IMS系统中PCC架构及引入

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IMS系统中PCC架构及引入

　　IMS具有分布式、接入无关性、有标准开放的业务控制接口等特点，为下代网络融合演进的核心技术，PCC架构适于基于QoS及带宽的策略控制和基于流的计费。同时可为异构网络下实现策略与计费控制的实现提供了可能，为基于IMS架构的FMC提供了实现方案。

　　1 关键技术研究

　　1.1 IMS系统计费策略研究

　　R5版本中提出IMS架构后经过了R6、R7版本的发展。IMS实体分为六种主要类型：会话管理和路由类、数据库、网间配合元素、服务、策略支撑实体和计费。计费系统是IMS网络重要组成部分，是其六大实体之一。无论是离线计费还是在线计费都有众多的网元产生计费信息，一项业务会在多个网元产生计费信息。

　　IMS计费系统中涉及到的主要接口有：Rf、Ro、Bx参考点。其中Rf、Ro参考点采用Diameter协议，Rf用于收集来自IMS各个网元产生的离线计费数据;Ro用于收集来自IMS网元中生的在线计费数据;Bx接口采用FTP协议，用于将CDR数据传送给计费系统。从PCC架构对于计费控制方面的需求看，计费向网络侧迁移是有必要的。主要体现在下面三个方面：

　　(1)基于内容的计费需要计费向网络侧迁移。SIP-AS、P-CSCF提供给PCRF的业务内容、编码格式等信息的获取有利于PCRF参与到计费控制中来，完成基于内容以及基于AS提供业务采用的不同编码格式等来进行计费。基于QoS的计费需要计费向网络侧迁移。在PCEF的承载控制层面完成的承载控制是以由PCRF提供的或由PCEF预置QoS信息。可以根据这些网络信息以及SPR提供的签约信息完成基于QoS的计费。

　　(2)融合计费也需要计费向网络侧迁移。各种模式的融合计费需要计费向网络侧迁移，计费系统关联和核减只在计费系统处理的模式不适应融合计费的需求。

　　(3)异构网络下的计费需要计费向网络侧迁移。未来基于PCC架构的移动通信网与基于RACS架构的固定通信网之间进行融合计费时，计费向网络侧迁移这种模式使这两种不同通信网之间完成计费控制成为可能。

　　基于IMS网络和PCC架构的特性分析，在IMS网络中提出一种模型用于在网络侧实施计费控制，该方案的主要设计思想如下：

　　(1)在AF/P-CSCF侧由运营商预置提供的业务种类信息，这个信息可以由PCRF通过Rx接口获得，用于基于业务的计费和在PCRF中生成对于不同业务的PCC规则，该信息包括QCI、MBR、GBR等，用于提供按不同业务来计费的信息;同时由PCRF提供给PCEF的IP-CAN承载和应用级的计费标识符信息也可以通过Rx提供给AF，由AF完成有关基于业务或者基于承载类型的计费。

　　(2)通过PCRF与SPR的交互获得用户的签约信息，同时与PCEF进行交互进行计费控制。

　　(3)将QCI信息映射成3G QoS信息，同时用于基于不同的QoS来计费。这部分也包括提供的不同宽带基于用户的签约等级类型，也可以基于这些混合条件完成计费控制。

　　(4)由PCRF来生成基于每个业务数据流的计费信息，完成对于每个业务数据流的计费。

　　1.2 IMS网络PCC架构研究

　　基于PCC架构以及各网元功能及它们之间接口传递的信息，结合对SIP、Diameter、SDP协议的研究，提出了一种用于实现PCRF功能的架构模型。包括Diameter适配器、接入授权管理模块、PCC规则生成模块、承载控制模块构成。

　　(1)Diameter适配器负责与AF/PCEF之间进行通信：接收AF的会话建立、修改、撤销请求并将Diameter消息解码成PCRF的应用数据，并将请求消息传递给接入授权管理模块。完成PCEF与承载控制模块之间的双向通信。通过Diameter适配器完成对于PCEF的网络实时监控、PCC规则下发等功能;同时PCEF通过Diameter适配器可以发送承载建立、修改、撤销请求，向承载管理模块报送PCEF资源使用情况信息以及PCC规则的执行情况信息。

　　(2)接入授权管理模块负责处理来自Rx接口的AF会话建立、修改、撤销请求消息，检查请求消息的合法性，完成对SPR的查询。同时SPR中信息有修改的情况，将及时通知接入授权管理模块。在会话状态发生变化时，向AF发送重新授权请求、中断会话请求。

　　(3)PCC规则生成模块主要的功能是生成PCC规则。可完成与接入授权管理模块以及承载控制模块的通讯、计费规则生成、策略规则生成、业务数据流检测信息生成。

　　(4)承载控制模块负责当IMS会话跨越多个IMS管理域或穿越IP骨干网时，提供代理功能与其他PCRF进行QoS资源协商，为会话提供全网统一的QoS保证服务;并监控本管理域内网络资源的使用状况，在生成PCC规则前，承载控制模块根据已经承载的业务信息计算网络可用资源，为接入控制提供接纳决策。

　　2 IMS系统中PCC部署策略

　　2.1 PCC引入初期

　　PCC引入初期，由于用户业务量较小，PCC主要配合市场、营销策略，以发展客户、关注客户体验、培养客户习惯为主。这一阶段需要在IMS网络中增加PCRF，可考虑新增PCRF与SPR合设;需在PCEF增加Gx接口基本配置，并视网络实际对部分已有GGSN升级以支持PCEF功能。该阶段PCRF内只为部分用户配置较为基本的用户套餐，配置的规则数及处理能力要求较低，可同时连接多个PCEF，即按照大区制进行部署，同时考虑到现网SPR具体存储内容、格式及Sp接口规范等均无标准定义，故引入初期采用内置SPR方式进行，完成差异化策略制定，实现动态差异化服务。而PCEF可通过GGSN设备升级改造或新建解决，具体建议根据厂家情况区别对待，当两者为同厂家时，采用现网升级或新建均可，若异厂家部署时，建议现网升级，减少异厂家对接接口及异厂家设备兼容性问题。

　　2.2 PCC引入后期

　　PCC引入后期，随着IMS业务不断发展，规模用户启用PCC规则，用户量和业务量已经达到相当规模，这时考虑一个大区内新建多个PCRF负荷分担，并通过引入DRA来完成PCRF的发现和选择，并考虑采用独立SPR或UDC架构完成用户数据存储功能。

　　PCRF通过DRA与多个区域的PCEF进行连接，DRA在这里作为一个关键系统管理和路由功能实体，通过Diameter接口传递了大量来自于PCRF的信息。移动网络中，DRA负责同一用户的不同承载或PDP上下文只使用一个PCRF，对状态、配额管理以及整个承载管理进行关联。对于IMS或使用Rx接口实现互联的应用功能，DRA将AF请求路由到正确的PCRF处理实体，以保证正确地处理和确认应用QoS/计费请求。该阶段SPR的设置应考虑与其他用户数据存储网元融合，统一在UDC架构内。

　　以拜访网络中的PCEF寻找最佳路由为例，归属网络中的PCRF与拜访网络中的PCRF之间的参考点需进行信息交互。

　　预先定义的PCC规则，不是漫游协议的一部分，不能够被H-PCRF动态激活。也就是说：如果在归属网络中的业务数据流动态地激活不包含在漫游协议中的预定义规则时，那么这个业务数据流将不得不在拜访网络中使用不同的PCC规则。

　　2.3 IMS业务漫游QoS问题

　　通过PCC为IMS业务配置不同的QoS策略，为IMS语音配置GBR策略。AF通过Rx接口告知PCRF语音业务QoS需求，PCRF生成动态策略下发PCEF执行。为了避免流量迂回，减少语音接通时延，漫游场景下，应为IMS业务配置单独的APN，保证IMS业务使用拜访地PGW，此时使用拜访地P-CSCF，即AF位于拜访地。目前IMS业务QoS漫游方案比较如表1所示。

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