PCC規則集中化自動配置技術研究

池煒成

為了提升PCC規則的大規模配置能力，避免傳統配置問題，在分析PCC規則配置需求以及傳統PCC規則配置方法存在問題的基礎上，設計PCC規則的信息模型，并提出PCC規則集中化自動配置的技術方案，以大幅提升配置效率，同時減少配置錯誤。

策略與計費控制 策略與計費控制規則 業務數據流 集中化自動配置

1 引言

PCC（Policy and Charging Control，策略與計費控制）架構是LTE核心網中非常重要的技術架構，也是實現移動網絡智能化、業務控制精細化、服務提供差異化的核心架構。它通過基于流的計費控制實現細粒度業務或區分內容的計費，通過面向IP（Internet Protocol，互聯網協議）會話、IP承載、IP流等不同層面的策略控制實現細分業務的門控、QoS（Quality of Service，服務質量）控制等，從而實現對移動網絡資源的智能調控。

PCC規則是PCC架構中最重要的信息，PCC的決策與執行都圍繞著PCC規則進行。PCC規則是PCC決策的選擇結果，同時也是PCC執行的行動依據。然而如果PCC規則的配置存在問題，如規則數據不準確、規則不完整、規則不一致、規則不同步等，那么PCC策略將無法執行或執行錯誤，從而會對移動用戶的服務體驗造成不良影響，同時也會造成網絡資源的錯配或浪費，因此PCC規則的配置技術值得探討。本文通過闡述PCC規則的配置需求，并分析傳統PCC規則配置存在的問題，設計了PCC規則的信息模型，最后提出了PCC規則集中化自動配置的技術方案。

2 PCC規則配置需求

PCC規則是用于檢測SDF（Service Data Flow，業務數據流）以及對業務數據流進行策略控制與計費控制的規則信息集合。PCC規則的作用包括檢測IP包屬于哪個業務數據流、標識業務數據流所屬業務、為業務數據流提供可用的計費參數、為業務數據流提供策略控制等。PCC規則中的業務數據流模板用于檢測業務數據流，激活PCC規則意味著符合業務數據流模板的IP包屬于同一個業務數據流，同一個業務數據流的上、下行IP包將被映射到已綁定的承載中，針對該業務數據流的PCC相關策略會被調用，包括QoS策略、門控策略和計費控制策略等。

PCC規則的使用貫穿于整個PCC決策與執行過程當中。以移動用戶上網訪問定向內容（如某影視頻道）的流程為例，用戶通過LTE接入發起PDN（Packet Data Network，分組數據網）連接請求，PCEF（Policy and Charging Enforcement Function，策略與計費執行功能）接收到請求后向PCRF（Policy and Charging Rules Function，策略與計費規則功能）申請策略控制，PCRF根據用戶簽約業務信息或業務規則進行PCC決策，生成相關PCC規則并在響應消息中下發給PCEF。會話建立后，用戶訪問定向內容，PCEF執行相應的PCC規則，PCEF為每個接收到的IP包選擇一個PCC規則，將PCC規則中的業務數據流模板與IP包進行匹配，當IP包與一個業務數據流模板相符時，就執行PCC規則相關策略，并在用戶話單記錄流量、時長、費率組等計費信息，OCS（Online Charging System，在線計費系統）或OFCS（Offline Charging System，離線計費系統）再根據這些計費信息完成對定向內容的批價等計費處理。從上述過程可以看出，PCC規則相關信息需要在多個網元中配置，包括PCRF、PCEF、OCS、OFCS等，具體如圖1所示。

根據3GPP規范，PCC規則分為以下兩大類：

（1）動態PCC規則（簡稱動態規則）。這類規則由PCRF進行PCC決策時動態生成，PCRF激活動態PCC規則時通過Gx接口向PCEF提供PCC規則的完整信息。

（2）預定義PCC規則。它又細分為PCRF可引用的預定義PCC規則（簡稱引用型規則）和PCRF不可見的預定義PCC規則（簡稱隱藏型規則）。引用型規則是在PCEF中預先定義的PCC規則，它可以被PCRF在任意時間激活、去激活，激活此類PCC規則時，PCRF僅需向PCEF提供PCC規則的引用名稱或標識；隱藏型規則是PCEF根據業務需要可自行執行的PCC規則，PCRF不參與此類規則的分配與控制過程。

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

3 PCC規則傳統配置問題

PCC規則由運營商根據業務需求定義，3GPP并沒有就PCC規則的提供過程進行規范，需要由運營商自行決定。PCC規則配置相關信息需要在多種類型的網元（PCEF、PCRF、OCS、OFCS等）上配置，傳統的PCC規則配置主要采用分散配置和線下確認的方式進行，即配置人員分別在各自的網元上進行PCC規則配置，然后通過線下方式確認多方配置是否匹配，如確認PCRF上的PCC規則引用名稱或標識是否與PCEF上的配置一致。傳統PCC規則配置的基本流程如圖2所示。

具體如下：

（1）業務部門提出PCC需求，提供相關需求描述文檔。

（2）各網元配置人員根據需求文檔在自己的網元進行配置。

（3）各方通過線下溝通確認多方配置是否匹配。

（4）進行多方參與的聯調測試。

這種傳統的PCC規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規則要在多種網元上手工配置一次，重復配置工作量巨大，整個配置過程漫長。在流量經營的大趨勢下，基于業務數據流的流量銷售與服務管理越來越普遍，PCC規則的配置量日益增大。另外，網元很可能采用集群技術，同種網元部署多套設備（多個實例），而PCC規則要在每個網元實例上配置。這些都會讓傳統方式的PCC重復配置問題進一步放大。

（2）配置難度大。PCC規則配置不但要在同種網元的多個實例之間保持一致，還要在不同類型的網元之間保持一致，如在PCRF與PCEF之間保持一致。由于網元類型、網元實例眾多，網絡結構也越來越復雜，要通過線下確認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，不同網元配置人員對配置需求的理解容易出現偏差，且不同網元產品的實現方式不同，配置參數差異大，所以很容易出現一些非預期的配置錯誤。傳統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，還需要注意網元間配置的依賴關系，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業務上線的進度，配置難度大導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，如不能提供用戶預期的QoS、無法正確標識業務數據流導致計費出錯等，同時還會導致網絡資源管理混亂，如本來網絡擁塞時需要對某些業務（如大量占用帶寬的P2P業務）做門控，但由于配置錯誤沒有正確執行，導致其它大量用戶的正常業務難以使用網絡。

4 PCC規則信息模型

由于PCC規則配置涉及多種類型的網元，不同網元的規則表達可能不一致，為了實現PCC規則的集中化自動配置，需要有一個統一的PCC規則信息模型，使各網元使用統一的標準接收配置信息，并自動轉化為網元自身的規則實現指令。

PCC規則包括五個部分的信息：第一部分是PCC規則基本信息；第二部分是業務流量模板信息；第三部分是策略控制規則信息；第四部分是計費控制規則信息；第五部分是PCC條件信息。一個PCC規則對應一個策略控制規則、一個計費控制規則和一個業務流量模板，而一個PCC規則可以有多個PCC條件。PCC規則信息模型如圖3所示。

具體如下：

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

（2）業務流量模板信息主要包括一個或多個業務數據流過濾器（Service Data Flow Filter），即包過濾器（Packet Filter），它用于選擇應用PCC規則的流量。每個包過濾器包括包過濾器標識、業務類型、流標簽、安全參數標識、流方向等信息，包過濾的具體內容由包過濾器內容限定，包過濾器內容信息包括源IP地址、源端口、目的IP地址、目的端口、網絡協議等信息。

（3）策略控制規則信息主要包括QoS控制規則、分配保留優先級、門控規則等。其中，QoS控制規則包括QoS級別標識、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；分配保留優先級包括優先級水平、先占能力標記、允許先占標記等信息；門控規則信息主要是流狀態，規定對流量是否放通，主要狀態包括上行放通、下行放通、上下行放通、上下行禁止。

（4）計費控制規則信息主要包括費率組、在線計費標記、離線計費標記、計量方法等。其中，費率組用于標記流量應采用的計費費率；在線/離線計費標記的禁用與啟用表示是否要對流量進行在線/離線計費；計費方法包括按時長計費、按流量計費等方式。

（5）PCC條件信息包括一個或多個PCC規則執行的前提條件信息，在滿足PCC條件時，PCC的相關規則才被執行，PCC條件分為位置條件、時間條件、用戶條件、業務條件等，也可以擴展其它條件。

5 PCC規則集中配置方案

為避免分散配置和線下確認的傳統配置方式帶來的種種弊端，PCC規則可以采用集中化管理方式，將PCC規則的配置功能集中在一個功能模塊中，在現有PCC架構中引入PCC規則集中配置功能模塊，負責統一的配置PCC規則，并將PCC規則自動同步給各種類型的網元實體。PCC規則集中化自動配置方案如圖4所示。

PCC規則集中配置模塊具有規則配置、自動同步、規則稽核、模擬驗證、網元配置和流程控制等核心功能。具體如下：

（1）規則配置是指集中配置PCC規則的功能，在統一的入口錄入所有PCC規則的完整信息，包括PCC規則基本信息、業務流量模板信息、策略控制規則信息、計費控制規則信息、PCC條件信息等。同時，負責完成PCC規則組的配置，建立規則組與規則的群組關系。由業務需求變化導致的PCC規則變更、刪除等操作都由此功能完成。

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

（3）規則稽核是指定期對已同步給各網元的PCC規則信息進行稽核比對的功能，包括增量稽核和全量稽核，集中配置模塊定期從各網元中獲取PCC規則稽核文件，對當中的PCC規則信息進行比對，發現不一致的情況應即時更正，確保各網元配置一致。

（4）模擬驗證是指通過觸發模擬LTE用戶上網行為對PCC規則的執行進行驗證測試，LTE用戶訪問相應的定向內容后，集中配置模塊分別從各網元獲取該用戶的PCC規則執行日志，通過核對PCC規則日志的匹配情況，驗證PCC規則配置的一致性。

（5）網元配置是指維護需要同步PCC規則信息的各類網元實例配置信息的功能，如網元的類型、網元的IP地址、交互認證信息等，以便當網元集群部署發生變化時，PCC規則亦能準確同步，沒有遺漏。

（6）流程控制是指對PCC規則配置的全流程進行監控管理的功能，統一監控PCC規則錄入、審核、同步、驗證等各個環節，一旦出現異常能夠及時告警，如同步環節異常告警等。

PCC規則集中化自動配置方案能夠有效解決傳統配置的問題。在配置效率方面，集中配置方案采用統一配置自動同步方式，避免了傳統方式下在多個網元重復配置的問題，使配置工作量大幅下降，提升配置效率；在配置難度方面，不同網元配置信息得到統一維護，通過同步接口自動向各網元發布所需PCC配置信息，避免了漫長的分散配置和線下確認過程，從而降低配置難度；在配置準確性方面，集中配置方案通過統一錄入、統一維護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，并通過多種措施進一步保障規則數據的一致性，包括規則稽核、模擬驗證等，可使配置出錯的機會大幅下降。

6 結束語

隨著LTE流量經營的不斷深入，基于智能管道的產品或服務日益增多，PCC規則的配置量會大幅提升，而PCC規則配置的效率問題和準確性問題將受到關注。如果問題不能很好地解決，不但影響LTE用戶體驗和網絡資源的合理分配，還會影響相關業務的發展進度。基于此，本文首先分析了PCC規則的配置需求以及傳統PCC規則配置方法存在的問題，然后設計了PCC規則的信息模型，最后提出了PCC規則集中化自動配置的技術方案。該方案是解決現存配置問題的有效途徑之一，并有助于提升PCC規則的大規模配置能力。

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