CM-IMS计费解决方案研究
打造可运营可管理的多媒体核心网
2010/08/09
摘要：本文介绍了3GPP国际标准定义的IP多媒体子系统（IMS）计费架构和原理，优化了IMS计费架构，提出了中国移动CM-IMS计费解决方案。
1、引言
随着IP技术的迅速发展和消费形式的日益多样，3GPP所定义的IP多媒体子系统（IP Multimedia Subsystem，IMS）得到了全球众多运营商和设备制造商的广泛认可。但将3GPP系列标准应用于实际网络部署，特别在运营管理方面还存在一定的问题，如：国际标准定义的计费采集点较多、计费系统架构复杂；对于新业务计费的支持不够完善等。为了满足全业务运营的需求，中国移动在IMS国际标准基础上创新性的提出了适合自身实际需求的CM-IMS计费解决方案。
2、IMS计费架构和原理
2.1、IMS计费架构
IMS在UMTS网络中是叠加在分组域之上的多媒体子系统，3GPP制定了一系列IMS计费相关国际标准，包括：TS 32.240、TS 32.260、TS 32.275、TS 32.298、TS 32.299等。其中，3GPP TS 32.240提出了离线计费(Offline Charging)和在线计费(Online Charging)两种计费模式，离线计费通过收集计费话单进行计费；在线计费通过事件触发进行计费，运营商可以实时控制业务流程。IMS标准计费架构如图1所示。
2.2、IMS离线计费原理
IMS离线计费涉及到的计费功能单元包括：S-CSCF(服务会话控制功能)、I-CSCF（查询会话控制功能)、P-CSCF（代理会话控制功能)、BGCF(边界网关控制功能)、MGCF(媒体网关控制功能)、MRFC(媒体资源功能控制器)和AS(应用服务器)。这些计费功能单元在IMS计费架构中统称为CTF（计费触发功能）。
CDF/CGF（计费数据功能/计费网关功能）合称为计费网关，负责计费消息的采集、处理，以及计费话单（CDR）生成。计费网关与计费触发功能之间是Rf接口，该接口采用Diameter协议。计费网关与BOSS系统之间是Bi接口，该接口一般采用FTP协议进行话单文件的传送。话单文件的传送包括Push和Pull两种模式，其中Push模式是指：计费网关主动向BOSS系统发送话单文件；Pull模式是指：BOSS系统主动从计费网关获取话单文件。
IMS离线计费相关接口及其对应的协议要求参见表1。
表1:IMS离线计费相关接口说明
CTF收集计费信息后，将计费信息填入Diameter消息的各AVP字段中，以ACR消息的形式发给CDF，CDF在收到ACR消息后，会向CTF回ACA消息。ACR消息包括四种类型，分别为：ACR[Start]、ACR[Interim]、ACR[Stop]、ACR[Event]。其中ACR[Start]、ACR[Interim]、ACR[Stop]用于成功会话相关的计费场景，而ACR[Event]用于不成功会话以及会话无关的计费场景。
当CDF从CTF接收到一个ACR[Start]时，CDF将打开一个属于该网元的CDR，并将该ACR[Start]消息中各个AVP的值填写到CDR的相应字段。
当CDF从CTF接收到一个ACR[Interim]时，CDF将该ACR[Interim]消息中各个AVP的值填写或者更新该会话CDR的相应字段。
当CDF从CTF接收到一个ACR[Stop]时，CDF将该ACR[Stop]消息中各个AVP的值填写到该会话CDR的相应字段，然后将CDR关闭。
当CDF从CTF接收到一个ACR[Event]时，CDF将打开一个属于该网元的CDR，并将该ACR[Event]消息的各个AVP的值填写到CDR的相应字段，然后将CDR关闭。
2.3、IMS在线计费原理
IMS在线计费涉及到的计费功能单元包括：S-CSCF、AS和MRFC。AS和MRFC具有在线计费消息触发功能，并通过基于Diameter协议的Ro接口与OCS（在线计费系统）进行通信。S-CSCF通过基于SIP协议的ISC接口触发业务控制流程到IMS-GWF（IMS网关功能）触发相应的在线计费控制消息，实现在线计费。OCS通过Ro接口获得在线计费请求和计费信息，对IMS用户的网络资源使用请求进行授权，并进行实时的计费。
相比于在线计费，离线计费的开销相对较小，在IMS部署初期主要采用离线计费的方案，BOSS系统根据话单进行计费。若不做特别说明，下文中IMS计费系统的讨论均针对离线计费。
3、CM-IMS计费采集点选择
从第2节中对3GPP TS32.240中IMS计费架构的描述可知，IMS系统中AS/MRFC/MGCF/VIG/BGCF/P-CSCF/I-CSCF/S-CSCF等网元都可以产生计费信息。
为了降低运营支撑系统的复杂度，中国移动CM-IMS网络的离线计费系统将计费采集点简化为四个：AS、P-CSCF、MGCF、VIG，如图2所示意。其中，AS的话单对用户进行业务计费；P-CSCF的话单用于与他省进行漫游计费结算；MGCF/VIG的话单用于CM-IMS网络与CS域互通的结算、对账、统计等用途。
IMS各计费采集点的功能及其计费话单的使用场景包括：
AS：执行业务逻辑。AS的话单中包括用户信息、业务/补充业务类型、通话时长、SDP信息等业务相关的字段，该话单可以用于对用户使用业务进行计费。
MRFC：负责媒体资源控制，包括媒体录制/播放、媒体流混合、媒体内容解析等功能。MRFC话单中的相关信息（主要是SDP信息）可被AS的话单涵盖。
MGCF：实现IMS域与CS域互通时信令的转换。MGCF的话单中包括出/入中继群的号码，可以用于CM-IMS网络与CS域互通的结算、对账、统计等用途。
VIG：实现CS域和IMS域的视频互通，可以用于CM-IMS网络与CS域互通的结算、对账、统计等用途。
BGCF：将用户的会话路由到正确的PLMN/PSTN网络。由于目前CM-IMS网络中所有经过BGCF信令必定要经过MGCF，BGCF的话单可被MGCF的话单涵盖。
P-CSCF：将终端请求路由到正确的I-CSCF或者S-CSCF。P-CSCF的话单中包括接入网信息，可用于省间漫游结算。
I-CSCF：在IMS终端注册时，为用户选择提供服务的S-CSCF；以及为来话选择被叫注册的S-CSCF。
S-CSCF：负责IMS用户注册认证、业务触发和控制、会话路由。如果不考虑话单关联，S-CSCF能通过iFC的触发获知使用了哪个AS上的业务，但无法掌握AS内部的业务调用情况，因此S-CSCF无法满足针对业务进行细分计费的需求。如果 S-CSCF和AS均作为计费采集点，需要将二者的话单进行关联合并，该方案将增加计费系统的复杂度。因此，CM-IMS采用AS的话单对业务进行计费，S-CSCF的话单暂不使用。
4、CM-IMS计费系统架构
为了降低设备投资风险，CM-IMS在部署初期采用分省和区域中心相结合的组网方案，并设置全国级业务平台。CM-IMS计费系统组网架构如图3所示。
总体要求如下：
独立建网省、区域接入省BOSS系统从计费网关采集话单，并由省级BOSS系统分拣漫游话单送至一级BOSS系统进行结算。
区域中心业务平台和P-CSCF的话单由集团一级BOSS系统/南方基地BOSS系统从区域中心计费网关直采并进行分拣，然后分发到各省BOSS系统进行计费和结算。
全国级业务平台（多媒体彩铃AS）话单由一级BOSS系统直采，并分发到各省BOSS系统进行计费。
5、结束语
本文对3GPP国际标准定义的IMS计费架构和原理进行了介绍，并对中国移动CM-IMS网络计费相关研究方案和策略进行了探讨。本文将CM-IMS离线计费采集点简化为AS、P-CSCF、MGCF、VIG，有效降低了运营支撑系统的复杂度。同时，针对CM-IMS网络特有的分省和区域中心相结合的组网方案，制定了CM-IMS计费解决方案。上述技术解决方案的制定为CM-IMS网络运营奠定了良好的基础。
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