IMS系統(tǒng)中PCC架構(gòu)及引入策略研究

孫成虎　陳艷敏

摘 要

本文通過IMS網(wǎng)絡(luò)和PCC架構(gòu)結(jié)合進(jìn)行研究，提出IMS網(wǎng)絡(luò)計(jì)費(fèi)向網(wǎng)絡(luò)側(cè)遷移設(shè)想及相關(guān)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)模型。在此分析基礎(chǔ)上，給出IMS系統(tǒng)架構(gòu)下，PCC引入初期和后期的引入策略及業(yè)務(wù)漫游解決方案。

【關(guān)鍵詞】IMS PCC PCRF PCC規(guī)則

IMS具有分布式、接入無關(guān)性、有標(biāo)準(zhǔn)開放的業(yè)務(wù)控制接口等特點(diǎn)，為下代網(wǎng)絡(luò)融合演進(jìn)的核心技術(shù)，PCC架構(gòu)適于基于QoS及帶寬的策略控制和基于流的計(jì)費(fèi)。同時可為異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)下實(shí)現(xiàn)策略與計(jì)費(fèi)控制的實(shí)現(xiàn)提供了可能，為基于IMS架構(gòu)的FMC提供了實(shí)現(xiàn)方案。

PCC架構(gòu)在IMS網(wǎng)絡(luò)中有重要的應(yīng)用意義，本文主要研究了IMS網(wǎng)絡(luò)中的PCC架構(gòu)，并且根據(jù)PCC架構(gòu)中的PCRF功能模型、PCC規(guī)則生成流程，探討了IMS網(wǎng)絡(luò)中的PCC架構(gòu)引入策略進(jìn)行研究，給出研究建議。

1 關(guān)鍵技術(shù)研究

1.1 IMS系統(tǒng)計(jì)費(fèi)策略研究

R5版本中提出IMS架構(gòu)后經(jīng)過了R6、R7版本的發(fā)展。IMS實(shí)體分為六種主要類型：會話管理和路由類、數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)間配合元素、服務(wù)、策略支撐實(shí)體和計(jì)費(fèi)。計(jì)費(fèi)系統(tǒng)是IMS網(wǎng)絡(luò)重要組成部分，是其六大實(shí)體之一。無論是離線計(jì)費(fèi)還是在線計(jì)費(fèi)都有眾多的網(wǎng)元產(chǎn)生計(jì)費(fèi)信息，一項(xiàng)業(yè)務(wù)會在多個網(wǎng)元產(chǎn)生計(jì)費(fèi)信息。

IMS計(jì)費(fèi)系統(tǒng)中涉及到的主要接口有：Rf、Ro、Bx參考點(diǎn)。其中Rf、Ro參考點(diǎn)采用Diameter協(xié)議，Rf用于收集來自IMS各個網(wǎng)元產(chǎn)生的離線計(jì)費(fèi)數(shù)據(jù)；Ro用于收集來自IMS網(wǎng)元中生的在線計(jì)費(fèi)數(shù)據(jù)；Bx接口采用FTP協(xié)議，用于將CDR數(shù)據(jù)傳送給計(jì)費(fèi)系統(tǒng)。從PCC架構(gòu)對于計(jì)費(fèi)控制方面的需求看，計(jì)費(fèi)向網(wǎng)絡(luò)側(cè)遷移是有必要的。主要體現(xiàn)在下面三個方面：

（1）基于內(nèi)容的計(jì)費(fèi)需要計(jì)費(fèi)向網(wǎng)絡(luò)側(cè)遷移。SIP-AS、P-CSCF提供給PCRF的業(yè)務(wù)內(nèi)容、編碼格式等信息的獲取有利于PCRF參與到計(jì)費(fèi)控制中來，完成基于內(nèi)容以及基于AS提供業(yè)務(wù)采用的不同編碼格式等來進(jìn)行計(jì)費(fèi)。基于QoS的計(jì)費(fèi)需要計(jì)費(fèi)向網(wǎng)絡(luò)側(cè)遷移。在PCEF的承載控制層面完成的承載控制是以由PCRF提供的或由PCEF預(yù)置QoS信息?？梢愿鶕?jù)這些網(wǎng)絡(luò)信息以及SPR提供的簽約信息完成基于QoS的計(jì)費(fèi)。

（2）融合計(jì)費(fèi)也需要計(jì)費(fèi)向網(wǎng)絡(luò)側(cè)遷移。各種模式的融合計(jì)費(fèi)需要計(jì)費(fèi)向網(wǎng)絡(luò)側(cè)遷移，計(jì)費(fèi)系統(tǒng)關(guān)聯(lián)和核減只在計(jì)費(fèi)系統(tǒng)處理的模式不適應(yīng)融合計(jì)費(fèi)的需求。

（3）異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)下的計(jì)費(fèi)需要計(jì)費(fèi)向網(wǎng)絡(luò)側(cè)遷移。未來基于PCC架構(gòu)的移動通信網(wǎng)與基于RACS架構(gòu)的固定通信網(wǎng)之間進(jìn)行融合計(jì)費(fèi)時，計(jì)費(fèi)向網(wǎng)絡(luò)側(cè)遷移這種模式使這兩種不同通信網(wǎng)之間完成計(jì)費(fèi)控制成為可能。

基于IMS網(wǎng)絡(luò)和PCC架構(gòu)的特性分析，在IMS網(wǎng)絡(luò)中提出一種模型用于在網(wǎng)絡(luò)側(cè)實(shí)施計(jì)費(fèi)控制，該方案的主要設(shè)計(jì)思想如下：

（1）在AF/P-CSCF側(cè)由運(yùn)營商預(yù)置提供的業(yè)務(wù)種類信息，這個信息可以由PCRF通過Rx接口獲得，用于基于業(yè)務(wù)的計(jì)費(fèi)和在PCRF中生成對于不同業(yè)務(wù)的PCC規(guī)則，該信息包括QCI、MBR、GBR等，用于提供按不同業(yè)務(wù)來計(jì)費(fèi)的信息；同時由PCRF提供給PCEF的IP-CAN承載和應(yīng)用級的計(jì)費(fèi)標(biāo)識符信息也可以通過Rx提供給AF，由AF完成有關(guān)基于業(yè)務(wù)或者基于承載類型的計(jì)費(fèi)。

（2）通過PCRF與SPR的交互獲得用戶的簽約信息，同時與PCEF進(jìn)行交互進(jìn)行計(jì)費(fèi)控制。

（3）將QCI信息映射成3G QoS信息，同時用于基于不同的QoS來計(jì)費(fèi)。這部分也包括提供的不同寬帶基于用戶的簽約等級類型，也可以基于這些混合條件完成計(jì)費(fèi)控制。

（4）由PCRF來生成基于每個業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流的計(jì)費(fèi)信息，完成對于每個業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流的計(jì)費(fèi)。

1.2 IMS網(wǎng)絡(luò)PCC架構(gòu)研究

基于PCC架構(gòu)以及各網(wǎng)元功能及它們之間接口傳遞的信息，結(jié)合對SIP、Diameter、SDP協(xié)議的研究，提出了一種用于實(shí)現(xiàn)PCRF功能的架構(gòu)模型。包括Diameter適配器、接入授權(quán)管理模塊、PCC規(guī)則生成模塊、承載控制模塊構(gòu)成。

（1）Diameter適配器負(fù)責(zé)與AF/PCEF之間進(jìn)行通信：接收AF的會話建立、修改、撤銷請求并將Diameter消息解碼成PCRF的應(yīng)用數(shù)據(jù)，并將請求消息傳遞給接入授權(quán)管理模塊。完成PCEF與承載控制模塊之間的雙向通信。通過Diameter適配器完成對于PCEF的網(wǎng)絡(luò)實(shí)時監(jiān)控、PCC規(guī)則下發(fā)等功能；同時PCEF通過Diameter適配器可以發(fā)送承載建立、修改、撤銷請求，向承載管理模塊報(bào)送PCEF資源使用情況信息以及PCC規(guī)則的執(zhí)行情況信息。

（2）接入授權(quán)管理模塊負(fù)責(zé)處理來自Rx接口的AF會話建立、修改、撤銷請求消息，檢查請求消息的合法性，完成對SPR的查詢。同時SPR中信息有修改的情況，將及時通知接入授權(quán)管理模塊。在會話狀態(tài)發(fā)生變化時，向AF發(fā)送重新授權(quán)請求、中斷會話請求。

（3）PCC規(guī)則生成模塊主要的功能是生成PCC規(guī)則。可完成與接入授權(quán)管理模塊以及承載控制模塊的通訊、計(jì)費(fèi)規(guī)則生成、策略規(guī)則生成、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流檢測信息生成。

（4）承載控制模塊負(fù)責(zé)當(dāng)IMS會話跨越多個IMS管理域或穿越IP骨干網(wǎng)時，提供代理功能與其他PCRF進(jìn)行QoS資源協(xié)商，為會話提供全網(wǎng)統(tǒng)一的QoS保證服務(wù)；并監(jiān)控本管理域內(nèi)網(wǎng)絡(luò)資源的使用狀況，在生成PCC規(guī)則前，承載控制模塊根據(jù)已經(jīng)承載的業(yè)務(wù)信息計(jì)算網(wǎng)絡(luò)可用資源，為接入控制提供接納決策。

2 IMS系統(tǒng)中PCC部署策略

2.1 PCC引入初期

PCC引入初期，由于用戶業(yè)務(wù)量較小，PCC主要配合市場、營銷策略，以發(fā)展客戶、關(guān)注客戶體驗(yàn)、培養(yǎng)客戶習(xí)慣為主。這一階段需要在IMS網(wǎng)絡(luò)中增加PCRF，可考慮新增PCRF與SPR合設(shè)；需在PCEF增加Gx接口基本配置，并視網(wǎng)絡(luò)實(shí)際對部分已有GGSN升級以支持PCEF功能。該階段PCRF內(nèi)只為部分用戶配置較為基本的用戶套餐，配置的規(guī)則數(shù)及處理能力要求較低，可同時連接多個PCEF，即按照大區(qū)制進(jìn)行部署，同時考慮到現(xiàn)網(wǎng)SPR具體存儲內(nèi)容、格式及Sp接口規(guī)范等均無標(biāo)準(zhǔn)定義，故引入初期采用內(nèi)置SPR方式進(jìn)行，完成差異化策略制定，實(shí)現(xiàn)動態(tài)差異化服務(wù)。而PCEF可通過GGSN設(shè)備升級改造或新建解決，具體建議根據(jù)廠家情況區(qū)別對待，當(dāng)兩者為同廠家時，采用現(xiàn)網(wǎng)升級或新建均可，若異廠家部署時，建議現(xiàn)網(wǎng)升級，減少異廠家對接接口及異廠家設(shè)備兼容性問題。

2.2 PCC引入后期

PCC引入后期，隨著IMS業(yè)務(wù)不斷發(fā)展，規(guī)模用戶啟用PCC規(guī)則，用戶量和業(yè)務(wù)量已經(jīng)達(dá)到相當(dāng)規(guī)模，這時考慮一個大區(qū)內(nèi)新建多個PCRF負(fù)荷分擔(dān)，并通過引入DRA來完成PCRF的發(fā)現(xiàn)和選擇，并考慮采用獨(dú)立SPR或UDC架構(gòu)完成用戶數(shù)據(jù)存儲功能。

PCRF通過DRA與多個區(qū)域的PCEF進(jìn)行連接，DRA在這里作為一個關(guān)鍵系統(tǒng)管理和路由功能實(shí)體，通過Diameter接口傳遞了大量來自于PCRF的信息。移動網(wǎng)絡(luò)中，DRA負(fù)責(zé)同一用戶的不同承載或PDP上下文只使用一個PCRF，對狀態(tài)、配額管理以及整個承載管理進(jìn)行關(guān)聯(lián)。對于IMS或使用Rx接口實(shí)現(xiàn)互聯(lián)的應(yīng)用功能，DRA將AF請求路由到正確的PCRF處理實(shí)體，以保證正確地處理和確認(rèn)應(yīng)用QoS/計(jì)費(fèi)請求。該階段SPR的設(shè)置應(yīng)考慮與其他用戶數(shù)據(jù)存儲網(wǎng)元融合，統(tǒng)一在UDC架構(gòu)內(nèi)。

以拜訪網(wǎng)絡(luò)中的PCEF尋找最佳路由為例，歸屬網(wǎng)絡(luò)中的PCRF與拜訪網(wǎng)絡(luò)中的PCRF之間的參考點(diǎn)需進(jìn)行信息交互。

預(yù)先定義的PCC規(guī)則，不是漫游協(xié)議的一部分，不能夠被H-PCRF動態(tài)激活。也就是說：如果在歸屬網(wǎng)絡(luò)中的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流動態(tài)地激活不包含在漫游協(xié)議中的預(yù)定義規(guī)則時，那么這個業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流將不得不在拜訪網(wǎng)絡(luò)中使用不同的PCC規(guī)則。

2.3 IMS業(yè)務(wù)漫游QoS問題

通過PCC為IMS業(yè)務(wù)配置不同的QoS策略，為IMS語音配置GBR策略。AF通過Rx接口告知PCRF語音業(yè)務(wù)QoS需求，PCRF生成動態(tài)策略下發(fā)PCEF執(zhí)行。為了避免流量迂回，減少語音接通時延，漫游場景下，應(yīng)為IMS業(yè)務(wù)配置單獨(dú)的APN，保證IMS業(yè)務(wù)使用拜訪地PGW，此時使用拜訪地P-CSCF，即AF位于拜訪地。目前IMS業(yè)務(wù)QoS漫游方案比較如表1所示。

3 結(jié)束語

本文通過標(biāo)準(zhǔn)研究，提出在PCC架構(gòu)下計(jì)費(fèi)向網(wǎng)絡(luò)側(cè)遷移的實(shí)現(xiàn)方案以及IMS網(wǎng)絡(luò)中PCC引入架構(gòu)模型，并在此基礎(chǔ)上，討論了在IMS網(wǎng)絡(luò)初期、后期引入PCC系統(tǒng)的部署策略及業(yè)務(wù)路由建議。

參考文獻(xiàn)

[1]楊威.IMS版本演進(jìn)淺析[J].通信世界周刊，2008（12）.

[2]黃韜，張智江，劉韻潔.PCC策略控制機(jī)制研究[J].現(xiàn)代電信科技，2008（09）.

作者簡介

孫成虎（1981-），男，山東省濰坊市人。碩士學(xué)位?，F(xiàn)為北京電信規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司工程師，主要從事移動核心網(wǎng)絡(luò)、IMS網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃和設(shè)計(jì)工作。

陳艷敏（1981-），女，河南省開封市人。碩士學(xué)位。現(xiàn)為北京電信規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司工程師。主要從事移動核心網(wǎng)絡(luò)、IMS網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃和設(shè)計(jì)工作。

作者單位

北京電信規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司 北京市 100044