基于Gy接口的分組域?qū)崟r(shí)計(jì)費(fèi)系統(tǒng)

王一新，馮征

（中國移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100080）

移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商現(xiàn)有的分組域離線計(jì)費(fèi)方式越來越顯現(xiàn)出與移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展的不適應(yīng)性，而引入分組域?qū)崟r(shí)計(jì)費(fèi)，能夠有效地支撐移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商在移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)方面的運(yùn)營(yíng)。

1 離線計(jì)費(fèi)在運(yùn)營(yíng)中的局限

目前，移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商對(duì)于分組域業(yè)務(wù)通常采用離線計(jì)費(fèi)（offline charging）方式，如圖1所示。

如圖1所示，采用離線計(jì)費(fèi)方式的計(jì)費(fèi)流程如下：

圖1 離線計(jì)費(fèi)（offline charging）方式示意圖

① 移動(dòng)用戶使用數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，激活PDP后，GGSN開始收集用戶的計(jì)費(fèi)信息，生成用戶的計(jì)費(fèi)記錄G-CDR。不同于話音業(yè)務(wù)的在通話后生成計(jì)費(fèi)話單，由于通常用戶的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的占線時(shí)間長(zhǎng)、突發(fā)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量大，GGSN通常是在用戶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量達(dá)到一定門限（如1MB）或達(dá)到一定時(shí)長(zhǎng)（如30min），即產(chǎn)生一張G-CDR計(jì)費(fèi)記錄（通常稱為：部分話單）。

② GGSN將生成的G-CDR傳送給CG。

③ CG完成對(duì)G-CDR的處理以及格式的標(biāo)準(zhǔn)化，定期生成計(jì)費(fèi)記錄文件；一個(gè)計(jì)費(fèi)記錄文件中會(huì)包含多個(gè)用戶的計(jì)費(fèi)記錄，也可能會(huì)包含一個(gè)用戶短時(shí)間內(nèi)多次使用數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的計(jì)費(fèi)記錄。

④ 計(jì)費(fèi)系統(tǒng)定時(shí)（如每隔15min）以FTP方式從CG獲取計(jì)費(fèi)記錄文件。

⑤ 計(jì)費(fèi)系統(tǒng)對(duì)從CG獲得的計(jì)費(fèi)記錄文件進(jìn)行計(jì)費(fèi)處理，生成用戶的計(jì)費(fèi)賬單。

⑥ 當(dāng)計(jì)費(fèi)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)用戶的預(yù)存款為0，或者判斷用戶為數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的高風(fēng)險(xiǎn)欠費(fèi)用戶，則修改HLR中的用戶簽約數(shù)據(jù)，使此用戶不再能夠使用移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，從而避免業(yè)務(wù)收入損失。

如上所述：移動(dòng)用戶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的計(jì)費(fèi)時(shí)延=①原始計(jì)費(fèi)話單滯后關(guān)閉造成的時(shí)延 + ②話單傳遞到CG造成的時(shí)延+③CG預(yù)處理話單產(chǎn)生的時(shí)延+④話單傳遞到計(jì)費(fèi)系統(tǒng)產(chǎn)生的時(shí)延+⑤后付費(fèi)計(jì)費(fèi)系統(tǒng)進(jìn)行批價(jià)處理造成的時(shí)延；其中：①、③、⑤產(chǎn)生的時(shí)延較大，對(duì)于欠費(fèi)用戶還需執(zhí)行⑥， 除了引入⑥產(chǎn)生的時(shí)延外，在HLR修改用戶簽約數(shù)據(jù)后，還需HLR將用戶簽約數(shù)據(jù)插入到SGSN，由SGSN停止用戶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，也會(huì)產(chǎn)生一定的時(shí)延。

因此，采用上述的離線計(jì)費(fèi)方式，為移動(dòng)網(wǎng)分組域數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)帶來了如下問題：

(1) 不利于為預(yù)付費(fèi)用戶開展數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，在預(yù)付費(fèi)用戶余額已經(jīng)為0的情況下，用戶仍舊能夠在一段時(shí)間內(nèi)使用數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，尤其是在帶寬較為充裕的情況下，將產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量，而這部分業(yè)務(wù)量無法對(duì)用戶收費(fèi)，從而為業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)帶來收入損失。

（2）不利于為“數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)套餐”用戶的提供“流量提醒”，例如：用戶申請(qǐng)了100MB的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)套餐業(yè)務(wù)，當(dāng)用戶已經(jīng)使用了99MB業(yè)務(wù)量時(shí)，移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商通過短信提醒用戶“當(dāng)前套餐僅剩余1MB”時(shí)，此時(shí)用戶實(shí)際已經(jīng)使用了101MB的業(yè)務(wù)量；即“流量提醒不及時(shí)”，會(huì)引起用戶投訴。

（3）后付費(fèi)用戶在退網(wǎng)前，惡意使用數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量，且不向運(yùn)營(yíng)商繳費(fèi)，產(chǎn)生惡意欠費(fèi)，給移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商帶來業(yè)務(wù)收入損失。

（4）用戶終端軟件在用戶不知情的情況下，自動(dòng)更新版本、下載內(nèi)容，產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量，卻未及時(shí)得到移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商的“提醒”，從而產(chǎn)生超高業(yè)務(wù)量計(jì)費(fèi)話單，會(huì)導(dǎo)致用戶與運(yùn)營(yíng)商之間產(chǎn)生計(jì)費(fèi)糾紛。

2 在線計(jì)費(fèi)基本原理

圖2 在線計(jì)費(fèi)（online charging）方式原理圖

基于離線計(jì)費(fèi)存在的問題，3GPP規(guī)范了分組域在線計(jì)費(fèi)(online charging)的解決方案，在GGSN與在線計(jì)費(fèi)系統(tǒng)之間增加了基于Diameter協(xié)議的Gy接口。基本原理如圖2所示。

如圖2所示，采用在線計(jì)費(fèi)方式的計(jì)費(fèi)流程如下：

① 移動(dòng)用戶使用數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，發(fā)起PDP激活請(qǐng)求。

② GGSN啟動(dòng)在線計(jì)費(fèi)流程，向在線計(jì)費(fèi)系統(tǒng)發(fā)送CCR初始請(qǐng)求，消息中攜帶用戶的MSISDN號(hào)。

③ 在線計(jì)費(fèi)系統(tǒng)根據(jù)在CCR初始請(qǐng)求消息中收到的MSISDN號(hào)碼，檢查用戶的相關(guān)信息，并根據(jù)預(yù)先配置的策略向GGSN返回CCA應(yīng)答消息，通知GGSN拒絕用戶使用業(yè)務(wù)或者允許用戶使用業(yè)務(wù)，若允許用戶使用業(yè)務(wù)， 則還需同時(shí)向GGSN下發(fā)“計(jì)費(fèi)配額”。例如：此用戶為數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)套餐用戶，套餐中包含100MB/月的業(yè)務(wù)量，而本月用戶已經(jīng)累計(jì)使用了85MB的業(yè)務(wù)量，則可以在CCA應(yīng)答消息中通知GGSN：“用戶鑒權(quán)成功可以使用業(yè)務(wù)，本次計(jì)費(fèi)配額為 5MB”。

④ GGSN根據(jù)在線計(jì)費(fèi)系統(tǒng)CCA應(yīng)答，返回PDP激活請(qǐng)求。

⑤ 用戶激活PDP成功，使用數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。

⑥ GGSN為用戶疏通數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，并監(jiān)視用戶的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量是否達(dá)到了本次計(jì)費(fèi)配額。

⑦ 當(dāng)GGSN監(jiān)視到用戶的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量即將達(dá)到本次的計(jì)費(fèi)配額，則向在線計(jì)費(fèi)系統(tǒng)發(fā)送CCR更新請(qǐng)求，以獲得用戶新的計(jì)費(fèi)配額。續(xù)③例，GGSN監(jiān)測(cè)到此用戶本次的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量即將達(dá)到5MB，則向在線計(jì)費(fèi)系統(tǒng)發(fā)送CCR更新請(qǐng)求，通知此用戶（MSISDN號(hào)）本次業(yè)務(wù)量即將使用完畢。

⑧ 在線計(jì)費(fèi)系統(tǒng)檢查用戶的相關(guān)信息，并根據(jù)預(yù)先配置的策略向GGSN返回CCA更新應(yīng)答消息。若用戶賬戶余額為0，則可在CCA更新應(yīng)答消息中通知GGSN立即停止此用戶的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)；若用戶賬戶仍有余額，則可生成新的計(jì)費(fèi)配額通過CCA更新應(yīng)答消息發(fā)送給GGSN。續(xù)⑦例，在線計(jì)費(fèi)系統(tǒng)可以在CCA更新應(yīng)答消息中通知GGSN：“用戶可以繼續(xù)使用業(yè)務(wù)，本次計(jì)費(fèi)配額為2MB”。在線計(jì)費(fèi)系統(tǒng)可以選擇在此時(shí)向用戶發(fā)送“流量提醒”短信，告知用戶“本月套餐已經(jīng)使用了90MB，還剩余10MB，歡迎繼續(xù)使用”。

⑨ GGSN根據(jù)在線計(jì)費(fèi)系統(tǒng)CCA更新應(yīng)答，繼續(xù)為用戶疏通數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，并繼續(xù)監(jiān)視用戶的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量，直至即將達(dá)到本次計(jì)費(fèi)配額再向在線計(jì)費(fèi)系統(tǒng)發(fā)送CCR更新請(qǐng)求，索取新的計(jì)費(fèi)配額。續(xù)⑧例，GGSN監(jiān)測(cè)到此用戶本次的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量即將達(dá)到2MB，則向在線計(jì)費(fèi)系統(tǒng)發(fā)送CCR更新請(qǐng)求，通知此用戶（MSISDN號(hào)）本次業(yè)務(wù)量即將使用完畢，后續(xù)略。

3 分組域?qū)崟r(shí)計(jì)費(fèi)系統(tǒng)

3.1 系統(tǒng)架構(gòu)

如上所述，采用在線計(jì)費(fèi)系統(tǒng)相比離線計(jì)費(fèi)系統(tǒng)，極大的縮短了分組域數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的計(jì)費(fèi)時(shí)延，基本能夠滿足運(yùn)營(yíng)商的實(shí)時(shí)計(jì)費(fèi)需求。但是由于在線計(jì)費(fèi)方式需要GGSN與在線計(jì)費(fèi)系統(tǒng)之間頻繁的交互Gy接口Diameter信令，因此若對(duì)全部分組域用戶均開啟實(shí)時(shí)計(jì)費(fèi)方式，將導(dǎo)致GGSN容量有較大幅度的下降，因此，在實(shí)際部署中通常建議采用如圖3所示方案。

圖3 分組域?qū)崟r(shí)計(jì)費(fèi)系統(tǒng)架構(gòu)示意圖

① HLR中存儲(chǔ)每個(gè)移動(dòng)的簽約數(shù)據(jù)信息，3GPP在規(guī)范中定義了ChargingCharacteristics字段（簡(jiǎn)稱CC字段），CC字段由16bit (B0 B15)組成，可以用于標(biāo)識(shí)用戶的計(jì)費(fèi)屬性，例如：將B2比特置“1”標(biāo)識(shí)為需要對(duì)用戶“實(shí)時(shí)計(jì)費(fèi)”，將B3比特置“1” 標(biāo)識(shí)為需要對(duì)用戶“離線計(jì)費(fèi)”。運(yùn)營(yíng)商需要在HLR中預(yù)先為每個(gè)用戶配置CC字段的值。

②、③ 移動(dòng)用戶接入分組域網(wǎng)絡(luò)，SGSN與HLR交互MAP信令，完成用戶的位置更新，HLR將用戶的簽約信息插入到SGSN，SGSN保存用戶的簽約信息，包括CC字段的內(nèi)容。

④ 用戶使用數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，發(fā)起激活PDP請(qǐng)求，SGSN在向GGSN發(fā)送的PDP激活請(qǐng)求中包含用戶的CC字段信息。

⑤ GGSN根據(jù)PDP激活請(qǐng)求中，用戶CC字段來判斷用戶的計(jì)費(fèi)模式。續(xù)①例，若CC字段的B3比特為“1”，則對(duì)用戶采用離線計(jì)費(fèi)模式，監(jiān)測(cè)PDP生成G-CDR；若CC字段的B2比特為“1”，則對(duì)用戶采用在線計(jì)費(fèi)模式，通過Gy接口與計(jì)費(fèi)系統(tǒng)中的OCS（Online Charging System）交互Diameter信令，完成對(duì)用戶的在線計(jì)費(fèi)，具體流程詳見圖2所示。

⑥ 無論是采用離線計(jì)費(fèi)還是在線計(jì)費(fèi)，均應(yīng)要求GGSN生成G-CDR，并傳送給CG。但同時(shí)要求在G-CDR中必須能夠通過特殊字段區(qū)分出此G-CDR是離線計(jì)費(fèi)話單還是在線計(jì)費(fèi)話單。

⑦ 計(jì)費(fèi)系統(tǒng)正常從CG提取CDR計(jì)費(fèi)記錄，在內(nèi)部完成OCS的賬戶信息同步，以及對(duì)用戶的計(jì)費(fèi)處理。

系統(tǒng)還應(yīng)支持Gy接口故障情況下的異常流程。用戶激活PDP使用數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，且采用在線計(jì)費(fèi)方式時(shí)，若GGSN檢測(cè)到Gy接口故障，即無法與OCS正常通信，則應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)殡x線計(jì)費(fèi)模式，以不影響用戶業(yè)務(wù)的正常使用，此時(shí)GGSN應(yīng)切割PDP的G-CDR計(jì)費(fèi)記錄，對(duì)于本次計(jì)費(fèi)配額完成及之前的業(yè)務(wù)量，生成在線G-CDR；對(duì)于后續(xù)的業(yè)務(wù)量，生成離線G-CDR。

3.2 實(shí)時(shí)計(jì)費(fèi)系統(tǒng)建設(shè)中需注意的問題

（1）漫游用戶的實(shí)時(shí)計(jì)費(fèi)。例如北京用戶漫游到上海，通過移動(dòng)分組域使用Internet瀏覽業(yè)務(wù)，通常會(huì)通過上海的GGSN接入Internet，但用戶的賬戶信息位于北京的計(jì)費(fèi)系統(tǒng)。存在以下3種解決方案：

方案一：全網(wǎng)修改路由策略，使漫游地的SGSN將用戶的PDP建立至用戶歸屬地的GGSN。本方案需要對(duì)SGSN進(jìn)行功能改造，且業(yè)務(wù)路由存在迂回。

方案二：GGSN建立至所有外省計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的Gy接口鏈路，GGSN根據(jù)用戶的MSISDN號(hào)碼段與歸屬省的BOSS交互Diameter信令。本方案需要建立所有GGSN與所有外省計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的計(jì)費(fèi)信息傳送鏈路，且GGSN的路由數(shù)據(jù)復(fù)雜，甚至需要組建Diameter準(zhǔn)直聯(lián)信令網(wǎng)。

方案三：GGSN僅與本省計(jì)費(fèi)系統(tǒng)開設(shè)Gy接口鏈路，各省計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的OCS之間實(shí)現(xiàn)網(wǎng)狀互聯(lián)。本方案涉及計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的建設(shè)。

上述3個(gè)方案各有缺點(diǎn)，各移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商可根據(jù)自身情況選擇適合于自己的建設(shè)方案。

（2）Gy接口的“計(jì)費(fèi)配額”。Gy接口的信令處理需要占用GGSN和OCS的處理能力，若每次計(jì)費(fèi)配額的取值過小，則對(duì)GGSN和OCS的處理能力顯著增加；若每次的計(jì)費(fèi)配額的取值過大，則影響計(jì)費(fèi)的“實(shí)時(shí)性”。因此“計(jì)費(fèi)配額”的取定對(duì)于運(yùn)營(yíng)商來說是一個(gè)不小的課題。在此，建議采用動(dòng)態(tài)調(diào)整計(jì)費(fèi)配額的方式，當(dāng)用戶賬戶具有較大余量時(shí)，計(jì)費(fèi)配額的取值可適當(dāng)放大，當(dāng)用戶賬戶具有較小余量時(shí)，計(jì)費(fèi)配額的取值可適當(dāng)縮小。

（3）優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)，盡量減少需要支持Gy接口的GGSN的數(shù)量。在圖3中的④ 步驟，可以要求SGSN能夠根據(jù)CC字段選擇GGSN，即：根據(jù)用戶CC字段的取值，將需要在線計(jì)費(fèi)的PDP路由至支持Gy接口的GGSN，將需要離線計(jì)費(fèi)的PDP路由至不支持Gy接口的GGSN。在實(shí)時(shí)計(jì)費(fèi)用戶數(shù)較少的情況下，可以有效的減少GGSN的改造數(shù)量。

4 結(jié)束語

移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商部署基于Gy接口的分組域?qū)崟r(shí)計(jì)費(fèi)系統(tǒng)，在為預(yù)付費(fèi)用戶提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)時(shí)，能夠避免用戶欠費(fèi)使用數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)帶來的運(yùn)營(yíng)收入損失；避免用戶的惡意欠費(fèi)；同時(shí)還能夠?yàn)閿?shù)據(jù)套餐用戶提供及時(shí)的“流量提醒”，增加用戶的滿意度，增強(qiáng)用戶的粘著性。

[1] 3GPP TS 32.240 V9.1.0 (2010-06) Telecommunication Management;Charging Management;Charging Architecture and Principles (Release 9)[S].

[2] 3GPP TS 32.251 V11.2.0 (2012-03) Telecommunication Management;Charging Management; Packet Switched (PS) Domain Charging (Release 11)[S].

[3] 3GPP TS 32.298 V11.2.0 (2012-03) Telecommunication Management;Charging Management; Charging Data Record (CDR) Parameter Description(Release 11)[S].

[4] 3GPP TS 23.203 V9.1.0 (2009-06) Policy and Charging Control Architecture (Release 9)[S].