智能管道業務策略控制管理平臺的研究

張紀偉 張君 侯振強

中圖分類號：TN915.1文獻標志碼：A 文章編號：1009-6868 (2012) 04-0055-04

摘要:文章認為策略控制管理平臺能夠提供可用的策略和計費控制策略、實現業務數據流檢測、門限控制、QoS控制等功能。作為智能管道核心的策略控制管理平臺，可以幫助運營商對通信網絡的資源實現合理充分的調度，從而提高效率，獲得更多的利潤。

關鍵詞: 智能管道；策略和計費控制；管理平臺

Abstract: A policy control platform in a smart pipe has many functions, including controlling policy and charging, detecting service data flow, controlling gates, controlling QoS. At the core of a smart pipe, the policy controlplatform helps an operator reasonably schedule network resources, improve efficiency, and increase profit.

Key words: smart pipe; policy and charging control; management platform

移動寬帶和移動互聯網近年來發展迅速，但對于網絡資源的建設者、運營者的運營商來說，其用戶、網絡成本、收入三者之間的矛盾卻不斷凸顯與升級，特別是在智能手機的普及以及智能手機應用業務的發展過程中，運營商耗費巨資興建的通信網絡逐漸變成通道，而自身卻并未獲取應得的收入。為解決上述問題，智能管道概念應運而生。目前業界普遍認為智能管道是以運營商承載網絡為基礎，能夠提供高效、安全和高質量的流入/流出信息服務和數據傳送的一種服務能力。對網絡運營者來說，可以結合網絡能力、網絡性能、用戶終端、業務感知等因素，根據用戶內容和應用需要來配置相應資源，并實時動態調整，以提升用戶的業務體驗。智能管道概念延伸出的網絡管理方式和相關產品，是當前運營商較為看重的產品方向。

從技術架構上來看，智能管道一般被劃分為控制層和網絡層兩層結構，以實現網絡和控制的有機分離。其中網絡層一般包含有線/無線接入網、IP骨干網、傳送網、核心網、內容分發網絡等；控制層包括認證系統、網絡管理系統、分析調度執行系統、策略控制等系統。作為智能管道控制層的核心部件，策略控制系統發展較快。策略控制系統主要用以實現資源的分配管理、策略管理、業務管理、用戶簽約管理、計費管理等功能，它能夠根據用戶屬性、業務屬性、系統屬性等參數，定義和觸發相應的策略管理和計費規則，并支持批量、快速的業務定制與發布，從而達到實現用戶資源的自助申請和靈活調整，業務的按需保障等目的。一些國際標準也先后制訂和規范了策略控制系統的架構組成，廣泛應用的有：3GPP的策略和計費控制(PCC)架構、ITU-T的資源接入控制(RACF)架構（與TISPAN的RACS架構類似）以及寬帶論壇(BBF)組織的接入網策略控制(BPCF)架構。

1 策略控制管理平臺的

功能和作用

1.1 策略控制管理平臺在網路

系統中的位置

3GPP的PCC架構旨在幫助通信網絡應對數據業務流量的沖擊，實現差異化、精細化管控和網絡運營。它還能夠幫助運營商對其每個用戶使用的各種互聯網的應用做寬帶策略調整和計費控制，從而提高移動網絡資源的利用率，改善用戶的業務體驗，提升運營商的收入。3GPP定義的PCC架構如圖1所示。

根據規范定義，PCC架構包括策略和計費執行功能(PCEF)、承載綁定和事件報告功能(BBERF)、策略和計費規則功能(PCRF)、應用功能(AF)、在線計費系統 (OCS)、離線計費系統(OFCS)和用戶屬性存儲器(SPR)等關鍵部分和網元。其中，PCRF網元是PCC架構的核心部分。文章提出的策略控制管理平臺基于PCC架構，包含PCRF和SPR兩個網元，它可以實現用戶套餐數據管理、策略生成、策略管理與決策、策略下發等功能。策略控制管理平臺在整個通信網絡系統中的位置如圖2所示。

1.2 策略控制管理平臺的組成和功能

要完成一次策略決策與策略結果下發，策略控制管理平臺需要具備多個子模塊，并需與多個功能單元交互,這其中包括：

?需要與運營商業務運營支撐系統(BOSS)/客戶關系管理(CRM)系統交互，獲取從BOSS/CRM端的用戶的套餐或品牌信息。

?需有策略規則數據管理配置模塊，完成策略有關的基礎數據的錄入、設定、管理功能。

?需有策略規則生成模塊，能夠靈活定義策略和規則、實現策略規則的測試、驗證及其他管理功能。

?需有策略規則匹配模塊，完成套餐或品牌的策略規則關聯、變更、匹配、組合及其他管理功能。

?需有策略決策模塊，完成策略請求分析、策略規則決策確定，策略結果動作生成及其他管理功能。

?需有會話管理功能，管理與PCEF、SPR的會話。

?需有其他輔助支撐功能，例如Web界面管理，數據庫支撐等。策略控制管理平臺組成如圖3所示。

其中，策略規則數據配置功能單元用于配置策略規則所需的元素數據。每個策略規則都應該是用戶某種應用場景的語句化描述，需要適應用戶套餐的各種場景，并且必須有場景元素數據的支持。元素數據一般包括運營商信息、位置區CELLID信息、套餐服務區信息、接入點名稱(APN)信息、GPRS服務支持節點(SGSN)信息、統一資源定位符(URL)黑名單信息、終端國際移動裝備辨識碼(IMEI)信息、終端類型信息、套餐優惠時間段信息、套餐起始和終止時間信息等。只有將更廣泛、更可能的場景和套餐元素信息納入基礎數據，才能設計出更貼近用戶的規則和個性化套餐，體現出策略規則的靈活性和方便性。同時，策略規則也是套餐內在的具體表述和實現，是運營商根據用戶套餐的內容和現有策略基礎數據配置并靈活制訂出的策略描述。策略規則由策略條件和動作兩部分組成，而策略條件由場景參數、表達式和觸發條件組成；策略動作由費率信息、服務質量(QoS)信息、累計方案信息、允許標志等指令信息組成。策略控制管理平臺支持基于不同業務數據流的策略規則、門限策略規則、QoS控制策略規則、流計費的策略規則以及混合的策略規則的生成。運營商業務制訂人員根據策略基礎數據，結合網絡應用情形，通過策略控制管理平臺的Web界面制訂策略規則，并將策略規則與用戶套餐或品牌對應起來，完成策略規則的對應和匹配。當用戶進行網絡訪問時并符合策略規則的條件時，策略規則的動作就被執行。策略動作按協議約定好的操作指令規則生成并下發給PCEF，對用戶此次網絡訪問行為給出明確指示。通過策略控制管理平臺中的這樣的PCC規則和上述功能模塊，用戶的訂購套餐內容可以具體細化，直至指令實現，這樣則完成和滿足了用戶需求，實現了精細化的管理。

2 策略控制管理平臺的實現

2.1 策略控制管理平臺的決策方法

和流程

策略控制管理平臺各單元有機聯合，可以共同完成一次策略決策流程。手機用戶一般都歸屬于若干套餐品牌，而一個套餐品牌則由若干策略構成。手機用戶網絡訪問過程中其各應用策略的變換是由手機應用場景和情形的變化來觸發的，比如用戶套餐有效期到期、優惠時間段結、手機位置區域改變等，都會產生應用策略的變化。一個完整的策略是由若干策略規則組成，規則之間由規則優先級來確定應用先后順序。一條規則一般由一個條件和一個動作構成，具體的條件由若干條件參數和條件表達式構成，每個條件參數可能是同類參數的組合，如位置參數可能對應的是若干CELLID值；具體的動作由若干動作參數和動作表達式構成，每個動作參數可能包含一組協議值，如QoS參數可能包含協議中最大上傳速率(UL MBR)、分配的上傳速率(UL GBR)、最大下載速率(DL MBR)、分配的下載速率(DL GBR)等等。構成規則的條件有多種，可以隨機組合，常見的條件為，用戶(發起連接和使用流量的用戶信息)、協議(具體是哪種協議接入)、時間(發生流量的時間)、地點(發起流量的終端位置)、移動終端和CELLID的信息、接入的方式( GPRS,Wi-Fi,WiMax等)、流量使用情況(用戶使用了多少流量)；構成規則的動作也有多種，也可以隨機組合，常見的動作有計費費率、QoS值、允許標志、流量累計方案值等。

對于策略控制管理平臺來說，一個典型的策略決策流程如下（并如圖4所示）：

(1) 策略控制管理平臺收到PCEF發來的用戶上線或網絡訪問相關信息，解析出信息中的情形變化觸發器和若干協議屬性值(AVP)參數。

(2) 從SPR處請求獲得此用戶品牌和套餐信息。

(3) 通過品牌套餐優先級和策略優先級的匹配，確定了品牌和套餐的策略。

(4) 通過確定的策略，就可以得到若干規則。

(5) 按優先級逐條執行規則內的條件表達式。

(6) 當條件表達式執行結果為真時，返回該條件表達式對應的動作表達式信息。

(7) 將所有獲得的動作信息組合得到動作指令，返回給PCEF。

2.2 策略控制管理平臺的策略決策

實現

策略、規則的設定和策略決策判斷，是整個策略控制管理平臺最為重要的部分。策略、規則邏輯的正確性、方便性、兼容性以及策略決策的效率，決定了策略控制管理平臺的方便性與性能優劣。選用合適的編程語言和邏輯構建策略規則，能使策略控制管理平臺的開發實現事半功倍。python是一種面向對象、直譯式計算機程序設計語言，也是一種功能強大的通用型語言,它的語法非常簡捷和清晰，因此經常被當作腳本語言用于處理系統管理任務和Web編程，也較為適合完成各種高階任務。python編寫的代碼在可讀性、性能、代碼重用度、擴展性幾方面都優于普通的shell腳本，且python有較完善的與其他語言、常用數據庫的相互調用模式和封裝接口。在本策略控制管理平臺中，策略規則在系統內以若干python腳本存在，并由眾多的python代碼和正則表達式完成策略規則的組建與邏輯判斷。策略控制管理平臺根據PCEF上送的策略決策請求信息，并通過上述策略決策流程，定位到對應的策略和規則，也就是定位到相應的python腳本，并通過編程語言間的調用接口，調用python腳本，然后python腳本根據入參的內容，進行代碼執行與判斷，并得到策略執行動作結果作為出參傳出，策略控制管理平臺根據策略決策結果進行協議封裝與后續操作，并返回給策略及計費執行功能完成整個策略決策過程。策略決策的實現數據流程如圖5中所示。

3 結束語

移動通信已經步入移動互聯網和無線寬帶時代，分組數據業務也已經成為用戶需求的主流，同時用戶對上網及VOIP業務、移動電視、實時游戲和流媒體下載等增值數據業務需求越來越大。運營商在移動通信時代變革中應及時調整運營模式，通過加強網絡運營和管理，為用戶和業務提供差異化服務，滿足用戶的業務感受，并提供有力保障等服務來實現利潤最大化。作為智能管道核心的策略控制管理平臺，可以幫助運營商對通信網絡的資源實現合理充分的調度，使運營商可以深度參與到由用戶、應用開發者、服務提供者和網絡與計算資源構成的移動互聯網價值鏈中，擺脫成為“被動管道”的局面，通過管理模式創新和技術創新來獲取更多的收入和利潤。

4參考文獻

[1] 王茜, 陳運清, 曹磊.智能管道架構及技術方案探討[J].中興通訊技術,2012,18(1):16-19.

[2] 3GPP TS23.203 v10.3.0. Policy and Charging Control Architecture [S]. 2011.

[3] Hetland m l. Python基礎教程[M].2版. 司維, 曾軍崴, 譚穎華,譯.北京:人民郵電出版社,2010:2-4.

收稿日期：2012-06-22

作者簡介

張紀偉，南京理工大學碩士畢業；就職于中興通訊股份有限公司，研究方向為業務產品、增值業務平臺等；已發表中國科技核心期刊論文4篇，申請國內專利8項、國際專利6項，并且獲得國家專利1項。

張君，成都信息工程學院畢業；就職于江蘇省南京市聯通公司，研究方向為新業務營銷與業務管理；已在中國科技核心期刊中發表了論文2篇。

侯振強，南京郵電大學畢業；就職于中興通訊股份有限公司，研究方向為業務產品、增值業務平臺等。