（華信郵電咨詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司，杭州 310014）

PCC引入初期實(shí)現(xiàn)熱點(diǎn)區(qū)域控制的方案

姚瑤，王強(qiáng)

（華信郵電咨詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司，杭州 310014）

隨著移動(dòng)通信的發(fā)展，用戶(hù)數(shù)及業(yè)務(wù)量越來(lái)越大，繁忙小區(qū)時(shí)常會(huì)發(fā)生擁塞狀況，影響用戶(hù)的數(shù)據(jù)及話(huà)音業(yè)務(wù)使用。在PCC建網(wǎng)初期，如何安全有效地提高用戶(hù)使用感知是必須考慮的問(wèn)題。本文討論了可行方案并進(jìn)行了比選。

PCC；SPR；PCRF；熱點(diǎn)區(qū)域；策略控制

1 項(xiàng)目背景

隨著2G/3G網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)越來(lái)越多，移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展越來(lái)越快，導(dǎo)致繁忙小區(qū)用戶(hù)過(guò)多，業(yè)務(wù)量非常大，網(wǎng)絡(luò)資源緊張。在繁忙小區(qū)，用戶(hù)的大流量業(yè)務(wù)會(huì)影響正常瀏覽和上網(wǎng)業(yè)務(wù)，影響用戶(hù)上網(wǎng)體驗(yàn)，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)影響話(huà)音業(yè)務(wù)。3GPP中的策略控制和計(jì)費(fèi)（PCC，Policy Control and Charging）可以解決這個(gè)問(wèn)題。因此，在繁忙小區(qū)，啟用PCC策略控制，對(duì)用戶(hù)進(jìn)行業(yè)務(wù)管控，有效避免低價(jià)值業(yè)務(wù)帶來(lái)的網(wǎng)絡(luò)擁塞，提高用戶(hù)其它業(yè)務(wù)體驗(yàn)，是非常有必要的。對(duì)于非繁忙小區(qū)，一般情況，存在較為充足的無(wú)線資源，可暫時(shí)不考慮用戶(hù)管控?，F(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)小區(qū)分類(lèi)情況如圖1所示。

2 PCC簡(jiǎn)介

PCC架構(gòu)源于3GPP的提出，在3GPP R7版本中對(duì)PCC技術(shù)進(jìn)行了定義，規(guī)定了PCC采用業(yè)務(wù)承載和業(yè)務(wù)控制相分離的架構(gòu)。3GPP R8中增加了新的網(wǎng)元BBERF，解決非GTP架構(gòu)下QoS策略下發(fā)和執(zhí)行，綁定承載和事件上報(bào)；制定了漫游架構(gòu)：Home Routed和Local Breakout；另外還針對(duì)多個(gè)PCRF選擇的問(wèn)題，引入DRA。3GPP R9、R10、R11增強(qiáng)了PCC的相關(guān)功能。

PCC架構(gòu)可以搭建在現(xiàn)有移動(dòng)分組網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)根據(jù)用戶(hù)、終端類(lèi)型、業(yè)務(wù)、接入點(diǎn)（APN，Access Point Name)、位置等多維度的單一或組合控制機(jī)制。根據(jù)3GPP的定義，PCC網(wǎng)絡(luò)主要由策略及計(jì)費(fèi)功能單元（PCRF，Policy and Charging Rule Function）、用戶(hù)簽約數(shù)據(jù)庫(kù)（SPR，Subscription Profile Repository）、策略及計(jì)費(fèi)執(zhí)行單元（PCEF，Policy and Charging Enforcement Function）、業(yè)務(wù)策略提供點(diǎn)功能(AF，Application Function）（與自有業(yè)務(wù)平臺(tái)合設(shè)）等4部分組成。

圖1 現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)小區(qū)分類(lèi)情況示意圖

PCRF負(fù)責(zé)策略管理、用戶(hù)管理以及簽約管理等功能，它為PCEF選擇及提供可用的策略和計(jì)費(fèi)控制決策；SPR負(fù)責(zé)存儲(chǔ)所有簽約用戶(hù)或簽約相關(guān)的信息，包括簽約用戶(hù)允許的業(yè)務(wù)、業(yè)務(wù)的優(yōu)先級(jí)、QoS信息等；PCEF負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流的檢測(cè)、策略執(zhí)行和基于流的計(jì)費(fèi)等功能；AF主要對(duì)IP-CAN用戶(hù)面行為進(jìn)行動(dòng)態(tài)策略/計(jì)費(fèi)控制。

3GPP R8中定義的PCC網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖2所示。

圖2 3GPP R8中定義PCC網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖（非漫游狀態(tài)）

在現(xiàn)網(wǎng)部署中，一般PCRF與SPR合設(shè)，PCEF與網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點(diǎn)（GGSN， Gate way GPRS Support Node）合設(shè)。現(xiàn)網(wǎng)中常用的具體網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖3所示。

PCC架構(gòu)部署后整體業(yè)務(wù)流程如下。

（1）BOSS簽約業(yè)務(wù)，每種用戶(hù)類(lèi)型和業(yè)務(wù)對(duì)應(yīng)相應(yīng)的QoS。

（2）BOSS通過(guò)SOAP接口，將用戶(hù)簽約信息(含QoS)下發(fā)給HLR和PCRF。

（3）用戶(hù)附著GPRS服務(wù)支持節(jié)點(diǎn)（SGSN，Serving GPRS Supprt Node）后，SGSN通過(guò)Gr接口從HLR獲取用戶(hù)簽約信息(含QoS)。

（4）用戶(hù)激活時(shí)，SGSN將QoS等傳遞給GGSN。

（5）PCEF深度解析業(yè)務(wù)報(bào)文通過(guò)Gx接口上報(bào)PCRF進(jìn)行策略控制規(guī)則匹配（SPR協(xié)同完成），匹配成功則由PCRF下發(fā)控制規(guī)則給PCEF執(zhí)行。

(6) PCEF通過(guò)GTP-U+BSSGP的透?jìng)鞣绞酵瓿啥说蕉说娜炭刂啤?/p>

(7) 如果匹配不成功則無(wú)條件放行報(bào)文，業(yè)務(wù)流程和現(xiàn)階段相同。

3 方案介紹

在PPC部署初期，大規(guī)模的部署PCC不但投資需求較大，而且可能對(duì)現(xiàn)網(wǎng)產(chǎn)生較大影響，因此，一般PCC用戶(hù)容量不是特別大時(shí)可以考慮如下3種方案。

3.1 方案1：位置區(qū)域維度定向

目標(biāo)：通過(guò)對(duì)繁忙區(qū)域用戶(hù)的管控，提高繁忙區(qū)域的業(yè)務(wù)質(zhì)量，保證繁忙區(qū)域的重點(diǎn)業(yè)務(wù)，提高位于繁忙區(qū)域的高端用戶(hù)的業(yè)務(wù)體驗(yàn)。

圖3 PCC網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖（SPR與PCRF網(wǎng)元合設(shè)）

方案：基于小區(qū)一定周期內(nèi)的業(yè)務(wù)量和擁塞率等指標(biāo)，劃分高繁忙/中繁忙/低繁忙小區(qū)，并獲取繁忙小區(qū)的業(yè)務(wù)繁忙時(shí)段。確定需要管控的熱點(diǎn)區(qū)域，SGSN上采用基于小區(qū)位置選擇GGSN的策略。用戶(hù)激活時(shí)，SGSN根據(jù)用戶(hù)（3G用戶(hù)）的位置信息（RAI）選擇GGSN：對(duì)于需要管控的熱點(diǎn)小區(qū)用戶(hù)，SGSN重定向到與PCRF連接的GGSN，并且接入PCRF，在PCRF進(jìn)行管控規(guī)則處理；對(duì)于不需要管控的小區(qū)，則接入不實(shí)施PCC策略的GGSN，不實(shí)行管控。通過(guò)基于小區(qū)位置選擇GGSN部署管控方案，既可準(zhǔn)確體現(xiàn)PCC策略的價(jià)值，也可以避免PCC的大規(guī)模部署給現(xiàn)網(wǎng)帶來(lái)沖擊。

網(wǎng)絡(luò)改造說(shuō)明：在原部署PCC網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，需要升級(jí)SGSN支持根據(jù)路由區(qū)分PDP。確定需要管控的熱點(diǎn)區(qū)域，SGSN上采用基于小區(qū)位置選擇GGSN的策略。用戶(hù)激活時(shí)，SGSN根據(jù)用戶(hù)（3G用戶(hù)）的位置信息（RAI）選擇GGSN：對(duì)于需要管控的熱點(diǎn)小區(qū)用戶(hù)，SGSN重定向到與PCRF連接的GGSN，并且接入PCRF，在PCRF進(jìn)行管控規(guī)則處理；對(duì)于不需要管控的小區(qū)，則接入不實(shí)施PCC策略的GGSN，不實(shí)行管控。

3.2 方案2：特定用戶(hù)維度定向

目標(biāo)：通過(guò)對(duì)特定用戶(hù)的管控（如低端用戶(hù)、無(wú)限量包月用戶(hù)等），提高整網(wǎng)的業(yè)務(wù)質(zhì)量，提高高端用戶(hù)的業(yè)務(wù)體驗(yàn)。

方案：SGSN基于計(jì)費(fèi)屬性選擇GGSN；SGSN在使用APN進(jìn)行DNS (Domain Name Service)解析獲取GGSN的IP地址前，首先通過(guò)APN的定制方法在原APN中加入用戶(hù)計(jì)費(fèi)信息（CC），然后再對(duì)定制后的APN進(jìn)行DNS解析從而獲取相應(yīng)的GGSN地址；部署本特性，運(yùn)營(yíng)商可以通過(guò)計(jì)費(fèi)屬性信息表示特定用戶(hù)，通過(guò)SGSN對(duì)CC字段的處理，將特定CC屬性的用戶(hù)選擇到開(kāi)啟PCC功能的GGSN上激活PDP。

網(wǎng)絡(luò)改造說(shuō)明：

需要升級(jí)SGSN，支持基于計(jì)費(fèi)屬性選擇GGSN，根據(jù)需要，升級(jí)DNS。

3.3 方案3：全網(wǎng)GGSN都具備PCC功能

目標(biāo)：通過(guò)全網(wǎng)開(kāi)啟PCC功能，提高繁忙區(qū)域的業(yè)務(wù)質(zhì)量，保證繁忙區(qū)域的重點(diǎn)業(yè)務(wù)，提高位于繁忙區(qū)域的高端用戶(hù)的業(yè)務(wù)體驗(yàn)。

方案：根據(jù)省內(nèi)的PCC PDP數(shù)量部署規(guī)劃，PCC用戶(hù)容量分配到所有的GGSN上，所有GGSN需要改造為PCEF，這樣任何一臺(tái)GGSN上都能處理PCC用戶(hù)策略應(yīng)用，所有的策略應(yīng)用都集中在PCRF進(jìn)行管理維護(hù)，不存在重定向GGSN的需求，后續(xù)擴(kuò)容增加時(shí)，也無(wú)需對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行改造，增加License即可。

網(wǎng)絡(luò)改造說(shuō)明：不需要升級(jí)SGSN，但是根據(jù)現(xiàn)網(wǎng)的情況，可能需要升級(jí)現(xiàn)網(wǎng)DNS，支持PCC相關(guān)解析內(nèi)容，并需要升級(jí)網(wǎng)管系統(tǒng)，支持新設(shè)備的維護(hù)和管理。

4 方案對(duì)比

方案2可以使高端用戶(hù)在擁塞時(shí)能夠優(yōu)先占用較多網(wǎng)絡(luò)資源，同時(shí)也為欠費(fèi)風(fēng)險(xiǎn)高的用戶(hù)提供了有效的控制手段，但是對(duì)于本文提出的繁忙小區(qū)用戶(hù)的大流量業(yè)務(wù)影響正常數(shù)據(jù)及話(huà)音業(yè)務(wù)的情況，無(wú)法有針對(duì)的解決，因此，本文主要討論方案1和方案3，對(duì)于方案2的優(yōu)缺點(diǎn)不再贅述。

從需求上來(lái)講，目前主要需要管控的區(qū)域?yàn)?G/3G網(wǎng)絡(luò)的熱點(diǎn)小區(qū)，對(duì)全網(wǎng)管控的需求并不明顯。

從技術(shù)上來(lái)講，方案1可以避免PCC的大規(guī)模部署給現(xiàn)網(wǎng)帶來(lái)沖擊。GGSN全部改造，由于是現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備直接升級(jí)，可能會(huì)影響現(xiàn)網(wǎng)的安全，并且由于GGSN改造支持PCEF，會(huì)對(duì)GGSN的性能造成一定的影響，帶來(lái)現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備容量下降等問(wèn)題。

從投資來(lái)講，根據(jù)測(cè)算，按照1 000萬(wàn)PDP用戶(hù)、PCC管控需求為20%考慮（本文重點(diǎn)考慮提高繁忙區(qū)域的業(yè)務(wù)質(zhì)量，根據(jù)統(tǒng)計(jì)，繁忙區(qū)域主要為商業(yè)中心、高校等區(qū)域，對(duì)于大部分省份，繁忙區(qū)域用戶(hù)數(shù)一般不會(huì)超過(guò)總用戶(hù)數(shù)的20%），方案1比方案3大約可以節(jié)省1 600萬(wàn)投資。

但是方案1也存在一定的缺點(diǎn)?；谖恢玫牟呗钥刂?，需對(duì)需要開(kāi)啟PCC應(yīng)用的用戶(hù)首先在PCRF中進(jìn)行策略簽約配置。將選定的熱點(diǎn)RAC下面的用戶(hù)定向到開(kāi)啟PCC功能的GGSN上，這樣做存在如下問(wèn)題。

（1）對(duì)真正簽約PCC策略應(yīng)用的重定向命中率問(wèn)題：在選定RAC區(qū)域下面使用數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的用戶(hù)，將會(huì)全部被定向到開(kāi)啟PCC的GGSN上來(lái)，進(jìn)行PCC流程，向PCRF獲取策略，如果這個(gè)用戶(hù)已經(jīng)在PCRF中開(kāi)戶(hù)，做了策略簽約，則按照PCC流程進(jìn)行策略應(yīng)用；如果這個(gè)用戶(hù)并沒(méi)有在PCRF中做策略簽約，則該用戶(hù)即使送到開(kāi)啟PCC功能的GGSN上，同樣無(wú)法應(yīng)用PCC策略管理能力。在熱點(diǎn)RAC下面的這些用戶(hù)中，如果用戶(hù)簽約PCC策略的比例不高（如果命中率高，有更適合的方案應(yīng)用），則這樣重定向過(guò)來(lái)的用戶(hù)同樣無(wú)法應(yīng)用策略控制，也就是策略應(yīng)用的命中率不高，這個(gè)取決于PCC簽約用戶(hù)占本地用戶(hù)的比例（暫不考慮漫游過(guò)來(lái)的用戶(hù)場(chǎng)景）。同時(shí)這樣重定向到固定的GGSN后，會(huì)打亂業(yè)務(wù)的歸屬關(guān)系，對(duì)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的影響比較大，給網(wǎng)絡(luò)維護(hù)和故障定位帶來(lái)更多的不便。后期隨著PCC部署率的提高，網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)歸屬需要進(jìn)行重新調(diào)整規(guī)劃。

（2）熱點(diǎn)區(qū)域位置信息的多點(diǎn)維護(hù)問(wèn)題，用戶(hù)完整的策略配置都在PCRF中，在PCRF定義用戶(hù)熱點(diǎn)區(qū)域信息，如果采用RAC這樣的方案，則在SGSN側(cè)，SGSN必須要拿到這樣一個(gè)熱點(diǎn)區(qū)域的配置表，而SGSN和PCRF之間當(dāng)前是沒(méi)有機(jī)制保證熱點(diǎn)區(qū)域的信息同步的，所以這些要靠人工來(lái)對(duì)SGSN和PCRF進(jìn)行分別配置，工作量很大，并且存在周期性更新維護(hù)的問(wèn)題。

（3）對(duì)PCC的資源利用率不高，RAC區(qū)比實(shí)際熱點(diǎn)小區(qū)范圍大，RAC區(qū)中非PCC用戶(hù)也會(huì)上PCRF處理，浪費(fèi)了部分PCC資源。同時(shí)只適用于與位置有關(guān)的業(yè)務(wù)，但對(duì)于其它與區(qū)域無(wú)關(guān)的業(yè)務(wù)不適用。

5 結(jié)論

雖然方案1有一定的缺點(diǎn)，對(duì)SGSN需要進(jìn)行一定的改造，但是綜合考慮網(wǎng)絡(luò)安全性及投資，考慮到初期首先應(yīng)該解決的是繁忙區(qū)域的業(yè)務(wù)質(zhì)量問(wèn)題，方案1在PCC建設(shè)初期還是值得推薦采用的。在PCC建設(shè)后期，方案1也很容易演進(jìn)到全支持PCC的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

[1] 3GPP TS 23．203 Policy and charging control architecture(Release9)[S/ OL]． [2012-02-25]． http：//www．3gpp．org/DynaReport/23203．htm．

[2] 3GPP TS 29．203 Feasibility study on SS7 signalling transportation in the core network with SCCP-User Adaptation（SUA）[S/OL]．[2012-02-25]． http：//www．3gpp．org/DynaReport/29203．htm．

[3] 3GPP TS 29．212 Policy and Charging Control (PCC) over Gx/Sd reference point [S/OL]． [2012-02-25]． http：//www．3gpp．org/ DynaReport/29212．htm．

[4] 楊紅梅，芮通，習(xí)建德等． 策略和計(jì)費(fèi)控制（PCC）系統(tǒng)技術(shù)研究[R]． 工業(yè)和信息化部電信研究院等，2010．

Scheme of hotspots controlled in the early introduction of PCC

YAO Yao, WANG Qiang
(Huaxin Consulting Co., Ltd., Hangzhou 310014, China)

With the development of mobile communications, the number of users and the volume of business are growing, hotspots often congested condition that affects the user's data and voice services. At the beginning of PCC network construction, how to improve the user’s feelings safely and effectively is necessary to be considered. This paper discusses the possible options and makes a comparison.

PCC; SPR; PCRF; hotspots; policy control

TN919.21

A

1008-5599（2014）08-0073-04

2014-05-28