PCRF je síťová funkce, která provádí rozhodnutí o politikách a účtování v reálném čase na základě dat o účastníkovi a tyto pravidla zřizuje v prosazovacích bodech pro dynamické řízení služeb.

Popis

Policy and Charging Rules Function (PCRF) je základní síťový prvek v rámci rámce Policy and Charging Control (PCC) standardů 3GPP, zavedený v EPS (Evolved Packet System) a pokračující v 5G System (5GS). Funguje jako centrální bod pro rozhodování o politikách. PCRF přijímá vstupy z více zdrojů: data o účastníkovi z Subscription Profile Repository (SPR) nebo Unified Data Repository (UDR), informace o službě z Application Function (AF), jako je P-CSCF, a stav sítě z Traffic Detection Function (TDF) nebo z vlastního monitorování. Tyto informace kombinuje s předdefinovanými politikami operátora, aby učinil závazná rozhodnutí v reálném čase o tom, jak mají být jednotlivé datové toky služeb zacházeny.

Tato rozhodnutí jsou zapouzdřena v pravidlech PCC (PCC rules), která jsou odesílána Policy and Charging Enforcement Function (PCEF), typicky umístěné společně s Packet Data Network Gateway (PGW) v 4G nebo s Session Management Function (SMF) v 5G. Pravidlo PCC obsahuje identifikátory pro datový tok služby (např. IP 5-tice), požadované parametry QoS (QCI, ARP, přenosové rychlosti) a pokyny k účtování (online, offline, charging key). PCEF tato pravidla následně instaluje a prosazuje jejich aplikaci odpovídajících paketových filtrů, značkování QoS (DSCP) a měření provozu pro účely účtování. PCRF může pravidla dynamicky měnit nebo odstraňovat během relace v reakci na události, jako je změna tarifní úrovně účastníka, zahlcení sítě nebo spuštění/zastavení sponzorované datové služby.

Architektonicky rozhraní PCRF s mnoha síťovými funkcemi prostřednictvím standardizovaných referenčních bodů. Rozhraní Rx se připojuje k AF (pro politik založené na službě), rozhraní Gx k PCEF (pro zřizování pravidel), rozhraní Sp k SPR/UDR (pro data účastníka) a rozhraní Sy k Online Charging System (OCS). V 5G je role PCRF z velké části převzata funkcí Policy Control Function (PCF), která následuje podobnou služebně orientovanou architekturu, ale s rozšířenými schopnostmi pro síťové řezy a edge computing. PCRF/PCF je klíčovým prvkem pro pokročilé obchodní modely, který operátorům umožňuje přejít od paušálního účtování k podrobnému, podle služeb diferencovanému účtování a zajišťování kvality.

K čemu slouží

PCRF byl vyvinut, aby odstranil omezení statického, předkonfigurovaného řízení politik v dřívějších mobilních datových sítích (GPRS, raný 3G). V těchto sítích byly QoS a účtování z velké části určeny statickou konfigurací APN (Access Point Name) účastníka, což nabízelo malou flexibilitu pro přizpůsobení se konkrétním aplikacím nebo podmínkám sítě v reálném čase. Tento přístup „jedna velikost pro všechny“ bránil zpoplatnění nových služeb (jako VoIP, video streamování) a efektivnímu využití síťových zdrojů.

Hnací motivací bylo vytvořit dynamický rámec pro správu politik, který je citlivý na aplikace. PCRF umožňuje operátorům implementovat sofistikované služební plány (např. zero-rating pro sociální média, prémiové QoS pro cloudové hraní, omezování šířky pásma po překročení datového limitu). Řeší potřebu interakce v reálném čase mezi servisní vrstvou (aplikacemi) a transportní vrstvou (přenosovou sítí). Díky centralizaci rozhodování o politikách poskytuje PCRF konzistentní kontrolní bod a zajišťuje, že je politika uplatňována jednotně bez ohledu na přístupovou technologii uživatele (3G, 4G, non-3GPP). Jeho vznik byl úzce spjat s plně IP architekturou EPS, kde tradiční okruhově přepínaná doména pro hlas byla nahrazena paketově přepínaným IMS (IP Multimedia Subsystem), což vyžadovalo těsnou integraci signalizace služeb a správy přenosových kanálů pro zajištění kvality.

Klíčové vlastnosti

• Centralizované rozhodování o politikách v reálném čase na základě dat o účastníkovi, službě a síti.
• Dynamické zřizování pravidel PCC (PCC rules) v prosazovacích bodech (PCEF) prostřednictvím rozhraní Gx.
• Podpora řízení QoS citlivého na službu, definující parametry jako QCI, GBR a MBR pro každý datový tok.
• Integrace se systémy účtování, určující pravidla a spouštěče pro online a offline účtování.
• Interakce s Application Functions (AF) prostřednictvím rozhraní Rx pro politiku založenou na službě (např. IMS).
• Schopnost aktualizace politik spouštěné událostmi (např. při změně lokace, denní době nebo dosažení prahu využití).

Související pojmy

• PCEF – Policy and Charging Enforcement Function
• PCC – Performance-oriented Congestion Control
• P-CSCF – Proxy Call Session Control Function
• APN – Access Point Name
• QCI – Quality of Service Class Identifier
• PCF – Positioning Calculation Function

Definující specifikace

• TS 23.060 (Rel-19) — GPRS Service Description Stage 2
• TS 23.139 (Rel-19) — 3GPP-Fixed Broadband Interworking Stage 2
• TS 23.203 (Rel-19) — Policy and charging control architecture
• TS 23.207 (Rel-19) — End-to-End QoS Framework for GPRS
• TS 23.228 (Rel-19) — IMS Stage-2 Service Description
• TS 23.282 (Rel-20) — MCData Functional Architecture & Info Flows
• TS 23.379 (Rel-20) — MCPTT Functional Architecture
• TS 23.380 (Rel-19) — IMS Restoration Procedures
• TS 23.401 (Rel-19) — Evolved Packet System (EPS) Stage 2 Description
• TS 23.682 (Rel-19) — 3GPP TS 23682: MTC Architecture Enhancements
• TS 23.701 (Rel-12) — WebRTC Access to IMS Architecture Study
• TS 23.722 (Rel-15) — Common API Framework (CAPIF) for 3GPP Northbound APIs
• TS 23.768 (Rel-12) — Group Communication System Enablers for LTE
• TS 23.795 (Rel-16) — V2X Application Architecture Study
• TR 23.799 (Rel-14) — Study on Next Generation System Architecture
• … a dalších 43 specifikací

📖 Anglický originál a plná specifikace: PCRF na 3GPP Explorer