基于动态规则的后向流量运营优化方案研究

黎明雪，何宇锋，杨静雯

（1.中国电信股份有限公司广州研究院，广东 广州 510630；2.中国电信股份有限公司，北京 100000）

1 引言

1.1 后向流量运营概念

随着移动互联网的蓬勃发展，电信运营商网络管道化趋势明显，前向流量市场趋于饱和，后向流量市场逐渐成为流量收入蓝海[1]。

后向流量运营是指以流量作为合作资源，由产生流量内容的互联网合作方向网络运营商购买一定数量的流量产品并按照一定的规则赠送给其用户，流量费用由合作方支付[2]，目的在于拉动用户规模或提高用户活跃度。现今常见的后向流量应用场景包括：

（1）结合互联网合作伙伴OTT（Over The Top，泛指各种互联网应用）业务的营销活动，限时减免使用该业务的用户的流量费用；

（2）与会员权益和会员等级挂钩的限定额度的流量费用的减免；

（3）与热门的视频内容捆绑，进行用户流量费用的减免；

（4）针对某些使用企业型APP的政企客户群用户，其所产生的流量费用均由该企业统一支付等。

从以上运营场景可以概括出，后向流量运营需求首先是实现业务的快速配置和即时生效，尽可能减少运营商的IT系统和移动网络设备的配置量。其次是实现方便灵活的日常运营，比如用户流量数额可由合作伙伴自行设置，运营商只做业务层面的审核。最后是可对后向定向流量实现个性化控制，并支持不断扩展区分后向定向流量的维度，比如时间段、捆绑特定应用IP、地理位置以及上下行速度等。

1.2 后向流量运营现状分析

后向流量运营的特点和重要性给运营商带来了新的发展机遇，也对运营商现有网络以及IT支撑系统提出了挑战。目前运营商主要通过能力开放平台[3]对外开放后向流量业务的合作。如图1所示，比如运营商与某OTT签署合作合同后，通过IT支撑系统里的产品与套餐管理系统进行产品上线审批流程，再通过IT系统进行产品上线的支撑开发和计费加载；然后，IT平台里的产品与套餐管理系统会向PCEF（Policy and Charging Enforcement Function，策略和计费执行功能单元）和PCRF（Policy and Charging Rules Function，策略与计费规则功能单元）设备分别人工配置业务识别规则、销售产品标识以及特定计费标识（Rating Group）。当用户上网并使用该OTT的业务，会触发PCRF激活PCEF上已经预定义的流量识别规则和相关策略，同时PCEF生成相应的计费详单，同步到计费系统；计费系统根据话单中的Rating Group生成可以用于计费结算的后向话单。

对目前运营商后向流量业务运营过程进行调研后，发现了现网方案主要存在的问题：1）流量产品上线周期冗长。这是因为IT系统里等待上线的产品很多，新产品上线需要排期等待，逐级审批。2）后向流量产品的定向规则变更困难。每当业务需要更新五元组信息时，都需要运营商集团层面的产品与套餐管理系统重新下发需求到省份层面，然后网络设备采用先删除后新增的方式来完成与新业务上线的相同流程，这样的操作方式比较繁琐。3）后向流量产品日常运营不够灵活。现网的后向流量只针对有订购关系的个人用户，使用门槛较高，未能实现类似微信朋友圈分享的互联网模式。4）后向流量业务在计费方面结算颗粒度较粗。省IT系统无法同步上传定向话单到集团层面，同时集团计费中心也不能输出具有客户维度的定向流量结算单。

为了能够有效地解决以上问题，本文提出一种后向流量运营的优化方案：基于PCC（Policy and Charging Control，策略与计费控制）动态规则的方案[4-7]。

图1 现网后向流量运营的主要业务流程

2 PCC动态规则方案

2.1 方案特点

本方案基于3GPP PCC动态规则原理[4-7]，可实现后向流量的统付功能。根据3GPP标准的定义，PCC规则可以分为两类：静态预定义PCC规则和动态PCC规则。预定义PCC规则是由PCEF预先配置，PCRF只能引用这类规则，后向流量运营的现网方案是基于类似这种预先定义好的规则方案。动态PCC规则则是通过PCRF的Gx接口随时下发给PCEF执行，PCRF可以建立、修改、删除这类规则。很明显，应用动态PCC规则更有利于新产品的快速上线，以及互联网业务日常的高效维护。

同时，为了进一步促进网络流量在广大普通用户间的灵活共享，在实际业务经营中，运营商还需要新引入一套流量凭证管理平台，使其作为关键的流量运营平台对外连接第三方互联网OTT服务器，对内连接运营商的能力开放平台[3]，则普通用户只要获得凭证就可以使用相关的流量。第三方OTT服务器通过流量凭证管理平台定制分发业务凭证，并且通过SPEa接口（流量凭证管理平台与能力开放系统[3]之间的接口）调用动态规则下发功能，核心网PCRF设备从流量凭证管理平台侧获取流量阈值，并下发给PCEF，同时将PCEF累计上报的用户流量使用情况反馈给凭证管理平台，由凭证管理平台与合作伙伴进行统付流量结算。另外，PCEF对该动态规则对应的流量话单采用统一的零费率标识，IT系统侧通过识别话单中的特殊费率标识，不对用户使用的该部分流量进行计费。

图2 动态规则方案网络架构图

2.2 网络架构及网元功能

图2 是动态规则方案的整体网络架构，其中，对各网元的主要功能要求说明如下：

（1）OTT服务器/客户端：支持通过SPEa接口向流量凭证平台触发后向流量业务的动态规则。

（2）用户终端APP：支持在凭证使用请求中携带终端的IP地址。

（3）SPE（Smart Pipe Engine，智能管道引擎）：运营商智能管道系统的能力开放网关，主要实现Rx接口（SPE和PCRF之间的接口）和SPEa接口（SPE和流量凭证平台之间的接口）的正常工作，支持RESTFUL信息的映射和适配。

（4）流量凭证管理平台：负责电子凭证定制和分发，客户和用户管理，业务使用鉴权和信用度管理；实现与SPE交互并通知网络启用控制规则，消息中携带流量切片阈值，同时根据上报的流量实施凭证额度的核减。

（5）PCRF：负责绑定Rx接口和Gx接口（PCRF和PCEF之间的接口）会话，将Rx接口的信息转换为Gx接口的动态规则，下发给PCEF；实现基于FUP（Fair Usage Policy，公平使用原则）启动使用流量的累计和上报功能，具体包括：

◆PCRF支持通过Rx接口消息AAR等中的Sponsored-Connectivity-Data AVP从AF（Application Functin，应用功能）获取特定数据流的流量阈值，同时支持根据AF提供的赞助商标识（Sponsor Identity）构建流量监控键值（Monitoring-Key），应用于流量监控功能。当PCEF完成用量上报后，PCRF支持通过Rx接口消息RAR、STA等的Sponsored-Connectivity-Data AVP中的Used-Service-Unit AVP，将用户已使用的特定业务流的流量上报给AF。

◆PCRF获取到AF提供的流量阈值时，支持通过动态决策将阈值下发给PCEF，主要是通过在CCA、RAR消息中携带值为USAGE_REPORT的Event-Trigger AVP，指示PCEF进行流量监控。相关的流量阈值/分片（Granted-Service-Unit）、监控键值在Usage-Monitoring-Information AVP中下发给PCEF。

◆PCRF支持在各种场景下向AF上报赞助连接数据（Sponsored-Connectivity-Data），比如在PCRF监控到AF提供的流量已达到阈值时；或者是AF主动释放AF会话时；又或是由于IP-CAN会话或者与AF会话绑定相关的业务数据流被释放的情况等。

（6）PCEF：执行标准的PCC流程，基于PCRF下发的FUP参数进行流量的累计及上报，具体功能包括：

◆PCEF支持基于流量监控键值的监控和上报功能，支持在线计费和离线计费报告用量信息获取。当PCEF收到从PCRF发来的CCA、RAR消息中有携带值为USAGE_REPORT的Event-Trigger AVP时，PCEF启用用量监控功能。

◆PCEF从Usage-Monitoring-Information AVP中获取相关的用量阈值、监控键值信息。当达到阈值时，PCEF应支持通过CCR等消息通知PCRF，具体的使用量在Usage-Monitoring-Information AVP的Used-Service-Unit AVP中。

2.3 移动视频应用的业务流程

基于运营商与某视频应用类（比如爱奇艺、搜狐等）“视频内容+流量”后向促销合作的场景，描述PCC动态规则方案的主要业务流程，如图3所示，其要点说明如下：

（1）OTT向凭证管理平台订购流量凭证，生成流量总额账本，包含合作应用的IP地址、凭证的流量大小（二维码形式，支持多人分享模式）；

（2）用户通过营销渠道取得该OTT产品的凭证，在观看视频时激活凭证；

（3）OTT获取用户信息（客户端携带或者由PCEF插入），包括用户的IP地址和电话号码，并告知凭证管理平台；

（4）凭证管理平台获取用户信息、视频业务IP以及流量包信息；

（5）凭证管理平台通过SPE能力开放平台向网络侧下发规则，包括OTT赞助商标识和流量阈值（Granted-Service-Unit AVP）信息；PCRF根据赞助商标识构建流量监控键值，同时将流量阈值通过RAR消息Usage-Monitoring-Information AVP中的Granted-Service-Unit AVP下发给PCEF，并且修改该视频业务IP对应的承载费率为0费率；

（6）该视频业务IP对应的流量使用标识为0费率，IT侧不对此用户计费；

（7）PCEF累计用户使用该视频业务达到流量阈值后，通过CCR消息Usage-Monitoring-Information AVP中的Used-Service-Unit AVP，把对应的流量使用情况实时上报给PCRF；PCRF再将PCEF上报的累计流量通过RAR消息的Sponsored-Connectivity-Data AVP上报给凭证管理平台侧；

（8）凭证管理平台根据凭证使用流量的实际情况，对凭证的流量大小进行实时的递减并保存下来。

图3 基于动态规则方案的移动视频应用的主要业务流程

3 方案评估

已对基于动态规则的后向流量运营优化方案在中国电信的LTE实验室进行了功能验证，测试结果良好。下面从方案对周围网元、支撑系统的影响，并结合方案的测试情况，对PCC动态规则方案进行具体评估：

（1）对周围网元及系统的影响

1）对核心网络的影响：动态规则方案中核心网络只需要支持标准功能，同时新增一套流量凭证管理平台，对网络改造比较小。对于数据面的PCEF设备，只需要遵循标准的处理流程，需要匹配的规则数较少，其设备性能影响也较小。对于控制面的PCRF设备等，增加了Rx和Gx接口的信令交互，在流量切片粒度较小时会对设备的信令处理性能产生一定影响。

2）对IT支撑系统的改造要求：动态规则方案在网络侧要对每个后向流量产品做一次性的预配置（比如包含Rating Group、Sponsor ID与Monitoring KEY的对应关系等），在此后的运营过程中不需要再做改动。同时，将每一次后向流量业务合作作为一个产品进行一次性发布，由流量运营平台通过开放接口实现产品的订购，而IT计费系统只需要对该业务的Rating Group作免计费处理，不用改造计费系统，因此该方案对IT支撑系统的影响比较小。

3）OTT APP/Server配合方面：动态规则方案可以从终端APP读取用户的IP地址，或者由运营商自动获取用户IP地址，不需要改造终端设备；此外，终端APP和OTT Server端需要支持嵌入SPEa接口的SDK（Software Development Kit，软件开发工具包）。

（2）实验室测试情况

1）功能验证：内容涵盖系统接口调用管理功能（SPEa接口调试、凭证系统接口调试、IT系统接口调试等）测试，电子凭证管理功能测试，Android系统APP和iOS系统APP功能测试等。通过测试验证了该系统各个接口对接正常；凭证管理平台可以实现按需求生产、分发电子凭证，对电子凭证进行鉴权认证以及流量大小的实时递减等；用户使用APP并启用电子凭证后，凭证管理平台能够顺利通过能力开放平台向网络侧下发策略等。

2）安全保障及用户流量控制：动态规则方案通过流量凭证管理平台实现OTT客户和用户认证以及用户流量统计；第三方OTT可以根据业务场景灵活设置凭证的安全保障和流通机制，并且可以根据业务开展的需要来灵活定制凭证的流量包大小、时间以及应用IP等业务属性。

3）流量产品上线周期：以往流量业务产品从上线到审批再到应用推广，整个周期可以以“月”为单位去评估，引入该系统后，可以大大将上线周期缩短至两天之内。

通过上述分析可见，动态规则方案比较适应当前后向流量运营中流量业务提供流程与IT系统松耦合、业务灵活定制以及业务流程简化的需求，同时可解决业务规则变更困难、多用户共享以及结算清单完整性的问题。实际部署的时候，只需要对业务平台（如流量网关、凭证管理平台等）稍作扩展，不需要对核心网网元进行改造以及定制终端，相比其他方案实施起来更加简便。

4 结束语

未来为了更好地保障后向流量业务落地，运营商可以考虑采用PCC动态规则方案，通过脱耦IT系统的复杂流程快速有效地提供灵活可定制的后向流量业务。后续运营商还需要在后向网络能力开放的基础上，紧密结合第三方OTT丰富多样的互联网业务内容，为其提供差异化的定制服务，在提升用户体验的同时更加深入地拓展网络的管道价值。

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