多制式移动网络数据业务策略控制原则及方案

（中国移动通信集团上海有限公司，上海 200060）

多制式移动网络数据业务策略控制原则及方案

许崇祥

（中国移动通信集团上海有限公司，上海 200060）

本文结合GSM/TD-SCDMA/TD-LTE网络的特点及发展情况，提出了GSM/TD-SCDMA网络以“控”为主，TD-LTE网络以“管”为主的数据业务策略控制原则；探讨了GSM/TD-SCDMA和TD-LTE网络策略计费控制的实现方案以及融合管控方案。

多制式； 数据业务； 服务质量； 策略计费控制

1 引言

近几年来，随着智能终端的日益普及以及移动互联网的快速发展，移动数据业务呈爆炸式的快速增长。但流量的增长并未带来收益的相应增长，快速增长的数据业务也给网络能力和服务质量带来了严峻挑战，如何解决移动数据业务增量不增收、如何对宝贵的无线资源进行合理的规划和管理，实现业务增长和技术网络的协调发展，成为运营商面临的重要问题。

随着2013年12月TD-LTE牌照的正式发放，中国移动已正式运营GSM/TD-SCDMA/TD-LTE三种制式的移动通信网络，每种制式的移动网络定位不同，并实现协同发展。为充分发挥每种网络制式的优势，提升数据业务流量经营价值，提升数据流量业务网络资源效率及效益，数据业务策略控制原则应根据不同网络其自身特点进行制定。

2 策略计费控制标准架构

PCC（Policy and Charging Control，策略和计费控制）是3GPP在R7开始提出的动态策略和计费控制标准架构，后续版本又对其进行补充完善。PCC能实现终端、无线、核心网等端到端设备承载资源的管理，并且可和计费策略进行关联，实现数据业务的差异化、精细化管控。

3GPP标准定义的PCC架构主要由PCRF、PCEF、AF、SPR、TDF等功能实体组成，3GPP标准架构（非漫游情况）如图1。

PCRF（Policy and Charging Rule Function，策略和计费规则功能）是策略控制规则控制节点，产生针对业务流的策略控制机制，向PCEF提供关于业务数据流检测、门控、基于QoS和基于流计费的网络控制功能。

PCEF（Policy and Charging Enforcement Function，策略和计费执行功能)是策略控制的执行实体，完成业务数据流检测、业务控制策略映射，与PCRF交互完成相关控制策略的获取、修改和删除等操作。

AF（Application Function，应用功能）是提供应用业务的单元，AF与PCRF通信交互以传输动态的会话信息，PCRF需要这些会话信息进行策略/计费控制。

图1 PCC标准架构示意图（非漫游）

SPR（Subscription Profile Repository，用户属性存储器）是用户签约数据及业务质量控制要求数据库，该逻辑实体存储与所有签约用户或签约相关的信息。

TDF (Traffic Detection Function，流量检测功能)执行应用程序检测，报告检测到应用程序和其服务数据流量描述给PCRF。

3 GSM/TD-SCDMA网络数据业务策略控制

3.1 GSM/TD-SCDMA网络数据业务策略控制原则

GSM网络主要针对话音业务设计，数据业务承载效率较低，面对日益增长的数据业务需求，其资源越显紧张，已影响到用户话音业务的体验；TD-SCDMA网络在中移动大规模部署后业务增长点主要集中在数据业务，低价值的移动互联网业务占比较高，侵占网络资源严重，却未带来相应收益。再加上其自身带宽有限，因此，GSM/TD-SCDMA网络的数据业务控制策略应以“控”为主，对低价值的业务如QQ业务进行适当限制，将有限的资源用于高等级用户、高价值的业务。

3.2 GSM/TD-SCDMA网络数据业务策略控制方案

GSM/TD-SCDMA网络实现数据业务策略控制的方案如图2所示。

首先由市场相关部门制定差异化的市场和业务策略，业务支撑部门在BOSS中为用户订购相关市场和业务策略；其次，PCRF根据BOSS获取签约信息或用户状态信息、市场策略等输入进行决策，生成网络管控策略；接着由GGSN/PCEF基于用户和业务类型进行限速、门控以及差异化计费，同时GGSN将QoS信息传递给SGSN及无线侧，由无线、核心网协同进行端到端的承载资源管理。

3．2．1 GSM/TD-SCDMA网络数据业务QoS参数传递方案

标准的PCC架构可以基于业务、累计流量、用户、位置/接入类型、时间等多个维度进行管控，管控手段包括端到端QoS优先级设置、流控、门控以及差异化计费，PCC可对上述的策略控制能力和手段进行组合，实现组合策略控制。

GSM网络在过去、现在乃至将来一段时间仍为中移动的主力承载网，网络中即时通信类业务大量的消耗公共控制信道和业务信道资源，但实际传输的流量却相当有限，单位流量收益低，因此对GSM网络而言，在不明显影响用户感知的情况下，对即时通信类业务进行管制成为最迫切的需求。

针对普通的业务资源调度，通过标准QoS的 PFC（Packet Flow Control，分组流控制）流程来触发QoS参数修改，但对于即时通信类等小数据量业务，可能PFC流程未完成业务数据已传完，无法体现控制效果；同时标准QoS流程无法实现同一PDP内并发业务的区分调度，不连续出现的即时通信类业务可能会导致整体QoS调低，影响用户其他基本数据业务的体验，因此，即时通信类业务需要引入其他的传递机制。通过在GTP-U包头的扩展字段中增加即时通信类如QQ的标识字段，再传递到无线侧是获得广泛认可并已实现的解决方案，如图3所示。

图2 GSM/TD-SCDMA网络PCC管控方案

图3 GTP-U实现即时通信类信息传递

以GSM网络为例，首先GGSN识别出QQ即时消息分组，将业务标识携带在QQ数据分组的GTP-U包头内发送给SGSN，SGSN解析GTP-U表头扩展标识，识别出QQ数据流，将业务类型结果放在BSSGP包头的内容QoS Profile信元中，最后由BSC读取BSSGP包头的内容QoS Profile中的业务类型参数，识别出QQ数据流，从而针对QQ 业务数据进行无线侧信令面和业务面的优化。该实现方式业务类型信息携带在数据分组中传递，无需增加额外的信令，开销小，参数传递成功率高，且该方案属于3GPP标准参数方式，可直接扩展至TD-SCDMA和TD-LTE网络。

3．2．2 GSM/TD-SCDMA网络数据业务管控应用效果

通过采用标准QoS流程加特定业务参数传递方案，BSC/RNC将用户级别与业务类型的结合，综合用户级别和业务类型，形成综合调度优先级，用于无线资源动态调控，以GSM为例，BSC对无线资源的调控可以应用以下几类手段：(1)资源分配类，通过接入控制和拥塞控制、调整资源复用度、调整信道资源分配等手段实现，例如即时通信业务属于MBR较小的交互类业务，可以适当提高其所在信道的复用度，也可以仅为其分配一个数据业务信道，而非按照终端能力分配多个；(2)调度类，依据用户级别、业务类型及其它QoS参数计算出调度优先级，依照网络预设比例设置调度时长；(3)延迟定时器类，依据业务类型的不同，设置差异化的TBF延迟释放时延，如针对空占比高的QQ业务，降低TBF延迟释放时间甚至立即释放，从而减少无线资源的无谓占用。

从上海及其他省公司的试点结果来看，尽管各个厂商设备实际的管控机制和管控效果存在一定的差异，但在节省QQ等低价值业务的无线资源占用方面均有较明显的效果，尤其是高负荷小区，通过实施针对QQ业务的管控，信道占用数和无线利用率均有所下降，缓解了话音业务压力，但由于GSM带宽有限，针对高等级用户的感知有一定程度的提升，但用户的实际感受并不显著。PCC可以优化数据业务资源分配，缓解GSM网络压力，但无法从根本上解决网络资源紧张的问题。

4 TD-LTE网络数据业务策略控制

4.1 TD-LTE网络数据业务策略控制原则

GSM/TD-SCDMA系统中，终端可以发起PDP的QoS修改流程，并通过终端、无线与网络之间的协商机制来决定QoS，网络侧控制能力相对较弱；相比GSM/TD-SCDMA系统，TD-LTE 的PCC架构更加强化网络侧控制能力，TD-LTE系统默认承载的QoS由网络侧决定，终端无权协商默认承载的QoS，若终端需要高于默认承载的QoS承载，只能通过专有承载完成，机制更加简单高效。基于TD-LTE的高速率、低时延、大容量、永远在线的特点，不同于GSM/TD-SCDMA下流量管控，TD-LTE 网络的PCC更应侧重流量管理、差异化服务、灵活套餐及计费能力，即TD-LTE网络的数据业务控制策略应以“管”为主。

“管”的手段可以根据网络建设和业务发展需要灵活进行调整，例如通过对用户使用套餐流量进行封顶或者限速，避免用户使用过多套餐外流量，在用户套餐配额临近时，向用户推荐其他套餐，提升用户体验，还可以为用户提供实时流量提醒，以实现“流量管理”；根据用户优先级提供差异化服务，提升高价值用户业务体验，基于带宽阶梯定价体现用户体验价值的差异化，提升流量的价值，充分发挥TD-LTE高带宽的优势，以实现差异化“用户管理”；对多模终端接入GSM/TDSCDMA/TD-LTE区分计费，利用资费杠杆引导用户尽可能使用高速的TD-LTE网络，以实现区分“计费管理”。

4.2 TD-LTE网络数据业务策略控制方案

TD-LTE网络实现数据业务策略控制的方案如图4所示。

图4 TD-LTE网络PCC管控方案

与GSM/TD-SCDMA网络类似，TD-LTE数据业务策略控制也主要包含市场策略制定、管控规则生成以及管控规则执行3个关键步骤。

TD-LTE网络的PCC管控同样可以基于业务、累计流量、用户、位置/接入类型以及时间等基本管控因素进行控制，丰富市场营销手段，提供灵活的计费控制。

4．2．1 TD-LTE网络数据业务QoS参数

GSM/TD-SCDMA网络中QoS参数未针对业务进行区分，各业务均包含了MBR、GBR、ARP、时延、分组丢失率、业务类型等13个参数，而TD-LTE系统对GSM/TD-SCDMA的QoS参数进行了简化，将与无线侧相关的时延、分组丢失率、业务类型等参数通过QCI进行标识，有利于QoS策略的制定和下发。

TD-LTE网络中，PCRF是QoS的主要决策点，共定义了承载级、APN级、UE级3个粒度的QoS参数，HSS仅签约与默认承载相关的QoS参数，PCRF决定默认承载与专有承载QoS参数。QoS参数中QCI定义调度权、接入控制、排队管理等承载级报文处理优先级，决定了报文的分组丢失率、时延，参与调度过程；而ARP参与接纳与拥塞控制，其仅在承载建立及修改时参与资源分配优先级决策，承载建立后即失效，由QCI、GBR等决定，TD-LTE网络中ARP参数的定义沿用了GSM/TD-SCDMA的标准，它们在网络拥塞时的用户接入等级控制均相同。

4．2．2 TD-LTE网络PCC建设方式

根据网络建设和业务发展情况，TD-LTE网络PCC建设可分为两个阶段进行，一阶段通过引入或升级策略控制服务器、SAE-GW支持策略控制执行功能、端到端设备支持QoS更新流程、BOSS支持与PCRF/ SPR接口支持策略控制，实现数据业务资源管控，满足对用户承载资源管控和疏导需求，实现TD-LTE网络资源的有效利用。

当有差异化QoS需求的电信级IP业务如移动采播时，可在一阶段的基础上升级新增AF功能，为自有业务提供端到端QoS保证，同时也能为VoLTE提供端到端保障。如图5所示。

图5 TD-LTE网络PCC阶段建设

5 GSM/TD-SCDMA/TD-LTE网络数据业务融合管控方案

GSM/TD-SCDMA/TD-LTE三网融合实现PCC管控可以保证用户在多种接入间漫游、切换时的用户体验，实现全网统一的策略决策，避免因各点离散控制带来的策略不一致问题。

现网GSM/TD-SCDMA网络已融合共用核心网，在GSM/TD-SCDMA 网络向TD-LTE 的演进过程中，TD-LTE 建设初期GSM/TD-SCDMA核心网将与EPC 网络独立建设，随着网络的发展，两类核心网势必将逐步实现融合。而PCC 的引入与发展与核心网的发展是相辅相成的，也将从独立建设分别为GSM/ TD-SCDMA网络服务的PCRF 和为TD-LTE 服务的PCRF，向融合的PCRF 演进。三网融合后的PCC管控可以分为4个通用层面：接入层、接入策略执行层、统一融合的策略控制层以及业务层。图6所示。

图6 GSM/TD-SCDMA/TD-LTE网络PCC融合方案

业务层为业务提供端到端的QoS保证 ，包含IMS中的P-CSCF、WAP网关以及其他应用；统一融合的策略控制层负责策略和计费控制，从网络演进的角度，GSM/TD-SCDMA与TD-LTE在初期独立建设PCRF，后期实现融合，但在实际现网部署中，应结合兼容性测试、维护优化以及业务发展趋势等因素灵活考虑，接入策略执行层可根据网络现状及发展逐步实现融合组网，而接入层远期还可以接入WLAN、xDSL等网络，最终实现移动、固定多接入的统一。

6 总结

数据流量的快速增长在给运营商带来新的增长点的同时，也给移动网络带来巨大冲击，海内外运营商普遍面临着数据流量和收入增长严重不对称问题，如何经营移动数据流量成为关键。作为TD-LTE网络的有机组成部分，PCC是对电信级自有业务提供QoS保障的必选机制。虽然3GPP 规范对PCC进行了明确定义，但实际运营的网络往往涉及多家设备的互通，且核心网的融合也并非能一蹴而就，我们下一步将结合GSM网络PCC试点和应用经验，进一步完成TD-LTE网络中PCC测试应用，为将来大规模的应用部署打下坚实的基础。

[1] 3GPP TS 23．203． Policy and charging control architecture[S]．2010．

[2] 3GPP TS 23．107． Quality of Service (QoS) concept and architecture[S]．2010．

[3] 3GPP TS 29．060． GPRS Tunnelling Protocol (GTP) across the Gn and Gp interface[S]． 2007．

[4] 3GPP TS 29．213． Policy and Charging Control signalling flows and Quality of Service (QoS) parameter mapping[S]． 2009．

[5] 顾明． LTE网络中PCC架构的应用[J]． 电信工程技术与标准化，2010，11：35-39．

The principle and solution of packet service policy control in multi-system mobile network

XU Chong-xiang
(China Mobile Group Shanghai Co., Ltd., Shanghai 200060, China)

This article proposed the packet service policy control principle that GSM/TD-SCDMA should focus on“control” and TD-LTE should focus on “manage”, according to the characteristics and developments of GSM/TD-SCDMA/TD-LTE ; it also discussed the solution of PCC in GSM/TD-SCDMA and TD-LTE , and the fusion management and control solution.

multi-system; packet service; QoS; PCC

TN929.5

A

1008-5599（2014）07-0059－05

2014-05-13