PCC引入初期實現(xiàn)熱點區(qū)域控制的方案

（華信郵電咨詢設(shè)計研究院有限公司，杭州 310014）

PCC引入初期實現(xiàn)熱點區(qū)域控制的方案

姚瑤，王強

（華信郵電咨詢設(shè)計研究院有限公司，杭州 310014）

隨著移動通信的發(fā)展，用戶數(shù)及業(yè)務(wù)量越來越大，繁忙小區(qū)時常會發(fā)生擁塞狀況，影響用戶的數(shù)據(jù)及話音業(yè)務(wù)使用。在PCC建網(wǎng)初期，如何安全有效地提高用戶使用感知是必須考慮的問題。本文討論了可行方案并進行了比選。

PCC；SPR；PCRF；熱點區(qū)域；策略控制

1 項目背景

隨著2G/3G網(wǎng)絡(luò)用戶越來越多，移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展越來越快，導(dǎo)致繁忙小區(qū)用戶過多，業(yè)務(wù)量非常大，網(wǎng)絡(luò)資源緊張。在繁忙小區(qū)，用戶的大流量業(yè)務(wù)會影響正常瀏覽和上網(wǎng)業(yè)務(wù)，影響用戶上網(wǎng)體驗，嚴重時還會影響話音業(yè)務(wù)。3GPP中的策略控制和計費（PCC，Policy Control and Charging）可以解決這個問題。因此，在繁忙小區(qū)，啟用PCC策略控制，對用戶進行業(yè)務(wù)管控，有效避免低價值業(yè)務(wù)帶來的網(wǎng)絡(luò)擁塞，提高用戶其它業(yè)務(wù)體驗，是非常有必要的。對于非繁忙小區(qū)，一般情況，存在較為充足的無線資源，可暫時不考慮用戶管控?，F(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)小區(qū)分類情況如圖1所示。

2 PCC簡介

PCC架構(gòu)源于3GPP的提出，在3GPP R7版本中對PCC技術(shù)進行了定義，規(guī)定了PCC采用業(yè)務(wù)承載和業(yè)務(wù)控制相分離的架構(gòu)。3GPP R8中增加了新的網(wǎng)元BBERF，解決非GTP架構(gòu)下QoS策略下發(fā)和執(zhí)行，綁定承載和事件上報；制定了漫游架構(gòu)：Home Routed和Local Breakout；另外還針對多個PCRF選擇的問題，引入DRA。3GPP R9、R10、R11增強了PCC的相關(guān)功能。

PCC架構(gòu)可以搭建在現(xiàn)有移動分組網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)根據(jù)用戶、終端類型、業(yè)務(wù)、接入點（APN，Access Point Name)、位置等多維度的單一或組合控制機制。根據(jù)3GPP的定義，PCC網(wǎng)絡(luò)主要由策略及計費功能單元（PCRF，Policy and Charging Rule Function）、用戶簽約數(shù)據(jù)庫（SPR，Subscription Profile Repository）、策略及計費執(zhí)行單元（PCEF，Policy and Charging Enforcement Function）、業(yè)務(wù)策略提供點功能(AF，Application Function）（與自有業(yè)務(wù)平臺合設(shè)）等4部分組成。

圖1 現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)小區(qū)分類情況示意圖

PCRF負責(zé)策略管理、用戶管理以及簽約管理等功能，它為PCEF選擇及提供可用的策略和計費控制決策；SPR負責(zé)存儲所有簽約用戶或簽約相關(guān)的信息，包括簽約用戶允許的業(yè)務(wù)、業(yè)務(wù)的優(yōu)先級、QoS信息等；PCEF負責(zé)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流的檢測、策略執(zhí)行和基于流的計費等功能；AF主要對IP-CAN用戶面行為進行動態(tài)策略/計費控制。

3GPP R8中定義的PCC網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖2所示。

圖2 3GPP R8中定義PCC網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖（非漫游狀態(tài)）

在現(xiàn)網(wǎng)部署中，一般PCRF與SPR合設(shè)，PCEF與網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點（GGSN， Gate way GPRS Support Node）合設(shè)。現(xiàn)網(wǎng)中常用的具體網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖3所示。

PCC架構(gòu)部署后整體業(yè)務(wù)流程如下。

（1）BOSS簽約業(yè)務(wù)，每種用戶類型和業(yè)務(wù)對應(yīng)相應(yīng)的QoS。

（2）BOSS通過SOAP接口，將用戶簽約信息(含QoS)下發(fā)給HLR和PCRF。

（3）用戶附著GPRS服務(wù)支持節(jié)點（SGSN，Serving GPRS Supprt Node）后，SGSN通過Gr接口從HLR獲取用戶簽約信息(含QoS)。

（4）用戶激活時，SGSN將QoS等傳遞給GGSN。

（5）PCEF深度解析業(yè)務(wù)報文通過Gx接口上報PCRF進行策略控制規(guī)則匹配（SPR協(xié)同完成），匹配成功則由PCRF下發(fā)控制規(guī)則給PCEF執(zhí)行。

(6) PCEF通過GTP-U+BSSGP的透傳方式完成端到端的全程控制。

(7) 如果匹配不成功則無條件放行報文，業(yè)務(wù)流程和現(xiàn)階段相同。

3 方案介紹

在PPC部署初期，大規(guī)模的部署PCC不但投資需求較大，而且可能對現(xiàn)網(wǎng)產(chǎn)生較大影響，因此，一般PCC用戶容量不是特別大時可以考慮如下3種方案。

3.1 方案1：位置區(qū)域維度定向

目標(biāo)：通過對繁忙區(qū)域用戶的管控，提高繁忙區(qū)域的業(yè)務(wù)質(zhì)量，保證繁忙區(qū)域的重點業(yè)務(wù)，提高位于繁忙區(qū)域的高端用戶的業(yè)務(wù)體驗。

圖3 PCC網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖（SPR與PCRF網(wǎng)元合設(shè)）

方案：基于小區(qū)一定周期內(nèi)的業(yè)務(wù)量和擁塞率等指標(biāo)，劃分高繁忙/中繁忙/低繁忙小區(qū)，并獲取繁忙小區(qū)的業(yè)務(wù)繁忙時段。確定需要管控的熱點區(qū)域，SGSN上采用基于小區(qū)位置選擇GGSN的策略。用戶激活時，SGSN根據(jù)用戶（3G用戶）的位置信息（RAI）選擇GGSN：對于需要管控的熱點小區(qū)用戶，SGSN重定向到與PCRF連接的GGSN，并且接入PCRF，在PCRF進行管控規(guī)則處理；對于不需要管控的小區(qū)，則接入不實施PCC策略的GGSN，不實行管控。通過基于小區(qū)位置選擇GGSN部署管控方案，既可準(zhǔn)確體現(xiàn)PCC策略的價值，也可以避免PCC的大規(guī)模部署給現(xiàn)網(wǎng)帶來沖擊。

網(wǎng)絡(luò)改造說明：在原部署PCC網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，需要升級SGSN支持根據(jù)路由區(qū)分PDP。確定需要管控的熱點區(qū)域，SGSN上采用基于小區(qū)位置選擇GGSN的策略。用戶激活時，SGSN根據(jù)用戶（3G用戶）的位置信息（RAI）選擇GGSN：對于需要管控的熱點小區(qū)用戶，SGSN重定向到與PCRF連接的GGSN，并且接入PCRF，在PCRF進行管控規(guī)則處理；對于不需要管控的小區(qū)，則接入不實施PCC策略的GGSN，不實行管控。

3.2 方案2：特定用戶維度定向

目標(biāo)：通過對特定用戶的管控（如低端用戶、無限量包月用戶等），提高整網(wǎng)的業(yè)務(wù)質(zhì)量，提高高端用戶的業(yè)務(wù)體驗。

方案：SGSN基于計費屬性選擇GGSN；SGSN在使用APN進行DNS (Domain Name Service)解析獲取GGSN的IP地址前，首先通過APN的定制方法在原APN中加入用戶計費信息（CC），然后再對定制后的APN進行DNS解析從而獲取相應(yīng)的GGSN地址；部署本特性，運營商可以通過計費屬性信息表示特定用戶，通過SGSN對CC字段的處理，將特定CC屬性的用戶選擇到開啟PCC功能的GGSN上激活PDP。

網(wǎng)絡(luò)改造說明：

需要升級SGSN，支持基于計費屬性選擇GGSN，根據(jù)需要，升級DNS。

3.3 方案3：全網(wǎng)GGSN都具備PCC功能

目標(biāo)：通過全網(wǎng)開啟PCC功能，提高繁忙區(qū)域的業(yè)務(wù)質(zhì)量，保證繁忙區(qū)域的重點業(yè)務(wù)，提高位于繁忙區(qū)域的高端用戶的業(yè)務(wù)體驗。

方案：根據(jù)省內(nèi)的PCC PDP數(shù)量部署規(guī)劃，PCC用戶容量分配到所有的GGSN上，所有GGSN需要改造為PCEF，這樣任何一臺GGSN上都能處理PCC用戶策略應(yīng)用，所有的策略應(yīng)用都集中在PCRF進行管理維護，不存在重定向GGSN的需求，后續(xù)擴容增加時，也無需對網(wǎng)絡(luò)進行改造，增加License即可。

網(wǎng)絡(luò)改造說明：不需要升級SGSN，但是根據(jù)現(xiàn)網(wǎng)的情況，可能需要升級現(xiàn)網(wǎng)DNS，支持PCC相關(guān)解析內(nèi)容，并需要升級網(wǎng)管系統(tǒng)，支持新設(shè)備的維護和管理。

4 方案對比

方案2可以使高端用戶在擁塞時能夠優(yōu)先占用較多網(wǎng)絡(luò)資源，同時也為欠費風(fēng)險高的用戶提供了有效的控制手段，但是對于本文提出的繁忙小區(qū)用戶的大流量業(yè)務(wù)影響正常數(shù)據(jù)及話音業(yè)務(wù)的情況，無法有針對的解決，因此，本文主要討論方案1和方案3，對于方案2的優(yōu)缺點不再贅述。

從需求上來講，目前主要需要管控的區(qū)域為2G/3G網(wǎng)絡(luò)的熱點小區(qū)，對全網(wǎng)管控的需求并不明顯。

從技術(shù)上來講，方案1可以避免PCC的大規(guī)模部署給現(xiàn)網(wǎng)帶來沖擊。GGSN全部改造，由于是現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備直接升級，可能會影響現(xiàn)網(wǎng)的安全，并且由于GGSN改造支持PCEF，會對GGSN的性能造成一定的影響，帶來現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備容量下降等問題。

從投資來講，根據(jù)測算，按照1 000萬PDP用戶、PCC管控需求為20%考慮（本文重點考慮提高繁忙區(qū)域的業(yè)務(wù)質(zhì)量，根據(jù)統(tǒng)計，繁忙區(qū)域主要為商業(yè)中心、高校等區(qū)域，對于大部分省份，繁忙區(qū)域用戶數(shù)一般不會超過總用戶數(shù)的20%），方案1比方案3大約可以節(jié)省1 600萬投資。

但是方案1也存在一定的缺點?；谖恢玫牟呗钥刂疲鑼π枰_啟PCC應(yīng)用的用戶首先在PCRF中進行策略簽約配置。將選定的熱點RAC下面的用戶定向到開啟PCC功能的GGSN上，這樣做存在如下問題。

（1）對真正簽約PCC策略應(yīng)用的重定向命中率問題：在選定RAC區(qū)域下面使用數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的用戶，將會全部被定向到開啟PCC的GGSN上來，進行PCC流程，向PCRF獲取策略，如果這個用戶已經(jīng)在PCRF中開戶，做了策略簽約，則按照PCC流程進行策略應(yīng)用；如果這個用戶并沒有在PCRF中做策略簽約，則該用戶即使送到開啟PCC功能的GGSN上，同樣無法應(yīng)用PCC策略管理能力。在熱點RAC下面的這些用戶中，如果用戶簽約PCC策略的比例不高（如果命中率高，有更適合的方案應(yīng)用），則這樣重定向過來的用戶同樣無法應(yīng)用策略控制，也就是策略應(yīng)用的命中率不高，這個取決于PCC簽約用戶占本地用戶的比例（暫不考慮漫游過來的用戶場景）。同時這樣重定向到固定的GGSN后，會打亂業(yè)務(wù)的歸屬關(guān)系，對網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的影響比較大，給網(wǎng)絡(luò)維護和故障定位帶來更多的不便。后期隨著PCC部署率的提高，網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)歸屬需要進行重新調(diào)整規(guī)劃。

（2）熱點區(qū)域位置信息的多點維護問題，用戶完整的策略配置都在PCRF中，在PCRF定義用戶熱點區(qū)域信息，如果采用RAC這樣的方案，則在SGSN側(cè)，SGSN必須要拿到這樣一個熱點區(qū)域的配置表，而SGSN和PCRF之間當(dāng)前是沒有機制保證熱點區(qū)域的信息同步的，所以這些要靠人工來對SGSN和PCRF進行分別配置，工作量很大，并且存在周期性更新維護的問題。

（3）對PCC的資源利用率不高，RAC區(qū)比實際熱點小區(qū)范圍大，RAC區(qū)中非PCC用戶也會上PCRF處理，浪費了部分PCC資源。同時只適用于與位置有關(guān)的業(yè)務(wù)，但對于其它與區(qū)域無關(guān)的業(yè)務(wù)不適用。

5 結(jié)論

雖然方案1有一定的缺點，對SGSN需要進行一定的改造，但是綜合考慮網(wǎng)絡(luò)安全性及投資，考慮到初期首先應(yīng)該解決的是繁忙區(qū)域的業(yè)務(wù)質(zhì)量問題，方案1在PCC建設(shè)初期還是值得推薦采用的。在PCC建設(shè)后期，方案1也很容易演進到全支持PCC的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

[1] 3GPP TS 23．203 Policy and charging control architecture(Release9)[S/ OL]． [2012-02-25]． http：//www．3gpp．org/DynaReport/23203．htm．

[2] 3GPP TS 29．203 Feasibility study on SS7 signalling transportation in the core network with SCCP-User Adaptation（SUA）[S/OL]．[2012-02-25]． http：//www．3gpp．org/DynaReport/29203．htm．

[3] 3GPP TS 29．212 Policy and Charging Control (PCC) over Gx/Sd reference point [S/OL]． [2012-02-25]． http：//www．3gpp．org/ DynaReport/29212．htm．

[4] 楊紅梅，芮通，習(xí)建德等． 策略和計費控制（PCC）系統(tǒng)技術(shù)研究[R]． 工業(yè)和信息化部電信研究院等，2010．

Scheme of hotspots controlled in the early introduction of PCC

YAO Yao, WANG Qiang
(Huaxin Consulting Co., Ltd., Hangzhou 310014, China)

With the development of mobile communications, the number of users and the volume of business are growing, hotspots often congested condition that affects the user's data and voice services. At the beginning of PCC network construction, how to improve the user’s feelings safely and effectively is necessary to be considered. This paper discusses the possible options and makes a comparison.

PCC; SPR; PCRF; hotspots; policy control

TN919.21

A

1008-5599（2014）08-0073-04

2014-05-28