PCC策略部署與應(yīng)用研究

郭雅如

（中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)天津有限公司，天津 300021）

1 引言

隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和智能終端的普及，移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)多樣化帶來移動(dòng)數(shù)據(jù)流量的迅猛增長(zhǎng)。數(shù)據(jù)流量的增長(zhǎng)給移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)資源帶來巨大沖擊，運(yùn)營(yíng)商面臨著數(shù)據(jù)流量增長(zhǎng)而收入負(fù)增長(zhǎng)的嚴(yán)重不對(duì)稱問題。因此，如何有效合理的經(jīng)營(yíng)移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)成為運(yùn)營(yíng)商未來發(fā)展的關(guān)鍵。策略和計(jì)費(fèi)控制（PCC，Policy and Charging Control）是在現(xiàn)有移動(dòng)分組核心網(wǎng)上疊加的一套端到端策略控制架構(gòu)，它的出現(xiàn)使運(yùn)營(yíng)商可以結(jié)合市場(chǎng)策略、網(wǎng)絡(luò)能力、用戶狀態(tài)等多維度信息，通過差異化服務(wù)質(zhì)量保證、流量控制、差異化計(jì)費(fèi)等技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)資源有效、公平使用，數(shù)據(jù)流量的差異化、精細(xì)化經(jīng)營(yíng)，提高流量經(jīng)營(yíng)收益。

2 PCC策略應(yīng)用研究

PCC系統(tǒng)可以提供多種靈活的區(qū)分業(yè)務(wù)、區(qū)分接入類型、區(qū)分用戶等級(jí)、基于時(shí)間、基于累積使用流量、基于位置等單一條件和多維度組合條件的網(wǎng)絡(luò)資源管控策略和用戶差異化計(jì)費(fèi)，差異化QoS策略。本文僅針對(duì)網(wǎng)絡(luò)中具有代表性的幾種典型策略做探討和分析。

2.1 針對(duì)即時(shí)消息類業(yè)務(wù)——QQ業(yè)務(wù)管控策略的研究

2.1.1 QQ業(yè)務(wù)特點(diǎn)分析

以某移動(dòng)現(xiàn)網(wǎng)的業(yè)務(wù)類型分析為例，我們發(fā)現(xiàn)除Web瀏覽業(yè)務(wù)以外，以QQ業(yè)務(wù)為主的即時(shí)消息(IM)類業(yè)務(wù)是占絕對(duì)主流的業(yè)務(wù)，流量占比達(dá)到了8.78%，如圖1所示。

圖1 業(yè)務(wù)類型分布

再對(duì)現(xiàn)網(wǎng)業(yè)務(wù)量排名TOP3000的小區(qū)細(xì)化分析，發(fā)現(xiàn)QQ業(yè)務(wù)量最大的小區(qū)，QQ流量占比為84.72%，而且上述這些區(qū)域均存在不同程度的無線資源擁塞率上升的突出問題。QQ報(bào)文短小，發(fā)送頻繁，現(xiàn)網(wǎng)BSC對(duì)用戶報(bào)文不進(jìn)行區(qū)分處理，導(dǎo)致了現(xiàn)網(wǎng)無線資源擁塞上升和效率下降。

2.1.2 QQ_IM管控方案及流程

QQ_IM優(yōu)化，就是基于QQ業(yè)務(wù)的小流量特點(diǎn)，對(duì)分配的GPRS無線資源進(jìn)行壓縮，降低下行分配的PDCH數(shù)量，從而節(jié)省GPRS無線資源，提升無線資源的利用效率。綜合無線利用率排名，PDCH占用數(shù)排名，QQ業(yè)務(wù)流量占比排名3個(gè)因素，我們將排名TOP3000的小區(qū)分為了商業(yè)中心，醫(yī)院，居民區(qū)3個(gè)場(chǎng)景，實(shí)施了QQ_IM策略布控。圖2為管控策略流程圖。

圖2 QQ_IM小分組業(yè)務(wù)無線資源優(yōu)化流程圖

2.1.3 QQ_IM策略管控效果分析

我們對(duì)TOP3000小區(qū)的網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)進(jìn)行了采集分析，發(fā)現(xiàn)實(shí)施區(qū)域的話音業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)指標(biāo)均有改善。

（1）商業(yè)中心QQ_IM業(yè)務(wù)開啟后，PDCH占用減少了0.82，無線利用率下降了0.46%，單PDCH承載效率提高了1.68 kbyte/s，掉話率則有0.02%的提升。高編碼比例提升了4.03% 。

（2）相對(duì)于商業(yè)區(qū)，醫(yī)院的無線利用率要高很多，因此效果也更加明顯。QQ_IM業(yè)務(wù)開啟后，無線利用率下降了11.15%；PDCH承載效率也提升了0.98 kbyte/s；高編碼比例提升了6.37%，其它指標(biāo)也有不同程度的提升。

（3）低層居民區(qū)的無線利用率也比較高，實(shí)施QQ_IM業(yè)務(wù)后無線利用率下降了11.90%，業(yè)務(wù)信道掉話次數(shù)也下降了4.53，話音信道掉話率降低了0.02%，QQ_IM業(yè)務(wù)開啟后，高編碼比例提升3.72%，而因?yàn)樾诺蕾Y源不足導(dǎo)致的下行TBF建立失敗占比也從0.14%下降到0.04%。

從以上幾個(gè)場(chǎng)景對(duì)比可見，小區(qū)擁塞越嚴(yán)重，開啟QQ_IM業(yè)務(wù)后對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化效果也就越明顯。通過現(xiàn)網(wǎng)驗(yàn)證，利用PCC進(jìn)行的QQ業(yè)務(wù)管控策略對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源有一定的優(yōu)化效果，可在不進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容的情況下，提升網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，尤其對(duì)于即時(shí)消息類業(yè)務(wù)例如QQ業(yè)務(wù)，微信等流量較大的網(wǎng)絡(luò)，可推廣部署該策略。

2.2 針對(duì)資源消耗類業(yè)務(wù)——P2P業(yè)務(wù)管控策略的研究

2.2.1 P2P業(yè)務(wù)特點(diǎn)分析

P2P被稱為“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”、“對(duì)等”技術(shù)，是一種網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)。它依賴網(wǎng)絡(luò)中參與者的計(jì)算能力和帶寬，而不是把依賴都聚集在較少的幾臺(tái)服務(wù)器上。P2P的業(yè)務(wù)特性會(huì)吞噬大量的網(wǎng)絡(luò)帶寬，影響正常瀏覽和上網(wǎng)業(yè)務(wù)、影響用戶上網(wǎng)體驗(yàn)，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)影響話音業(yè)務(wù)。如果說QQ_IM的管控是節(jié)約無線信道，那么P2P的管控可以節(jié)約網(wǎng)絡(luò)帶寬資源。通過PCRF下發(fā)P2P管控策略，當(dāng)用戶激活時(shí)，GGSN上配置針對(duì)該用戶的P2P業(yè)務(wù)流控帶寬。當(dāng)用戶進(jìn)入忙時(shí)或者忙區(qū)，GGSN/PCEF對(duì)該用戶啟動(dòng)P2P業(yè)務(wù)帶寬管理，降低P2P的帶寬速率，從而緩解網(wǎng)絡(luò)資源緊張的狀況，把資源分配給高價(jià)值用戶使用。

以某移動(dòng)現(xiàn)網(wǎng)為例，通過對(duì)現(xiàn)網(wǎng)業(yè)務(wù)量最大的TOP3000小區(qū)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)其中有25個(gè)忙小區(qū)，其P2P業(yè)務(wù)占比例均大于15%，并針對(duì)以上小區(qū)進(jìn)行P2P忙時(shí)熱區(qū)管控策略布控。

2.2.2 P2P忙時(shí)熱區(qū)管控方案及流程

P2P忙時(shí)熱區(qū)管控方案及流程如圖3所示。

2.2.3 P2P忙時(shí)熱區(qū)策略管控效果分析

圖3 熱點(diǎn)小區(qū)忙時(shí)單用戶P2P管控流程圖

管控實(shí)施后，我們對(duì)25個(gè)忙小區(qū)無線網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)的變化情況及P2P的流量情況做了詳細(xì)的效果論證。

對(duì)于話音業(yè)務(wù)指標(biāo)，無線利用率提升約5%，比較明顯；掉話率提升1%，半速率比例提升0.26%。

數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)指標(biāo)中高編碼比例提高1.21%，占用PDCH個(gè)數(shù)均提升0.82，其它指標(biāo)也有不同程度的提升。

小區(qū)流量變化情況：選取部署前后兩個(gè)周期，對(duì)比25個(gè)小區(qū)P2P策略監(jiān)管部署前后晚忙時(shí)總體流量整體增長(zhǎng)9.72%，但P2P總流量下降6.64%。25個(gè)小區(qū)中，14個(gè)小區(qū)的P2P流量出現(xiàn)下降，13個(gè)小區(qū)的P2P流量占比出現(xiàn)下降。

因只對(duì)忙時(shí)實(shí)施P2P限速，對(duì)于使用P2P業(yè)務(wù)的用戶感知并不明顯，為了保證業(yè)務(wù)實(shí)施的安全性，我們進(jìn)行了管控時(shí)段內(nèi)的普通業(yè)務(wù)測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明該策略對(duì)現(xiàn)網(wǎng)其它業(yè)務(wù)無影響。

圖4 P2P管控策略部署區(qū)域流量變化情況

綜合上述3點(diǎn)分析，我們可以得到一個(gè)結(jié)論，在P2P流量較高的小區(qū)實(shí)施忙時(shí)P2P流量的管控，可以降低小區(qū)的負(fù)載，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)，給使用其它業(yè)務(wù)的用戶提供一個(gè)更好的感知環(huán)境。該策略適用于P2P流量超過15%且網(wǎng)絡(luò)繁忙的小區(qū)進(jìn)行部署。該策略可進(jìn)一步推廣，根據(jù)實(shí)際網(wǎng)絡(luò)特征，對(duì)文件下載，流媒體類業(yè)務(wù)可同理進(jìn)行管控。

2.3 網(wǎng)間業(yè)務(wù)分流策略研究

2.3.1 網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)分析

目前手機(jī)終端業(yè)務(wù)量的承載主體仍然是GSM網(wǎng)絡(luò)。由于受到可用頻率資源和數(shù)據(jù)承載能力的制約，GSM網(wǎng)絡(luò)在部分大城市的高業(yè)務(wù)密度區(qū)域已出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展瓶頸。利用PCC系統(tǒng)可引導(dǎo)網(wǎng)間分流，發(fā)揮TD-SCDMA和WLAN網(wǎng)絡(luò)對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的分流作用，有效緩解GSM網(wǎng)絡(luò)壓力。

在某移動(dòng)現(xiàn)網(wǎng)，通過對(duì)2G和TD-SCDMA的業(yè)務(wù)流量進(jìn)行占比分析，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)網(wǎng)2G流量占比非常高，達(dá)到89%，TD-SCDMA流量?jī)H占11%?？煽紤]對(duì)2G業(yè)務(wù)進(jìn)行引導(dǎo)，使其分流到TD-SCDMA、WLAN網(wǎng)絡(luò)中。以下簡(jiǎn)單列舉一例進(jìn)行網(wǎng)間分流的PCC策略。

2.3.2 WLAN短信提醒策略研究

此方案僅針對(duì)網(wǎng)絡(luò)中2G負(fù)載大，而且WLAN系統(tǒng)AP數(shù)量多，且使用率較低的問題?？梢岳肞CC系統(tǒng)，通過判斷用戶的接入位置，提醒用戶當(dāng)前位置有熱點(diǎn)可以接入；引導(dǎo)用戶使用Wi-Fi，提高Wi-Fi使用率，降低2G網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)壓力。

2.3.2.1 方案及流程

圖5 WLAN短信提醒業(yè)務(wù)流程圖

圖6 醫(yī)大二院WLAN流量分析

在某移動(dòng)現(xiàn)網(wǎng)，我們選取了醫(yī)科大學(xué)第二醫(yī)院，天津大學(xué)和天邦購(gòu)物中心等典型區(qū)域進(jìn)行了該策略部署，經(jīng)過一段時(shí)間觀察，WLAN業(yè)務(wù)流量確有增長(zhǎng)。部署后，在部署區(qū)域內(nèi)收到短信的用戶中，使用WLAN的用戶數(shù)由7月同期的45個(gè)增長(zhǎng)到75個(gè)，增幅達(dá)67%；使用WLAN的時(shí)長(zhǎng)由720 h增長(zhǎng)到1051h，增幅達(dá)46%；WLAN話單數(shù)由757個(gè)增長(zhǎng)到1 333個(gè)，增幅達(dá)76%。圖6為醫(yī)大二院的WLAN流量增幅分析。

2.4 提高用戶感知類策略——Mi-Fi數(shù)據(jù)卡重定向策略研究

2.4.1 業(yè)務(wù)特征及流程圖

Mi-Fi數(shù)據(jù)卡是一種使用TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換為Wi-Fi信號(hào)的數(shù)據(jù)卡。即為了滿足客戶對(duì)無線上網(wǎng)的需求，拉動(dòng)客戶更好的使用TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)，針對(duì)Mi-Fi業(yè)務(wù)專屬的手機(jī)號(hào)碼，將其鎖定在TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)下，只能在TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)注冊(cè)成功發(fā)起并完成TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)下數(shù)據(jù)通信請(qǐng)求。例如某地現(xiàn)網(wǎng)進(jìn)行了Mi-Fi流量套餐包策略的嘗試，為提高用戶感知，我們利用PCC系統(tǒng)設(shè)計(jì)了Mi-Fi重定向流量提醒白名單方案，用于實(shí)現(xiàn)Mi-Fi用戶流量監(jiān)控，閾值提醒功能。圖7是PCC實(shí)現(xiàn)用戶流量提醒方案示意圖。

該方案需要在PCRF中預(yù)置提醒規(guī)則，Mi-Fi用戶上線后，通過GGSN上報(bào)流量，PCRF進(jìn)行流量累計(jì)，當(dāng)達(dá)到閾值時(shí)觸發(fā)頁面重定向。

2.4.2 白名單方案原理

2.4.2.1 重定向原理

我們利用GGSN的HTTP DPI特性，在GGSN中設(shè)置白名單。當(dāng)PCRF指定GGSN進(jìn)行重定向時(shí)，GGSN對(duì)白名單列表中的URL進(jìn)行重定向，因?yàn)槭峭ㄟ^名單列表針對(duì)性重定向，從而避免了非瀏覽器HTTP Get請(qǐng)求消耗一周一次重定向過程的情況，保證重定向的成功率。且由于用戶只要瀏覽白名單列表中的任一個(gè)URL就可以，因此理論上白名單列表規(guī)模越大，用戶重定向的成功率越高。

2.4.2.2 白名單方案成功率分析

由于白名單方案是URL針對(duì)性的重定向，用戶每周重定向提醒的成功率實(shí)際上就是用戶瀏覽白名單列表的命中率，再進(jìn)一步就是白名單列表相對(duì)于眾多網(wǎng)站的覆蓋率。假設(shè)白名單包含一些知名網(wǎng)站URL的列表，如10086、百度、Google、Sina等，只要用戶一周中任一天瀏覽這些網(wǎng)站之一即實(shí)現(xiàn)重定向。而用戶每天瀏覽網(wǎng)站的概率為P，那么根據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)原理，實(shí)際上用戶一周內(nèi)都不瀏覽白名單的概率應(yīng)為(1-P)7：

圖7 MIFI數(shù)據(jù)卡流量提醒策略功能示意圖

用戶重定向成功率等于一周內(nèi)瀏覽白名單URL的概率。

(1-P)7<10%即P>28%（用戶單天訪問白名單的概率）

那么由以上計(jì)算得出，只要用戶訪問白名單網(wǎng)站的概率為28%以上，即可保證不低于90%的重定向成功率。

我們以目前Alexa的Internet統(tǒng)計(jì)， Alexa數(shù)據(jù)源列表中包含知名網(wǎng)站156個(gè)，二級(jí)域名1 422個(gè)，單日用戶點(diǎn)擊量可占80%；而UC和QQ瀏覽器推薦網(wǎng)站合并后包括URL 114個(gè)。兩個(gè)白名單列表共計(jì)1536個(gè)URL，可以通過GGSN的URL通配特性進(jìn)行進(jìn)一步壓縮。配置上述兩個(gè)列表，根據(jù)統(tǒng)計(jì)單日瀏覽命中率可以達(dá)到61%，遠(yuǎn)大于28%，同時(shí)周命中率可以高達(dá)99.86%。

此方案已在某市利用PCRF與現(xiàn)網(wǎng)GGSN6測(cè)試部署，重定向效果良好。可輔助市場(chǎng)部門的Mi-Fi終端營(yíng)銷，間接提高用戶感知，同時(shí)減少用戶到營(yíng)業(yè)廳及客服查詢的次數(shù)，降低后端運(yùn)營(yíng)成本。

3 結(jié)論

隨著分組業(yè)務(wù)的不斷增加，網(wǎng)絡(luò)資源將會(huì)越來越緊缺。精細(xì)化運(yùn)營(yíng)，合理利用網(wǎng)絡(luò)資源具有重要的意義。從全球趨勢(shì)看來，當(dāng)前大部分運(yùn)營(yíng)商都在加快PCC部署，例如荷蘭KPN及法電集團(tuán)已部署VoIP業(yè)務(wù)管控，德國(guó)telefonica開展了具有本地特色的家庭流量套餐部署等。PCC架構(gòu)使得運(yùn)營(yíng)商能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行監(jiān)控、合理分配，并有效控制網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)能力，便于提高用戶業(yè)務(wù)體驗(yàn)。本文通過對(duì)現(xiàn)網(wǎng)特征的分析及PCC策略的部署效果展示，我們可以看到，PCC可以有效優(yōu)化和平衡移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)。目前現(xiàn)網(wǎng)也在嘗試根據(jù)市場(chǎng)業(yè)務(wù)的特點(diǎn)，利用PCC定制不同的策略，例如對(duì)飛信，手機(jī)郵箱等高價(jià)值業(yè)務(wù)賦予高QoS保障，對(duì)自有視頻業(yè)務(wù)進(jìn)行自主推薦等，實(shí)現(xiàn)對(duì)業(yè)務(wù)的策略經(jīng)營(yíng)。從目前來看，雖然運(yùn)營(yíng)商已深刻認(rèn)識(shí)到流量經(jīng)營(yíng)的重要性，但對(duì)流量經(jīng)營(yíng)的商業(yè)模式尚在探索，如何利用PCC進(jìn)一步優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)，調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)能力，成為運(yùn)營(yíng)商面臨的新挑戰(zhàn)。在這一過程中，PCC的策略部署仍需要不斷的研究并在現(xiàn)網(wǎng)部署實(shí)踐，以更多的條件和維度組合，來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的精細(xì)化運(yùn)營(yíng)。

[1] 3GPP TS23.203(7c0). Policy and charging control architecture[S].

[2] 3GPP TS29.212(7a0) Policy and charging control over Gx reference point[S].

[3] 3GPP TS29.214(790) Policy and charging control over Rx reference point[S].