PCC引入初期实现热点区域控制的方案

（华信邮电咨询设计研究院有限公司，杭州 310014）

PCC引入初期实现热点区域控制的方案

姚瑶，王强

（华信邮电咨询设计研究院有限公司，杭州 310014）

随着移动通信的发展，用户数及业务量越来越大，繁忙小区时常会发生拥塞状况，影响用户的数据及话音业务使用。在PCC建网初期，如何安全有效地提高用户使用感知是必须考虑的问题。本文讨论了可行方案并进行了比选。

PCC；SPR；PCRF；热点区域；策略控制

1 项目背景

随着2G/3G网络用户越来越多，移动数据业务发展越来越快，导致繁忙小区用户过多，业务量非常大，网络资源紧张。在繁忙小区，用户的大流量业务会影响正常浏览和上网业务，影响用户上网体验，严重时还会影响话音业务。3GPP中的策略控制和计费（PCC，Policy Control and Charging）可以解决这个问题。因此，在繁忙小区，启用PCC策略控制，对用户进行业务管控，有效避免低价值业务带来的网络拥塞，提高用户其它业务体验，是非常有必要的。对于非繁忙小区，一般情况，存在较为充足的无线资源，可暂时不考虑用户管控。现有网络小区分类情况如图1所示。

2 PCC简介

PCC架构源于3GPP的提出，在3GPP R7版本中对PCC技术进行了定义，规定了PCC采用业务承载和业务控制相分离的架构。3GPP R8中增加了新的网元BBERF，解决非GTP架构下QoS策略下发和执行，绑定承载和事件上报；制定了漫游架构：Home Routed和Local Breakout；另外还针对多个PCRF选择的问题，引入DRA。3GPP R9、R10、R11增强了PCC的相关功能。

PCC架构可以搭建在现有移动分组网络的基础上，实现根据用户、终端类型、业务、接入点（APN，Access Point Name)、位置等多维度的单一或组合控制机制。根据3GPP的定义，PCC网络主要由策略及计费功能单元（PCRF，Policy and Charging Rule Function）、用户签约数据库（SPR，Subscription Profile Repository）、策略及计费执行单元（PCEF，Policy and Charging Enforcement Function）、业务策略提供点功能(AF，Application Function）（与自有业务平台合设）等4部分组成。

图1 现有网络小区分类情况示意图

PCRF负责策略管理、用户管理以及签约管理等功能，它为PCEF选择及提供可用的策略和计费控制决策；SPR负责存储所有签约用户或签约相关的信息，包括签约用户允许的业务、业务的优先级、QoS信息等；PCEF负责业务数据流的检测、策略执行和基于流的计费等功能；AF主要对IP-CAN用户面行为进行动态策略/计费控制。

3GPP R8中定义的PCC网络架构如图2所示。

图2 3GPP R8中定义PCC网络架构图（非漫游状态）

在现网部署中，一般PCRF与SPR合设，PCEF与网关GPRS支持节点（GGSN， Gate way GPRS Support Node）合设。现网中常用的具体网络架构如图3所示。

PCC架构部署后整体业务流程如下。

（1）BOSS签约业务，每种用户类型和业务对应相应的QoS。

（2）BOSS通过SOAP接口，将用户签约信息(含QoS)下发给HLR和PCRF。

（3）用户附着GPRS服务支持节点（SGSN，Serving GPRS Supprt Node）后，SGSN通过Gr接口从HLR获取用户签约信息(含QoS)。

（4）用户激活时，SGSN将QoS等传递给GGSN。

（5）PCEF深度解析业务报文通过Gx接口上报PCRF进行策略控制规则匹配（SPR协同完成），匹配成功则由PCRF下发控制规则给PCEF执行。

(6) PCEF通过GTP-U+BSSGP的透传方式完成端到端的全程控制。

(7) 如果匹配不成功则无条件放行报文，业务流程和现阶段相同。

3 方案介绍

在PPC部署初期，大规模的部署PCC不但投资需求较大，而且可能对现网产生较大影响，因此，一般PCC用户容量不是特别大时可以考虑如下3种方案。

3.1 方案1：位置区域维度定向

目标：通过对繁忙区域用户的管控，提高繁忙区域的业务质量，保证繁忙区域的重点业务，提高位于繁忙区域的高端用户的业务体验。

图3 PCC网络架构图（SPR与PCRF网元合设）

方案：基于小区一定周期内的业务量和拥塞率等指标，划分高繁忙/中繁忙/低繁忙小区，并获取繁忙小区的业务繁忙时段。确定需要管控的热点区域，SGSN上采用基于小区位置选择GGSN的策略。用户激活时，SGSN根据用户（3G用户）的位置信息（RAI）选择GGSN：对于需要管控的热点小区用户，SGSN重定向到与PCRF连接的GGSN，并且接入PCRF，在PCRF进行管控规则处理；对于不需要管控的小区，则接入不实施PCC策略的GGSN，不实行管控。通过基于小区位置选择GGSN部署管控方案，既可准确体现PCC策略的价值，也可以避免PCC的大规模部署给现网带来冲击。

网络改造说明：在原部署PCC网络的基础上，需要升级SGSN支持根据路由区分PDP。确定需要管控的热点区域，SGSN上采用基于小区位置选择GGSN的策略。用户激活时，SGSN根据用户（3G用户）的位置信息（RAI）选择GGSN：对于需要管控的热点小区用户，SGSN重定向到与PCRF连接的GGSN，并且接入PCRF，在PCRF进行管控规则处理；对于不需要管控的小区，则接入不实施PCC策略的GGSN，不实行管控。

3.2 方案2：特定用户维度定向

目标：通过对特定用户的管控（如低端用户、无限量包月用户等），提高整网的业务质量，提高高端用户的业务体验。

方案：SGSN基于计费属性选择GGSN；SGSN在使用APN进行DNS (Domain Name Service)解析获取GGSN的IP地址前，首先通过APN的定制方法在原APN中加入用户计费信息（CC），然后再对定制后的APN进行DNS解析从而获取相应的GGSN地址；部署本特性，运营商可以通过计费属性信息表示特定用户，通过SGSN对CC字段的处理，将特定CC属性的用户选择到开启PCC功能的GGSN上激活PDP。

网络改造说明：

需要升级SGSN，支持基于计费属性选择GGSN，根据需要，升级DNS。

3.3 方案3：全网GGSN都具备PCC功能

目标：通过全网开启PCC功能，提高繁忙区域的业务质量，保证繁忙区域的重点业务，提高位于繁忙区域的高端用户的业务体验。

方案：根据省内的PCC PDP数量部署规划，PCC用户容量分配到所有的GGSN上，所有GGSN需要改造为PCEF，这样任何一台GGSN上都能处理PCC用户策略应用，所有的策略应用都集中在PCRF进行管理维护，不存在重定向GGSN的需求，后续扩容增加时，也无需对网络进行改造，增加License即可。

网络改造说明：不需要升级SGSN，但是根据现网的情况，可能需要升级现网DNS，支持PCC相关解析内容，并需要升级网管系统，支持新设备的维护和管理。

4 方案对比

方案2可以使高端用户在拥塞时能够优先占用较多网络资源，同时也为欠费风险高的用户提供了有效的控制手段，但是对于本文提出的繁忙小区用户的大流量业务影响正常数据及话音业务的情况，无法有针对的解决，因此，本文主要讨论方案1和方案3，对于方案2的优缺点不再赘述。

从需求上来讲，目前主要需要管控的区域为2G/3G网络的热点小区，对全网管控的需求并不明显。

从技术上来讲，方案1可以避免PCC的大规模部署给现网带来冲击。GGSN全部改造，由于是现网设备直接升级，可能会影响现网的安全，并且由于GGSN改造支持PCEF，会对GGSN的性能造成一定的影响，带来现网设备容量下降等问题。

从投资来讲，根据测算，按照1 000万PDP用户、PCC管控需求为20%考虑（本文重点考虑提高繁忙区域的业务质量，根据统计，繁忙区域主要为商业中心、高校等区域，对于大部分省份，繁忙区域用户数一般不会超过总用户数的20%），方案1比方案3大约可以节省1 600万投资。

但是方案1也存在一定的缺点。基于位置的策略控制，需对需要开启PCC应用的用户首先在PCRF中进行策略签约配置。将选定的热点RAC下面的用户定向到开启PCC功能的GGSN上，这样做存在如下问题。

（1）对真正签约PCC策略应用的重定向命中率问题：在选定RAC区域下面使用数据业务的用户，将会全部被定向到开启PCC的GGSN上来，进行PCC流程，向PCRF获取策略，如果这个用户已经在PCRF中开户，做了策略签约，则按照PCC流程进行策略应用；如果这个用户并没有在PCRF中做策略签约，则该用户即使送到开启PCC功能的GGSN上，同样无法应用PCC策略管理能力。在热点RAC下面的这些用户中，如果用户签约PCC策略的比例不高（如果命中率高，有更适合的方案应用），则这样重定向过来的用户同样无法应用策略控制，也就是策略应用的命中率不高，这个取决于PCC签约用户占本地用户的比例（暂不考虑漫游过来的用户场景）。同时这样重定向到固定的GGSN后，会打乱业务的归属关系，对网络业务的影响比较大，给网络维护和故障定位带来更多的不便。后期随着PCC部署率的提高，网络业务归属需要进行重新调整规划。

（2）热点区域位置信息的多点维护问题，用户完整的策略配置都在PCRF中，在PCRF定义用户热点区域信息，如果采用RAC这样的方案，则在SGSN侧，SGSN必须要拿到这样一个热点区域的配置表，而SGSN和PCRF之间当前是没有机制保证热点区域的信息同步的，所以这些要靠人工来对SGSN和PCRF进行分别配置，工作量很大，并且存在周期性更新维护的问题。

（3）对PCC的资源利用率不高，RAC区比实际热点小区范围大，RAC区中非PCC用户也会上PCRF处理，浪费了部分PCC资源。同时只适用于与位置有关的业务，但对于其它与区域无关的业务不适用。

5 结论

虽然方案1有一定的缺点，对SGSN需要进行一定的改造，但是综合考虑网络安全性及投资，考虑到初期首先应该解决的是繁忙区域的业务质量问题，方案1在PCC建设初期还是值得推荐采用的。在PCC建设后期，方案1也很容易演进到全支持PCC的网络架构。

[1] 3GPP TS 23．203 Policy and charging control architecture(Release9)[S/ OL]． [2012-02-25]． http：//www．3gpp．org/DynaReport/23203．htm．

[2] 3GPP TS 29．203 Feasibility study on SS7 signalling transportation in the core network with SCCP-User Adaptation（SUA）[S/OL]．[2012-02-25]． http：//www．3gpp．org/DynaReport/29203．htm．

[3] 3GPP TS 29．212 Policy and Charging Control (PCC) over Gx/Sd reference point [S/OL]． [2012-02-25]． http：//www．3gpp．org/ DynaReport/29212．htm．

[4] 杨红梅，芮通，习建德等． 策略和计费控制（PCC）系统技术研究[R]． 工业和信息化部电信研究院等，2010．

Scheme of hotspots controlled in the early introduction of PCC

YAO Yao, WANG Qiang
(Huaxin Consulting Co., Ltd., Hangzhou 310014, China)

With the development of mobile communications, the number of users and the volume of business are growing, hotspots often congested condition that affects the user's data and voice services. At the beginning of PCC network construction, how to improve the user’s feelings safely and effectively is necessary to be considered. This paper discusses the possible options and makes a comparison.

PCC; SPR; PCRF; hotspots; policy control

TN919.21

A

1008-5599（2014）08-0073-04

2014-05-28