PCF/UDR，將現網SPR中的策略管控數據全部搬遷至新建的UDR設備中，同時調整BOSS、信令路由，由新建的4/5G融合PCF/UDR負責所有4G用戶和5G用戶的策略管控，從而替換現網PCRF/SPR。方案如圖2所示。

圖2 4/5G融合策略數據目標方案

（2）策略數據存放方式

在本方案中，BOSS系統僅與新建的UDR相連，隨著PCRF/SPR退網，不再與現網SPR相連。新建PCF/UDR融合設備既承擔5G PCF/UDR功能，又承擔4G PCRF/SPR功能，4G用戶和5G用戶的策略管控數據均存放在UDR中。

（3）策略控制實現

在本方案中，4G用戶在4G覆蓋下，由PCRF/SPR進行數據策略管控，本方案新建PCF/UDR設備是4/5G融合設備，承擔PCRF/SPR功能，存放有4G用戶的策略管控數據，可以實現策略管控；5G SA用戶在5G覆蓋下，由PCF/UDR進行數據策略管控，本方案新建PCF/UDR設備是4/5G融合設備，承擔PCF/UDR功能，存放有5G用戶的策略管控數據，可以實現策略管控；5G SA用戶在4G覆蓋下，在MME不按終端能力選擇UPF、僅選擇PGW時，由PCRF/SPR進行數據策略管控，本方案新建PCF/UDR設備是4/5G融合設備，承擔PCRF/SPR功能，存放有5G用戶的策略管控數據，可以實現策略管控；5G SA終端在4G覆蓋下，在MME基于終端能力選擇UPF時，會將5G SA終端的會話錨定至UPF，由PCF/UDR進行數據策略管控，本方案新建PCF/UDR設備是4/5G融合設備，承擔PCF/UDR功能，存放有5G用戶的策略管控數據，可以實現策略管控。

本方案為4/5G融合策略數據目標方案，新建設備不受現網設備廠家捆綁限制，可引入競爭。但是，本方案用戶數據、策略數據遷移和網絡調整工作量大，且由于各廠家策略數據均采用私有方式進行編譯、調配，異廠家搬遷替換需采用人工方式，工作量大、實施周期長、出錯風險高、難以保障數據一致性和網絡質量。另外，新建PCF/UDR設備規模需按現網PCRF/SPR規模進行建設，一次性投資高，機房、配套壓力較大。

3 方案二：PCF/PCRF同廠家混合組網方案

（1）建設方案

本方案需要升級現網負責數據業務的PCRF/SPR，并新建同廠家PCF/UDR，新建設備與現網設備通過同廠家內部接口相連，形成4/5G融合的策略控制設備，以支持現網用戶不換卡、不換號使用5G SA。方案如圖3所示。

圖3 PCF/PCRF同廠家混合組網方案

（2）策略數據存放方式

本方案中，BOSS系統僅與UDR相連，不再與現網SPR相連。現網存量4G用戶開通5G時，5G簽約數據寫入UDR，并且通過UDR和SPR之間的廠家內部接口將該用戶的策略管控數據從SPR遷移到UDR，SPR中不再有該用戶的策略管控數據。若現網4G用戶辦理4G業務變更（非5G），BOSS仍然訪問UDR，UDR將該用戶的策略管控數據由UDR和SPR之間的內部廠家接口傳遞給SPR，仍保存在SPR中。即，4G SPR中僅存放純4G用戶（未開通5G）的策略管控數據，一旦用戶升級為5G用戶，則SPR中不再存放該用戶的策略管控數據，該用戶策略管控數據通過SPR和UDR之間的內部接口傳送并存放至UDR中，UDR中存放5G用戶的策略管控數據。

（3）策略控制實現

本方案中，純4G用戶（未開通5G）的策略管控數據存放在SPR中，5G用戶的策略管控數據存放在UDR中。4G用戶在4G覆蓋下，仍由PCRF/SPR進行數據策略管控，4G用戶的策略管控數據仍存放在SPR中，可以實現策略管控；5G SA用戶在5G覆蓋下，由PCF/UDR進行數據策略管控，5G用戶的策略管控數據存放在UDR中，可以實現策略管控；5G SA用戶在4G覆蓋下，在MME不按終端能力選擇UPF、僅選擇PGW時，由PCRF/SPR進行數據策略管控，由于5G用戶的策略管控數據存放在UDR，此時通過SPR和UDR之間的同廠家接口從UDR獲得用戶的策略管控數據，從而實現對用戶的策略管控；5G SA終端在4G覆蓋下，在MME基于終端能力選擇UPF時，會將5G SA終端的會話錨定至UPF，由PCF/UDR進行數據策略管控，5G用戶的策略管控數據存放在UDR，可以實現策略管控。

本方案策略遷移快速安全，可操作和可實施性強，可滿足SA快速商用的要求。新建PCF/UDR設備規模可按5G用戶發展逐年建設，初期投資低，機房配套壓力小。但是，本方案需要選擇與現網數據PCRF/SPR同廠家PCF/UDR設備進行建設，缺乏競爭性，且需升級改造現網傳統平臺PCRF/SPR，對現網設備存在一定的改造工作。

4 方案三：PCF/PCRF BOSS雙開方案

（1）建設方案

本方案中，新建與現網數據PCRF/SPR同廠家或異廠家的PCF/UDR設備，新建設備與現網設備無接口相連，BOSS與UDR和SPR均相連，形成4/5G融合的策略控制設備，以支持現網用戶不換卡、不換號使用5G SA。方案如圖4所示。

圖4 PCF/PCRF BOSS雙開方案

（2）策略數據存放方式

現網存量4G用戶開通5G時，BOSS向UDR發送該用戶簽約，SPR中該用戶原有的簽約保持不變。后續該用戶進行策略管控數據變更時，BOSS需要對SPR和UDR進行雙發，保持兩邊策略數據一致。對于未簽約5G的用戶，BOSS可保持現狀，僅向SPR發送簽約。5G用戶的策略管控數據由SPR和UDR共同存儲，4G用戶策略管控數據僅由SPR存儲。

（3）策略控制實現

本方案中，純4G用戶（未開通5G）的策略管控數據存放在SPR中，5G用戶的策略關公數據在SPR和UDR中均由存放。4G用戶在4G覆蓋下，仍由PCRF/SPR進行數據策略管控，4G用戶的策略管控數據仍存放在SPR中，可以實現策略管控；5G SA用戶在5G覆蓋下，由PCF/UDR進行數據策略管控，5G用戶的策略管控數據存放在UDR中，可以實現策略管控；5G SA用戶在4G覆蓋下，在MME不按終端能力選擇UPF、僅選擇PGW時，由PCRF/SPR進行數據策略管控，由于5G用戶的策略管控數據在SPR中也有存放，可以實現策略管控；5G SA終端在4G覆蓋下，在MME基于終端能力選擇UPF時，會將5G SA終端的會話錨定至UPF，由PCF/UDR進行數據策略管控，5G用戶的策略管控數據存放在UDR，可以實現策略管控。

本方案引入了PCF/UDR設備競爭，新建PCF/UDR設備規模可按5G用戶發展逐年建設，初期投資低，機房配套壓力小。BOSS側實現5G用戶策略管控數據在SPR和UDR的同步，改造簡單便捷，可以滿足5G SA快速商用需求。

5 方案分析

4/5G融合策略數據目標方案、PCF/PCRF同廠家混合組網方案、BOSS雙開實現4/5G策略數據融合方案均可實現2/3/4G用戶不換號升級為5G用戶后獲取到與升級前相同的管控策略，管控體驗在4G和5G網絡下保持一致。三種方案各有優劣，對比分析如表1所示。

表1 4/5G融合策略數據方案分析

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目前中國移動已經在不同建設階段、不同省份分別采用了上述三個方案，成功支撐“不換卡、不換號、不登記”使用5G。

6 結束語

本研究以用戶“不換號”使用5G SA網絡為目標，遍歷了4G終端和5G終端的漫游接入場景，找到了4/5G融合策略數據方案需要解決的核心問題，分別闡述了4/5G融合策略數據目標方案、PCF/PCRF同廠家混合組網方案、PCF/PCRF BOSS雙開方案三個4/5G融合策略數據方案，通過對三個方案進行對比和分析發現，PCF/PCRF同廠家混合組網方案和PCF/PCRF BOSS雙開方案均可作為5G SA建設初期的解決方案，可避免大規模策略管控數據搬遷貽誤5G用戶發展，可根據5G用戶發展逐年投資，隨著5G用戶的逐步擴大，可將4/5G融合策略數據目標方案作為5G SA終期目標方案，實現全量策略數據搬遷至4/5G融合的PCF/SPR設備，使得網絡組織更加簡潔與高效。

專利名稱：—種4/5G策略控制數據融合的方法與裝置，專利號：202110467450.1。

獲獎情況：該項目在中國移動5G網絡建設勞動競賽中獲得“5G領跑創新進取獎”。