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CM-IMS計費解決方案研究
打造可運營可管理的多媒體核心網(wǎng)

2010/08/09

　　摘要：本文介紹了3GPP國際標(biāo)準(zhǔn)定義的IP多媒體子系統(tǒng)（IMS）計費架構(gòu)和原理，優(yōu)化了IMS計費架構(gòu)，提出了中國移動CM-IMS計費解決方案。

1、引言

　　隨著IP技術(shù)的迅速發(fā)展和消費形式的日益多樣，3GPP所定義的IP多媒體子系統(tǒng)（IP Multimedia Subsystem，IMS）得到了全球眾多運營商和設(shè)備制造商的廣泛認(rèn)可。但將3GPP系列標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用于實際網(wǎng)絡(luò)部署，特別在運營管理方面還存在一定的問題，如：國際標(biāo)準(zhǔn)定義的計費采集點較多、計費系統(tǒng)架構(gòu)復(fù)雜；對于新業(yè)務(wù)計費的支持不夠完善等。為了滿足全業(yè)務(wù)運營的需求，中國移動在IMS國際標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上創(chuàng)新性的提出了適合自身實際需求的CM-IMS計費解決方案。

2、IMS計費架構(gòu)和原理

　　2.1、IMS計費架構(gòu)

　　IMS在UMTS網(wǎng)絡(luò)中是疊加在分組域之上的多媒體子系統(tǒng)，3GPP制定了一系列IMS計費相關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)，包括：TS 32.240、TS 32.260、TS 32.275、TS 32.298、TS 32.299等。其中，3GPP TS 32.240提出了離線計費(Offline Charging)和在線計費(Online Charging)兩種計費模式，離線計費通過收集計費話單進(jìn)行計費；在線計費通過事件觸發(fā)進(jìn)行計費，運營商可以實時控制業(yè)務(wù)流程。IMS標(biāo)準(zhǔn)計費架構(gòu)如圖1所示。


　　2.2、IMS離線計費原理

　　IMS離線計費涉及到的計費功能單元包括：S-CSCF(服務(wù)會話控制功能)、I-CSCF（查詢會話控制功能)、P-CSCF（代理會話控制功能)、BGCF(邊界網(wǎng)關(guān)控制功能)、MGCF(媒體網(wǎng)關(guān)控制功能)、MRFC(媒體資源功能控制器)和AS(應(yīng)用服務(wù)器)。這些計費功能單元在IMS計費架構(gòu)中統(tǒng)稱為CTF（計費觸發(fā)功能）。

　　CDF/CGF（計費數(shù)據(jù)功能/計費網(wǎng)關(guān)功能）合稱為計費網(wǎng)關(guān)，負(fù)責(zé)計費消息的采集、處理，以及計費話單（CDR）生成。計費網(wǎng)關(guān)與計費觸發(fā)功能之間是Rf接口，該接口采用Diameter協(xié)議。計費網(wǎng)關(guān)與BOSS系統(tǒng)之間是Bi接口，該接口一般采用FTP協(xié)議進(jìn)行話單文件的傳送。話單文件的傳送包括Push和Pull兩種模式，其中Push模式是指：計費網(wǎng)關(guān)主動向BOSS系統(tǒng)發(fā)送話單文件；Pull模式是指：BOSS系統(tǒng)主動從計費網(wǎng)關(guān)獲取話單文件。

　　IMS離線計費相關(guān)接口及其對應(yīng)的協(xié)議要求參見表1。

　　表1:IMS離線計費相關(guān)接口說明


　　CTF收集計費信息后，將計費信息填入Diameter消息的各AVP字段中，以ACR消息的形式發(fā)給CDF，CDF在收到ACR消息后，會向CTF回ACA消息。ACR消息包括四種類型，分別為：ACR[Start]、ACR[Interim]、ACR[Stop]、ACR[Event]。其中ACR[Start]、ACR[Interim]、ACR[Stop]用于成功會話相關(guān)的計費場景，而ACR[Event]用于不成功會話以及會話無關(guān)的計費場景。

　　當(dāng)CDF從CTF接收到一個ACR[Start]時，CDF將打開一個屬于該網(wǎng)元的CDR，并將該ACR[Start]消息中各個AVP的值填寫到CDR的相應(yīng)字段。

　　當(dāng)CDF從CTF接收到一個ACR[Interim]時，CDF將該ACR[Interim]消息中各個AVP的值填寫或者更新該會話CDR的相應(yīng)字段。

　　當(dāng)CDF從CTF接收到一個ACR[Stop]時，CDF將該ACR[Stop]消息中各個AVP的值填寫到該會話CDR的相應(yīng)字段，然后將CDR關(guān)閉。

　　當(dāng)CDF從CTF接收到一個ACR[Event]時，CDF將打開一個屬于該網(wǎng)元的CDR，并將該ACR[Event]消息的各個AVP的值填寫到CDR的相應(yīng)字段，然后將CDR關(guān)閉。

　　2.3、IMS在線計費原理

　　IMS在線計費涉及到的計費功能單元包括：S-CSCF、AS和MRFC。AS和MRFC具有在線計費消息觸發(fā)功能，并通過基于Diameter協(xié)議的Ro接口與OCS（在線計費系統(tǒng)）進(jìn)行通信。S-CSCF通過基于SIP協(xié)議的ISC接口觸發(fā)業(yè)務(wù)控制流程到IMS-GWF（IMS網(wǎng)關(guān)功能）觸發(fā)相應(yīng)的在線計費控制消息，實現(xiàn)在線計費。OCS通過Ro接口獲得在線計費請求和計費信息，對IMS用戶的網(wǎng)絡(luò)資源使用請求進(jìn)行授權(quán)，并進(jìn)行實時的計費。

　　相比于在線計費，離線計費的開銷相對較小，在IMS部署初期主要采用離線計費的方案，BOSS系統(tǒng)根據(jù)話單進(jìn)行計費。若不做特別說明，下文中IMS計費系統(tǒng)的討論均針對離線計費。

3、CM-IMS計費采集點選擇

　　從第2節(jié)中對3GPP TS32.240中IMS計費架構(gòu)的描述可知，IMS系統(tǒng)中AS/MRFC/MGCF/VIG/BGCF/P-CSCF/I-CSCF/S-CSCF等網(wǎng)元都可以產(chǎn)生計費信息。

　　為了降低運營支撐系統(tǒng)的復(fù)雜度，中國移動CM-IMS網(wǎng)絡(luò)的離線計費系統(tǒng)將計費采集點簡化為四個：AS、P-CSCF、MGCF、VIG，如圖2所示意。其中，AS的話單對用戶進(jìn)行業(yè)務(wù)計費；P-CSCF的話單用于與他省進(jìn)行漫游計費結(jié)算；MGCF/VIG的話單用于CM-IMS網(wǎng)絡(luò)與CS域互通的結(jié)算、對賬、統(tǒng)計等用途。
　　IMS各計費采集點的功能及其計費話單的使用場景包括：

　　AS：執(zhí)行業(yè)務(wù)邏輯。AS的話單中包括用戶信息、業(yè)務(wù)/補充業(yè)務(wù)類型、通話時長、SDP信息等業(yè)務(wù)相關(guān)的字段，該話單可以用于對用戶使用業(yè)務(wù)進(jìn)行計費。

　　MRFC：負(fù)責(zé)媒體資源控制，包括媒體錄制/播放、媒體流混合、媒體內(nèi)容解析等功能。MRFC話單中的相關(guān)信息（主要是SDP信息）可被AS的話單涵蓋。

　　MGCF：實現(xiàn)IMS域與CS域互通時信令的轉(zhuǎn)換。MGCF的話單中包括出/入中繼群的號碼，可以用于CM-IMS網(wǎng)絡(luò)與CS域互通的結(jié)算、對賬、統(tǒng)計等用途。

　　VIG：實現(xiàn)CS域和IMS域的視頻互通，可以用于CM-IMS網(wǎng)絡(luò)與CS域互通的結(jié)算、對賬、統(tǒng)計等用途。

　　BGCF：將用戶的會話路由到正確的PLMN/PSTN網(wǎng)絡(luò)。由于目前CM-IMS網(wǎng)絡(luò)中所有經(jīng)過BGCF信令必定要經(jīng)過MGCF，BGCF的話單可被MGCF的話單涵蓋。

　　P-CSCF：將終端請求路由到正確的I-CSCF或者S-CSCF。P-CSCF的話單中包括接入網(wǎng)信息，可用于省間漫游結(jié)算。

　　I-CSCF：在IMS終端注冊時，為用戶選擇提供服務(wù)的S-CSCF；以及為來話選擇被叫注冊的S-CSCF。

　　S-CSCF：負(fù)責(zé)IMS用戶注冊認(rèn)證、業(yè)務(wù)觸發(fā)和控制、會話路由。如果不考慮話單關(guān)聯(lián)，S-CSCF能通過iFC的觸發(fā)獲知使用了哪個AS上的業(yè)務(wù)，但無法掌握AS內(nèi)部的業(yè)務(wù)調(diào)用情況，因此S-CSCF無法滿足針對業(yè)務(wù)進(jìn)行細(xì)分計費的需求。如果 S-CSCF和AS均作為計費采集點，需要將二者的話單進(jìn)行關(guān)聯(lián)合并，該方案將增加計費系統(tǒng)的復(fù)雜度。因此，CM-IMS采用AS的話單對業(yè)務(wù)進(jìn)行計費，S-CSCF的話單暫不使用。



4、CM-IMS計費系統(tǒng)架構(gòu)

　　為了降低設(shè)備投資風(fēng)險，CM-IMS在部署初期采用分省和區(qū)域中心相結(jié)合的組網(wǎng)方案，并設(shè)置全國級業(yè)務(wù)平臺。CM-IMS計費系統(tǒng)組網(wǎng)架構(gòu)如圖3所示。


　　總體要求如下：

　　獨立建網(wǎng)省、區(qū)域接入省BOSS系統(tǒng)從計費網(wǎng)關(guān)采集話單，并由省級BOSS系統(tǒng)分揀漫游話單送至一級BOSS系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)算。

　　區(qū)域中心業(yè)務(wù)平臺和P-CSCF的話單由集團(tuán)一級BOSS系統(tǒng)/南方基地BOSS系統(tǒng)從區(qū)域中心計費網(wǎng)關(guān)直采并進(jìn)行分揀，然后分發(fā)到各省BOSS系統(tǒng)進(jìn)行計費和結(jié)算。

　　全國級業(yè)務(wù)平臺（多媒體彩鈴AS）話單由一級BOSS系統(tǒng)直采，并分發(fā)到各省BOSS系統(tǒng)進(jìn)行計費。

5、結(jié)束語

　　本文對3GPP國際標(biāo)準(zhǔn)定義的IMS計費架構(gòu)和原理進(jìn)行了介紹，并對中國移動CM-IMS網(wǎng)絡(luò)計費相關(guān)研究方案和策略進(jìn)行了探討。本文將CM-IMS離線計費采集點簡化為AS、P-CSCF、MGCF、VIG，有效降低了運營支撐系統(tǒng)的復(fù)雜度。同時，針對CM-IMS網(wǎng)絡(luò)特有的分省和區(qū)域中心相結(jié)合的組網(wǎng)方案，制定了CM-IMS計費解決方案。上述技術(shù)解決方案的制定為CM-IMS網(wǎng)絡(luò)運營奠定了良好的基礎(chǔ)。
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