专注SIP通讯产品与方案

IMS的计费模式

        IMS的计费功能比较强大,有离线计费、在线计费功能,在用户(数据)平面还有基于流的计费功能。离线计费与传统的移动网络计费系统相似,在线计费是R6完善后的新功能。基于流的计费则可以在用户数据平面控制GGSN准确计费。
一、IMS计费体系结构
        IMS体系既支持在线计费(OnlineCharging)模型,也支持离线计费(OfflineChar­ging)模型。离线计费模型是在资源使用后向计费系统汇报资源的使用情况,用户一般每月收到一张账单,该账单显示一个特定时期内的计费项目。而在线计费模型在允许用户使用请求的网络资源之前,需通过在线计费系统与用户账户进行实时交互,并控制或监视与服务使用有关的费用。由于具有不同的特性,不同的计费模型需要不同的体系解决方案。
1、离线计费架构
离线计费一直是分组网络采用的主要计费方式。IMS离线计费系统COFCS,OfflineChargingSystem)的结构如图12.5所示。图12.5描述了当主被叫双方都处于IMS漫游情况下的离线计费体系。当用户不漫游时,只会涉及一个计费采集功能(CCF,CountingCollectionFunction)。
OFCS的结构
CCF是离线计费体系的核心功能。CCF通过Rf参考点接收来自IMS实体(如AS、CSCF、BGCF、MGCF,MRFC等)的计费信息,进而对接收数据进行处理,构建实际的CDR(CallDetailedRecord,呼叫详细记录)并编排其格式,然后传递给计费系统。CCF可实现为一个集中式的网络单元、分离式网络单元或者IMS实体中所集成的功能。
在会话过程中和会话结束后,分组网元SGSN和GGSN分别产生计费话单,经过计费网关功能(CGF,CountingGatewayFunction)发送给运营商的后台计费系统(BS,BillingSystem)。计费网关功能负责收集、存储、过滤话单并进行合并处理。
IMS的离线计费方式与分组域计费方式不同,IMS域网元并不生成CDR,而只生成计费消息。CCF在接收完同一会话生成的所有计费消息之后,合并生成CDR。另外,
CCF针对单个IMS网元生成的CDR不包含会话的所有信息。计费系统获取同一会话内所有网元在CCF生成的CDR,同时汇总从其他源(如CGF)接收到的计费信息,可以获得所有IMS计费信息,并提供最终的CDR。
在OFCS的参考点方面,3GPPR6统一了分组网元与CGF之间的Ga参考点、CGF
与计费系统之间的Bp参考点以及通用的计费话单参数。Rf接口基于Diameter协议,Bi和Bp参考点建立在文本传输协议(FTP)的基础上。不同域内的BS通过非标准的方式交换信息。
2.在线计费架构
在线计费为IMS提供了实时计费功能。在线计费系统(OCS,OnlineChargingSystem)的结构如图12.6所示。
OCS的结构
在线计费建立在存款单元的基础上。业务通过存款单元来支付,只要用户账户上有足够的存款单元,就可以享受某一特定的业务。S-CSCF、AS和MRFC是能够进行在线计费的IMS实体。AS和MRFC使用Ro参考点(该参考点使用的协议建立在Diameter的基础上),而S-CSCF使用ISC参考点与OCS进行通信。
(1)事件计费功能(ECF,EventbasedChargingFunction)
ECF包括用户内容计费功能(SCCF)和内容提供者计费功能(CPCF)。当UE向AS或MRFC提出业务请求时,AS或MRFC在将业务提供给用户之前,先通过Ro参考点向事件计费功能发出计费请求(ACR,AccountingRequest)。ECF支持两种不同的授权模型:立即事件计费(IEC,ImmediateEventCharging)和单位预留事件计费(ECUR,EventChargingwithUnitReservation)。
        在立即事件计费模型中,ECF使用批价功能为一个事件解析出合适的资费和价格后,从用户账户扣除适当的存款单元,然后授权AS或MRFC向用户提供业务。当使用该模型时,AS或MRFC应能明确它可以给用户提供所请求的确切服务。在单位预留事件计费模型中,ECF首先使用批价功能来确定所要提供业务的价格,然后从用户账户中预留出适当的存款单元,并将可以响应的资源数量(资源的数量可以是时间或允许的数据量)返回给AS或MRFC。若UE消耗了比初始预留更多的资源数量,AS或MRFC将再次联系ECF进一步请求预留存款单元。当业务终止时,ECF将会根据AS或MRFC上报的UE消耗的实际资源数量,把预留的但没有使用的所有存款单元归还至用户账户。当AS或MRFC不能事先确定业务是否能被提供,或在提供特定业务之前不能事先得知UE所要求的资源数量(如会议的持续时间)时,比较适合使用单位预留事件计费模型。
(2)会话计费功能(SCF,SesseionbasedChargingFunction)
        会话计费功能基于从S-CSCF接收到的请求(通过ISC参考点),根据会话对资源的使用情况进行计费。SCF用于基于会话的信用控制,能根据用户账户来控制会话的建立与否。此外,当用户账户为空时,SCF应该能终止现有的会话。SCF支持事件计费,采用的是事件计费的单位预留模型,也包括为了会话请求存款单元、预留存款单元和返回未用存款单元的过程,以及相应的金额扣减。
(3) )承载计费功能(BCF,BearbasedChargingFunction)
        BCF负责对接入承载进行计费。IP传输子系统的计费设备(如GPRS网络中的SG­SN)通过计费接口向承载计费功能申请对承载的使用许可。BCF与批价功能以及用户账户交互来对用户使用的业务量进行度量(例如根据事件或业务量),并控制承载的使用。
(4)批价功能
        批价功能负责确定单位、价格和费率。在单位的确定过程中,批价功能基于所请求的业务,计算与会话相关的非货币单位的个数(例如业务单位、数据量和时间)。费率的确定指计算使用一个特定业务时的网络使用费用。价格确定是用来计算给定数量的非货币单位的价格。
(5)关联功能
        前面提到,IMS中计费信息的产生是分散的,各IMS网元节点都会按照其在会话中的作用和可获得的会话信息产生计费信息。由于单个IMS会话存在多个能产生计费数据的源,如果运营商想把来自不同源CECF、SCF和BCF)的信息关联起来,则需要确保给每个可计费的事件分配一个唯一的计费标识符。关联功能就是基于计费标识符将不同CDR联系起来的实体。
二、基于流的计费
        3GPPR6中引入了基于流的计费(FBC,FlowBasedCharging),它不是新增的计费方式,而是计费功能和粒度的扩展,因此FBC的功能在离线计费和在线计费方式中都有应用。FBC结构主要解决了承载层而不是应用层计费问题。FBC为在分组网络之上构建一个可管理、可控制的IMS系统提供了计费方面的保证,可以说FBC是分组网络支持IMS的必要功能。一方面,通过FBC,分组网络可以区分IMSSIP信令和IMS媒体数据两种流量,以便采取不同的计费策略;另一方面,只有通过计费接口控制了业务流程,IMS才能对分组网络起到真正的管理作用。
1、FBC参考模型
        基于业务流的计费参考模型如图12.7所示,FBC参考模型中的主要功能实体包括数据平面功能CTPF,TrafficPlaneFunction)、应用功能(AF,ApplicationFunction)和计费规则功能(CRF,ChargingRuleFunction)。
基于业务流的计费参考模型
        TPF能够实现不同业务流的区分、流量统计及流量报告,通过CRF的触发来激活预定义的计费规则和过滤器,并且在承载建立、修改、终止及发生特定事件时可以向CRF请求新的计费规则。在ocs中,TPF还要能够管理同一用户的多个信誉度,当用户无授权
的信誉度时,TPF可以终止该业务流。AF提供给CRF相关信息,用于CRF选择合适的计费规则及构建计费规则的参数。CRF则根据TPF和AF发来的有关承载及业务数据流的信息做出判断,从而产生适合该业务流的计费规则,并且能够识别出是否需要提供新的计费规则。当TPF中预定义了计费规则或过滤器时,CRF能够发送触发信息给TPF从而激活计费规则。CRF需要向TPF提供事件触发集,每个计费规则都和特定的事件触发集相关联。
        FBC参考模型中的主要参考点包括Gx、Gy、Gz以及Rx。Gx是连接CRF和下层承载网(GGSN/TPF)的接口,用于传递计费规则相关信息,该接口基于Diameter和Diame­ter信誉度控制应用协议;Rx是连接上层IMS域(P-CSCF)和CRF之间的接口,用于传递应用层的相关业务信息,该接口基于Diameter协议;Gz是TPF与OFCS的接口,是离线计费接口Ga的一部分;Gy是TPF与OCS的接口,是在线计费接口Ro的一部分。
        FBC参考模型在3GPPIMS中的一种应用架构如图12.8所示。在GPRS中,TPF是分组网元GGSN中的一个逻辑功能实体 。P-CSCF提供了FBC中AF的功能,CRF可以由IMS系统设备提供(如位于P-CSCF设备中),但在逻辑上独立于IMS实体。
FBC的一种应用架构
        在该应用架构中,分组网元GGSN通过数据平面功能采集业务流相关的信息,受到计费规则功能的实时管理和控制,实施与流相关的计费。运营商在P-CSCF实体中定制计费规则,并通过统一的接口实时传送到计费规则功能,从而达到运营商对业务内容进行计费的目的。
2、FBC的工作原理
        FBC通过IP过滤器来区分用户上下行数据中的业务流。过滤规则由运营商定义,其规则一般基于5元组(源IP地址、目的IP地址、源端口号、目的端口号和协议ID)以及深层过滤器(对用户IP包进行更深层的分析并识别用户业务的状态)。在同-PDP上下文中可同时实施多个业务流过滤器 。其操作过程如图12.9所示。
FBC的操作过程
(1)、laUE向P-CSCF发送会话建立请求,携带相关的数据流信息;
(2)(lb)P-CSCF通知CRF相关的数据流信息(流标识、带宽/速率、QoS类别),用于CRF选择合适的计费规则及构建计费规则的参数;
(3)(lc)CRF向GGSN发送触发信息(IP流细节+ChargingKey)激活预定义的计费规则和过滤器,或者根据需要提供新的计费规则;
(4)(2)UE开启承载流(使用已有PDP上下文或启用新的PDP上下文),GGSN区分业务流统计流拯并产生计费信息。
        FBC要求P-CSCF/PDF或MRFC选择一个ChargingKey作为所采用的计费规则。FBC不需要计费关联(ChargingCorrelation),因为ChargingKey中已包含了影响承载计费的IMS会话信息。GGSN向计费系统cocs或者OFCS)发送IP流计费信息和ChargingKey。
3.FBC的演进
        由图12.3和图12.9可以看出,3GPPR6的FBC和策略控制在逻辑结构和接口协议上很多是相似或重复的,因此3GPPR7对IMS的FBC与策略控制机制加以融合,提出了PCC(PolicyandChargingControl,策略控制和计费)研究项目,如图12.10所示,通过合并网元功能和接口进一步优化现有的系统结构。
融合策略和计费控制的体系架构
        在3GPPR7的演进方案中,PDF和CRF将融合为一个新的逻辑节点PCRF(PolicyandChargingRuleFunction,策略和计费规则功能),Gx和Go融合为Gx+参考点,Rx和Gq合并为Rx+参考点。策略规则和计费规则的处理场景合并后可以在一个消息中一起承载。