基于用戶配額的LTE用量控制技術(shù)研究

池?zé)槼?/p>

（中國電信股份有限公司廣東研究院，廣東 廣州 510630）

基于用戶配額的LTE用量控制技術(shù)研究

池?zé)槼?/p>

（中國電信股份有限公司廣東研究院，廣東 廣州 510630）

通過分析用戶配額的含義和來源，并闡述用戶配額體系，提出了2種基于用戶配額的LTE用量控制方案，以融合支持在線計(jì)費(fèi)用戶與離線計(jì)費(fèi)用戶，最后探討了相關(guān)的應(yīng)用場景。

長期演進(jìn) 策略和計(jì)費(fèi)控制 用戶配額 用量控制

1 引言

在大力發(fā)展LTE業(yè)務(wù)的背景下，運(yùn)營商將LTE流量經(jīng)營作為重點(diǎn)業(yè)務(wù)經(jīng)營策略。相對于2G/3G網(wǎng)絡(luò)，LTE具有傳輸速率更高、QoS（Quality of Service，服務(wù)質(zhì)量）更具保障等特點(diǎn)，不但使用戶在傳統(tǒng)移動(dòng)業(yè)務(wù)中（如網(wǎng)頁瀏覽、在線聊天等）有更好的體驗(yàn)，還可以為用戶承載2G/3G網(wǎng)絡(luò)難以支持的高清視頻、三維游戲等實(shí)時(shí)高帶寬業(yè)務(wù)。然而，正因?yàn)長TE具有高帶寬特性，若用戶不注意控制用量，特別是在長時(shí)間使用高帶寬業(yè)務(wù)時(shí)，有可能出現(xiàn)用量大幅超出預(yù)算，從而導(dǎo)致支付高昂的上網(wǎng)費(fèi)用。要緩解此問題，除了用戶自身注意用量外，運(yùn)營商亦需提供一些措施來協(xié)助用戶更好地控制用量。

基于用戶配額的LTE用量控制是一種有效的應(yīng)對手段，它根據(jù)用戶配額的變化執(zhí)行不同的PCC（Policy and Charging Control，策略和計(jì)費(fèi)控制）規(guī)則，對LTE上網(wǎng)速率進(jìn)行靈活調(diào)控，從而控制上網(wǎng)用量的消費(fèi)速度，避免大額超量費(fèi)用的產(chǎn)生。由于用量控制在業(yè)務(wù)上涉及種類繁多的用戶配額，在技術(shù)上又涉及LTE網(wǎng)絡(luò)的多個(gè)網(wǎng)元以及BSS（Business Support System，業(yè)務(wù)支撐系統(tǒng)），所以具有一定的復(fù)雜性，本文將在分析LTE用戶配額體系的基礎(chǔ)上探討相關(guān)技術(shù)方案。

2 用戶配額體系

用戶配額是指用戶預(yù)知可用的LTE上網(wǎng)使用量，一般是指用戶在計(jì)費(fèi)周期開始時(shí)已知的、可用的且不會(huì)被額外收費(fèi)的LTE上網(wǎng)流量或時(shí)長，如某用戶套餐中每月可用2GB國內(nèi)流量，2GB范圍內(nèi)流量不另外計(jì)費(fèi)，2GB范圍外則按標(biāo)準(zhǔn)計(jì)費(fèi)。用戶配額主要有兩個(gè)來源：一是用戶訂購；二是贈(zèng)送。用戶訂購產(chǎn)生的用戶配額是指由用戶訂購業(yè)務(wù)而獲得的LTE上網(wǎng)使用量，用戶通過訂購4G套餐、流量可選包、加餐包等方式可以獲得新的用量配額，如某運(yùn)營商的199 4G套餐中包含了3GB的LTE上網(wǎng)流量、500MB的易信定向流量。贈(zèng)送產(chǎn)生的用戶配額是指運(yùn)營商在營銷活動(dòng)中免費(fèi)贈(zèng)送給用戶的LTE上網(wǎng)使用量或者其他用戶轉(zhuǎn)贈(zèng)給本用戶的LTE上網(wǎng)使用量，前者如某運(yùn)營商對新的4G套餐用戶在開戶后的連續(xù)4個(gè)月內(nèi)每月贈(zèng)送15GB本地流量，后者如用戶的家人因?yàn)楸驹铝髁坑囝~充足而將部分流量轉(zhuǎn)贈(zèng)給用戶使用。

由于用戶訂購和贈(zèng)送存在多種業(yè)務(wù)形態(tài)，所以用戶配額也存在多種類型，不同類型的用戶配額可能有不同的使用范圍，這一系列的用戶配額構(gòu)成了用戶的用戶配額體系，如圖1所示。

總體上，從用戶配額的計(jì)算單位劃分，用戶配額可分為流量配額和時(shí)長配額兩大類，如上網(wǎng)可用流量10GB，上網(wǎng)可用時(shí)長3 600分鐘。目前業(yè)界主要采用流量配額，而時(shí)長配額較少。在每個(gè)大類下，可以從多個(gè)維度進(jìn)行類型細(xì)分。

從配額的周期性劃分，可分為一次性配額和周期性配額。一次性配額是指一次性分配的當(dāng)期用完為止的使用量，不會(huì)延伸至下個(gè)計(jì)費(fèi)周期使用；周期性配額是指每個(gè)計(jì)費(fèi)周期都會(huì)重新初始化的使用量，可以細(xì)分為天配額、周配額、月配額、季配額、年配額等。

從配額的業(yè)務(wù)使用范圍劃分，可分為通用配額、定向配額、定時(shí)配額。通用配額是指配額可以用于任何業(yè)務(wù)以及在任何時(shí)段使用；定向配額是指限定在特定業(yè)務(wù)或內(nèi)容上使用，如易信定向流量、蘋果APP Store定向流量、愛音樂定向流量等；定時(shí)配額是指限定在特定時(shí)段使用的配額，可細(xì)分為閑時(shí)配額、忙時(shí)配額，其中閑時(shí)配額只在閑時(shí)時(shí)段（如晚上11點(diǎn)至早上8點(diǎn)）使用。

從配額的使用區(qū)域范圍劃分，可分為本地配額、省內(nèi)配額、國內(nèi)配額、國際配額，分別限定配額使用的區(qū)域范圍為用戶所在的本地網(wǎng)內(nèi)、用戶歸屬省內(nèi)、全國范圍、全球范圍。

從配額是否可共享劃分，可分為共享配額、非共享配額。共享配額是可以讓其他用戶共享的配額，如副卡用戶可以共享主卡用戶的流量、員工用戶可以共享企業(yè)用戶的流量等。

通過不同維度的組合可產(chǎn)生更加豐富的用戶配額類型，如定向閑時(shí)流量配額、省內(nèi)共享流量配額、通用可共享周配額等。

圖1 用戶配額體系

用戶配額狀態(tài)是指用戶的累計(jì)用量與用戶配額的相對位置，通過累計(jì)用量與用戶配額的比值或比值范圍來確定，它反映了用戶的累計(jì)用量與相應(yīng)用戶配額之間對比關(guān)系。用戶配額狀態(tài)可以靈活定義，如為流量配額定義2個(gè)狀態(tài)：狀態(tài)1是累計(jì)流量在用戶配額內(nèi)，狀態(tài)2是累計(jì)流量在用戶配額外；為流量配額定義4個(gè)狀態(tài)：狀態(tài)1是累計(jì)用量到達(dá)流量配額50%，狀態(tài)2是累計(jì)用量到達(dá)流量配額90%，狀態(tài)3是累計(jì)用量到達(dá)流量配額100%（即配額已用完），狀態(tài)4是累計(jì)用量到達(dá)流量配額150%（即已超額使用50%）。用戶配額狀態(tài)可以針對用戶配額大類定義，亦可以針對某個(gè)細(xì)分的用戶配額類型定義，前者如用戶擁有的所有流量配額的總和，后者如針對某個(gè)定向流量配額定義（如微信專用流量）。

圖2 網(wǎng)絡(luò)側(cè)用量累計(jì)方案

3 用量控制

基于用戶配額的LTE用量控制總體可分為：第一部分是用戶配額的產(chǎn)生和存儲；第二部分是用量累計(jì)與用戶配額狀態(tài)判斷；第三部分是用戶PCC規(guī)則的調(diào)整與用戶提醒；第四部分是PCC規(guī)則的執(zhí)行。這四部分工作需要LTE網(wǎng)絡(luò)與BSS協(xié)同完成，以下提出2種實(shí)現(xiàn)方案。

3.1 網(wǎng)絡(luò)側(cè)用量累計(jì)方案

本方案將用量累計(jì)與用戶配額狀態(tài)判斷功能放在LTE網(wǎng)絡(luò)側(cè)的PCRF（Policy and Charging Rule Function，策略和計(jì)費(fèi)規(guī)則功能）完成，用戶配額由BSS系統(tǒng)側(cè)的C RM（Customer Relationship Management，客戶關(guān)系管理）生成并傳遞給SPR（Subscription Profile Repository，用戶屬性存儲器）網(wǎng)元存儲，用戶PCC規(guī)則的調(diào)整與用戶提醒亦由PCRF完成，PCC規(guī)則的執(zhí)行由PCEF（Policy and Charging Enforcement Function，策略和計(jì)費(fèi)執(zhí)行功能）完成。具體如圖2所示。

其中，CRM系統(tǒng)進(jìn)行業(yè)務(wù)受理，接受用戶的訂購以及完成相關(guān)用量的贈(zèng)送，然后將相關(guān)的用戶信息與訂購數(shù)據(jù)同步給LTE網(wǎng)絡(luò)側(cè)的SPR網(wǎng)元，從而使SPR網(wǎng)元中存儲了各種類型的用戶配額信息。若用戶有新的訂購行為或新的贈(zèng)送，用戶配額將發(fā)生變化，CRM系統(tǒng)實(shí)時(shí)將更新數(shù)據(jù)同步給SPR，如通過Web Service接口。當(dāng)用戶使用LTE上網(wǎng)時(shí)，PCEF通過Gx接口向PCRF請求下發(fā)用戶的PCC規(guī)則，PCRF通過SPR獲得用戶配額信息，進(jìn)行用戶配額狀態(tài)判斷，根據(jù)用戶配額狀態(tài)生成用戶PCC規(guī)則，其中包含上行最大比特率（UL-maximum bitrate）、下行最大比特率（DL-maximum bitrate）、QCI（QoS Class Identifier，QoS級別標(biāo)識）、門狀態(tài)（Gate status）等信息。PCRF下發(fā)用戶的PCC規(guī)則給PCEF，同時(shí)給PCEF下發(fā)用戶監(jiān)控額度，指示PCEF進(jìn)行用量監(jiān)控。PCEF統(tǒng)計(jì)用戶網(wǎng)絡(luò)使用量，達(dá)到用戶監(jiān)控額度后上報(bào)給PCRF。PCRF根據(jù)PCEF上報(bào)用量的情況進(jìn)行各種用量累計(jì)，然后進(jìn)行用戶配額狀態(tài)的判斷，并根據(jù)預(yù)設(shè)的條件，當(dāng)用戶配額轉(zhuǎn)為特定狀態(tài)時(shí)，如當(dāng)用戶配額狀態(tài)從狀態(tài)1（累計(jì)用量到達(dá)通用流量配額50%）轉(zhuǎn)為狀態(tài)2（累計(jì)用量到達(dá)通用流量配額90%）時(shí)，PCRF生成新的PCC規(guī)則并下發(fā)給PCEF執(zhí)行，同時(shí)向用戶發(fā)出提醒，提醒用戶的配額已接近用完，以便用戶適當(dāng)控制用量。

3.2 BSS側(cè)用量累計(jì)方案

本方案將用量累計(jì)與用戶配額狀態(tài)判斷功能放在BSS側(cè)的計(jì)費(fèi)系統(tǒng)中完成，用戶配額由CRM系統(tǒng)生成并傳遞給計(jì)費(fèi)系統(tǒng)存儲，PCRF根據(jù)計(jì)費(fèi)系統(tǒng)提供的用戶配置狀態(tài)信息進(jìn)行用戶PCC規(guī)則的調(diào)整，用戶提醒由計(jì)費(fèi)系統(tǒng)發(fā)起，PCC規(guī)則的執(zhí)行由PCEF完成。

為實(shí)現(xiàn)此構(gòu)想，3GPP從R11起在PCC架構(gòu)增加了PCRF與OCS（Online Charging System，在線計(jì)費(fèi)系統(tǒng)）之間的Sy接口。Sy接口主要用于用戶配額狀態(tài)信息的交互，供PCC決策使用，如圖3所示。

在新的PCC架構(gòu)中，P-GW（Packet Data NetworkGateway，分組數(shù)據(jù)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)）與OCS的Gy接口用于實(shí)現(xiàn)預(yù)付費(fèi)用戶的在線計(jì)費(fèi)，P-GW與OFCS（Offline Charging System，離線計(jì)費(fèi)系統(tǒng)）的Gz接口用于實(shí)現(xiàn)后付費(fèi)用戶的離線計(jì)費(fèi)，新增的PCRF與OCS之間的Sy接口主要用于OCS向PCRF報(bào)告用戶配額狀態(tài)信息。當(dāng)PCRF首次對用戶作策略決策時(shí)，PCRF使用初始配額報(bào)告請求（Initial Spending Limit Report Request）流程，向OCS請求報(bào)告用戶的某些或全部用戶配額狀態(tài)，OCS向PCRF提供所請求的用戶配額狀態(tài)，并且當(dāng)用戶配額狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)主動(dòng)通知PCRF。PCRF也可以使用中間配額報(bào)告請求（中間SLR）流程向OCS請求增加訂閱新的用量配額狀態(tài)信息，或者取消某些用戶配額狀態(tài)信息的訂閱。當(dāng)PCRF不再需要該用戶的用戶配額狀態(tài)信息時(shí)，PCRF使用終止配額報(bào)告請求流程完全取消配額報(bào)告。

上述方案為OCS用戶的用戶配額狀態(tài)報(bào)告提供了參考，但是并未提及OFCS用戶的用戶配額狀態(tài)報(bào)告。因此，為了融合支持所有用戶（包括OCS用戶和OFCS用戶）的用戶配額狀態(tài)報(bào)告功能，需要在此方案上進(jìn)行改進(jìn)，形成用戶配額狀態(tài)報(bào)告融合方案，如圖4所示。

此融合方案中，在BSS側(cè)新增一個(gè)用戶配額狀態(tài)管理模塊，統(tǒng)一負(fù)責(zé)向PCRF報(bào)告所有用戶（包括OCS用戶和OFCS用戶）的用戶配額狀態(tài)。CRM系統(tǒng)將所有的用戶類型信息以及OFCS用戶的配額數(shù)據(jù)同步給用戶配額狀態(tài)管理模塊。在PCRF向用戶配額狀態(tài)管理模塊發(fā)出配額報(bào)告請求后，用戶配額狀態(tài)管理模塊首先進(jìn)行用戶類型判斷。若為OCS用戶，用戶配額狀態(tài)管理模塊將對應(yīng)的SLR（Spending Limit Report Request，消費(fèi)狀態(tài)通知請求）消息轉(zhuǎn)發(fā)至OCS，并將OCS響應(yīng)的SLA（Spending Limit Report Answer，消費(fèi)狀態(tài)通知應(yīng)答）轉(zhuǎn)發(fā)給PCRF；若為OFCS用戶，用戶配額狀態(tài)管理模塊判斷用戶當(dāng)前的用戶配額狀態(tài)，將響應(yīng)的SLA正確發(fā)送至PCRF。

圖3 PCC架構(gòu)中的Sy接口

圖4 用戶配額 狀態(tài)報(bào)告融合方案

對于OCS用戶，用戶的用量累計(jì)、用戶配額存儲、用戶配額狀態(tài)的判斷由OCS完成，用戶配額狀態(tài)管理模塊僅作為統(tǒng)一與PCRF交互的代理，負(fù)責(zé)接收PCRF的請求，然后轉(zhuǎn)發(fā)給OCS，OCS經(jīng)用戶配額狀態(tài)管理模塊將用戶配額狀態(tài)反饋給PCRF。對于OFCS用戶，鑒于OFCS用戶的離線計(jì)費(fèi)特點(diǎn)，OFCS一般會(huì)經(jīng)過話單的采集、預(yù)處理、批價(jià)、合帳、優(yōu)惠等多個(gè)處理環(huán)節(jié)才能完成累計(jì)用量，而且整個(gè)流程不區(qū)分業(yè)務(wù)，即LTE上網(wǎng)業(yè)務(wù)與其他業(yè)務(wù)（如語音業(yè)務(wù)、短信業(yè)務(wù)、增值業(yè)務(wù)等）都在一個(gè)流程中處理，這些都不利于快速累計(jì)OFCS用戶的LTE上網(wǎng)用量，從而難以快速判斷并向PCRF報(bào)告用戶配額狀態(tài)。為應(yīng)對此問題，OFCS在完成預(yù)處理后立即分揀出LTE上網(wǎng)話單信息并同步給用戶配額狀態(tài)管理模塊，用戶配額狀態(tài)管理模塊進(jìn)行實(shí)時(shí)累計(jì)用量，并判斷用戶配額狀態(tài)，若用戶配額狀態(tài)發(fā)生變化，則立即向PCRF報(bào)告。

綜上所述，在融合方案中，無論對OCS用戶還是OFCS用戶，PCRF都可以統(tǒng)一從用戶配額狀態(tài)管理模塊獲取用戶配額狀態(tài)，而且PCRF只需要跟用戶配額狀態(tài)管理模塊交互，包括Sy會(huì)話的建立、取消等，網(wǎng)元無增加任何負(fù)擔(dān)。

4 應(yīng)用場景

由于LTE上網(wǎng)速度可高達(dá)100Mbps或以上，所以運(yùn)營商有必要提供降低LTE用戶超額流量使用風(fēng)險(xiǎn)的措施，基于用戶配額的LTE用量控制技術(shù)正是達(dá)到此目的的有效手段。用量控制應(yīng)用在用戶級別上，可根據(jù)每個(gè)用戶自己的配額情況對用戶的上網(wǎng)用量進(jìn)行針對性地控制，能夠達(dá)到讓用戶放心使用LTE、合理消費(fèi)的目的，提高用戶LTE上網(wǎng)的總體服務(wù)體驗(yàn)。以下是用量控制的兩類應(yīng)用場景：

一是達(dá)量降速。當(dāng)適用于當(dāng)前業(yè)務(wù)的所有用戶配額都已經(jīng)用完或接近用完時(shí)，則可以根據(jù)業(yè)務(wù)預(yù)設(shè)規(guī)則下調(diào)用戶的上網(wǎng)速率，從而減少用戶繼續(xù)高速使用LTE網(wǎng)絡(luò)而產(chǎn)生高額超量費(fèi)用的機(jī)會(huì)。例如，當(dāng)用戶配額狀態(tài)為達(dá)到用戶配額的100%或90%時(shí)，PCRF為該用戶生成新的低速PCC規(guī)則，然后下發(fā)給PCEF執(zhí)行，同時(shí)向用戶發(fā)出提醒，提醒用戶配額已用完或快用完，并向用戶推薦適合用戶的流量產(chǎn)品，方便用戶補(bǔ)充新的配額。

二是超量斷網(wǎng)。用戶配額是用戶的預(yù)算用量，當(dāng)用戶不但將所有的用戶配額用完，而且大幅超出預(yù)算用量時(shí)，則可以根據(jù)業(yè)務(wù)預(yù)設(shè)規(guī)則暫時(shí)切斷用戶的上網(wǎng)，避免用戶繼續(xù)高速使用LTE網(wǎng)絡(luò)而產(chǎn)生更高額超量費(fèi)用。例如，當(dāng)用戶配額狀態(tài)為達(dá)到用戶配額的150%或200%時(shí)，PCRF為該用戶生成新的PCC規(guī)則，然后下發(fā)給PCEF執(zhí)行，暫時(shí)切斷用戶的LTE上網(wǎng)，同時(shí)向用戶發(fā)出提醒，提醒用戶用量已經(jīng)遠(yuǎn)超預(yù)算，用戶上網(wǎng)功能暫時(shí)停止，并向用戶說明重開上網(wǎng)功能的簡單方法或向用戶推薦適合的流量產(chǎn)品。

5 結(jié)束語

移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)已步入高速發(fā)展期，LTE網(wǎng)絡(luò)為移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)提供了更加寬廣的移動(dòng)信息高速公路，在為傳統(tǒng)移動(dòng)應(yīng)用提供更好網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)的同時(shí)，亦為新型的高帶寬移動(dòng)應(yīng)用提供了實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)。在高網(wǎng)速、大流量的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用背景下，用戶的網(wǎng)絡(luò)消費(fèi)與合理消費(fèi)預(yù)算應(yīng)達(dá)到一個(gè)合理的平衡，以促進(jìn)用戶信息消費(fèi)的持續(xù)發(fā)展，有序地提高移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用水平，基于用戶配額的LTE用量控制正是實(shí)現(xiàn)此目標(biāo)的重要手段，相關(guān)的應(yīng)用場景以后將會(huì)越來越多。

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Research on LTE Usage Control Technique Based on User Quota

CHI Wei-cheng
(Guangdong Research Institute of China Telecom Co., Ltd., Guangzhou 510630, China)

In the light of concept the source of user quota, user quota system was described, and then two kinds of LTE usage control schemes based on user quota were proposed which fully support both online and offl ine users. Finally, their application scenes were discussed.

LTE policy and charging control (PCC) user quota usage control

10.3969/j.issn.1006-1010.2015.10.007

TN929.5

A

1006-1010(2015)10-0036-05

池?zé)槼? 基于用戶配額的LTE用量控制技術(shù)研究[J]. 移動(dòng)通信, 2015,39(10): 36-40.

2015-03-11

責(zé)任編輯：袁婷 yuanting@mbcom.cn