內(nèi)容計費標準的技術(shù)進展

1、計費標準的演進和內(nèi)容計費的標準化

　　3GPP的R6中正式增加了內(nèi)容計費的功能要求，盡管存在不少技術(shù)難題，但是標準化進展的速度還是比較快的�？v觀GPRS/UMTS計費系統(tǒng)的演進，分組網(wǎng)絡(luò)從2G到R99、再到R4/R5都是以離線計費為主，功能沒有明顯的增強。而在3GPP的R6中，分組網(wǎng)絡(luò)提出了在線計費和內(nèi)容計費兩大功能，因此計費能力大大提高。

　　離線計費一直是分組網(wǎng)絡(luò)采用的主要計費方式。會話中和會話結(jié)束后，分組網(wǎng)元SGSN和GGSN分別產(chǎn)生計費話單，經(jīng)過計費網(wǎng)關(guān)功能（CGF）發(fā)送給運營商的后臺計費系統(tǒng)，CGF的功能是收集、存儲、過濾話單并進行合并處理。3GPP的R6統(tǒng)一了分組網(wǎng)元與CGF之間的Ga接口、CGF與計費系統(tǒng)之間的Bp接口以及通用的計費話單參數(shù)。離線計費系統(tǒng)（Offline Charging System，OFCS）的結(jié)構(gòu)如圖1所示。


圖1　OFCS的結(jié)構(gòu)

　　在線計費為分組網(wǎng)絡(luò)提供了實時計費功能，通過新增的在線計費系統(tǒng)（Online Charging System，OCS）實時控制分組網(wǎng)元的業(yè)務(wù)流程。如果說現(xiàn)有的GPRS+CAMEL3是基于SGSN的實時計費解決方案，那么3GPP的R6中的在線計費可以看作是基于GGSN的解決方案。GGSN通過數(shù)據(jù)平面功能（Traffic Plane Function，TPF）實體與OCS建立統(tǒng)一的在線計費接口，OCS支持運營商賬戶系統(tǒng)的交互和管理，包括充值中心和準實時計費賬戶系統(tǒng)，因此運營商的賬戶系統(tǒng)可以對GGSN承載的業(yè)務(wù)流程進行實時控制。3GPP的R6規(guī)定了OCS和TPF功能，規(guī)范了OCS與TPF之間的Ro接口要求。在線計費系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖2所示。


圖2　OCS的結(jié)構(gòu)

　　內(nèi)容計費在3GPP的R6中稱為基于流的計費（Flow Based Charging，F(xiàn)BC），它不是新增的計費方式，而是計費功能和粒度的擴展，因此FBC的功能在離線計費和在線計費方式中都有應(yīng)用。分組網(wǎng)元GGSN通過TPF采集業(yè)務(wù)流相關(guān)的信息，實施與流相關(guān)的計費。分組網(wǎng)元受到計費規(guī)則功能（Charging Rule Function，CRF）的實時管理和控制，運營商在應(yīng)用功能（Application Function，AF）實體定制的計費規(guī)則通過統(tǒng)一的接口實時傳送到計費規(guī)則功能（Charging Rules Function，CRF），從而達到運營商對業(yè)務(wù)內(nèi)容進行計費的目的。3GPP的R6中規(guī)定了AF、CRF和TPF的流計費功能，規(guī)范了TPF與CRF之間的Gx接口和CRF與AF之間的Rx接口。另外，3GPP的R6還定義了eG-CDR，GGSN在原有話單G-CDR的基礎(chǔ)上補充了流計費信息。

　　基于業(yè)務(wù)流的計費參考模型如圖3所示。Gz是TPF與OFCS的接口，是離線計費接口Ga的一部分；Gy是TPF與OCS的接口，是在線計費接口Ro的一部分。


圖3　基于業(yè)務(wù)流的計費參考模型

　　流計費的標準主要由3GPP的兩個工作組負責，其中SA2負責計費功能規(guī)范的制定，CT3負責計費接口的標準化。

2、FBC的工作原理

　　GPRS的分組域計費是基于時長、流量或PDP（APN和QoS）的。隨著移動互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的不斷增多，基于時長、流量和PDP的計費已不能滿足需求，需要應(yīng)用流機制來區(qū)分用戶數(shù)據(jù)中的業(yè)務(wù)流并配以相關(guān)的資費標準。

　　FBC是通過IP過濾器來區(qū)分用戶上下行數(shù)據(jù)中的業(yè)務(wù)流的。過濾規(guī)則由運營商定義，其規(guī)則一般基于5元組（源IP地址、目的IP地址、源端口號、目的端口號和協(xié)議ID）以及深層過濾器（對用戶IP包進行更深層的分析并識別用戶業(yè)務(wù)的狀態(tài)）。在同一PDP中可同時實施多個業(yè)務(wù)流過濾器。

　　2.1　TPF

　　TPF應(yīng)能夠支持如下功能：業(yè)務(wù)流區(qū)分及統(tǒng)計；預(yù)定義計費規(guī)則和預(yù)定義過濾器；請求計費規(guī)則；選擇CRF并提供相關(guān)信息；信譽度管理。

　　業(yè)務(wù)流區(qū)分及統(tǒng)計能夠?qū)崿F(xiàn)不同業(yè)務(wù)流的區(qū)分、流量統(tǒng)計及流量報告。在GPRS中，TPF是GGSN中的一個邏輯功能實體，即使是同一PDP上下文承載的不同業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流，TPF也能夠進行區(qū)分。

　　預(yù)定義計費規(guī)則和預(yù)定義過濾器是指TPF中可以建立預(yù)定義的計費規(guī)則和過濾器，并通過CRF的觸發(fā)來激活。

　　請求計費規(guī)則使得TPF在承載建立、修改、終止及發(fā)生特定事件時可以向CRF請求新的計費規(guī)則。

　　選擇CRF并提供相關(guān)信息要求TPF能夠在多個相連的CRF中選擇正確的CRF并提供承載的相關(guān)信息。在GPRS中，TPF主要根據(jù)APN來選擇CRF，IMSI和MSISDN作為備選信息。

　　OCS中TPF要提供信譽度管理，要求能夠管理同一用戶的多個信譽度，當用戶無授權(quán)的信譽度時，TPF可以終止該業(yè)務(wù)流。信譽度管理采用重鑒權(quán)方式，OCS能夠在下述情況觸發(fā)TPF進行重新鑒權(quán)：

　�。�1）信譽度鑒權(quán)周期結(jié)束；

　�。�2）計費密鑰改變；

　　（3）SGSN改變；

　�。�4）PLMN改變；

　�。�5）QoS改變；

　�。�6）路由區(qū)類型改變。

　　2.2　CRF

　　CRF需要實現(xiàn)以下功能：產(chǎn)生計費規(guī)則；激活計費規(guī)則；提供計費規(guī)則；提供事件觸發(fā)集。無論是OCS還是OFCS都要提供這些功能。

　　產(chǎn)生計費規(guī)則是指CRF根據(jù)TPF和AF發(fā)來的有關(guān)承載及業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流的信息作出判斷，從而產(chǎn)生適合該業(yè)務(wù)流的計費規(guī)則，并且能夠識別出是否需要提供新的計費規(guī)則。

　　激活計費規(guī)則是指當TPF中預(yù)定義了計費規(guī)則或過濾器時，CRF能夠發(fā)送觸發(fā)信息給TPF從而激活計費規(guī)則。

　　提供計費規(guī)則要求CRF收到TPF的請求或AF的相關(guān)信息后作出響應(yīng)。

　　提供事件觸發(fā)集是指CRF要向TPF提供事件觸發(fā)集，每個計費規(guī)則都和特定的事件觸發(fā)集相關(guān)聯(lián)，當發(fā)生事件觸發(fā)時，TPF可以請求新的計費規(guī)則。

　　2.3　AF

　　AF提供給CRF相關(guān)信息，用于CRF選擇合適的計費規(guī)則及構(gòu)建計費規(guī)則的參數(shù)。AF可以和多個CRF互連。選擇CRF時應(yīng)考慮以下方面：

　�。�1）終端用戶IP地址；

　�。�2）AF可以獲得的其他用戶信息。

　　AF可以提供如下信息：

　�。�1）識別業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流的信息；

　�。�2）AF記錄信息（可選）；

　�。�3）支持計費選擇的信息，如應(yīng)用標識、應(yīng)用事件標識、媒體流類型（可選）、流速率（可選）和用戶信息等。

　　2.4　Gx接口

　　Gx是連接CRF和下層承載網(wǎng)（GGSN/TPF）的接口，用于計費規(guī)則相關(guān)信息的傳遞，該接口基于Diameter和Diameter信譽度控制應(yīng)用協(xié)議。Gx接口支持如下功能：

　�。�1）建立及維護Gx的連接。

　�。�2）TPF向CRF請求計費規(guī)則，TPF在下述情況下向CRF發(fā)起計費規(guī)則請求。

　�、俪休d建立：在承載建立時TPF向CRF提供用戶標識及與用戶的相關(guān)信息，如接入網(wǎng)、用戶IP地址等，CRF可根據(jù)這些信息選擇合適的計費規(guī)則。

　　②承載修改：在承載發(fā)生改變時，TPF將修改的信息通知給CRF。

　�、厶厥馐录�觸發(fā)：當有特殊事件觸發(fā)時，TPF將相關(guān)信息通知給CRF。

　�。�3）CRF向TPF提供計費規(guī)則：CRF響應(yīng)TPF的請求并通知TPF可用的計費規(guī)則，這些規(guī)則可以是CRF產(chǎn)生的，也可以是TPF預(yù)先設(shè)置的。CRF提供的計費規(guī)則信息有以下三種方式：

　　①TPF預(yù)設(shè)置計費規(guī)則參考值及采取的行動，如激活或去活TPF中定義的計費規(guī)則；

　　②CRF已經(jīng)提供的計費規(guī)則參考值、修改的信息及采取的行動，如計費規(guī)則修改或刪除；

　　③CRF新提供的計費規(guī)則參考值及采取的行動，如計費規(guī)則建立。

　　CRF可以按上述方式提供多種計費規(guī)則作為備選，且可在一個信令流程中實現(xiàn)。

　　（4）CRF向TPF提供事件觸發(fā)：CRF利用計費規(guī)則提供流程來通知TPF事件觸發(fā)集，當TPF檢測到特定事件發(fā)生時將向CRF重新請求計費規(guī)則。

　�。�5）CRF向TPF提供OCS/0CF地址。

　　（6）TPF通知CRF終止承載。

　　2.5　Rx接口

　　Rx是連接上層IMS域（P-CSCF）和CRF之間的接口，用于傳遞應(yīng)用層的相關(guān)業(yè)務(wù)信息，該接口基于Diameter協(xié)議。一個CRF可以為多個P-CSCF提供服務(wù)，而一個P-CSCF可以和多個CRF建立連接。Rx接口支持如下功能。

　�。�1）建立及維護Rx連接。

　�。�2）會晤信息及相應(yīng)修改信息的傳遞：當一個新的會晤建立時，P-CSCF將相關(guān)的會晤信息發(fā)送給CRF；會晤發(fā)生修改時，P-CSCF將修改信息發(fā)送給CRF。CRF可根據(jù)這些信息選擇合適的計費方式。

　　（3）門控功能：P-CSCF可以通知CRF業(yè)務(wù)流是否能夠通過網(wǎng)絡(luò)。

　　（4）會晤終止通知：當會晤終止時，P-CSCF可以通知CRF。

　�。�5）承載相關(guān)事件通知：當承載發(fā)生特定事件（如承載建立、承載修改和承載恢復(fù)）時，CRF可以通知P-CSCF。

　�。�6）承載釋放通知：當承載釋放時，CRF可以通知P-CSCF。

　�。�7）會晤信息和承載的綁定。

3、FBC的標準進展

　　隨著IMS的引入，F(xiàn)BC得到了更加廣泛的應(yīng)用。FBC為在分組網(wǎng)絡(luò)承載之上構(gòu)建一個可管理、可控制的IMS系統(tǒng)提供了計費方面的保證，成為支持IMS計費的必要功能。3GPP的R7對FBC的結(jié)構(gòu)和功能進行優(yōu)化，F(xiàn)BC與分組網(wǎng)絡(luò)的IP策略控制機制加以融合。

　　3.1　FBC與IMS計費的結(jié)合

　　3GPP的R5/R6引入了IMS，IMS獨立于接入網(wǎng)絡(luò)，為多媒體業(yè)務(wù)提供控制和管理功能。當用戶通過移動分組網(wǎng)絡(luò)接入時，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、會話控制信令都承載在分組網(wǎng)絡(luò)上。

　　從整個系統(tǒng)來看，端到端業(yè)務(wù)的計費由應(yīng)用平臺負責，核心網(wǎng)會話的計費由IMS負責，承載網(wǎng)絡(luò)的計費由分組網(wǎng)絡(luò)負責。IMS計費網(wǎng)元采集SIP信令中的時間、地址、媒體信息等，并以會話或者事件來觸發(fā)計費。分組網(wǎng)絡(luò)為IMS提供承載層計費，可以說FBC是分組網(wǎng)絡(luò)支持IMS的必要功能。一方面，通過FBC分組網(wǎng)絡(luò)可以區(qū)分IMS SIP信令和IMS媒體數(shù)據(jù)兩種流量，以便采取不同的計費策略；另一方面，只有通過計費接口控制了業(yè)務(wù)流程，IMS才能對分組網(wǎng)絡(luò)起到真正的管理作用。

　　IMS計費和分組網(wǎng)絡(luò)的計費架構(gòu)如圖4所示，IMS的P-CSCF提供了FBC中AF的功能，CRF可以由IMS系統(tǒng)設(shè)備提供，但在邏輯上獨立于IMS實體。


圖4　IMS計費和分組網(wǎng)絡(luò)計劃架構(gòu)

　　3.2　FBC的演進

　　3GPP R7對FBC進一步演進提出了PCC（策略控制和計費）研究項目。PCC通過合并網(wǎng)元功能和接口進一步優(yōu)化現(xiàn)有的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

　　在3GPP的R5/R6中，為了在IP承載上實現(xiàn)端到端的QoS保證，3GPP提出IP策略控制機制。它在邏輯結(jié)構(gòu)和接口協(xié)議上與FBC有相似之處，其中AF是為需要進行IP承載資源控制（如分組網(wǎng)絡(luò)）而提供應(yīng)用的單元（對于IMS就是P-CSCF）；PDF是策略決定點；GGSN是策略實施節(jié)點，相關(guān)接口有Go和Gq。其中Go接口是PDF對下層承載網(wǎng)絡(luò)（分組網(wǎng)GGSN）策略控制接口，采用COPS協(xié)議；Gq接口是IMS對PDF的策略控制接口，采用Diameter協(xié)議。

　　在3GPP R7的演進方案中，PDF和CRF將融合為一個新的邏輯節(jié)點PCRF（策略和計費規(guī)則功能），Gx和Go融合為Gx+接口，Rx和Gq合并為Rx+接口。策略規(guī)則和計費規(guī)則的處理場景合并后可以在一個消息中一起承載。目前這個項目正在研究階段，研究報告TR 23.803已經(jīng)處于規(guī)范TS 23.203的起草階段。