基于動(dòng)態(tài)規(guī)則的后向流量運(yùn)營優(yōu)化方案研究

黎明雪，何宇鋒，楊靜雯

（1.中國電信股份有限公司廣州研究院，廣東 廣州 510630；2.中國電信股份有限公司，北京 100000）

1 引言

1.1 后向流量運(yùn)營概念

隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的蓬勃發(fā)展，電信運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)管道化趨勢(shì)明顯，前向流量市場(chǎng)趨于飽和，后向流量市場(chǎng)逐漸成為流量收入藍(lán)海[1]。

后向流量運(yùn)營是指以流量作為合作資源，由產(chǎn)生流量內(nèi)容的互聯(lián)網(wǎng)合作方向網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商購買一定數(shù)量的流量產(chǎn)品并按照一定的規(guī)則贈(zèng)送給其用戶，流量費(fèi)用由合作方支付[2]，目的在于拉動(dòng)用戶規(guī)?；蛱岣哂脩艋钴S度?，F(xiàn)今常見的后向流量應(yīng)用場(chǎng)景包括：

（1）結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)合作伙伴OTT（Over The Top，泛指各種互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用）業(yè)務(wù)的營銷活動(dòng)，限時(shí)減免使用該業(yè)務(wù)的用戶的流量費(fèi)用；

（2）與會(huì)員權(quán)益和會(huì)員等級(jí)掛鉤的限定額度的流量費(fèi)用的減免；

（3）與熱門的視頻內(nèi)容捆綁，進(jìn)行用戶流量費(fèi)用的減免；

（4）針對(duì)某些使用企業(yè)型APP的政企客戶群用戶，其所產(chǎn)生的流量費(fèi)用均由該企業(yè)統(tǒng)一支付等。

從以上運(yùn)營場(chǎng)景可以概括出，后向流量運(yùn)營需求首先是實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的快速配置和即時(shí)生效，盡可能減少運(yùn)營商的IT系統(tǒng)和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的配置量。其次是實(shí)現(xiàn)方便靈活的日常運(yùn)營，比如用戶流量數(shù)額可由合作伙伴自行設(shè)置，運(yùn)營商只做業(yè)務(wù)層面的審核。最后是可對(duì)后向定向流量實(shí)現(xiàn)個(gè)性化控制，并支持不斷擴(kuò)展區(qū)分后向定向流量的維度，比如時(shí)間段、捆綁特定應(yīng)用IP、地理位置以及上下行速度等。

1.2 后向流量運(yùn)營現(xiàn)狀分析

后向流量運(yùn)營的特點(diǎn)和重要性給運(yùn)營商帶來了新的發(fā)展機(jī)遇，也對(duì)運(yùn)營商現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)以及IT支撐系統(tǒng)提出了挑戰(zhàn)。目前運(yùn)營商主要通過能力開放平臺(tái)[3]對(duì)外開放后向流量業(yè)務(wù)的合作。如圖1所示，比如運(yùn)營商與某OTT簽署合作合同后，通過IT支撐系統(tǒng)里的產(chǎn)品與套餐管理系統(tǒng)進(jìn)行產(chǎn)品上線審批流程，再通過IT系統(tǒng)進(jìn)行產(chǎn)品上線的支撐開發(fā)和計(jì)費(fèi)加載；然后，IT平臺(tái)里的產(chǎn)品與套餐管理系統(tǒng)會(huì)向PCEF（Policy and Charging Enforcement Function，策略和計(jì)費(fèi)執(zhí)行功能單元）和PCRF（Policy and Charging Rules Function，策略與計(jì)費(fèi)規(guī)則功能單元）設(shè)備分別人工配置業(yè)務(wù)識(shí)別規(guī)則、銷售產(chǎn)品標(biāo)識(shí)以及特定計(jì)費(fèi)標(biāo)識(shí)（Rating Group）。當(dāng)用戶上網(wǎng)并使用該OTT的業(yè)務(wù)，會(huì)觸發(fā)PCRF激活PCEF上已經(jīng)預(yù)定義的流量識(shí)別規(guī)則和相關(guān)策略，同時(shí)PCEF生成相應(yīng)的計(jì)費(fèi)詳單，同步到計(jì)費(fèi)系統(tǒng)；計(jì)費(fèi)系統(tǒng)根據(jù)話單中的Rating Group生成可以用于計(jì)費(fèi)結(jié)算的后向話單。

對(duì)目前運(yùn)營商后向流量業(yè)務(wù)運(yùn)營過程進(jìn)行調(diào)研后，發(fā)現(xiàn)了現(xiàn)網(wǎng)方案主要存在的問題：1）流量產(chǎn)品上線周期冗長。這是因?yàn)镮T系統(tǒng)里等待上線的產(chǎn)品很多，新產(chǎn)品上線需要排期等待，逐級(jí)審批。2）后向流量產(chǎn)品的定向規(guī)則變更困難。每當(dāng)業(yè)務(wù)需要更新五元組信息時(shí)，都需要運(yùn)營商集團(tuán)層面的產(chǎn)品與套餐管理系統(tǒng)重新下發(fā)需求到省份層面，然后網(wǎng)絡(luò)設(shè)備采用先刪除后新增的方式來完成與新業(yè)務(wù)上線的相同流程，這樣的操作方式比較繁瑣。3）后向流量產(chǎn)品日常運(yùn)營不夠靈活。現(xiàn)網(wǎng)的后向流量只針對(duì)有訂購關(guān)系的個(gè)人用戶，使用門檻較高，未能實(shí)現(xiàn)類似微信朋友圈分享的互聯(lián)網(wǎng)模式。4）后向流量業(yè)務(wù)在計(jì)費(fèi)方面結(jié)算顆粒度較粗。省IT系統(tǒng)無法同步上傳定向話單到集團(tuán)層面，同時(shí)集團(tuán)計(jì)費(fèi)中心也不能輸出具有客戶維度的定向流量結(jié)算單。

為了能夠有效地解決以上問題，本文提出一種后向流量運(yùn)營的優(yōu)化方案：基于PCC（Policy and Charging Control，策略與計(jì)費(fèi)控制）動(dòng)態(tài)規(guī)則的方案[4-7]。

圖1 現(xiàn)網(wǎng)后向流量運(yùn)營的主要業(yè)務(wù)流程

2 PCC動(dòng)態(tài)規(guī)則方案

2.1 方案特點(diǎn)

本方案基于3GPP PCC動(dòng)態(tài)規(guī)則原理[4-7]，可實(shí)現(xiàn)后向流量的統(tǒng)付功能。根據(jù)3GPP標(biāo)準(zhǔn)的定義，PCC規(guī)則可以分為兩類：靜態(tài)預(yù)定義PCC規(guī)則和動(dòng)態(tài)PCC規(guī)則。預(yù)定義PCC規(guī)則是由PCEF預(yù)先配置，PCRF只能引用這類規(guī)則，后向流量運(yùn)營的現(xiàn)網(wǎng)方案是基于類似這種預(yù)先定義好的規(guī)則方案。動(dòng)態(tài)PCC規(guī)則則是通過PCRF的Gx接口隨時(shí)下發(fā)給PCEF執(zhí)行，PCRF可以建立、修改、刪除這類規(guī)則。很明顯，應(yīng)用動(dòng)態(tài)PCC規(guī)則更有利于新產(chǎn)品的快速上線，以及互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)日常的高效維護(hù)。

同時(shí)，為了進(jìn)一步促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)流量在廣大普通用戶間的靈活共享，在實(shí)際業(yè)務(wù)經(jīng)營中，運(yùn)營商還需要新引入一套流量憑證管理平臺(tái)，使其作為關(guān)鍵的流量運(yùn)營平臺(tái)對(duì)外連接第三方互聯(lián)網(wǎng)OTT服務(wù)器，對(duì)內(nèi)連接運(yùn)營商的能力開放平臺(tái)[3]，則普通用戶只要獲得憑證就可以使用相關(guān)的流量。第三方OTT服務(wù)器通過流量憑證管理平臺(tái)定制分發(fā)業(yè)務(wù)憑證，并且通過SPEa接口（流量憑證管理平臺(tái)與能力開放系統(tǒng)[3]之間的接口）調(diào)用動(dòng)態(tài)規(guī)則下發(fā)功能，核心網(wǎng)PCRF設(shè)備從流量憑證管理平臺(tái)側(cè)獲取流量閾值，并下發(fā)給PCEF，同時(shí)將PCEF累計(jì)上報(bào)的用戶流量使用情況反饋給憑證管理平臺(tái)，由憑證管理平臺(tái)與合作伙伴進(jìn)行統(tǒng)付流量結(jié)算。另外，PCEF對(duì)該動(dòng)態(tài)規(guī)則對(duì)應(yīng)的流量話單采用統(tǒng)一的零費(fèi)率標(biāo)識(shí)，IT系統(tǒng)側(cè)通過識(shí)別話單中的特殊費(fèi)率標(biāo)識(shí)，不對(duì)用戶使用的該部分流量進(jìn)行計(jì)費(fèi)。

圖2 動(dòng)態(tài)規(guī)則方案網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖

2.2 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及網(wǎng)元功能

圖2 是動(dòng)態(tài)規(guī)則方案的整體網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，其中，對(duì)各網(wǎng)元的主要功能要求說明如下：

（1）OTT服務(wù)器/客戶端：支持通過SPEa接口向流量憑證平臺(tái)觸發(fā)后向流量業(yè)務(wù)的動(dòng)態(tài)規(guī)則。

（2）用戶終端APP：支持在憑證使用請(qǐng)求中攜帶終端的IP地址。

（3）SPE（Smart Pipe Engine，智能管道引擎）：運(yùn)營商智能管道系統(tǒng)的能力開放網(wǎng)關(guān)，主要實(shí)現(xiàn)Rx接口（SPE和PCRF之間的接口）和SPEa接口（SPE和流量憑證平臺(tái)之間的接口）的正常工作，支持RESTFUL信息的映射和適配。

（4）流量憑證管理平臺(tái)：負(fù)責(zé)電子憑證定制和分發(fā)，客戶和用戶管理，業(yè)務(wù)使用鑒權(quán)和信用度管理；實(shí)現(xiàn)與SPE交互并通知網(wǎng)絡(luò)啟用控制規(guī)則，消息中攜帶流量切片閾值，同時(shí)根據(jù)上報(bào)的流量實(shí)施憑證額度的核減。

（5）PCRF：負(fù)責(zé)綁定Rx接口和Gx接口（PCRF和PCEF之間的接口）會(huì)話，將Rx接口的信息轉(zhuǎn)換為Gx接口的動(dòng)態(tài)規(guī)則，下發(fā)給PCEF；實(shí)現(xiàn)基于FUP（Fair Usage Policy，公平使用原則）啟動(dòng)使用流量的累計(jì)和上報(bào)功能，具體包括：

◆PCRF支持通過Rx接口消息AAR等中的Sponsored-Connectivity-Data AVP從AF（Application Functin，應(yīng)用功能）獲取特定數(shù)據(jù)流的流量閾值，同時(shí)支持根據(jù)AF提供的贊助商標(biāo)識(shí)（Sponsor Identity）構(gòu)建流量監(jiān)控鍵值（Monitoring-Key），應(yīng)用于流量監(jiān)控功能。當(dāng)PCEF完成用量上報(bào)后，PCRF支持通過Rx接口消息RAR、STA等的Sponsored-Connectivity-Data AVP中的Used-Service-Unit AVP，將用戶已使用的特定業(yè)務(wù)流的流量上報(bào)給AF。

◆PCRF獲取到AF提供的流量閾值時(shí)，支持通過動(dòng)態(tài)決策將閾值下發(fā)給PCEF，主要是通過在CCA、RAR消息中攜帶值為USAGE_REPORT的Event-Trigger AVP，指示PCEF進(jìn)行流量監(jiān)控。相關(guān)的流量閾值/分片（Granted-Service-Unit）、監(jiān)控鍵值在Usage-Monitoring-Information AVP中下發(fā)給PCEF。

◆PCRF支持在各種場(chǎng)景下向AF上報(bào)贊助連接數(shù)據(jù)（Sponsored-Connectivity-Data），比如在PCRF監(jiān)控到AF提供的流量已達(dá)到閾值時(shí)；或者是AF主動(dòng)釋放AF會(huì)話時(shí)；又或是由于IP-CAN會(huì)話或者與AF會(huì)話綁定相關(guān)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流被釋放的情況等。

（6）PCEF：執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)的PCC流程，基于PCRF下發(fā)的FUP參數(shù)進(jìn)行流量的累計(jì)及上報(bào)，具體功能包括：

◆PCEF支持基于流量監(jiān)控鍵值的監(jiān)控和上報(bào)功能，支持在線計(jì)費(fèi)和離線計(jì)費(fèi)報(bào)告用量信息獲取。當(dāng)PCEF收到從PCRF發(fā)來的CCA、RAR消息中有攜帶值為USAGE_REPORT的Event-Trigger AVP時(shí)，PCEF啟用用量監(jiān)控功能。

◆PCEF從Usage-Monitoring-Information AVP中獲取相關(guān)的用量閾值、監(jiān)控鍵值信息。當(dāng)達(dá)到閾值時(shí)，PCEF應(yīng)支持通過CCR等消息通知PCRF，具體的使用量在Usage-Monitoring-Information AVP的Used-Service-Unit AVP中。

2.3 移動(dòng)視頻應(yīng)用的業(yè)務(wù)流程

基于運(yùn)營商與某視頻應(yīng)用類（比如愛奇藝、搜狐等）“視頻內(nèi)容+流量”后向促銷合作的場(chǎng)景，描述PCC動(dòng)態(tài)規(guī)則方案的主要業(yè)務(wù)流程，如圖3所示，其要點(diǎn)說明如下：

（1）OTT向憑證管理平臺(tái)訂購流量憑證，生成流量總額賬本，包含合作應(yīng)用的IP地址、憑證的流量大小（二維碼形式，支持多人分享模式）；

（2）用戶通過營銷渠道取得該OTT產(chǎn)品的憑證，在觀看視頻時(shí)激活憑證；

（3）OTT獲取用戶信息（客戶端攜帶或者由PCEF插入），包括用戶的IP地址和電話號(hào)碼，并告知憑證管理平臺(tái)；

（4）憑證管理平臺(tái)獲取用戶信息、視頻業(yè)務(wù)IP以及流量包信息；

（5）憑證管理平臺(tái)通過SPE能力開放平臺(tái)向網(wǎng)絡(luò)側(cè)下發(fā)規(guī)則，包括OTT贊助商標(biāo)識(shí)和流量閾值（Granted-Service-Unit AVP）信息；PCRF根據(jù)贊助商標(biāo)識(shí)構(gòu)建流量監(jiān)控鍵值，同時(shí)將流量閾值通過RAR消息Usage-Monitoring-Information AVP中的Granted-Service-Unit AVP下發(fā)給PCEF，并且修改該視頻業(yè)務(wù)IP對(duì)應(yīng)的承載費(fèi)率為0費(fèi)率；

（6）該視頻業(yè)務(wù)IP對(duì)應(yīng)的流量使用標(biāo)識(shí)為0費(fèi)率，IT側(cè)不對(duì)此用戶計(jì)費(fèi)；

（7）PCEF累計(jì)用戶使用該視頻業(yè)務(wù)達(dá)到流量閾值后，通過CCR消息Usage-Monitoring-Information AVP中的Used-Service-Unit AVP，把對(duì)應(yīng)的流量使用情況實(shí)時(shí)上報(bào)給PCRF；PCRF再將PCEF上報(bào)的累計(jì)流量通過RAR消息的Sponsored-Connectivity-Data AVP上報(bào)給憑證管理平臺(tái)側(cè)；

（8）憑證管理平臺(tái)根據(jù)憑證使用流量的實(shí)際情況，對(duì)憑證的流量大小進(jìn)行實(shí)時(shí)的遞減并保存下來。

圖3 基于動(dòng)態(tài)規(guī)則方案的移動(dòng)視頻應(yīng)用的主要業(yè)務(wù)流程

3 方案評(píng)估

已對(duì)基于動(dòng)態(tài)規(guī)則的后向流量運(yùn)營優(yōu)化方案在中國電信的LTE實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了功能驗(yàn)證，測(cè)試結(jié)果良好。下面從方案對(duì)周圍網(wǎng)元、支撐系統(tǒng)的影響，并結(jié)合方案的測(cè)試情況，對(duì)PCC動(dòng)態(tài)規(guī)則方案進(jìn)行具體評(píng)估：

（1）對(duì)周圍網(wǎng)元及系統(tǒng)的影響

1）對(duì)核心網(wǎng)絡(luò)的影響：動(dòng)態(tài)規(guī)則方案中核心網(wǎng)絡(luò)只需要支持標(biāo)準(zhǔn)功能，同時(shí)新增一套流量憑證管理平臺(tái)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)改造比較小。對(duì)于數(shù)據(jù)面的PCEF設(shè)備，只需要遵循標(biāo)準(zhǔn)的處理流程，需要匹配的規(guī)則數(shù)較少，其設(shè)備性能影響也較小。對(duì)于控制面的PCRF設(shè)備等，增加了Rx和Gx接口的信令交互，在流量切片粒度較小時(shí)會(huì)對(duì)設(shè)備的信令處理性能產(chǎn)生一定影響。

2）對(duì)IT支撐系統(tǒng)的改造要求：動(dòng)態(tài)規(guī)則方案在網(wǎng)絡(luò)側(cè)要對(duì)每個(gè)后向流量產(chǎn)品做一次性的預(yù)配置（比如包含Rating Group、Sponsor ID與Monitoring KEY的對(duì)應(yīng)關(guān)系等），在此后的運(yùn)營過程中不需要再做改動(dòng)。同時(shí)，將每一次后向流量業(yè)務(wù)合作作為一個(gè)產(chǎn)品進(jìn)行一次性發(fā)布，由流量運(yùn)營平臺(tái)通過開放接口實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的訂購，而IT計(jì)費(fèi)系統(tǒng)只需要對(duì)該業(yè)務(wù)的Rating Group作免計(jì)費(fèi)處理，不用改造計(jì)費(fèi)系統(tǒng)，因此該方案對(duì)IT支撐系統(tǒng)的影響比較小。

3）OTT APP/Server配合方面：動(dòng)態(tài)規(guī)則方案可以從終端APP讀取用戶的IP地址，或者由運(yùn)營商自動(dòng)獲取用戶IP地址，不需要改造終端設(shè)備；此外，終端APP和OTT Server端需要支持嵌入SPEa接口的SDK（Software Development Kit，軟件開發(fā)工具包）。

（2）實(shí)驗(yàn)室測(cè)試情況

1）功能驗(yàn)證：內(nèi)容涵蓋系統(tǒng)接口調(diào)用管理功能（SPEa接口調(diào)試、憑證系統(tǒng)接口調(diào)試、IT系統(tǒng)接口調(diào)試等）測(cè)試，電子憑證管理功能測(cè)試，Android系統(tǒng)APP和iOS系統(tǒng)APP功能測(cè)試等。通過測(cè)試驗(yàn)證了該系統(tǒng)各個(gè)接口對(duì)接正常；憑證管理平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)按需求生產(chǎn)、分發(fā)電子憑證，對(duì)電子憑證進(jìn)行鑒權(quán)認(rèn)證以及流量大小的實(shí)時(shí)遞減等；用戶使用APP并啟用電子憑證后，憑證管理平臺(tái)能夠順利通過能力開放平臺(tái)向網(wǎng)絡(luò)側(cè)下發(fā)策略等。

2）安全保障及用戶流量控制：動(dòng)態(tài)規(guī)則方案通過流量憑證管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)OTT客戶和用戶認(rèn)證以及用戶流量統(tǒng)計(jì)；第三方OTT可以根據(jù)業(yè)務(wù)場(chǎng)景靈活設(shè)置憑證的安全保障和流通機(jī)制，并且可以根據(jù)業(yè)務(wù)開展的需要來靈活定制憑證的流量包大小、時(shí)間以及應(yīng)用IP等業(yè)務(wù)屬性。

3）流量產(chǎn)品上線周期：以往流量業(yè)務(wù)產(chǎn)品從上線到審批再到應(yīng)用推廣，整個(gè)周期可以以“月”為單位去評(píng)估，引入該系統(tǒng)后，可以大大將上線周期縮短至兩天之內(nèi)。

通過上述分析可見，動(dòng)態(tài)規(guī)則方案比較適應(yīng)當(dāng)前后向流量運(yùn)營中流量業(yè)務(wù)提供流程與IT系統(tǒng)松耦合、業(yè)務(wù)靈活定制以及業(yè)務(wù)流程簡化的需求，同時(shí)可解決業(yè)務(wù)規(guī)則變更困難、多用戶共享以及結(jié)算清單完整性的問題。實(shí)際部署的時(shí)候，只需要對(duì)業(yè)務(wù)平臺(tái)（如流量網(wǎng)關(guān)、憑證管理平臺(tái)等）稍作擴(kuò)展，不需要對(duì)核心網(wǎng)網(wǎng)元進(jìn)行改造以及定制終端，相比其他方案實(shí)施起來更加簡便。

4 結(jié)束語

未來為了更好地保障后向流量業(yè)務(wù)落地，運(yùn)營商可以考慮采用PCC動(dòng)態(tài)規(guī)則方案，通過脫耦I(lǐng)T系統(tǒng)的復(fù)雜流程快速有效地提供靈活可定制的后向流量業(yè)務(wù)。后續(xù)運(yùn)營商還需要在后向網(wǎng)絡(luò)能力開放的基礎(chǔ)上，緊密結(jié)合第三方OTT豐富多樣的互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)內(nèi)容，為其提供差異化的定制服務(wù)，在提升用戶體驗(yàn)的同時(shí)更加深入地拓展網(wǎng)絡(luò)的管道價(jià)值。

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