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PCC技术原理及应用分析
发布时间 2015-10-12 09:56:45 来源：中经纵横
随着移动互联网业务日益丰富和各种应用快速规模化的落地，新型移动互联网商业模式的逐步成熟，移动数据业务用户越来越多，移动数据业务流量出现了持续井喷式增长，同时也带来了很多新问题，比如如何保障VIP客户的体验，提供差异化服务；如何合理控制QQ、微信等即时消息业务对无线资源的长时间占用；如何对包月不限带宽用户进行有效控制；流媒体等高价值用户如何保障等等。
不同业务单位比特的价值贡献差别很大，如今在提速降费政策压力下，增量不增收等问题日益突出，如何区分业务并对用户所占用的网络资源进行实时科学的管控，对于运营商合理分配网络资源，进而实现自身收益最大化显得尤为重要。PCC即策略控制和计费（Policy Control and Charging）可以用来有效解决这些问题。
移动数据业务运营面临的问题
首先，移动数据业务增量不增收，从近期移动数据业务运营状况来看，流量的增长和带来的业务收入增长之间的喇叭口曲线效应已经越来越明显。这主要是由于市场竞争造成的单位业务价值快速下滑，以及数据业务价值的大部分被内容或者业务应用提供商占有所致。
其次，缺乏差异化服务运营能力，现有运营中，网络无法为用户提供差异化服务，整个运营中均采用尽力而为、先到先得的策略来进行网络资源的分配，造成网络被一些低价值业务如QQ、微信等和包月不限流量的用户长时间占用，无法保证高价值业务和VIP客户的业务资源需求。
最后，业务分布不均衡，由于移动数据业务受移动性特征影响，在高校区、中央商业区、集中住宅区、商业区等特定区域均会出现不同时段的业务突发性增长，从而造成这些特定场景下出现业务资源不足、用户业务应用质量下降甚至无法使用业务的情况。同时这些特定场景对传统语音业务也会造成巨大冲击，从而严重影响用户业务应用的体验，大大降低了在网用户的粘性。
PCC技术原理
PCC主要由策略及计费功能单元PCRF（Policy and Charging Rule Function）、用户签约数据库SPR（Subscription Profile Repository）、策略及计费执行单元PCEF（Policy and Charging Enforcement Function）和应用功能AF（Application Function）等组成，具体如下图所示。
其中，PCRF负责策略管理、用户管理以及签约管理等功能，向PCEF提供差别计费、门控、端到端QoS保证和整形限速的网络控制功能；SPR负责存储所有签约用户或签约相关的信息，包括签约用户允许的业务、业务的优先级、QoS信息等；PCEF通过叠加在GGSN上升级实现，具备业务深度识别能力DPI功能，负责业务数据流的检测、策略执行和基于流的计费等功能。AF位于业务平台，负责与PCRF通信、交互动态会话等信息。
整个PCC控制技术的业务实现流程为：PCEF深度解析业务报文通过Gx接口上报PCRF进行策略控制规则匹配，SPR同时协同完成，匹配成功则由PCRF下发控制规则给PCEF执行，执行过程中PCEF可以通过GTP-U+BSSGP协议透传方式完成端到端的全程控制；如果匹配不成功则无条件放行报文，业务流程和原来处理流程相同。
PCC技术特点
首先，能够优化网络资源，当前运营商移动网络资源是既定自发的，资源利用率较低且分配不合理。PCC能够提供基于业务的差异化控制能力，优化小数据包业务资源分配，使热点区域流量公平使用，能够使网络资源最大化应用。
优化小数据包业务资源分配。即时通信应用如QQ、微信等业务，数据包小，占用流量小，但用户数多，小包的频繁发送与接收会产生大量无线资源分配请求，大大降低网络数据信道的利用效率，对网络的信令造成很大冲击。引入PCC后，在核心网侧识别小数据包应用，并将业务标志及QoS策略传递给无线侧，无线侧识别业务标志和QoS，实施特定的资源优化策略。
能使热点区域流量公平使用。随着流量资费的下降，智能终端的普及，P2P和流媒体类视频业务成为移动互联网新的业务增长点。这类应用用户数少，但单个用户流量大，整体流量占比大，特别是视频类业务占用网络资源较大，形成无线资源的局部拥塞，影响其他用户业务的体验。通过PCC实施策略制定，在忙时忙区，对使用流量进行累积，超过一定阈值时进行带宽管理，控制过度使用行为，释放资源给其他用户及业务使用，体现了资源受限情况下的合理、公平分配原则。
其次，能够提供差异化服务，有效支撑市场运营，PCC能够通过与BOSS互通，搭建起市场运营与网络间的桥梁，将市场运营手段延伸到网络层面。借助于PCC差异化控制能力，市场部门可以针对不同用户服务等级、资费套餐、自营业务定制差异化的网络控制策略。
实现基于用户等级的差异化。根据市场运营需要，运营商一般基于一定原则对用户进行品牌和等级划分，但缺乏对用户的网络差异化服务能力。引入PCC，运营商可以为高端用户定义更高的网络优先级，并通过端到端QoS将优先级从核心网传递到无线侧，使用户无论在网络空闲还是繁忙状态下，都能获得更有保证的业务体验，而对于优先级较低的用户，可以降低其业务访问速率或者限制其业务访问范围。
实现基于用户套餐的差异化。数据业务套餐间流量使用很不均匀，少部分用户消耗大部分流量，一部分包月不限流量套餐用户对资源的无节制使用严重影响其他用户的业务体验。基于PCC的差异化策略控制，可以限制低价值用户，保障高价值用户，如对低价值用户，可以累积其流量使用，当超过一定门限时限制其在忙时的业务带宽，限制其对资源的滥用。
对自营业务的推荐与保障。传统分组网络无法提供基于运营商自营业务与移动互联网其他业务的差异化控制，没有很好利用自身管道的优势给自营业务更多的资源倾斜。运营商引入PCC后，可以控制当用户使用自营业务时，可以提高其服务等级，并通过端到端QoS将服务等级传递到无线侧，以获得相对于普通互联网同类应用更好的业务体验，增强自营业务竞争力。
典型应用场景分析
基于业务的控制策略应用场景，此类控制主要通过深度解析报文后得到业务类型字段的精确匹配。此类控制策略只需要在PCRF中事先预置需要控制业务的优先级和业务门限等重要参数来达到对高价值或者重点业务的优先资源分配；另一方面也可以对视频、P2P下载类业务进行有效控制。
基于用户优先级的控制策略应用场景，此类控制主要通过深度解析报文后得到用户IMSI、MSISDN号段的精确匹配。此类控制策略需要首先匹配SPR中的用户签约数据库，通过SPR匹配后得到该用户的优先级参数，ARP和触发PCRF中事先预置的控制规则名称，触发PCRF中的控制策略，以便高端用户在拥塞时能够优先占用较多网络资源；同时也为欠费风险高的用户提供了有效的控制手段。为了防止控制策略使低优先级用户无法使用业务，控制规则中只设置资源占用的比例，而不设置绝对的接入速率门限。
基于时间段的控制策略应用场景， 运营商可以根据用户的使用习惯、网络的忙闲情况等，在不同的时间段设置不同的策略，包括不同的QoS策略和计费策略，达到网络优化的目的。比如20:00-22:00为网络流量的高峰期，大量视频、P2P下载类业务的使用影响了其他数据业务甚至语音业务的正常使用，运营商可以在这个时间段内降低视频、P2P下载类业务的带宽，在防止网络发生拥塞的同时，也使得网络资源利用率达到最大化，从而增加运营商的收入。
在实际PCC技术应用场景中一般不会出现多种问题并存的现象，只需要部署单一控制策略就可以缓解数据业务运营中存在的问题，但在城市的一些高校区、中央商务区、集中住宅区、商业区等特殊场景下，多种问题并存，需要对用户、业务使用特点以及存在的主要运营问题进行分析，针对不同维度，科学有效组合使用PCC技术在各种典型场景下的控制策略。
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