20244232_5G_融合计费模式设计研究_

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中国电信
业
5G 架构下的计费挑战
技术挑战
传统计费系统部署形态是由支撑系统侧和核心网侧分别进行计费。

在线计费与离线计费相互分离，支撑系统部署在线计费系统时主要通过计费数据记录（CDR）导入账户余额管理功能（ABMF），并与评级功能（RF）和在线计费功能（OCF）之间进行交互，最后输入计费单（Billing Domain，BD）。

离线部分的计费数据记录（CDR）则直接与计费网关功能（CGF）交互，最终生成计费单。

在传统的计费系统中，在线计费系统集中部署在业务支撑侧，离线计费系统则部署在核心网侧。

5G 对执行计费及与网络交互的方式提出了新的要求，引入了从网络收集计费信息的新功能。

5G 范式下的在线计费系统（Online Charging System，OCS）与离线计费系统（Offline Charging System，OFCS）首先需要在资源使用发生之前获取网络资源使用的授权，并在资源使用的同时收集网络资源使用所产生的计费信息。

该授权由在线计费系统（OCS）或融合计费系统（CCS）根据网络请求授予。

当接收到网络资源使用请求时，相关的计费信息将实时向OCS 或CCS 生成计费事件，然后OCS 或CCS 返回适当的资源使用授权。

资源使用授权在其范围（例如数据量或持续时间）内受到限制，因此只要用户的网络资源使用持续
存在，就必须不断地更新授权。

3GPP 提出的融合计费系统（Converged Charging System，CCS）是由上述变更后的在线及离线计费系统融合而成，并呈现出迭代演进形态（见图一）。

CCS 由四个不同的模块组成，即计费功能（CHF）、账户余额管理功能（ABMF）、计费网关功能（CGF）和评级功能（RF）。

计费功能包括在线计费功能（OCF）和计费数据功能（CDF）。

融合计费系统使用Nchf 接口与CTF 交互，并使用Bx 接口与BD 交互。

重要变化包括在线、离线融合架构以及新的服务化接口格式。

可以说，5G 融合计费系统改造难度大、周期较长、投资较大、可靠性及准确性要求高。

图1 3GPP 所制定的融合计费系统业务挑战
新的运营场景对5G 支撑系统提出了新的挑战，主要体现在电信服务（5G Telco Seryice）、体验服务（5G Experience
5G 融合计费模式设计研究
第三代合作伙伴计划以及用户需求的变化对5G 支撑网络的在线/离线计费系统提出了新的要求。

本文从技术层面和业务层面对5G 融合计费模式的改进提出建议，即根据3GPP的5G融合计费系统标准要求，制定了一套CCG融合计费网关的优化方案，并将分别从网络架构、主要功能和应用价值三个方面进行阐述。

■ 陈志恒 李俊璋 ︱ 文
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Service）、数字化服务（5G Digital Service）三个方面。

电信服务经常需要制定多种组合的折扣优惠活动，以解决上一代通信业务遗留问题，同时建立传统通信业务与5G 通信业务的融合销售策略，以实现4G 到5G 的平稳过渡。

因此，支撑网系统需要具备支持融合产品打包、销售及计费等处理能力。

体验服务要求5G 可以提供更高带宽、更低时延，能满足不同用户和业务的消费需求，为顾客提供良好的用户体验。

还可以通过5G 网络切片技术为用户提供类似带宽控制、时延、连接规模等差异化的体验，以及按体验定价的产品销售、服务、计费、账务处理及服务，这对支撑网计费提出了新的挑战。

数字化服务应用场景主要集中于在线购物、音乐会、运动以及虚拟现实等人体工学游戏方面，要求更高QoS、更低时延，能提供各类数字化服务。

该场景下的挑战集中在不同的计费因子如何区分，如基于内容类型计费、低时延等超高并发需求计费（毫秒频率）、QoS 和低时延的控制需求计费等。

5G 融合计费建设要求
在当前运营商重点推广移动增强宽带（eMBB）场景的前提下，为提升用户5G 网络体验，同时适配和满足5G 网络平滑演进，一方面需要提升面向5G 的eMBB 能力，以便运营商提供5G 差异化的网络体验，从而在利用5G 网络前期速度优势的前提下最大限度保留老客户和发展新客户。

另一方面需要借助5G 下的物联网设备（如VR/AR 设备），使运营商通过开发多样化的数字化业务提升销售收入。

目前5G 网络建设主要以非独立组网架构（NSA）为主，后期才会逐步建设独立组网架构（SA），因此应优先满足增强宽带技术要求，并在数字业务方面持续探索。

NSA 建设要求
5G 计费接口需要适配非独立组网架构（NSA）的数字化客户服务（Digital Customer Care，DCC），增加部分AVP 参数。

5G 是高价值资源，5G 计费特性应当体现网络的差异化体验，突出固定无线接入（FWA）等特性，实现5G 网络的变现。

SA 建设要求
在5G 服务化架构方面，应该实现3GPP 所提出的5G SBA 架构（Service-based architecture 基于服务的网络架构），提供基于服务注册、服务发现、服务弹缩、服务运维及服务灰度升级等功能。

5G 计费接口需要构建5G 计费网关，实现5G SBI 接口，实现在线、离线融合统一的计费接口。

5G 计费流程需要实现在线离线融合计费及后向计费等流程。

5G 计费特性包括实现多UPF、高精度位置、切片计费等，同时实现基于QoS 计费的差异化体验特性，并提供VR/AR 等新产品。

CRM 建设要求
在产品设计、订购流程、服务开通流程等方面要进行全面的5G 业务适配，从客户体验出发，围绕全融合的市场策略，进行全面优化与提升。

5G 开通接口需要适配5G 网络切片相关服务的
开通接口指令集与流程。

5G 订购流程应当面向5G 特性进行优化，实现对高体验产品的订购支撑。

5G 商品特性应包括提升5G 融合业务的客户差异化体验能力，优化产品及订购流程，实现有线宽带与无线宽带的协同发展。

5G 服务特性应包括优化相应的客户服务能力，实现对5G 网络、服务、产品、营销和客户的一体化服务支撑。

针对5G 新型能力，主要指提供面向合作伙伴的能力开放，开放5G 平台，形成5G 生态。

5G 运营商融合计费改进策略
改进框架
针对以上建设要求，本改进方案要从以下几个方面入手。

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①新增CCG 网元：实现表述性状态转移（Representational State Transfer，Restful）架构和数字化客户服务（DCC）消息互转、话单格式转换等处理。

②改造在线计费系统：CCG 网元将Restful 接口转为DCC 接口，以适配现网在线计费系统。

③改造离线计费系统：CCG 网元将Restful 接口转为话单接口，出现网CCG 格式话单，以适配现网离线计费系统。

④ 优化现网在线计费系统故障处理能力：CCG 放通，出离线话单，保障业务的连续性。

⑤ 针对前期采取的NSA 组网模式，PGW 无法识别4G/5G 流量，因此现网在线和离线计费系统仅仅做少量适配，处理新增的消息字段或话单字段即可。

图2 CCG 融合计费网关框架图主要特性
ChargingGW/CDF 功能（1）Restful 消息转DCC 消息
格式化Restful 消息转为Diameter 消息，转发给在线计费系统，若在线计费系统做了Restful 改造，则直接上传。

随后将分发的Restful 消息传到CDF 生成原始话单（见图3）。

图3 Restful 消息转DCC 消息
（2）在线计费系统故障中断处理若在线计费系统出现故障，CGW 可以将Restful 消息转发到CDF，交由CDF 自动按离线计费消息处理（可配置）。

在线计费系统故障恢复时，再将CGF 上传格式化的话单到在线计费系统，完成计费（见图4）。

图4 在线计费系统故障中断处理（3）离线计费处理
CGW 识别离线计费消息，转发离线计费消息给 CDF/CDF 生成并存储原始话单。

CGF 格式化话单（与现网CG 话单格式相同）后，再上传到离线计费系统，完成计费及后续批价（见图5）。

图5 CCG 离线计费处理
CGF 话单处理/剔重功能
（1）实现剔除错单功能，减少对计费系统的冲击。

话单剔重功能是指CGF 接收CDF 的话单，通过计费会话标示及消息编号保证话单在接收的过程中无重复、无丢失。

（2）合并话单功能，出全量CCG 格式话单，减小对计费系统的冲击。

话单合并功能是指CGF 支持将一次PDP 通话产生的多条话单合并成一张话单，从而降低存储空间。

（3）按需格式化CDR 功能，屏蔽对
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系统的影响。

话单格式转换是为了满足账单计费的要求，将CDF 产生的原始话单转换成符合账单（Billing/Mediation）要求的格式话单。

（4）充分利用存储空间。

在存储的原始和最终话单中，为保证有效利用存储空间，需要自动删除过期或已处理的话单文件，在磁盘空间不足时进行自动清理。

对于已存储的话单进行备份，云备份和本地备份同时进行，保障数据安全。

价值
一是简化建网流程。

首先，通过屏蔽接口变化，可实现快速部署，对现网系统影响最小化。

其次，可基于Cloud-Native 和微服务架构，实现整个计费系统的高可用性、弹性伸缩、集群化。

最后支持灰度升级（在不影响现有系统的情况下按特性发布版本）。

按特性的灰度升级在遵循3GPP 规范的标准下，可大幅缩短发布周期，以更好地满足未来演进要求。

主要应用价值体现在不改变现网计费系统架构的情况下，适配现网DC 和话单格式，现网计费系统仅需处理新增字段，可节省IT 侧系统大改造重构的投资。

二是提升系统效能。

CG 话单处理功能可大大节省话单存储空间，减小了对计费的冲击（离线在线接口融合、
话单合并及剔除）。

不限流量套餐转离线计费，可以减小话单量及存储空间，减小在线计费系统负荷。

Restful 和 Diameter 自动转换，系统具备DCC 消息自动路由分发能力。

主要应用价值体现在，一方面能够降低存储成本。

通过离线在线接口融合、话单合并及剔除、不限流量套餐转离线计费，减小话单量及存储空间占用成本，并且将话单格式化以适配现网计费系统，减小对计费系统的冲击。

另一方面可提升计费效率，Restful 与Diameter 消息互转，可适配现网在线计费系统，改造散号号段路由，能够快速部署上线。

三是增强部署体验。

本方案改进基于Docker 的容器化部署，
可以灵活地进行弹性伸缩，当在线计费系统出现故障时，在线计费消息自动转为离线话单，用户正常使用内部单节点，故障自动快速屏蔽。

主要应用价值体现为容器化部署可以提供秒级部署微服务，快速上线，如按特定功能提供微服务，可灵活弹性伸缩。

针对在线计费系统故障，将在线计费迅速转为离线计费。

对于节点故障，能够自动屏蔽节点，及时更换节点，保证话单记录功能正常进行。

未来为了更好地保障5G 融合计费业务落地，运营商可以考虑采用CCG 融合动态计费网关，通过新增CCG 网元，将Restful 和DCC 消息进行互转，解决前期NSA 组网状态下4G 计费单与5G 计费单无法转化的问题。

本系统的价值主要体现在对现存网络的在线与离线计费系统只需进行少量的适配，新增处理消息资源和话单字段解析能力即可。

后续运营商还可以在此基础之上，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运营价值。

作者单位：中国移动广东公司信息系统部、 广东财经大学信息学院。