4/5G融合策略数据方案研究

董 巍 王红线

中国移动通信集团江苏有限公司

0 引言

2019年我国5G商用牌照正式发放，随即运营商启动了5G SA核心网建设，为降低用户使用门槛，方便已有的2/3/4G用户使用5G SA业务，提出了“不换卡、不换号、不登记”使用5G SA的建设目标。为了实现用户“不换号”使用5G SA，当用户由2/3/4G用户升级为5G用户时，需要继承用户的2/3/4G业务功能及策略管控数据，因此需要制定4/5G融合策略数据方案。本文遍历了4G终端和5G终端的漫游接入场景，发现不同的漫游接入场景下，用户受控的PCF/PCRF（Policy Control Function/Policy and Charging Rules Function，策略控制功能/策略和计费规则功能）设备不同，获取策略管控数据的方式不同，找到了4/5G融合策略数据方案需要解决的核心问题，提出了三种4/5G策略数据融合方案，并对三个方案进行分析和研究，结合各方案的应用场景提出了建设初期的解决方案。

1 4/5G融合策略数据方案核心

4G终端和5G终端的漫游接入场景如图1所示。

图1 数据策略管控场景

在每种漫游接入场景下，用户受控的PCF/PCRF设备有所不同，获取策略管控数据的方式不同，具体分析如下：

（1）4G终端在4G覆盖下，由PCRF/SPR（Policy and Charging Rules Function/Subscription Profile Repository，策略和计费规则功能/签约数据仓库）进行数据策略管控，SPR保存用户的策略管控数据，此场景为4G网络现状；

（2）5G SA终端在5G覆盖下，由PCF/UDR（Policy Control Function/Unified Data Repository，策略控制功能/统一数据仓库）进行数据策略管控，UDR保存用户的策略管控数据，此场景为5G网络目标状态；

（3）5G SA终 端 在4G覆 盖 下，当MME（Mobile Management Entity，移动管理实体）不按终端能力选择UPF（UserPlaneFunction，用户面功能），仅选择PGW（PDN GateWay，PDN网关）时，由PCRF/SPR进行数据策略管控，SPR需要保存或能获取到用户的策略管控数据；

（4）5G SA终端在4G覆盖下，在MME基于终端能力选择UPF时，会将5G SA终端的会话锚定至UPF，由PCF/UDR进行数据策略管控，UDR需要保存或能获取到用户的策略管控数据。

因此，4/5G策略数据融合方案的核心为：2/3/4G用户不换号升级为5G用户后，无论5G用户在4G覆盖还是在5G覆盖下，无论5G用户受PCF/UDR管控还是受PCRF/SPR管控，都能获取到与升级前相同的策略管控数据，管控体验在4G和5G网络下保持一致。

2 方案一：4/5G融合策略数据目标方案

（1）建设方案

本方案新建4/5G两融合PCF/UDR，将现网SPR中的策略管控数据全部搬迁至新建的UDR设备中，同时调整BOSS、信令路由，由新建的4/5G融合PCF/UDR负责所有4G用户和5G用户的策略管控，从而替换现网PCRF/SPR。方案如图2所示。

图2 4/5G融合策略数据目标方案

（2）策略数据存放方式

在本方案中，BOSS系统仅与新建的UDR相连，随着PCRF/SPR退网，不再与现网SPR相连。新建PCF/UDR融合设备既承担5G PCF/UDR功能，又承担4G PCRF/SPR功能，4G用户和5G用户的策略管控数据均存放在UDR中。

（3）策略控制实现

在本方案中，4G用户在4G覆盖下，由PCRF/SPR进行数据策略管控，本方案新建PCF/UDR设备是4/5G融合设备，承担PCRF/SPR功能，存放有4G用户的策略管控数据，可以实现策略管控；5G SA用户在5G覆盖下，由PCF/UDR进行数据策略管控，本方案新建PCF/UDR设备是4/5G融合设备，承担PCF/UDR功能，存放有5G用户的策略管控数据，可以实现策略管控；5G SA用户在4G覆盖下，在MME不按终端能力选择UPF、仅选择PGW时，由PCRF/SPR进行数据策略管控，本方案新建PCF/UDR设备是4/5G融合设备，承担PCRF/SPR功能，存放有5G用户的策略管控数据，可以实现策略管控；5G SA终端在4G覆盖下，在MME基于终端能力选择UPF时，会将5G SA终端的会话锚定至UPF，由PCF/UDR进行数据策略管控，本方案新建PCF/UDR设备是4/5G融合设备，承担PCF/UDR功能，存放有5G用户的策略管控数据，可以实现策略管控。

本方案为4/5G融合策略数据目标方案，新建设备不受现网设备厂家捆绑限制，可引入竞争。但是，本方案用户数据、策略数据迁移和网络调整工作量大，且由于各厂家策略数据均采用私有方式进行编译、调配，异厂家搬迁替换需采用人工方式，工作量大、实施周期长、出错风险高、难以保障数据一致性和网络质量。另外，新建PCF/UDR设备规模需按现网PCRF/SPR规模进行建设，一次性投资高，机房、配套压力较大。

3 方案二：PCF/PCRF同厂家混合组网方案

（1）建设方案

本方案需要升级现网负责数据业务的PCRF/SPR，并新建同厂家PCF/UDR，新建设备与现网设备通过同厂家内部接口相连，形成4/5G融合的策略控制设备，以支持现网用户不换卡、不换号使用5G SA。方案如图3所示。

图3 PCF/PCRF同厂家混合组网方案

（2）策略数据存放方式

本方案中，BOSS系统仅与UDR相连，不再与现网SPR相连。现网存量4G用户开通5G时，5G签约数据写入UDR，并且通过UDR和SPR之间的厂家内部接口将该用户的策略管控数据从SPR迁移到UDR，SPR中不再有该用户的策略管控数据。若现网4G用户办理4G业务变更（非5G），BOSS仍然访问UDR，UDR将该用户的策略管控数据由UDR和SPR之间的内部厂家接口传递给SPR，仍保存在SPR中。即，4G SPR中仅存放纯4G用户（未开通5G）的策略管控数据，一旦用户升级为5G用户，则SPR中不再存放该用户的策略管控数据，该用户策略管控数据通过SPR和UDR之间的内部接口传送并存放至UDR中，UDR中存放5G用户的策略管控数据。

（3）策略控制实现

本方案中，纯4G用户（未开通5G）的策略管控数据存放在SPR中，5G用户的策略管控数据存放在UDR中。4G用户在4G覆盖下，仍由PCRF/SPR进行数据策略管控，4G用户的策略管控数据仍存放在SPR中，可以实现策略管控；5G SA用户在5G覆盖下，由PCF/UDR进行数据策略管控，5G用户的策略管控数据存放在UDR中，可以实现策略管控；5G SA用户在4G覆盖下，在MME不按终端能力选择UPF、仅选择PGW时，由PCRF/SPR进行数据策略管控，由于5G用户的策略管控数据存放在UDR，此时通过SPR和UDR之间的同厂家接口从UDR获得用户的策略管控数据，从而实现对用户的策略管控；5G SA终端在4G覆盖下，在MME基于终端能力选择UPF时，会将5G SA终端的会话锚定至UPF，由PCF/UDR进行数据策略管控，5G用户的策略管控数据存放在UDR，可以实现策略管控。

本方案策略迁移快速安全，可操作和可实施性强，可满足SA快速商用的要求。新建PCF/UDR设备规模可按5G用户发展逐年建设，初期投资低，机房配套压力小。但是，本方案需要选择与现网数据PCRF/SPR同厂家PCF/UDR设备进行建设，缺乏竞争性，且需升级改造现网传统平台PCRF/SPR，对现网设备存在一定的改造工作。

4 方案三：PCF/PCRF BOSS双开方案

（1）建设方案

本方案中，新建与现网数据PCRF/SPR同厂家或异厂家的PCF/UDR设备，新建设备与现网设备无接口相连，BOSS与UDR和SPR均相连，形成4/5G融合的策略控制设备，以支持现网用户不换卡、不换号使用5G SA。方案如图4所示。

图4 PCF/PCRF BOSS双开方案

（2）策略数据存放方式

现网存量4G用户开通5G时，BOSS向UDR发送该用户签约，SPR中该用户原有的签约保持不变。后续该用户进行策略管控数据变更时，BOSS需要对SPR和UDR进行双发，保持两边策略数据一致。对于未签约5G的用户，BOSS可保持现状，仅向SPR发送签约。5G用户的策略管控数据由SPR和UDR共同存储，4G用户策略管控数据仅由SPR存储。

（3）策略控制实现

本方案中，纯4G用户（未开通5G）的策略管控数据存放在SPR中，5G用户的策略关公数据在SPR和UDR中均由存放。4G用户在4G覆盖下，仍由PCRF/SPR进行数据策略管控，4G用户的策略管控数据仍存放在SPR中，可以实现策略管控；5G SA用户在5G覆盖下，由PCF/UDR进行数据策略管控，5G用户的策略管控数据存放在UDR中，可以实现策略管控；5G SA用户在4G覆盖下，在MME不按终端能力选择UPF、仅选择PGW时，由PCRF/SPR进行数据策略管控，由于5G用户的策略管控数据在SPR中也有存放，可以实现策略管控；5G SA终端在4G覆盖下，在MME基于终端能力选择UPF时，会将5G SA终端的会话锚定至UPF，由PCF/UDR进行数据策略管控，5G用户的策略管控数据存放在UDR，可以实现策略管控。

本方案引入了PCF/UDR设备竞争，新建PCF/UDR设备规模可按5G用户发展逐年建设，初期投资低，机房配套压力小。BOSS侧实现5G用户策略管控数据在SPR和UDR的同步，改造简单便捷，可以满足5G SA快速商用需求。

5 方案分析

4/5G融合策略数据目标方案、PCF/PCRF同厂家混合组网方案、BOSS双开实现4/5G策略数据融合方案均可实现2/3/4G用户不换号升级为5G用户后获取到与升级前相同的管控策略，管控体验在4G和5G网络下保持一致。三种方案各有优劣，对比分析如表1所示。

表1 4/5G融合策略数据方案分析

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目前中国移动已经在不同建设阶段、不同省份分别采用了上述三个方案，成功支撑“不换卡、不换号、不登记”使用5G。

6 结束语

本研究以用户“不换号”使用5G SA网络为目标，遍历了4G终端和5G终端的漫游接入场景，找到了4/5G融合策略数据方案需要解决的核心问题，分别阐述了4/5G融合策略数据目标方案、PCF/PCRF同厂家混合组网方案、PCF/PCRF BOSS双开方案三个4/5G融合策略数据方案，通过对三个方案进行对比和分析发现，PCF/PCRF同厂家混合组网方案和PCF/PCRF BOSS双开方案均可作为5G SA建设初期的解决方案，可避免大规模策略管控数据搬迁贻误5G用户发展，可根据5G用户发展逐年投资，随着5G用户的逐步扩大，可将4/5G融合策略数据目标方案作为5G SA终期目标方案，实现全量策略数据搬迁至4/5G融合的PCF/SPR设备，使得网络组织更加简洁与高效。

专利名称：—种4/5G策略控制数据融合的方法与装置，专利号：202110467450.1。

获奖情况：该项目在中国移动5G网络建设劳动竞赛中获得“5G领跑创新进取奖”。