PCC規(guī)則集中化自動配置技術(shù)研究

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為了提升PCC規(guī)則的大規(guī)模配置能力，避免傳統(tǒng)配置問題，在分析PCC規(guī)則配置需求以及傳統(tǒng)PCC規(guī)則配置方法存在問題的基礎(chǔ)上，設(shè)計PCC規(guī)則的信息模型，并提出PCC規(guī)則集中化自動配置的技術(shù)方案，以大幅提升配置效率，同時減少配置錯誤。

策略與計費(fèi)控制 策略與計費(fèi)控制規(guī)則 業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流 集中化自動配置

1 引言

PCC（Policy and Charging Control，策略與計費(fèi)控制）架構(gòu)是LTE核心網(wǎng)中非常重要的技術(shù)架構(gòu)，也是實(shí)現(xiàn)移動網(wǎng)絡(luò)智能化、業(yè)務(wù)控制精細(xì)化、服務(wù)提供差異化的核心架構(gòu)。它通過基于流的計費(fèi)控制實(shí)現(xiàn)細(xì)粒度業(yè)務(wù)或區(qū)分內(nèi)容的計費(fèi)，通過面向IP（Internet Protocol，互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議）會話、IP承載、IP流等不同層面的策略控制實(shí)現(xiàn)細(xì)分業(yè)務(wù)的門控、QoS（Quality of Service，服務(wù)質(zhì)量）控制等，從而實(shí)現(xiàn)對移動網(wǎng)絡(luò)資源的智能調(diào)控。

PCC規(guī)則是PCC架構(gòu)中最重要的信息，PCC的決策與執(zhí)行都圍繞著PCC規(guī)則進(jìn)行。PCC規(guī)則是PCC決策的選擇結(jié)果，同時也是PCC執(zhí)行的行動依據(jù)。然而如果PCC規(guī)則的配置存在問題，如規(guī)則數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確、規(guī)則不完整、規(guī)則不一致、規(guī)則不同步等，那么PCC策略將無法執(zhí)行或執(zhí)行錯誤，從而會對移動用戶的服務(wù)體驗(yàn)造成不良影響，同時也會造成網(wǎng)絡(luò)資源的錯配或浪費(fèi)，因此PCC規(guī)則的配置技術(shù)值得探討。本文通過闡述PCC規(guī)則的配置需求，并分析傳統(tǒng)PCC規(guī)則配置存在的問題，設(shè)計了PCC規(guī)則的信息模型，最后提出了PCC規(guī)則集中化自動配置的技術(shù)方案。

2 PCC規(guī)則配置需求

PCC規(guī)則是用于檢測SDF（Service Data Flow，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流）以及對業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流進(jìn)行策略控制與計費(fèi)控制的規(guī)則信息集合。PCC規(guī)則的作用包括檢測IP包屬于哪個業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流、標(biāo)識業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流所屬業(yè)務(wù)、為業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流提供可用的計費(fèi)參數(shù)、為業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流提供策略控制等。PCC規(guī)則中的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流模板用于檢測業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流，激活PCC規(guī)則意味著符合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流模板的IP包屬于同一個業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流，同一個業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流的上、下行IP包將被映射到已綁定的承載中，針對該業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流的PCC相關(guān)策略會被調(diào)用，包括QoS策略、門控策略和計費(fèi)控制策略等。

PCC規(guī)則的使用貫穿于整個PCC決策與執(zhí)行過程當(dāng)中。以移動用戶上網(wǎng)訪問定向內(nèi)容（如某影視頻道）的流程為例，用戶通過LTE接入發(fā)起PDN（Packet Data Network，分組數(shù)據(jù)網(wǎng)）連接請求，PCEF（Policy and Charging Enforcement Function，策略與計費(fèi)執(zhí)行功能）接收到請求后向PCRF（Policy and Charging Rules Function，策略與計費(fèi)規(guī)則功能）申請策略控制，PCRF根據(jù)用戶簽約業(yè)務(wù)信息或業(yè)務(wù)規(guī)則進(jìn)行PCC決策，生成相關(guān)PCC規(guī)則并在響應(yīng)消息中下發(fā)給PCEF。會話建立后，用戶訪問定向內(nèi)容，PCEF執(zhí)行相應(yīng)的PCC規(guī)則，PCEF為每個接收到的IP包選擇一個PCC規(guī)則，將PCC規(guī)則中的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流模板與IP包進(jìn)行匹配，當(dāng)IP包與一個業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流模板相符時，就執(zhí)行PCC規(guī)則相關(guān)策略，并在用戶話單記錄流量、時長、費(fèi)率組等計費(fèi)信息，OCS（Online Charging System，在線計費(fèi)系統(tǒng)）或OFCS（Offline Charging System，離線計費(fèi)系統(tǒng)）再根據(jù)這些計費(fèi)信息完成對定向內(nèi)容的批價等計費(fèi)處理。從上述過程可以看出，PCC規(guī)則相關(guān)信息需要在多個網(wǎng)元中配置，包括PCRF、PCEF、OCS、OFCS等，具體如圖1所示。

根據(jù)3GPP規(guī)范，PCC規(guī)則分為以下兩大類：

（1）動態(tài)PCC規(guī)則（簡稱動態(tài)規(guī)則）。這類規(guī)則由PCRF進(jìn)行PCC決策時動態(tài)生成，PCRF激活動態(tài)PCC規(guī)則時通過Gx接口向PCEF提供PCC規(guī)則的完整信息。

（2）預(yù)定義PCC規(guī)則。它又細(xì)分為PCRF可引用的預(yù)定義PCC規(guī)則（簡稱引用型規(guī)則）和PCRF不可見的預(yù)定義PCC規(guī)則（簡稱隱藏型規(guī)則）。引用型規(guī)則是在PCEF中預(yù)先定義的PCC規(guī)則，它可以被PCRF在任意時間激活、去激活，激活此類PCC規(guī)則時，PCRF僅需向PCEF提供PCC規(guī)則的引用名稱或標(biāo)識；隱藏型規(guī)則是PCEF根據(jù)業(yè)務(wù)需要可自行執(zhí)行的PCC規(guī)則，PCRF不參與此類規(guī)則的分配與控制過程。

根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營支持和就緒（Operations Support and Readiness）要求，上述不同類型的PCC規(guī)則需要預(yù)先在各個網(wǎng)元中完成配置。對于動態(tài)規(guī)則，為了加快PCC決策效率，PCRF可預(yù)先配置多個候選規(guī)則，決策時動態(tài)選擇規(guī)則或者僅修改規(guī)則的個別參數(shù)，所以動態(tài)規(guī)則的完整信息可在PCRF中預(yù)先配置，但不需要在PCEF上配置；引用型規(guī)則的完整信息需要在PCEF中配置，同時需要在PCRF中進(jìn)行PCC規(guī)則基本信息的配置，以便PCRF引用相關(guān)規(guī)則，雙方配置必須一致；隱藏型規(guī)則的完整信息需要在PCEF中配置，但不需要在PCRF上配置。所有類型的PCC規(guī)則中的計費(fèi)控制信息都需要同時在OCS、OFCS中進(jìn)行配置，如RG的配置等。

3 PCC規(guī)則傳統(tǒng)配置問題

PCC規(guī)則由運(yùn)營商根據(jù)業(yè)務(wù)需求定義，3GPP并沒有就PCC規(guī)則的提供過程進(jìn)行規(guī)范，需要由運(yùn)營商自行決定。PCC規(guī)則配置相關(guān)信息需要在多種類型的網(wǎng)元（PCEF、PCRF、OCS、OFCS等）上配置，傳統(tǒng)的PCC規(guī)則配置主要采用分散配置和線下確認(rèn)的方式進(jìn)行，即配置人員分別在各自的網(wǎng)元上進(jìn)行PCC規(guī)則配置，然后通過線下方式確認(rèn)多方配置是否匹配，如確認(rèn)PCRF上的PCC規(guī)則引用名稱或標(biāo)識是否與PCEF上的配置一致。傳統(tǒng)PCC規(guī)則配置的基本流程如圖2所示。

具體如下：

（1）業(yè)務(wù)部門提出PCC需求，提供相關(guān)需求描述文檔。

（2）各網(wǎng)元配置人員根據(jù)需求文檔在自己的網(wǎng)元進(jìn)行配置。

（3）各方通過線下溝通確認(rèn)多方配置是否匹配。

（4）進(jìn)行多方參與的聯(lián)調(diào)測試。

這種傳統(tǒng)的PCC規(guī)則配置方式存在多個問題，主要包括配置效率低、配置難度大、配置易出錯等。具體如下：

（1）配置效率低。PCC規(guī)則要在多種網(wǎng)元上手工配置一次，重復(fù)配置工作量巨大，整個配置過程漫長。在流量經(jīng)營的大趨勢下，基于業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流的流量銷售與服務(wù)管理越來越普遍，PCC規(guī)則的配置量日益增大。另外，網(wǎng)元很可能采用集群技術(shù)，同種網(wǎng)元部署多套設(shè)備（多個實(shí)例），而PCC規(guī)則要在每個網(wǎng)元實(shí)例上配置。這些都會讓傳統(tǒng)方式的PCC重復(fù)配置問題進(jìn)一步放大。

（2）配置難度大。PCC規(guī)則配置不但要在同種網(wǎng)元的多個實(shí)例之間保持一致，還要在不同類型的網(wǎng)元之間保持一致，如在PCRF與PCEF之間保持一致。由于網(wǎng)元類型、網(wǎng)元實(shí)例眾多，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也越來越復(fù)雜，要通過線下確認(rèn)方式保持多方配置一致的難度非常大。

（3）配置易出錯。由于是分散配置，不同網(wǎng)元配置人員對配置需求的理解容易出現(xiàn)偏差，且不同網(wǎng)元產(chǎn)品的實(shí)現(xiàn)方式不同，配置參數(shù)差異大，所以很容易出現(xiàn)一些非預(yù)期的配置錯誤。傳統(tǒng)配置方法對配置人員的要求也很高，不僅需要掌握大量的配置命令，還需要注意網(wǎng)元間配置的依賴關(guān)系，在面臨巨大配置工作量時，出錯的概率會更大。

PCC配置效率低會直接拖慢相關(guān)業(yè)務(wù)上線的進(jìn)度，配置難度大導(dǎo)致不得不增加配置人員和成本，而PCC配置錯誤可能會直接影響用戶的使用體驗(yàn)，如不能提供用戶預(yù)期的QoS、無法正確標(biāo)識業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流導(dǎo)致計費(fèi)出錯等，同時還會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)資源管理混亂，如本來網(wǎng)絡(luò)擁塞時需要對某些業(yè)務(wù)（如大量占用帶寬的P2P業(yè)務(wù)）做門控，但由于配置錯誤沒有正確執(zhí)行，導(dǎo)致其它大量用戶的正常業(yè)務(wù)難以使用網(wǎng)絡(luò)。

4 PCC規(guī)則信息模型

由于PCC規(guī)則配置涉及多種類型的網(wǎng)元，不同網(wǎng)元的規(guī)則表達(dá)可能不一致，為了實(shí)現(xiàn)PCC規(guī)則的集中化自動配置，需要有一個統(tǒng)一的PCC規(guī)則信息模型，使各網(wǎng)元使用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)接收配置信息，并自動轉(zhuǎn)化為網(wǎng)元自身的規(guī)則實(shí)現(xiàn)指令。

PCC規(guī)則包括五個部分的信息：第一部分是PCC規(guī)則基本信息；第二部分是業(yè)務(wù)流量模板信息；第三部分是策略控制規(guī)則信息；第四部分是計費(fèi)控制規(guī)則信息；第五部分是PCC條件信息。一個PCC規(guī)則對應(yīng)一個策略控制規(guī)則、一個計費(fèi)控制規(guī)則和一個業(yè)務(wù)流量模板，而一個PCC規(guī)則可以有多個PCC條件。PCC規(guī)則信息模型如圖3所示。

具體如下：

（1）PCC規(guī)則基本信息主要包括規(guī)則標(biāo)識、規(guī)則名稱、優(yōu)先級等。多個PCC規(guī)則可以組成一個PCC規(guī)則組，PCC規(guī)則組用于PCC規(guī)則的組合管理。

（2）業(yè)務(wù)流量模板信息主要包括一個或多個業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流過濾器（Service Data Flow Filter），即包過濾器（Packet Filter），它用于選擇應(yīng)用PCC規(guī)則的流量。每個包過濾器包括包過濾器標(biāo)識、業(yè)務(wù)類型、流標(biāo)簽、安全參數(shù)標(biāo)識、流方向等信息，包過濾的具體內(nèi)容由包過濾器內(nèi)容限定，包過濾器內(nèi)容信息包括源IP地址、源端口、目的IP地址、目的端口、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議等信息。

（3）策略控制規(guī)則信息主要包括QoS控制規(guī)則、分配保留優(yōu)先級、門控規(guī)則等。其中，QoS控制規(guī)則包括QoS級別標(biāo)識、上行最大請求速率、下行最大請求速率、上行保證速率、下行保證速率等；分配保留優(yōu)先級包括優(yōu)先級水平、先占能力標(biāo)記、允許先占標(biāo)記等信息；門控規(guī)則信息主要是流狀態(tài)，規(guī)定對流量是否放通，主要狀態(tài)包括上行放通、下行放通、上下行放通、上下行禁止。

（4）計費(fèi)控制規(guī)則信息主要包括費(fèi)率組、在線計費(fèi)標(biāo)記、離線計費(fèi)標(biāo)記、計量方法等。其中，費(fèi)率組用于標(biāo)記流量應(yīng)采用的計費(fèi)費(fèi)率；在線/離線計費(fèi)標(biāo)記的禁用與啟用表示是否要對流量進(jìn)行在線/離線計費(fèi)；計費(fèi)方法包括按時長計費(fèi)、按流量計費(fèi)等方式。

（5）PCC條件信息包括一個或多個PCC規(guī)則執(zhí)行的前提條件信息，在滿足PCC條件時，PCC的相關(guān)規(guī)則才被執(zhí)行，PCC條件分為位置條件、時間條件、用戶條件、業(yè)務(wù)條件等，也可以擴(kuò)展其它條件。

5 PCC規(guī)則集中配置方案

為避免分散配置和線下確認(rèn)的傳統(tǒng)配置方式帶來的種種弊端，PCC規(guī)則可以采用集中化管理方式，將PCC規(guī)則的配置功能集中在一個功能模塊中，在現(xiàn)有PCC架構(gòu)中引入PCC規(guī)則集中配置功能模塊，負(fù)責(zé)統(tǒng)一的配置PCC規(guī)則，并將PCC規(guī)則自動同步給各種類型的網(wǎng)元實(shí)體。PCC規(guī)則集中化自動配置方案如圖4所示。

PCC規(guī)則集中配置模塊具有規(guī)則配置、自動同步、規(guī)則稽核、模擬驗(yàn)證、網(wǎng)元配置和流程控制等核心功能。具體如下：

（1）規(guī)則配置是指集中配置PCC規(guī)則的功能，在統(tǒng)一的入口錄入所有PCC規(guī)則的完整信息，包括PCC規(guī)則基本信息、業(yè)務(wù)流量模板信息、策略控制規(guī)則信息、計費(fèi)控制規(guī)則信息、PCC條件信息等。同時，負(fù)責(zé)完成PCC規(guī)則組的配置，建立規(guī)則組與規(guī)則的群組關(guān)系。由業(yè)務(wù)需求變化導(dǎo)致的PCC規(guī)則變更、刪除等操作都由此功能完成。

（2）自動同步是指將PCC規(guī)則自動同步給各種網(wǎng)元的功能，涉及的網(wǎng)元包括PCEF、PCRF、OCS、OFCS等，它根據(jù)不同類型的網(wǎng)元以及不同類型的PCC規(guī)則，向不同網(wǎng)元同步所需的信息集，如對于引用型規(guī)則，向PCRF同步PCC規(guī)則的基本信息，而向PCEF同步PCC規(guī)則的完整信息。

（3）規(guī)則稽核是指定期對已同步給各網(wǎng)元的PCC規(guī)則信息進(jìn)行稽核比對的功能，包括增量稽核和全量稽核，集中配置模塊定期從各網(wǎng)元中獲取PCC規(guī)則稽核文件，對當(dāng)中的PCC規(guī)則信息進(jìn)行比對，發(fā)現(xiàn)不一致的情況應(yīng)即時更正，確保各網(wǎng)元配置一致。

（4）模擬驗(yàn)證是指通過觸發(fā)模擬LTE用戶上網(wǎng)行為對PCC規(guī)則的執(zhí)行進(jìn)行驗(yàn)證測試，LTE用戶訪問相應(yīng)的定向內(nèi)容后，集中配置模塊分別從各網(wǎng)元獲取該用戶的PCC規(guī)則執(zhí)行日志，通過核對PCC規(guī)則日志的匹配情況，驗(yàn)證PCC規(guī)則配置的一致性。

（5）網(wǎng)元配置是指維護(hù)需要同步PCC規(guī)則信息的各類網(wǎng)元實(shí)例配置信息的功能，如網(wǎng)元的類型、網(wǎng)元的IP地址、交互認(rèn)證信息等，以便當(dāng)網(wǎng)元集群部署發(fā)生變化時，PCC規(guī)則亦能準(zhǔn)確同步，沒有遺漏。

（6）流程控制是指對PCC規(guī)則配置的全流程進(jìn)行監(jiān)控管理的功能，統(tǒng)一監(jiān)控PCC規(guī)則錄入、審核、同步、驗(yàn)證等各個環(huán)節(jié)，一旦出現(xiàn)異常能夠及時告警，如同步環(huán)節(jié)異常告警等。

PCC規(guī)則集中化自動配置方案能夠有效解決傳統(tǒng)配置的問題。在配置效率方面，集中配置方案采用統(tǒng)一配置自動同步方式，避免了傳統(tǒng)方式下在多個網(wǎng)元重復(fù)配置的問題，使配置工作量大幅下降，提升配置效率；在配置難度方面，不同網(wǎng)元配置信息得到統(tǒng)一維護(hù)，通過同步接口自動向各網(wǎng)元發(fā)布所需PCC配置信息，避免了漫長的分散配置和線下確認(rèn)過程，從而降低配置難度；在配置準(zhǔn)確性方面，集中配置方案通過統(tǒng)一錄入、統(tǒng)一維護(hù)的方式避免了分散配置帶來的不同理解及配置不一致的問題，并通過多種措施進(jìn)一步保障規(guī)則數(shù)據(jù)的一致性，包括規(guī)則稽核、模擬驗(yàn)證等，可使配置出錯的機(jī)會大幅下降。

6 結(jié)束語

隨著LTE流量經(jīng)營的不斷深入，基于智能管道的產(chǎn)品或服務(wù)日益增多，PCC規(guī)則的配置量會大幅提升，而PCC規(guī)則配置的效率問題和準(zhǔn)確性問題將受到關(guān)注。如果問題不能很好地解決，不但影響LTE用戶體驗(yàn)和網(wǎng)絡(luò)資源的合理分配，還會影響相關(guān)業(yè)務(wù)的發(fā)展進(jìn)度?；诖?，本文首先分析了PCC規(guī)則的配置需求以及傳統(tǒng)PCC規(guī)則配置方法存在的問題，然后設(shè)計了PCC規(guī)則的信息模型，最后提出了PCC規(guī)則集中化自動配置的技術(shù)方案。該方案是解決現(xiàn)存配置問題的有效途徑之一，并有助于提升PCC規(guī)則的大規(guī)模配置能力。

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