面向PCC決策的用戶數(shù)據(jù)庫構建方案研究

池煒成

【摘 要】為了避免PCC決策中用戶數(shù)據(jù)不一致問題，降低PCC業(yè)務運營復雜度，首先分析了用戶數(shù)據(jù)在PCC決策過程中的作用，總結現(xiàn)有PCC決策用戶數(shù)據(jù)庫構建方案，然后探討現(xiàn)有方案在運營中可能存在的問題，最后討論了另一種面向PCC決策的用戶數(shù)據(jù)庫構建方案，以提高PCC決策的準確性，降低PCC業(yè)務運營難度和成本。

【關鍵詞】策略與計費控制決策 用戶簽約存儲庫 用戶數(shù)據(jù)存儲庫 業(yè)務支撐系統(tǒng)融合數(shù)據(jù)庫

[Abstract]In order to avoid inconsistency problem of user data in PCC decision-making， and reduce operational complexity.Firstly，it elaborates the role of user data in PCC decision-making process ， and summarizes existing schemes of user database construction for PCC decision-making.Then it analyzes the existing problems in the operation of these schemes.Finally， it discusses another scheme for construction of user database for PCC decision-making ， which improves the accuracy of PCC decision-making and reduces the difficulty and cost of PCC business operation.

[Key words]PCC Decision SPR UDR BSS Convergent Database

1 引言

LTE網絡通過PCC（Policy and Charging Control，策略與計費控制）架構實現(xiàn)策略控制和計費控制功能，PCC可以針對不同用戶的不同業(yè)務進行不同的策略與計費控制。為了實現(xiàn)用戶級的PCC控制，PCC決策過程中需要及時獲得每個用戶的相關數(shù)據(jù)，例如用戶的基本屬性數(shù)據(jù)（如用戶服務等級屬性）、用戶的業(yè)務訂購數(shù)據(jù)等，然后根據(jù)用戶當前的最新信息分析判斷，決定用戶應該執(zhí)行何種PCC策略，如采用何種QoS（Quality of Service，服務質量）、是否進行門控、如何進行計費等。所以，用戶數(shù)據(jù)是PCC決策的關鍵依據(jù)，用戶數(shù)據(jù)的準確性和及時性是影響PCC決策質量的重要因素，用戶數(shù)據(jù)不準確或數(shù)據(jù)得不到及時更新都將導致錯誤的PCC決策，從而執(zhí)行錯誤的PCC策略，使用戶網絡服務質量下降或導致計費錯誤，嚴重影響用戶體驗。然而，在現(xiàn)有的PCC決策用戶數(shù)據(jù)庫構建方案中，用戶數(shù)據(jù)存在存儲分散、數(shù)據(jù)不一致、維護困難等問題，故此，本文將分析用戶數(shù)據(jù)在PCC決策過程中的作用，并總結現(xiàn)有的PCC決策用戶數(shù)據(jù)庫構建方案，然后分析現(xiàn)有方案在運營中可能存在的問題，最后探討另一種PCC決策用戶數(shù)據(jù)庫的構建方案。

2 PCC決策中的用戶數(shù)據(jù)

根據(jù)3GPP（3rd Generation Partnership Project，第三代合作伙伴計劃）規(guī)范，PCC的基本流程是：PGW（PDN Gateway，分組數(shù)據(jù)網網關）向PCRF（Policy and Charging Rule Function，策略與計費規(guī)則功能）發(fā)起會話建立請求，PCRF從用戶數(shù)據(jù)庫（User Database，UDB）獲取用戶的基本屬性與業(yè)務訂購等數(shù)據(jù)，PCRF從OCS（Online charging system，在線計費系統(tǒng)）獲取用戶配額數(shù)據(jù)，然后進行PCC決策，將要執(zhí)行的PCC決策規(guī)則下發(fā)給PGW，PGW根據(jù)下發(fā)的PCC規(guī)則建立承載，并執(zhí)行PCC規(guī)則中描述的QoS控制、門控、計費控制等策略，如圖1所示。

PCC決策由PCRF完成，PCRF在進行用戶級PCC決策前，需要先獲取用戶數(shù)據(jù)，然后基于用戶數(shù)據(jù)決定采用哪種PCC策略。PCC決策依據(jù)數(shù)據(jù)主要包括用戶的基本屬性數(shù)據(jù)與業(yè)務訂購數(shù)據(jù)等，這些數(shù)據(jù)會直接應用于PCC決策判斷。例如，用戶的“服務等級”數(shù)據(jù)直接應用于“基于用戶服務等級的PCC決策”，即在網絡資源受限時對不同級別的用戶給予不同QoS的策略，如：在網絡擁塞情況下，金牌級別用戶可以仍保持原有的QoS，銀牌級別用戶的QoS自動下降1/2，而銅級別用戶的QoS自動下降5/6等，PCRF先從用戶數(shù)據(jù)庫中獲取“用戶服務等級”屬性，根據(jù)該屬性值（金、銀、銅）判斷執(zhí)行哪種QoS策略。

在3GPP規(guī)范的演進過程中，用于PCC策略的用戶數(shù)據(jù)項不斷增加，3GPP R14中，這些用戶數(shù)據(jù)包括：用戶的允許業(yè)務（Allowed Services）信息、用戶每個業(yè)務的先占優(yōu)先級（Pre-emption Priority）信息、用戶的QoS信息（如Guaranteed Bandwidth（用戶保證帶寬））、計費相關信息、用戶閉合群信息、分類（Category）信息、用量監(jiān)控相關信息、MPS（Multimedia Priority Service，多媒體優(yōu)先級業(yè)務）優(yōu)先級水平信息、IMS（IP Multimedia Subsystem，IP多媒體子系統(tǒng)）信令優(yōu)先級信息、應用檢測與控制指示信息、基于用戶配額的策略決策指示信息、應用服務提供商及每個應用的贊助商列表信息等。隨著PCC業(yè)務的進一步深入發(fā)展，用戶級PCC策略必將日益豐富，PCC決策依據(jù)的用戶數(shù)據(jù)范圍也將不斷擴大。

3 現(xiàn)有方案

要支持用戶級PCC決策，必須解決PCC決策用戶數(shù)據(jù)如何管理以及這些數(shù)據(jù)如何提供給PCRF使用等問題。根據(jù)3GPP規(guī)范，可供參考的PCC決策用戶數(shù)據(jù)庫構建方案有兩種：獨立部署方案與網絡側融合方案。

3.1 獨立部署方案

3GPP從R7開始引入PCC架構，對于支持決策的用戶數(shù)據(jù)庫構建，R7提出了獨立部署方案，即單獨部署SPR（Subscription Profile Repository，用戶簽約存儲庫）（包含SPR與PCRF合設的情形），由SPR專門管理支持PCC決策的用戶數(shù)據(jù)，包括用戶的基礎屬性數(shù)據(jù)和業(yè)務訂購數(shù)據(jù)等，SPR負責收集、存儲和更新這些支持決策的用戶數(shù)據(jù)，并通過Sp接口向PCRF提供數(shù)據(jù)訂閱與通知服務，如圖2所示。

3.2 網絡側融合方案

3GPP從R10起增加了另一種可選的決策用戶數(shù)據(jù)庫構建方案：網絡側融合方案。該方案適合采用了UDC（User Data Convergence，用戶數(shù)據(jù)融合）架構的網絡，UDC是一個將網元的應用功能與用戶數(shù)據(jù)分離的分層架構，用戶數(shù)據(jù)存儲在邏輯上唯一的存儲庫UDR（User Data Repository，用戶數(shù)據(jù)存儲庫）中，供所有網元訪問，這些剝離了用戶數(shù)據(jù)的網元稱作A-FE（Application Front Ends，應用前端），應用前端通過Ud接口訪問UDR上的數(shù)據(jù)。從非UDC架構轉變?yōu)閁DC架構的網絡時，任何在無會話處理時仍存儲用戶數(shù)據(jù)的網元都適合轉換為應用前端，例如HLR（Home Location Register，歸屬位置寄存器）、HSS（Home Subscriber Server，歸屬簽約用戶服務器）等，網元原有的用戶數(shù)據(jù)統(tǒng)一遷移到UDR中存儲，網元應用功能的部分稱為HRL-FE、HSS-FE。在非UDC網絡中，PCRF無會話處理時不存儲用戶數(shù)據(jù)，同時SPR不處理應用邏輯，只存儲用戶數(shù)據(jù)，所以轉變?yōu)閁DC網絡時，SPR可以融入UDR，而PCRF就作為一個應用前端，這樣UDR除了管理其它網元應用前端（如HRL-FE、HSS-FE等）需要的用戶數(shù)據(jù)外，也管理支持PCRF進行PCC決策的相關用戶數(shù)據(jù)，UDR通過Ud接口向PCRF提供數(shù)據(jù)訂閱與通知服務，如圖3所示。

4 問題分析

在實際的PCC業(yè)務運營過程中，支持PCC決策的用戶數(shù)據(jù)主要來自CRM（Customer Relationship Management，客戶關系管理）系統(tǒng)。CRM負責面向客戶的業(yè)務受理，用戶數(shù)據(jù)都由CRM創(chuàng)建和維護。由于CRM是用戶數(shù)據(jù)的源頭，所以不管獨立部署方案還是網絡側融合方案，都需要CRM向網元提供用戶數(shù)據(jù)。以獨立部署SPR的方案為例，根據(jù)PCRF進行用戶級PCC決策的需求，CRM將用戶的基本屬性數(shù)據(jù)、業(yè)務訂購等數(shù)據(jù)同步給SPR，SPR將接收到的用戶數(shù)據(jù)保存到本地，然后通過Sp接口向PCRF提供，支持PCC決策的用戶數(shù)據(jù)的存儲與同步關系，如圖4所示。

可見，SPR也持久存儲一份用戶數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)來自CRM。CRM作為用戶數(shù)據(jù)的唯一維護點，用戶數(shù)據(jù)所有的更新操作都由CRM發(fā)起。由于用戶數(shù)據(jù)經常會變化，如用戶屬性會發(fā)生變化、用戶會訂購新的業(yè)務或退訂舊的業(yè)務，這些變化的數(shù)據(jù)必須及時同步給SPR，才能保證PCRF決策的準確性。然而，在實際運營中，通過接口同步大量數(shù)據(jù)有可能產生各種問題，特別是在經過一段較長時間的運營之后，SPR與CRM雙方數(shù)據(jù)就很可能出現(xiàn)不一致的情況，它表現(xiàn)為SPR上的數(shù)據(jù)有缺失、CRM上已經刪除的數(shù)據(jù)還留在SPR、SPR上的數(shù)據(jù)不是最新的等等。導致數(shù)據(jù)不一致的原因較為復雜，但主要來源于數(shù)據(jù)模型轉換程序異常和接口程序異常。模型轉換程序異常是由于CRM與SPR內部的數(shù)據(jù)模型不同，SPR需要將CRM同步過來的數(shù)據(jù)轉換成SPR內部的數(shù)據(jù)模型再保存下來，而當模型轉換程序異常時，就無法保證雙方數(shù)據(jù)的一致性；接口程序異常類型比較多，包括接口機的停機、網絡阻塞、消息先后順序發(fā)生錯誤、消息發(fā)送延遲、錯單處理機制不完善等。

CRM與SPR的數(shù)據(jù)不一致就可能意味著SPR上的數(shù)據(jù)不準確，數(shù)據(jù)不準確或會造成PCC決策錯誤，執(zhí)行錯誤的PCC策略，引起用戶的網絡服務質量下降或計費錯誤問題，嚴重影響用戶體驗。為了解決數(shù)據(jù)不一致問題，通常采用周期性的數(shù)據(jù)稽核方法，數(shù)據(jù)稽核的基本流程包括：預先配置稽核比對的規(guī)則；從CRM、SPR抽取數(shù)據(jù)；對抽取的數(shù)據(jù)進行必要的轉換；對數(shù)據(jù)進行逐項比對；生成稽核報告；基于稽核報告進行不一致問題分析；對不一致的數(shù)據(jù)進行修正，如圖5所示。

可見，數(shù)據(jù)稽核是一個復雜的過程，其運營成本是比較高的，不但需要開發(fā)和部署數(shù)據(jù)稽核系統(tǒng)，增加額外的數(shù)據(jù)存儲設備，而且在稽核流程中，除了部分環(huán)節(jié)可以系統(tǒng)自動執(zhí)行外，其他環(huán)節(jié)必須有人工參與，如規(guī)則配置環(huán)節(jié)、問題分析環(huán)節(jié)、數(shù)據(jù)修正環(huán)節(jié)等，涉及多方人員的協(xié)同工作，所以稽核流程執(zhí)行時間通常比較長，效率難以提高。

5 BSS側融合方案

為了保證PCC決策用戶數(shù)據(jù)的實時性和準確性，同時避免執(zhí)行數(shù)據(jù)稽核流程帶來的運營復雜性，可以考慮采用BSS（Business Support System，業(yè)務支撐系統(tǒng)）側融合方案，即采用BSS融合數(shù)據(jù)庫支持PCC決策，讓PCRF直接獲取PCC決策所需的最全面的用戶數(shù)據(jù)，方案如圖6所示。

在BSS側，BSS系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)集中的融合數(shù)據(jù)架構，BSS體系分為三層：數(shù)據(jù)層、數(shù)據(jù)訪問層、應用層。其中，數(shù)據(jù)層存儲著全部用戶數(shù)據(jù)，為支持集中數(shù)據(jù)的大容量和高性能要求，采用分布式數(shù)據(jù)庫和分布式緩存等技術，并對用戶數(shù)據(jù)進行合理的數(shù)據(jù)分片。應用層實現(xiàn)核心業(yè)務系統(tǒng)的應用功能，包括CRM應用、OCS應用、OFCS（Offline charging system，離線計費系統(tǒng)）應用及其它BSS應用功能。數(shù)據(jù)訪問層主要包含統(tǒng)一數(shù)據(jù)訪問平臺，所有應用都通過該平臺訪問數(shù)據(jù)層的用戶數(shù)據(jù)，該平臺具有CRUD（Create、Retrieve、Update、Delete，增加、查詢、更新和刪除）管理、S/N（Subscription and Notification，訂閱與通知）管理、索引管理、緩存管理、事務管理、并發(fā)管理、權限管理、連接池管理等功能。在LTE網絡側，PCRF直接通過BSS側的統(tǒng)一數(shù)據(jù)訪問平臺訪問PCC決策所需的用戶數(shù)據(jù)。PCRF相當于統(tǒng)一數(shù)據(jù)訪問平臺之上的一個應用，PCRF通過統(tǒng)一數(shù)據(jù)訪問平臺開放的Sp接口，進而訪問數(shù)據(jù)，該接口支持3GPP規(guī)范要求的S/N方式。這樣，PCC決策的流程調整為：PGW向PCRF發(fā)起會話建立請求，PCRF從統(tǒng)一數(shù)據(jù)訪問平臺獲取PCC決策所需的用戶數(shù)據(jù)，PCRF從OCS獲取用戶配額數(shù)據(jù)，然后進行PCC決策，將PCC策略下發(fā)給PGW，PGW執(zhí)行相應策略。

BSS側融合方案會帶來多方面的好處。首先，該方案可以避免現(xiàn)有方案存在的問題。第一，PCC決策用戶數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲在BSS融合數(shù)據(jù)庫，不需要在網絡側多存儲一份，除節(jié)省了存儲設備外，還保證了PCRF獲取到的是最新、最準確的用戶數(shù)據(jù)；第二，由于不是網絡側和BSS側各自保存一份用戶數(shù)據(jù)，不存在數(shù)據(jù)同步問題，不需要數(shù)據(jù)模型轉換，從而避免了原來的數(shù)據(jù)模型轉換異常和接口程序異常帶來的數(shù)據(jù)不一致問題。第三，不需要執(zhí)行復雜的數(shù)據(jù)稽核流程，可以降低運營成本，提升運營效率。其次，該方案可以增強PCC決策的靈活性和業(yè)務可擴展性。PCC技術不但可用于提高后端網絡資源的使用效率，節(jié)約網絡運營成本，還用于業(yè)務創(chuàng)新，促進收入增加，所以PCC規(guī)則的定義與前端業(yè)務部門的市場營銷策略緊密相關。由于市場策略變化迅速，PCC業(yè)務會不斷推陳出新，PCC決策需要參考的用戶數(shù)據(jù)范圍亦會不斷擴大，而BSS融合數(shù)據(jù)庫擁有最新、最全面的用戶數(shù)據(jù)，包括用戶相關的客戶數(shù)據(jù)、賬戶數(shù)據(jù)、余額數(shù)據(jù)、積分數(shù)據(jù)、訂單數(shù)據(jù)、帳清單數(shù)據(jù)、接觸數(shù)據(jù)、用戶間群組關系數(shù)據(jù)等，正好滿足了靈活的用戶級PCC決策的數(shù)據(jù)需求。從業(yè)務上看，基于這些數(shù)據(jù)可以制定更加豐富的PCC策略，例如根據(jù)用戶所屬客戶過去半年的消費數(shù)據(jù)進行PCC決策、根據(jù)用戶所屬VPN群的大小進行PCC決策等。從技術上看，PCRF通過統(tǒng)一數(shù)據(jù)訪問平臺直接獲取新增的用戶數(shù)據(jù)項，不再需要執(zhí)行數(shù)據(jù)同步接口升級方案。最后，通過分布式數(shù)據(jù)庫和緩存等技術構建的BSS融合數(shù)據(jù)庫，具備大容量和高性能特性，它可以克服獨立部署的SPR網元的容量不足問題，同時滿足PCC決策獲取用戶數(shù)據(jù)的實時性要求。

6 結束語

隨著PCC業(yè)務的深入發(fā)展，根據(jù)用戶數(shù)據(jù)進行網絡資源動態(tài)分配的PCC策略將越來越多。用戶數(shù)據(jù)是PCC決策的重要依據(jù)，PCC決策用戶數(shù)據(jù)的實時性和準確性對PCC業(yè)務體驗有重要影響，快速、準確的PCC決策有助提升用戶體驗。另一方面，多維度的、全面的PCC決策用戶數(shù)據(jù)庫有助促進PCC業(yè)務創(chuàng)新，推出更豐富的差異化服務。本文分析了用戶數(shù)據(jù)在PCC決策過程中的作用，總結了現(xiàn)有的PCC決策用戶數(shù)據(jù)庫構建方案，然后分析了現(xiàn)有方案在運營中可能存在的問題，最后探討了另一種的PCC決策用戶數(shù)據(jù)庫構建方案，該方案能夠克服現(xiàn)有方案存在的問題，并提高PCC決策的準確性以及PCC業(yè)務的可擴展性。

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