多制式移動網(wǎng)絡數(shù)據(jù)業(yè)務策略控制原則及方案

（中國移動通信集團上海有限公司，上海 200060）

多制式移動網(wǎng)絡數(shù)據(jù)業(yè)務策略控制原則及方案

許崇祥

（中國移動通信集團上海有限公司，上海 200060）

本文結合GSM/TD-SCDMA/TD-LTE網(wǎng)絡的特點及發(fā)展情況，提出了GSM/TD-SCDMA網(wǎng)絡以“控”為主，TD-LTE網(wǎng)絡以“管”為主的數(shù)據(jù)業(yè)務策略控制原則；探討了GSM/TD-SCDMA和TD-LTE網(wǎng)絡策略計費控制的實現(xiàn)方案以及融合管控方案。

多制式； 數(shù)據(jù)業(yè)務； 服務質量； 策略計費控制

1 引言

近幾年來，隨著智能終端的日益普及以及移動互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，移動數(shù)據(jù)業(yè)務呈爆炸式的快速增長。但流量的增長并未帶來收益的相應增長，快速增長的數(shù)據(jù)業(yè)務也給網(wǎng)絡能力和服務質量帶來了嚴峻挑戰(zhàn)，如何解決移動數(shù)據(jù)業(yè)務增量不增收、如何對寶貴的無線資源進行合理的規(guī)劃和管理，實現(xiàn)業(yè)務增長和技術網(wǎng)絡的協(xié)調發(fā)展，成為運營商面臨的重要問題。

隨著2013年12月TD-LTE牌照的正式發(fā)放，中國移動已正式運營GSM/TD-SCDMA/TD-LTE三種制式的移動通信網(wǎng)絡，每種制式的移動網(wǎng)絡定位不同，并實現(xiàn)協(xié)同發(fā)展。為充分發(fā)揮每種網(wǎng)絡制式的優(yōu)勢，提升數(shù)據(jù)業(yè)務流量經(jīng)營價值，提升數(shù)據(jù)流量業(yè)務網(wǎng)絡資源效率及效益，數(shù)據(jù)業(yè)務策略控制原則應根據(jù)不同網(wǎng)絡其自身特點進行制定。

2 策略計費控制標準架構

PCC（Policy and Charging Control，策略和計費控制）是3GPP在R7開始提出的動態(tài)策略和計費控制標準架構，后續(xù)版本又對其進行補充完善。PCC能實現(xiàn)終端、無線、核心網(wǎng)等端到端設備承載資源的管理，并且可和計費策略進行關聯(lián)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)業(yè)務的差異化、精細化管控。

3GPP標準定義的PCC架構主要由PCRF、PCEF、AF、SPR、TDF等功能實體組成，3GPP標準架構（非漫游情況）如圖1。

PCRF（Policy and Charging Rule Function，策略和計費規(guī)則功能）是策略控制規(guī)則控制節(jié)點，產生針對業(yè)務流的策略控制機制，向PCEF提供關于業(yè)務數(shù)據(jù)流檢測、門控、基于QoS和基于流計費的網(wǎng)絡控制功能。

PCEF（Policy and Charging Enforcement Function，策略和計費執(zhí)行功能)是策略控制的執(zhí)行實體，完成業(yè)務數(shù)據(jù)流檢測、業(yè)務控制策略映射，與PCRF交互完成相關控制策略的獲取、修改和刪除等操作。

AF（Application Function，應用功能）是提供應用業(yè)務的單元，AF與PCRF通信交互以傳輸動態(tài)的會話信息，PCRF需要這些會話信息進行策略/計費控制。

圖1 PCC標準架構示意圖（非漫游）

SPR（Subscription Profile Repository，用戶屬性存儲器）是用戶簽約數(shù)據(jù)及業(yè)務質量控制要求數(shù)據(jù)庫，該邏輯實體存儲與所有簽約用戶或簽約相關的信息。

TDF (Traffic Detection Function，流量檢測功能)執(zhí)行應用程序檢測，報告檢測到應用程序和其服務數(shù)據(jù)流量描述給PCRF。

3 GSM/TD-SCDMA網(wǎng)絡數(shù)據(jù)業(yè)務策略控制

3.1 GSM/TD-SCDMA網(wǎng)絡數(shù)據(jù)業(yè)務策略控制原則

GSM網(wǎng)絡主要針對話音業(yè)務設計，數(shù)據(jù)業(yè)務承載效率較低，面對日益增長的數(shù)據(jù)業(yè)務需求，其資源越顯緊張，已影響到用戶話音業(yè)務的體驗；TD-SCDMA網(wǎng)絡在中移動大規(guī)模部署后業(yè)務增長點主要集中在數(shù)據(jù)業(yè)務，低價值的移動互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務占比較高，侵占網(wǎng)絡資源嚴重，卻未帶來相應收益。再加上其自身帶寬有限，因此，GSM/TD-SCDMA網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)業(yè)務控制策略應以“控”為主，對低價值的業(yè)務如QQ業(yè)務進行適當限制，將有限的資源用于高等級用戶、高價值的業(yè)務。

3.2 GSM/TD-SCDMA網(wǎng)絡數(shù)據(jù)業(yè)務策略控制方案

GSM/TD-SCDMA網(wǎng)絡實現(xiàn)數(shù)據(jù)業(yè)務策略控制的方案如圖2所示。

首先由市場相關部門制定差異化的市場和業(yè)務策略，業(yè)務支撐部門在BOSS中為用戶訂購相關市場和業(yè)務策略；其次，PCRF根據(jù)BOSS獲取簽約信息或用戶狀態(tài)信息、市場策略等輸入進行決策，生成網(wǎng)絡管控策略；接著由GGSN/PCEF基于用戶和業(yè)務類型進行限速、門控以及差異化計費，同時GGSN將QoS信息傳遞給SGSN及無線側，由無線、核心網(wǎng)協(xié)同進行端到端的承載資源管理。

3．2．1 GSM/TD-SCDMA網(wǎng)絡數(shù)據(jù)業(yè)務QoS參數(shù)傳遞方案

標準的PCC架構可以基于業(yè)務、累計流量、用戶、位置/接入類型、時間等多個維度進行管控，管控手段包括端到端QoS優(yōu)先級設置、流控、門控以及差異化計費，PCC可對上述的策略控制能力和手段進行組合，實現(xiàn)組合策略控制。

GSM網(wǎng)絡在過去、現(xiàn)在乃至將來一段時間仍為中移動的主力承載網(wǎng)，網(wǎng)絡中即時通信類業(yè)務大量的消耗公共控制信道和業(yè)務信道資源，但實際傳輸?shù)牧髁繀s相當有限，單位流量收益低，因此對GSM網(wǎng)絡而言，在不明顯影響用戶感知的情況下，對即時通信類業(yè)務進行管制成為最迫切的需求。

針對普通的業(yè)務資源調度，通過標準QoS的 PFC（Packet Flow Control，分組流控制）流程來觸發(fā)QoS參數(shù)修改，但對于即時通信類等小數(shù)據(jù)量業(yè)務，可能PFC流程未完成業(yè)務數(shù)據(jù)已傳完，無法體現(xiàn)控制效果；同時標準QoS流程無法實現(xiàn)同一PDP內并發(fā)業(yè)務的區(qū)分調度，不連續(xù)出現(xiàn)的即時通信類業(yè)務可能會導致整體QoS調低，影響用戶其他基本數(shù)據(jù)業(yè)務的體驗，因此，即時通信類業(yè)務需要引入其他的傳遞機制。通過在GTP-U包頭的擴展字段中增加即時通信類如QQ的標識字段，再傳遞到無線側是獲得廣泛認可并已實現(xiàn)的解決方案，如圖3所示。

圖2 GSM/TD-SCDMA網(wǎng)絡PCC管控方案

圖3 GTP-U實現(xiàn)即時通信類信息傳遞

以GSM網(wǎng)絡為例，首先GGSN識別出QQ即時消息分組，將業(yè)務標識攜帶在QQ數(shù)據(jù)分組的GTP-U包頭內發(fā)送給SGSN，SGSN解析GTP-U表頭擴展標識，識別出QQ數(shù)據(jù)流，將業(yè)務類型結果放在BSSGP包頭的內容QoS Profile信元中，最后由BSC讀取BSSGP包頭的內容QoS Profile中的業(yè)務類型參數(shù)，識別出QQ數(shù)據(jù)流，從而針對QQ 業(yè)務數(shù)據(jù)進行無線側信令面和業(yè)務面的優(yōu)化。該實現(xiàn)方式業(yè)務類型信息攜帶在數(shù)據(jù)分組中傳遞，無需增加額外的信令，開銷小，參數(shù)傳遞成功率高，且該方案屬于3GPP標準參數(shù)方式，可直接擴展至TD-SCDMA和TD-LTE網(wǎng)絡。

3．2．2 GSM/TD-SCDMA網(wǎng)絡數(shù)據(jù)業(yè)務管控應用效果

通過采用標準QoS流程加特定業(yè)務參數(shù)傳遞方案，BSC/RNC將用戶級別與業(yè)務類型的結合，綜合用戶級別和業(yè)務類型，形成綜合調度優(yōu)先級，用于無線資源動態(tài)調控，以GSM為例，BSC對無線資源的調控可以應用以下幾類手段：(1)資源分配類，通過接入控制和擁塞控制、調整資源復用度、調整信道資源分配等手段實現(xiàn)，例如即時通信業(yè)務屬于MBR較小的交互類業(yè)務，可以適當提高其所在信道的復用度，也可以僅為其分配一個數(shù)據(jù)業(yè)務信道，而非按照終端能力分配多個；(2)調度類，依據(jù)用戶級別、業(yè)務類型及其它QoS參數(shù)計算出調度優(yōu)先級，依照網(wǎng)絡預設比例設置調度時長；(3)延遲定時器類，依據(jù)業(yè)務類型的不同，設置差異化的TBF延遲釋放時延，如針對空占比高的QQ業(yè)務，降低TBF延遲釋放時間甚至立即釋放，從而減少無線資源的無謂占用。

從上海及其他省公司的試點結果來看，盡管各個廠商設備實際的管控機制和管控效果存在一定的差異，但在節(jié)省QQ等低價值業(yè)務的無線資源占用方面均有較明顯的效果，尤其是高負荷小區(qū)，通過實施針對QQ業(yè)務的管控，信道占用數(shù)和無線利用率均有所下降，緩解了話音業(yè)務壓力，但由于GSM帶寬有限，針對高等級用戶的感知有一定程度的提升，但用戶的實際感受并不顯著。PCC可以優(yōu)化數(shù)據(jù)業(yè)務資源分配，緩解GSM網(wǎng)絡壓力，但無法從根本上解決網(wǎng)絡資源緊張的問題。

4 TD-LTE網(wǎng)絡數(shù)據(jù)業(yè)務策略控制

4.1 TD-LTE網(wǎng)絡數(shù)據(jù)業(yè)務策略控制原則

GSM/TD-SCDMA系統(tǒng)中，終端可以發(fā)起PDP的QoS修改流程，并通過終端、無線與網(wǎng)絡之間的協(xié)商機制來決定QoS，網(wǎng)絡側控制能力相對較弱；相比GSM/TD-SCDMA系統(tǒng)，TD-LTE 的PCC架構更加強化網(wǎng)絡側控制能力，TD-LTE系統(tǒng)默認承載的QoS由網(wǎng)絡側決定，終端無權協(xié)商默認承載的QoS，若終端需要高于默認承載的QoS承載，只能通過專有承載完成，機制更加簡單高效?；赥D-LTE的高速率、低時延、大容量、永遠在線的特點，不同于GSM/TD-SCDMA下流量管控，TD-LTE 網(wǎng)絡的PCC更應側重流量管理、差異化服務、靈活套餐及計費能力，即TD-LTE網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)業(yè)務控制策略應以“管”為主。

“管”的手段可以根據(jù)網(wǎng)絡建設和業(yè)務發(fā)展需要靈活進行調整，例如通過對用戶使用套餐流量進行封頂或者限速，避免用戶使用過多套餐外流量，在用戶套餐配額臨近時，向用戶推薦其他套餐，提升用戶體驗，還可以為用戶提供實時流量提醒，以實現(xiàn)“流量管理”；根據(jù)用戶優(yōu)先級提供差異化服務，提升高價值用戶業(yè)務體驗，基于帶寬階梯定價體現(xiàn)用戶體驗價值的差異化，提升流量的價值，充分發(fā)揮TD-LTE高帶寬的優(yōu)勢，以實現(xiàn)差異化“用戶管理”；對多模終端接入GSM/TDSCDMA/TD-LTE區(qū)分計費，利用資費杠桿引導用戶盡可能使用高速的TD-LTE網(wǎng)絡，以實現(xiàn)區(qū)分“計費管理”。

4.2 TD-LTE網(wǎng)絡數(shù)據(jù)業(yè)務策略控制方案

TD-LTE網(wǎng)絡實現(xiàn)數(shù)據(jù)業(yè)務策略控制的方案如圖4所示。

圖4 TD-LTE網(wǎng)絡PCC管控方案

與GSM/TD-SCDMA網(wǎng)絡類似，TD-LTE數(shù)據(jù)業(yè)務策略控制也主要包含市場策略制定、管控規(guī)則生成以及管控規(guī)則執(zhí)行3個關鍵步驟。

TD-LTE網(wǎng)絡的PCC管控同樣可以基于業(yè)務、累計流量、用戶、位置/接入類型以及時間等基本管控因素進行控制，豐富市場營銷手段，提供靈活的計費控制。

4．2．1 TD-LTE網(wǎng)絡數(shù)據(jù)業(yè)務QoS參數(shù)

GSM/TD-SCDMA網(wǎng)絡中QoS參數(shù)未針對業(yè)務進行區(qū)分，各業(yè)務均包含了MBR、GBR、ARP、時延、分組丟失率、業(yè)務類型等13個參數(shù)，而TD-LTE系統(tǒng)對GSM/TD-SCDMA的QoS參數(shù)進行了簡化，將與無線側相關的時延、分組丟失率、業(yè)務類型等參數(shù)通過QCI進行標識，有利于QoS策略的制定和下發(fā)。

TD-LTE網(wǎng)絡中，PCRF是QoS的主要決策點，共定義了承載級、APN級、UE級3個粒度的QoS參數(shù)，HSS僅簽約與默認承載相關的QoS參數(shù)，PCRF決定默認承載與專有承載QoS參數(shù)。QoS參數(shù)中QCI定義調度權、接入控制、排隊管理等承載級報文處理優(yōu)先級，決定了報文的分組丟失率、時延，參與調度過程；而ARP參與接納與擁塞控制，其僅在承載建立及修改時參與資源分配優(yōu)先級決策，承載建立后即失效，由QCI、GBR等決定，TD-LTE網(wǎng)絡中ARP參數(shù)的定義沿用了GSM/TD-SCDMA的標準，它們在網(wǎng)絡擁塞時的用戶接入等級控制均相同。

4．2．2 TD-LTE網(wǎng)絡PCC建設方式

根據(jù)網(wǎng)絡建設和業(yè)務發(fā)展情況，TD-LTE網(wǎng)絡PCC建設可分為兩個階段進行，一階段通過引入或升級策略控制服務器、SAE-GW支持策略控制執(zhí)行功能、端到端設備支持QoS更新流程、BOSS支持與PCRF/ SPR接口支持策略控制，實現(xiàn)數(shù)據(jù)業(yè)務資源管控，滿足對用戶承載資源管控和疏導需求，實現(xiàn)TD-LTE網(wǎng)絡資源的有效利用。

當有差異化QoS需求的電信級IP業(yè)務如移動采播時，可在一階段的基礎上升級新增AF功能，為自有業(yè)務提供端到端QoS保證，同時也能為VoLTE提供端到端保障。如圖5所示。

圖5 TD-LTE網(wǎng)絡PCC階段建設

5 GSM/TD-SCDMA/TD-LTE網(wǎng)絡數(shù)據(jù)業(yè)務融合管控方案

GSM/TD-SCDMA/TD-LTE三網(wǎng)融合實現(xiàn)PCC管控可以保證用戶在多種接入間漫游、切換時的用戶體驗，實現(xiàn)全網(wǎng)統(tǒng)一的策略決策，避免因各點離散控制帶來的策略不一致問題。

現(xiàn)網(wǎng)GSM/TD-SCDMA網(wǎng)絡已融合共用核心網(wǎng)，在GSM/TD-SCDMA 網(wǎng)絡向TD-LTE 的演進過程中，TD-LTE 建設初期GSM/TD-SCDMA核心網(wǎng)將與EPC 網(wǎng)絡獨立建設，隨著網(wǎng)絡的發(fā)展，兩類核心網(wǎng)勢必將逐步實現(xiàn)融合。而PCC 的引入與發(fā)展與核心網(wǎng)的發(fā)展是相輔相成的，也將從獨立建設分別為GSM/ TD-SCDMA網(wǎng)絡服務的PCRF 和為TD-LTE 服務的PCRF，向融合的PCRF 演進。三網(wǎng)融合后的PCC管控可以分為4個通用層面：接入層、接入策略執(zhí)行層、統(tǒng)一融合的策略控制層以及業(yè)務層。圖6所示。

圖6 GSM/TD-SCDMA/TD-LTE網(wǎng)絡PCC融合方案

業(yè)務層為業(yè)務提供端到端的QoS保證 ，包含IMS中的P-CSCF、WAP網(wǎng)關以及其他應用；統(tǒng)一融合的策略控制層負責策略和計費控制，從網(wǎng)絡演進的角度，GSM/TD-SCDMA與TD-LTE在初期獨立建設PCRF，后期實現(xiàn)融合，但在實際現(xiàn)網(wǎng)部署中，應結合兼容性測試、維護優(yōu)化以及業(yè)務發(fā)展趨勢等因素靈活考慮，接入策略執(zhí)行層可根據(jù)網(wǎng)絡現(xiàn)狀及發(fā)展逐步實現(xiàn)融合組網(wǎng)，而接入層遠期還可以接入WLAN、xDSL等網(wǎng)絡，最終實現(xiàn)移動、固定多接入的統(tǒng)一。

6 總結

數(shù)據(jù)流量的快速增長在給運營商帶來新的增長點的同時，也給移動網(wǎng)絡帶來巨大沖擊，海內外運營商普遍面臨著數(shù)據(jù)流量和收入增長嚴重不對稱問題，如何經(jīng)營移動數(shù)據(jù)流量成為關鍵。作為TD-LTE網(wǎng)絡的有機組成部分，PCC是對電信級自有業(yè)務提供QoS保障的必選機制。雖然3GPP 規(guī)范對PCC進行了明確定義，但實際運營的網(wǎng)絡往往涉及多家設備的互通，且核心網(wǎng)的融合也并非能一蹴而就，我們下一步將結合GSM網(wǎng)絡PCC試點和應用經(jīng)驗，進一步完成TD-LTE網(wǎng)絡中PCC測試應用，為將來大規(guī)模的應用部署打下堅實的基礎。

[1] 3GPP TS 23．203． Policy and charging control architecture[S]．2010．

[2] 3GPP TS 23．107． Quality of Service (QoS) concept and architecture[S]．2010．

[3] 3GPP TS 29．060． GPRS Tunnelling Protocol (GTP) across the Gn and Gp interface[S]． 2007．

[4] 3GPP TS 29．213． Policy and Charging Control signalling flows and Quality of Service (QoS) parameter mapping[S]． 2009．

[5] 顧明． LTE網(wǎng)絡中PCC架構的應用[J]． 電信工程技術與標準化，2010，11：35-39．

The principle and solution of packet service policy control in multi-system mobile network

XU Chong-xiang
(China Mobile Group Shanghai Co., Ltd., Shanghai 200060, China)

This article proposed the packet service policy control principle that GSM/TD-SCDMA should focus on“control” and TD-LTE should focus on “manage”, according to the characteristics and developments of GSM/TD-SCDMA/TD-LTE ; it also discussed the solution of PCC in GSM/TD-SCDMA and TD-LTE , and the fusion management and control solution.

multi-system; packet service; QoS; PCC

TN929.5

A

1008-5599（2014）07-0059－05

2014-05-13