1.3GPP R5定義的承載控制和計費控制

　　在IMS會話建立時，UE通過SDP協(xié)議為實時業(yè)務、非實時業(yè)務請求相應的媒體參數(編碼方案、媒體類型、帶寬等)。IMS會話控制根據用戶的個人業(yè)務/媒體信息以及所應用的本地策略控制，進行相應媒體參數的授權。所授權的參數返回給用戶終端為建立傳輸承載作資源預留。



　　IMS網絡與接入網絡相互獨立，IMS會話控制并不直接控制傳輸承載網絡的資源分配，這需要在IMS會話層和傳輸承載層間建立一套交互機制，其結構如圖 1 會話層和承載層的交互機制所示：

　　★ IP 承載管理器 (IP BS Manager)

　　用標準的IP機制來管理IP承載業(yè)務，IP BS在UE中是可選的，在GGSN是必須的，它通過翻譯功能與UMTS承載管理器進行通信，提供IP承載業(yè)務與UMTS承載業(yè)務的互通。

　　★ 策略控制功能(PDF)

　　PDF采用標準的IP機制實現(xiàn)在承載層中的基于業(yè)務的本地策略控制。

　　★ IMS會話層與傳輸承載層間的聯(lián)接

　　在3GPP R5規(guī)范中Go接口用來提供IMS會話層中的PDP與傳輸承載層中的PEP間的聯(lián)接，從而實現(xiàn)了本地的QoS策略控制從IMS會話層映射到傳輸層。在IMS網絡中PDF是PDP，GGSN是PEP。

　　★ 翻譯/映射功能

　　翻譯/映射功能提供了不同機制和不同參數間的互通

　　★ UE: UE把IMS會話所授權的媒體參數映射為用于建立承載的PDPC Activation / Modification請求所攜帶的QoS參數。

　　★ PDP - PEP: PDP把IMS會話層授權的媒體參數應設為QoS參數發(fā)送給PEP，由PEP執(zhí)行UE所要求的承載資源的控制

　　★ Service-Based Local Policy (SBLP)

　　SBLP提供在“ Best Effort”以外更好的QoS的支持。



　　一個通過SBLP進行承載授權的操作過程如圖2 承載授權過程所示：

Step 1
★ UE向 CSCF發(fā)送SIP信令
★ P-CSCF向PDF轉發(fā)相關的SDP信息，并指出會話的發(fā)起者。P-CSCF從PDF獲得授權令牌 (Token)
★ PDF對IP流進行記錄(流標識符、數據速率、QoS類別)并授權。通過SDP參數映射到所授權的IP QoS參數而實現(xiàn)，并通過Go接口傳送到GGSN

Step 2
★ UE為承載資源進行PDPC的激活或更改時，必須執(zhí)行將SDP參數映射到UMTS QoS參數，作為PDPC中的QoS Profile的內容。PDPC的激活或更改還包括：PDF分配的授權令牌和流標識符(用作綁定信息)
★ 收到UE的PDPC激活或更改請求，GGSN向PDF申請授權信息。PDF比較收到的綁定信息和存儲得到授權信息，并返回授權決策。如果綁定信息被驗證是正確的，PDF將承載授權的信息告知GGSN，包括：與PDPC相關的IP QoS和分組分類器。
★ GGSN將授權的IP QoS映射為UMTS QoS，GGSN將此UMTS QoS與UE PDPC激活或更改所請求的QoS進行比較，如果在PDF的授權范圍內則PDPC激活或更改被接受。
IMS允許所建立的會話包含不同的媒體成分(例如：音頻和視頻)，為了計費的目的所有媒體成分必須是唯一標識的，并且對于會話中的每個媒體成分進行單獨計費。然而R5中的GGSN只能為PDPC產生一個G-CDR，在一個PDPC下不能區(qū)分不同媒體成分的業(yè)務流，因此：
★ PDF授權的每一個PDPC用于特定的媒體成分(IP Flow)
★ 不允許同一個Secondary PDPC媒體流的復用
★ 在授權期間，PDF將ICID(IMS Charging ID)傳給GGSN，GGSN將GCID(GPRS Charging ID)傳給PDF，實現(xiàn)計費關聯(lián)功能(Charging Correlation)。把IMS會話層的計費信息和承載使用的計費信息綁定在一起。
★ 承載控制和計費控制是針對于GPRS/UMTS 分組域特有的PDP Context，這種機制不適用于其它的接入網絡

　　2.基于流計費(FBC)

　　2.1 R6 定義的FBC

R5的計費方式是針對承載PDP Context的計費，隨著IMS規(guī)范和市場需求的發(fā)展，其局限性主要表現(xiàn)為：
★ 低帶寬、短時長的的承載業(yè)務變得越來越重要
★ 例如：Messaging, gaming, Rich call content……
★ 這些業(yè)務是不需要第二個PDP Context
★ 3GPP R5計費方式沒有區(qū)別不同的IP Flow，計費方式不適用于其它接入方式(WLAN、xDSL、Cable…..)
★ 支持二次PDP Context的終端數量有限，二次PDP Context占用手機終端的處理和存儲資源，并縮短電池壽命
★ PDP Context的激活和去激活，會大量增加GPRS/UMTS系統(tǒng)中的信令開銷，并增加了業(yè)務建立的時延

針對R5計費方式的局限性，R6引入了FBC(flow based charging)，其優(yōu)點表現(xiàn)在：
★ 支持更靈活的業(yè)務模式
★ 使用基于Primary PDP Context的承載業(yè)務，不再依靠二次 PDP Context
★ 比Go + SBLP具有更好的業(yè)務適應性
★ 適用于其它的網絡接入技術
★ PDP context僅針對UMTS/GPRS，IP flow的概念具有通用性


　　FBC結構解決了承載層而不是應用層計費問題，應用層CDR將在CSCF、Application Server上產生。Ro/Rf用于向離線計費系統(tǒng)或在線計費系統(tǒng)傳送應用層計費數據，包括：會話類型、會話的起始時間和終止時間、業(yè)務流使用信息。其操作過程如下所示：



Step 1
★ UE向 CSCF發(fā)送SIP信令
★ P-CSCF 通知CRF(Charging Rule Function) 數據流的相關信息 (IP流標識、帶寬/速率、QoS類別)
★ CRF向GGSN發(fā)送流信息 ：IP Flow Detail + Charging Key

Step 2
★ UE開啟承載流 (使用已有PDP C或啟用新的PDPC)
FBC要求P-CSCF/PDF或RFC選擇一個Charging Key作為所采用的計費規(guī)則。FBC不需要計費關聯(lián)(Charging Correlation)，因為Charging Key中已包含了影響承載計費的IMS會話信息。GGSN向計費系統(tǒng) (Offline or Online Charging System)發(fā)送IP Flow計費信息和Charging Key。

　　2.2FBC的發(fā)展方向－PCC(Policy and Charging Control)

　　基于FBC的架構來演進，但是不同于R6的FBC，將是對策略控制和計費控制結合起來實現(xiàn)的一個架構：把策略控制功能(PDF)和基于流的計費功能(FBC)合并成一個功能實體PCC(Policy and Charging Control)。策略控制和計費控制在消息內容上很多是相似或重復的(比如：IP 5-tuple定義、SDP信息)，接口的融合不僅可以提高通信效率，降低業(yè)務建立時延，還可以保證對GGSN/TPF控制的一致性。

★ 將Go和Gx接口合并為Gx+，分別向GGSN/TPF提供計費規(guī)則和策略控制規(guī)則，Gx接口將比較容易升級而支持策略控制功能，稱之為基于流的策略控制(FBP)。
★ PCC面向會話層和應用層的接口Gq和Rx合并為Rx+，Gq和Rx接口在功能上很相似，把會話控制層有關IMS會話和媒體參數的信息傳遞給PCC
★ 引入新的解決方案來解決承載與業(yè)務的綁定問題，不同于現(xiàn)有的SBLP使用的授權令牌(token)機制?；诹鞯牟呗钥刂茖⑹褂脭祿髂０錞FT(TFT包含在PDP Context內)，TFT通過IP地址和端口號識別流，其方法與CRF/PDF識別IP流的方法類似。

　　3.北電基于FBC的實時計費


圖 5 北電基于FBC的實時計費方案圖

　　5 北電基于FBC的實時計費方案：

　　北電的基于FBC的實時計費方案已部署于GPRS/UMTS網絡，并可平滑過渡到支持IMS的實時計費功能。對于GPRS/UMTS網絡。GGSN 通過預先配置的過濾器，過濾分析用戶的上下行數據包。

　　通過內容過濾功能，GGSN對于特定的IP流建立分組分類器和相應的Content ID。當GGSN 得出用戶的上下行數據流的屬性時(由Content ID進行標識)， GGSN 便會向在線計費系(Online Charging System - OCS，通常位于BOSS系統(tǒng))，提出相關業(yè)務信用額度的申請，OCS從用戶的帳戶中預留出適當的金額，并把相應的資源數量(時長或數據流量)返回GGSN，當資源用盡或業(yè)務終止，GGSN將消耗的資源數量通知OCS，OCS扣除相應的金額。根據3GPP 的規(guī)定，GGSN 和OCS 間應通過DIAMETER CC 協(xié)議來互通。GGSN 上的基于內容計費功能實現(xiàn)了3GPP 23.125 標準中定義的話務平面功能(TPF-Traffic Plane Function)。



　　事實上基于GPRS/UMTS的FBC方案，就是IMS中的基于FBC的承載計費功能(BCF)，主要的區(qū)別在于IP flow信息的獲得方式：
★ GPRS/UMTS方案：IP Flow的信息來源于GGSN預置的內容過濾規(guī)則，這種靜態(tài)的過濾規(guī)則能夠滿足GPRS/UMTS的分組業(yè)務需求
★ IMS方案：IP Flow的信息來源于CRF向GGSN/TPF發(fā)送的Charging Key，這是一種動態(tài)規(guī)則，在會話建立時，由PDF/CRF創(chuàng)建并保存流標識符，GGSN/TPF根據流標識符建立分組分類器和Content ID

　　北電的GGSN已經支持R6定義的話務平面功能(TPF)，只需增加Gx接口，就可以平滑的支持IMS基于FBC的實時計費：
★ 符合3GPP R6關于FBC的相關標準
★ 簡化QoS策略控制和計費控制的實現(xiàn)，符合3GPP R7的PCC (Policy and Charging Control)的發(fā)展方向
★ PDF/CRF融合為Policy Server，它與GGSN間的接口為Gx+接口，協(xié)議采用Diameter
★ Gq/Rx接口合二為一，并采用Diameter協(xié)議
★ 提供訪問GGSN的QoS控制功能
★ 策略控制、流量整形、 優(yōu)先級、 DiffServ…(北電)