3GPP的R6中正式增加了內容計費的功能要求,盡管存在不少技術難題,但是標準化進展的速度還是比較快的。
縱觀GPRS/UMTS計費系統的演進,分組網絡從2G到R99、再到R4/R5都是以離線計費為主,功能沒有明顯的增強。而在3GPP的R6中,分組網絡提出了在線計費和內容計費兩大功能,因此計費能力大大提高。
離線計費一直是分組網絡采用的主要計費方式。會話中和會話結束后,分組網元SGSN和GGSN分別產生計費話單,經過計費網關功能(CGF)發送給運營商的后臺計費系統,CGF的功能是收集、存儲、過濾話單并進行合并處理。3GPP的R6統一了分組網元與CGF之間的Ga接口、CGF與計費系統之間的Bp接口以及通用的計費話單參數。離線計費系統(Offline Charging System,OFCS)的結構如圖1所示。

圖1 OFCS的結構
在線計費為分組網絡提供了實時計費功能,通過新增的在線計費系統(Online Charging System,OCS)實時控制分組網元的業務流程。如果說現有的GPRS+CAMEL3是基于SGSN的實時計費解決方案,那么3GPP的R6中的在線計費可以看作是基于GGSN的解決方案。GGSN通過數據平面功能(Traffic Plane Function,TPF)實體與OCS建立統一的在線計費接口,OCS支持運營商賬戶系統的交互和管理,包括充值中心和準實時計費賬戶系統,因此運營商的賬戶系統可以對GGSN承載的業務流程進行實時控制。3GPP的R6規定了OCS和TPF功能,規范了OCS與TPF之間的Ro接口要求。在線計費系統的結構如圖2所示。

圖2 OCS的結構
內容計費在3GPP的R6中稱為基于流的計費(Flow Based Charging,FBC),它不是新增的計費方式,而是計費功能和粒度的擴展,因此FBC的功能在離線計費和在線計費方式中都有應用。分組網元GGSN通過TPF采集業務流相關的信息,實施與流相關的計費。分組網元受到計費規則功能(Charging Rule Function,CRF)的實時管理和控制,運營商在應用功能(Application Function,AF)實體定制的計費規則通過統一的接口實時傳送到計費規則功能(Charging Rules Function,CRF),從而達到運營商對業務內容進行計費的目的。3GPP的R6中規定了AF、CRF和TPF的流計費功能,規范了TPF與CRF之間的Gx接口和CRF與AF之間的Rx接口。另外,3GPP的R6還定義了eG-CDR,GGSN在原有話單G-CDR的基礎上補充了流計費信息。
基于業務流的計費參考模型如圖3所示。Gz是TPF與OFCS的接口,是離線計費接口Ga的一部分;Gy是TPF與OCS的接口,是在線計費接口Ro的一部分。

圖3 基于業務流的計費參考模型
流計費的標準主要由3GPP的兩個工作組負責,其中SA2負責計費功能規范的制定,CT3負責計費接口的標準化。
2、FBC的工作原理
GPRS的分組域計費是基于時長、流量或PDP(APN和QoS)的。隨著移動互聯網應用的不斷增多,基于時長、流量和PDP的計費已不能滿足需求,需要應用流機制來區分用戶數據中的業務流并配以相關的資費標準。
FBC是通過IP過濾器來區分用戶上下行數據中的業務流的。過濾規則由運營商定義,其規則一般基于5元組(源IP地址、目的IP地址、源端口號、目的端口號和協議ID)以及深層過濾器(對用戶IP包進行更深層的分析并識別用戶業務的狀態)。在同一PDP中可同時實施多個業務流過濾器。
2.1 TPF
TPF應能夠支持如下功能:業務流區分及統計;預定義計費規則和預定義過濾器;請求計費規則;選擇CRF并提供相關信息;信譽度管理。
業務流區分及統計能夠實現不同業務流的區分、流量統計及流量報告。在GPRS中,TPF是GGSN中的一個邏輯功能實體,即使是同一PDP上下文承載的不同業務數據流,TPF也能夠進行區分。
預定義計費規則和預定義過濾器是指TPF中可以建立預定義的計費規則和過濾器,并通過CRF的觸發來激活。
請求計費規則使得TPF在承載建立、修改、終止及發生特定事件時可以向CRF請求新的計費規則。
選擇CRF并提供相關信息要求TPF能夠在多個相連的CRF中選擇正確的CRF并提供承載的相關信息。在GPRS中,TPF主要根據APN來選擇CRF,IMSI和MSISDN作為備選信息。
OCS中TPF要提供信譽度管理,要求能夠管理同一用戶的多個信譽度,當用戶無授權的信譽度時,TPF可以終止該業務流。信譽度管理采用重鑒權方式,OCS能夠在下述情況觸發TPF進行重新鑒權:
(1)信譽度鑒權周期結束;
(2)計費密鑰改變;
(3)SGSN改變;
(4)PLMN改變;
(5)QoS改變;
(6)路由區類型改變。
2.2 CRF
CRF需要實現以下功能:產生計費規則;激活計費規則;提供計費規則;提供事件觸發集。無論是OCS還是OFCS都要提供這些功能。
產生計費規則是指CRF根據TPF和AF發來的有關承載及業務數據流的信息作出判斷,從而產生適合該業務流的計費規則,并且能夠識別出是否需要提供新的計費規則。
激活計費規則是指當TPF中預定義了計費規則或過濾器時,CRF能夠發送觸發信息給TPF從而激活計費規則。
提供計費規則要求CRF收到TPF的請求或AF的相關信息后作出響應。
提供事件觸發集是指CRF要向TPF提供事件觸發集,每個計費規則都和特定的事件觸發集相關聯,當發生事件觸發時,TPF可以請求新的計費規則。
2.3 AF
AF提供給CRF相關信息,用于CRF選擇合適的計費規則及構建計費規則的參數。AF可以和多個CRF互連。選擇CRF時應考慮以下方面:
(1)終端用戶IP地址;
(2)AF可以獲得的其他用戶信息。
AF可以提供如下信息:
(1)識別業務數據流的信息;
(2)AF記錄信息(可選);
(3)支持計費選擇的信息,如應用標識、應用事件標識、媒體流類型(可選)、流速率(可選)和用戶信息等。
2.4 Gx接口
Gx是連接CRF和下層承載網(GGSN/TPF)的接口,用于計費規則相關信息的傳遞,該接口基于Diameter和Diameter信譽度控制應用協議。Gx接口支持如下功能:
(1)建立及維護Gx的連接。
(2)TPF向CRF請求計費規則,TPF在下述情況下向CRF發起計費規則請求。
①承載建立:在承載建立時TPF向CRF提供用戶標識及與用戶的相關信息,如接入網、用戶IP地址等,CRF可根據這些信息選擇合適的計費規則。
②承載修改:在承載發生改變時,TPF將修改的信息通知給CRF。
③特殊事件觸發:當有特殊事件觸發時,TPF將相關信息通知給CRF。
(3)CRF向TPF提供計費規則:CRF響應TPF的請求并通知TPF可用的計費規則,這些規則可以是CRF產生的,也可以是TPF預先設置的。CRF提供的計費規則信息有以下三種方式:
①TPF預設置計費規則參考值及采取的行動,如激活或去活TPF中定義的計費規則;
②CRF已經提供的計費規則參考值、修改的信息及采取的行動,如計費規則修改或刪除;
③CRF新提供的計費規則參考值及采取的行動,如計費規則建立。
CRF可以按上述方式提供多種計費規則作為備選,且可在一個信令流程中實現。
(4)CRF向TPF提供事件觸發:CRF利用計費規則提供流程來通知TPF事件觸發集,當TPF檢測到特定事件發生時將向CRF重新請求計費規則。
(5)CRF向TPF提供OCS/0CF地址。
(6)TPF通知CRF終止承載。
2.5 Rx接口
Rx是連接上層IMS域(P-CSCF)和CRF之間的接口,用于傳遞應用層的相關業務信息,該接口基于Diameter協議。一個CRF可以為多個P-CSCF提供服務,而一個P-CSCF可以和多個CRF建立連接。Rx接口支持如下功能。
(1)建立及維護Rx連接。
(2)會晤信息及相應修改信息的傳遞:當一個新的會晤建立時,P-CSCF將相關的會晤信息發送給CRF;會晤發生修改時,P-CSCF將修改信息發送給CRF。CRF可根據這些信息選擇合適的計費方式。
(3)門控功能:P-CSCF可以通知CRF業務流是否能夠通過網絡。
(4)會晤終止通知:當會晤終止時,P-CSCF可以通知CRF。
(5)承載相關事件通知:當承載發生特定事件(如承載建立、承載修改和承載恢復)時,CRF可以通知P-CSCF。
(6)承載釋放通知:當承載釋放時,CRF可以通知P-CSCF。
(7)會晤信息和承載的綁定。
3、FBC的標準進展
隨著IMS的引入,FBC得到了更加廣泛的應用。FBC為在分組網絡承載之上構建一個可管理、可控制的IMS系統提供了計費方面的保證,成為支持IMS計費的必要功能。3GPP的R7對FBC的結構和功能進行優化,FBC與分組網絡的IP策略控制機制加以融合。
3.1 FBC與IMS計費的結合
3GPP的R5/R6引入了IMS,IMS獨立于接入網絡,為多媒體業務提供控制和管理功能。當用戶通過移動分組網絡接入時,業務數據、會話控制信令都承載在分組網絡上。
從整個系統來看,端到端業務的計費由應用平臺負責,核心網會話的計費由IMS負責,承載網絡的計費由分組網絡負責。IMS計費網元采集SIP信令中的時間、地址、媒體信息等,并以會話或者事件來觸發計費。分組網絡為IMS提供承載層計費,可以說FBC是分組網絡支持IMS的必要功能。一方面,通過FBC分組網絡可以區分IMS SIP信令和IMS媒體數據兩種流量,以便采取不同的計費策略;另一方面,只有通過計費接口控制了業務流程,IMS才能對分組網絡起到真正的管理作用。
IMS計費和分組網絡的計費架構如圖4所示,IMS的P-CSCF提供了FBC中AF的功能,CRF可以由IMS系統設備提供,但在邏輯上獨立于IMS實體。

圖4 IMS計費和分組網絡計劃架構
3.2 FBC的演進
3GPP R7對FBC進一步演進提出了PCC(策略控制和計費)研究項目。PCC通過合并網元功能和接口進一步優化現有的系統結構。
在3GPP的R5/R6中,為了在IP承載上實現端到端的QoS保證,3GPP提出IP策略控制機制。它在邏輯結構和接口協議上與FBC有相似之處,其中AF是為需要進行IP承載資源控制(如分組網絡)而提供應用的單元(對于IMS就是P-CSCF);PDF是策略決定點;GGSN是策略實施節點,相關接口有Go和Gq。其中Go接口是PDF對下層承載網絡(分組網GGSN)策略控制接口,采用COPS協議;Gq接口是IMS對PDF的策略控制接口,采用Diameter協議。
在3GPP R7的演進方案中,PDF和CRF將融合為一個新的邏輯節點PCRF(策略和計費規則功能),Gx和Go融合為Gx+接口,Rx和Gq合并為Rx+接口。策略規則和計費規則的處理場景合并后可以在一個消息中一起承載。目前這個項目正在研究階段,研究報告TR 23.803已經處于規范TS 23.203的起草階段。