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5G核心网用户数据演进方案
作者: 【摘 要】从NSA演进到SA的关键之一是5G核心网的演进,而用户数据的演进在其中承担关键作用。为解决包括携号转网场景下5G NSA非独立组网向SA独立组网演进过程中的用户数据平滑演进问题,采用和5G用户数据管理,虽然3GPP有完整的架构定义,但是业界的厂家实现是各不相同,厂家之间除了标准的接口和协议可以互通外,在数据格式、容灾方式、内部处理等各方面都是不同的。如果2G/3G/4G用户数据和5G用户数据来自同厂家,也存在接口、协议的转化,如果来自不同厂家,这样的复杂程度更加倍增,演进方案也更加复杂。
另外由于运营商的BOSS(Business Operating System
Software,运营支撑系统)和用户数据管理平台有接口交互,因此演进方案中除了需要考虑核心网的网元,还需要考虑对业务开通的影响。
目前国内及海外众多开通5G业务的网络,都是基于非独立组网NSA架构,只是利用2G/3G/4G核心网来接入5G无线,也就是用HLR/HSS来保存用户数据。但是要真正体现5G核心价值,就必须要采用独立组网SA架构,也就是说必须要采用UDM/UDR/AUSF(Authentication Server Function,认证服务功能)来保存用户数据,这是必由之路,而且在5G SA架构里的众多网元中,UDM/UDR/AUSF需要先行部署,便于用户进行注册后享受5G业务。 由于运营商的2G/3G/4G和5G用户数据管理平台还有可能不同厂商,因此演进方案将从厂家生态、资源需求、工程交付、运维管理、业务开通等各方面进行分析,在各种不同条件下,有多样的演进方案,如表1所示。
搬迁方案
整體搬迁方案存在于无法将2G/3G/4G HLR/HSS进行升级以和5G用户数据进行融合,只能将现网的2G/3G/4G HLR/HSS BE数据整体迁移到5G UDR中,然后将STP/DRA的信令切换到5G UDM,实现2G/3G/4G用户不换卡不换号享受5G SA业务。这种整体搬迁方式可以一次性解决两种架构的用户数据的分离存储,无论2G/3G/4G HLR/HSS是NFV(Network Functions Virtualization,网络功能虚拟化)或者非虚拟化的,都需要整体迁移到天生的虚拟化的5G UDR/UDM中[6-7],最终使用5G UDR/UDM来统一管理。
这种搬迁方案看似简单,但是需要在搬迁时建设5G UDM的资源池,现网的BOSS需要改造支持5G的接口和协议,以实现5G用户的签约。另外如果是异厂家的搬迁,异厂家的私有数据格式转换和导入,也是交付中面临的挑战。
当前业界大多数5G SA核心网已在测试阶段,2020年将是规模商用阶段,对于一些2G/3G/4G HLR/HSS设备老旧的运营商,这种搬迁方式不失为一种跨越式发展的路径。如果同厂家,数据迁移相对简单,如果异厂家,可以通过从BOSS直接获取部分基础数据(无法获取到鉴权数据)的方式来处理。总体而言,这种方案在特定情况下,有它的存在合理性和价值。
中继方案
为解决搬迁方案带来的对网络的冲击和对用户体验的影响,以及解决3GPP定义的演进路径的落地问题,可以采用在新建的UDM/UDR中向现网HLR/HSS进行信令路由的中继方案,如图2所示:
该方案通过在新部署的融合HLR/HSS/UDM/UDR中增加中继路由功能,5G业务开通时从HLR/HSS迁移用户到UDM/HSS/HLR,针对迁移且开通了5G的用户,实现UDM/HSS/HLR与现网HLR/HSS的零交互。UDM/HSS/HLR利旧现有HLR/HSS接口,2G/3G/4G/5G融合用户的业务在UDM/HSS/HLR中直接处理,非5G用户的业务则转发回现网HLR/HSS处理,现网HLR/HSS设备无需升级即可演进。
通过内置路由中继功能规避了对外置路由设备DRA/STP的依赖,DRA/STP无需额外扩容,同时解决5G开通时鉴权数据[8]无法迁移到新建融合UDM/HSS/HLR/UDR的问题,用户迁移确保了同一个用户的签约只存在一个UDR数据库,保证了签约一致性。在这个方案中,融合UDM/HSS/HLR只进行业务消息的透明转发,解决了UDM业务逻辑复杂的痛点。
用户数据管理通常分为FE(Front End,前端)和BE(Back End,后端),前端通常保存用户的动态信息,包括信令、路由、状态及会话等信息,是随时更新和变化的。后端通常保存的是用户签约时的一些策略、业务、套餐等信息。
中继方案具体实现时,基于实现中继功能的不同组件细化为两种落地方案:FE前端中继方案和BE