计费

包月计费和流量计费机制是当前基于IP的通信网络中传统的计费模式。IMS使得新的计费模式成为可能，相应地，这就使得IMS运营商可以采用不同的商业模式。基于会话或者事件或者业务进行计费的能力是IMS能够为运营商带来的关键优势之一。同样对于终端用户也有着可预见的好处。例如，运营商能够提供点对点游戏作为一个预付费业务（一个用户需要在使用业务之前预先在其账户内存钱）以及提供其他多媒体会话作为后付费业务（也就是用户周期性地为业务付费,例如按月付费），或者提供即时消息作为包月计费（flat-&ee）业务，而对基于会话的消息采用不同的计费方式（例如基于会话持续时间或者基于传输字节）。

为了提供后付费业务，IMS需要支持离线（Offline）计费机制。离线计费是在会话之后收集计费信息，而且计费系统不会实时地影响所使用服务的计费过程。在该模型中，用户一般每月收到一张账单，该账单显示一个特定时期内的计费项目。预付费业务需要在线（Online）计费支持。这就意味着IMS网络实体需要在允许用户使用业务之前咨询在线计费系统（OCS）。这个系统负责实时地与用户账户进行交互，控制或者监视与业务使用相关的费用。

当计费触发条件满足的时候，就会配置IMS网络实体进行检测。检测之后，实体从SIP请求收集必要的信息，然后或者请求计费系统（在线计费）的许可来进行SIP请求的处理，或者发送相关信息给计费系统来创建CDR用于后处理（离线计费），并且允许SIP请求继续进行后续工作。计费触发器可以是会话发起、会话修改、会话终止请求（基于会话的计费），也可以基于任何SIP处理——例如MESSAGE,PUBLISH.SUBSCRIBE请求（基于事件的计费）。而且，触发器可以是一些SIP信元头或者SDP信息的状态。基于接收到的信息，计费系统从用户账户中提取费用或者传送CDR给计费系统。这听起来似乎很容易，但是对计费解决方案进行标准化的过程是非常痛苦的。3GPP版本5中的解决方案在版本6中发生了变化，而版本6相关工作在本书编写的时候仍然在继续。本节是基于2005年6月截止的版本6的计费方案。

3.11.1计费体系

由于计费模型的不同特性，IMS为在线计费和离线计费定义了不同的体系解决方案。图3-12给出了高级IMS计费体系，其中图的左边是离线计费体系，而右边是在线计费。图中没有给出流量计费的影响。

图3-12   IMS计费体系

从图3-12读者可以看到，所有处理SIP信令的IMS实体能够与离线计费实体进行通信一一即计费数据功能（CDF）——通过使用单一的基于Diameter的Rf参考点[3GPPTS32.299]。CDF接收到同样来自接入网实体的Diameter请求，并且基于来自不同实体提供的信息，它就可以创建通过Ga参考点传送给计费网关功能（CGF）的CDR[3GPPTS32.295]。最后，CGF处理接收到的CDR,并使用Bx参考点转发最后的CDR给计费系统[3GPPTS32.240]。

与离线计费不同，只有三个IMS实体（AS,MRFC和S-CSCF）被用于在线计费。而且，由于版本5在时间帧上不佳的设计，S-CSCF不能直接与OCS通信。IMS网关功能（IMS-GWF）用于执行必要的协议转换。OCS支持来自其他实体的两个参考点。SGSN使用CAMEL应用部分（CAP）,其他实体使用基于Diameter的Ro参考点。就像离线计费中的CGF一样，OCS除了费用（credit）控制处理（实时通过的资源）之外，也能够创建CDR。

3.11.2离线计费

IMS信令会穿过不同的IMS实体，并且正如前面所述，所有实体能够生成离线计费信息。事实上，每个具有离线计费能力的实体包含了一个综合功能，称之为计费触发功能（CTF）。CTF知道计费触发器（例如IMS会话的开始，IMS会话的修改，IMS会话的终止，消息的发送，每个事件的签约，公布在线信息），并且能够决定它什么时候需要联系离线计费系统的中心实体CDF。当一个触发条件满足的时候，CTF从信令消息收集计费信息，并且使用Diameter计费请求（ACR）通过Rf接口发送离线计费信息给CDF。这个请求包含了很多有关启动触发器的事件信息（例如，INVITE/MESSAGE/SUBSCRIBE请求的类型，呼叫方地址，被叫方地址，时间标签）。CDF使用Diameter计费回答（ACA）来确认接收到的请求。对于一个IMS会话而言，至少两对ACR/ACA被发送（在会话开始的时候和会话结束的时候）。如果会话属性发生变化（例如，媒体单元增加或者删除，媒体单元的编码方式以及带宽发生变化，会话置于挂起状态）的时候，更多的ACR可能会被使用。在网络处理单一终端用户的情况下（例如，发送即时消息），一对ACR/ACA就足够了。Diameter请求使用的进一步介绍可以参考3.11.5.1节（Rf参考点）。

迄今为止，我们已经介绍了计费信息如何从IMS实体传送到CDF。从图3-12中我们可以看到计费系统发送实际的账单给用户之前还有很多步骤。下一步就是从CDF向CGF传送CDR。因为不同的IMS实体可以发送计费信息给不同的CDF（例如，由于漫游或者配置原因），那么在一个会话/非会话事件中包含了多个CDF,这就需要CGFoCGF验证、合并、预处理来话CDR（例如，过滤不必要的域和增加运营商特定的信息），并且可以在将不同的CDR传送给计费系统之前使得不同CDR相互关联。表3-11汇总了不同离线计费功能所支持的关键过程。

表3-11离线计费消息参考表

图3-13  离线计费的例子

在图3-13中给了一个离线计费的例子。在这个例子中，用户发送签约请求给AS=图中假设S-CSCF和AS使用相同的CDF（图中CDF#2）,并且P-CSCF梗用不同的CDF（图中CDF#1）。例如，签约请求可能是一个发现基于蜂窝的按键通话业务特定组成员的请求。在第1〜3步中，SUBSCRIBE请求从UE传送到AS。在第4~6步中，IMS实体中的CTF检测可计费事件，创建ACR并且将它发送给CDF。在第7〜8步中，CDF发送合适的CDR给CGF,而CGF随后转发CDR给计费系统。从CDF到CGF的CDR传输是使用GPRS隧道协议中的数据记录传输请求来完成的，这个协议包括了用于计费的功能（GTP^’）［3GPPTS32.295］,请注意，从接收到的计费信息中为CDF#2创建单独的CDR是可能的。而且，CGF合并接收的CDR并且发送单独的CDR给计费系统也是可能的。

尽管在这个例子中假设使用了多个CDF,但是将单个CDF地址分配给在一个SIP会话或者处理中包含的所有IMS实体也是可能的。这就使得发送计费信息给单个CDF成为可能。在11.8节对如何完成这一动作进行了说明。

3.11.3在线计费

在线计费的目的是在IMS业务/资源使用之前执行费用（credit）控制。存在两种不同的模型：直接透支（directdebiting）和单位预留（unitreservation）。在直接透支中，IMS网络实体联系OCS并且要求获得同意使用业务/资源。如果请求中没有给出费用，OCS就使用内部评估功能为基于接收信息的事件找到合适的资费。在提取资费和价格之后，OCS检查用户在其账户中是否有足够的费用。如果有，OCS就从用户账户中扣除合适数量的费用，并且同意来自IMS实体的请求。在单位预留模型中，OCS接收了来自IMS实体的费用控制请求，并且如果请求中没有给出费用，OCS就使用内部评估功能根据IMS实体提供的业务特定信息来决定期望的业务价格。然后OCS在用户账户上预留合适的费用，并且返回对应数量的资源给发出请求的IMS实体。例如，资源的数量可以是时间或者允许的数据量。当同意给用户的资源被消耗完，或者业务被成功地转发或终止的时候，IMS实体通知OCS消耗的资源数量。最后，OCS从用户账户中扣除已经使用的费用［3GPPTS32.240,TS32.296］。对于OCS而言，如果所有同意给用户的资源被消耗完，在业务执行期间接收来自IMS实体的后续请求也是可能的。在这种情况下，OCS需要执行新的费用授权。

当IMS实体知道它自己可以转发所请求的业务给用户的时候，直接透支模型是合适的。例如，游戏AS可以发送一个费用控制请求，并且将所提供的服务（如一个棋类游戏）和要转发的消息数量（如2）通知给OCS。然后OCS使用评估功能解析出资费（$0.3）,并根据所提供单位的数量来计算价钱（$0.6）。最后，用户账户被扣除$0.6,并且OCS在费用控制回复中通知游戏AS准许两个单位的服务。3GPP为这个在线计费模型的定义就是立即事件计费［3GPPTS32.240］。

当IMS实体不能预先决定业务是否能够被转发，或者当资源请求的数量在特定业务使用之前是未知的时候（例如，多媒体会话期间），单位预留更为合适。单位预留模型通常应用于会话（3GPP用于此处的术语是具有单位预留的会话计费），但是它也可以应用于非会话相关的请求（3GPP用于此处的术语是具有单位预留的事件计费）。

本书中，我们没有更深入地研究OCS,但是对OCS内部功能感兴趣的读者，我们推荐您可以阅读3GPP的规范：在线计费系统（OCS）应用和接口[3GPPTS32.296]。

3.11.4流量计费

当前标准化的计费解决方案使得在APN和PDP层用户平面计费成为可能。3GPP版本6和版本7将在更细的粒度上引入这一计费能力。流量计费模型根据特定计费规则引入了为业务流滤波器所确定的业务数据流进行计费的能力。计费规则包含了一些信息，例如允许业务滤波器对分组是否属于特定业务数据流（例如,IMS,FTP,网页浏览）进行确认，以及允许对业务数据流如何被计费进行定义。计费规则通常是在承载建立、特定触发器事件以及承载终止的时候由业务平面功能（TPF）所请求的。这个请求利用Gx参考点连接计费规则功能（CRF）,然后CRF通过Rx参考点连接到应用功能（在IMS情况下，它通常是P-CSCF或者AS）。Rx参考点使得从应用功能到CRF进行信息（例如，动态媒体流信息）传输成为可能。这种信息的一个例子就是确认IMS会话及其连接参数（例如终结点、媒体说明）的滤波器信息。其体系结构如图3-14所示。

图3-14   流量计费体系

在版本7中，对策略控制（SBLP）与流量计费体系和过程进行协调融合的工作仍然在继续。因为这个体系可能会在未来发生变化，因此本书第2版并没有对此进行深入阐述。感兴趣的读者可以参考3GPPTS23.808（策略控制和计费的演进）以及3GPPTS23.125（流量计费对于整个高层功能和体系的影响）。

3.11.5计费参考点

为了计费的目的，存在三个参考点：R。（在线计费）、Rf（离线计费）和Rx。所有参考点都是基于因特网工程任务组（IETF）开发的Diameter协议。

3.11.5.1Rf参考点（离线计费）

在本章的开始，我们说明了IMS实体内的CTF负责检测可计费事件并报告给CDF（常见的计费系统），这个艰巨的任务是通过Rf参考点发送DiameterACR给CDF来实现的。CDF使用另外一个Diameter命令进行回复，即计费回答（ACA）。

基本的Diameter功能在［RFC3588］中进行了阐述，它形成了Rf参考点的基础（参见第19章有关Diameter协议的基础介绍）。除了基于Diameter协议，3GPP还定义了其扩展版本作为3GPPDiameter计费AVP,以便满足3GPP计费需求。3GPP特定的AVP包含了在3GPP环境中特别有价值但是在宽带因特网中并不必要的信息，例如，它包括了会话的媒体说明（音频、视频、消息、聊天），授权的服务质量，涉及的ASo在3GPP中使用的ACR包含合适的Diameter协议AVP以及3GPPDiameter计费AVP。每个IMS实体和ACR类型都定义了AVP的使用：例如，由S-CSCF生成的ACR可以包含有关被联系的AS的信息，而由P-CSCF生成的ACR可以包含授权的QoS信息［3GPPTS32.299］。

离线计费系统需要对基于会话和基于事件的计费都支持。IMS实体知道需要指示给CDF的请求类型。这是使用ACR中的计费记录类型AVP（"event”用于事件，而“start”、“interim”、“stop”用于会话）中合适的取值来完成的。IMS会话相关的ACR被称为开始、间歇和停止，并且在会话的开始、期间和结束的时候发送，正如其名字所暗含的意义。非会话相关的ACR被称为事件ACRo事件ACR导致CDF生成相关的CDR,而会话ACR导致CDF来打开、更新和关闭相关CDR。我们来看两个有关Rf参考点使用的例一IMS会话和即时消息（非会话相关）,以便说明DiameterACR的使用。

在一个IMS会话中，可以检测到三个不同阶段（会话初始化、会话修改和会话释放）。在会话开始的时候（200  OK,确认接收到INVITE）,IMS实体内的CTF监测信令业务并且检测用于确认INVITE的200 OK的接收所定义的触发点。当触发点满足的时候，CDF从信令消息中收集信息（例如，呼叫方地址、被叫方地址、时间标签、“音频”SDP媒体单元），重组了与检测到的可计费事件相匹配的计费信息，并且通过Rf参考点使用ACR［start］请求来转发计费信息给CDF。ACR［start］的使用促使CDF为这个会话打开CDR。当相同的会话被修改（接收到RE-INVITE或者UPDATE）的时候——例如，增加一个视频单元一TF可以再次触发这个事件并且再次收集必要的信息（例如，呼叫方地址、被叫方地址、时间标签、“音频+视频”SDP媒体单元）。这个修改的计费信息被再次发送给CDF,但是这次会使用一个ACR[Interim]请求。最后，当会话终止（接收到BYE）的时候，CTF创建ACR[Stop]请求来指出会话终止。基于这三个计费事件，CDF可能创建包括整个会话事件、音频会话时间和视频会话时间在内的单个CDR。

在接收了非会话相关请求（此处是MESSAGE）之后，可能再次满足触发要求。CTF从请求中收集必要信息（例如，呼叫方地址、被叫方地址、时间标签、内容长度），此时它创建了ACR[Event]请求来指示基于事件的计费。作为这个ACR[Event]的结果，CDF知道应用基于事件的计费，立刻生成CDR并将它传送给CGF。

可以触发ACR发送的SIP方法，以及ISDN用户部分（ISUP）消息或承载独立呼叫控制（BICC）消息是由运营商完成选择的。

•  每当收到一个确认初始SIPINVITE的SIP200OK时，或者MGCF接收了一个ISUP/BICC应答时，就发送ACR[Start]给CDF。

•  每当收到SIPBYE,或者媒体网关控制功能（MGCF）收到一个ISUP/BICC释放时，发送ACR[Stop]给CDF。

3.11.5.2Ro参考点（在线计费）

为了执行在线计费，OCS需要从请求的IMS实体获得必要的信息。为了这个目的定义了Ro参考点。它传送OCS和三个不同IMS实体之间的费用控制请求和答复，这三个实体能够执行在线计费（AS、MRFC和通过IMS-GWF的S-CSCF）。来自[Draft-ietf-aaa-diameter-cc]的CreditControlRequest（费用控制请求）和CreditControlAnswer（费用控制答复）命令用于这个目的。另夕卜，3GPP已经定义了3GPP费用控制AVP来增强IETF的解决方案[3GPPTS32.299],以便满足3GPP的计费需求。

为了实现直接透支（详细介绍请参见3.11.3节），IMS实体发送一个费用控制请求给OCS,并且使用CC-Request-TypeAVP中的“EVENT_REQUEST”值以及Requested-ActionAVP中的“DIRECTDEBITING”值。例如，消息AS可能接收来自用户的请求，发送即时消息给某个人（1）。消息服务器知道这个用户是预付费用户,因此它需要搜寻来自OCS的许可。它创建CreditControlRequest命令，正确地设置CC-Request-TypeAVP、Requested-ActionAVP以及其他任何所需的AVP,然后发送请求给OCS（2）。OCS获得这个请求，如果它没有包含有关业务价格的信息，OCS会在查询用户账户之前使用评估功能。这个例子如图3-15所示。当用户账户中有足够的费用时，OCS会用CreditControlAnswer来对请求表示同意（3）。最后，消息服务器允许业务并且发送即时消息给目的地（4）。这个例子图示在图3-16的左半部分。

图3-15基于会话和基于事件的离线计费例子

图3-16   基于会话和基于事件的在线计费例子

为了实现具有单位预留的会话计费（参见3.11.3节的定义），IMS实体发送一个CreditControlRequest给OCS,然后使用CC-Request-TypeAVP中的“INITIALREQUESTUPDATEREQUESTw和“TERMINATION_REQUEST"值，如下所示：

• 当IMS实体接收第一个业务传送请求的时候,使用“INITIAL_REQUESTW值；

• 当IMS实体请求报告使用的资源单位数量以及指示用于附加资源单位的请求的时候，使用“UPDATE_REQUEST”值；

• 当IMS实体报告内容/业务传送完成的时候，或者最终分配的资源单位被消耗完的时候，使用“TERMINATION_REQUEST”值。

为了实现具有单位预留的事件计费（参见3.11.3节的定义）,IMS实体发送一个CreditControlRequest给OCS,然后使用CC-Request-TypeAVP中的''INITIAL_REQUESTw和“TERMINATION_REQUEST”值，如下所示：

• 当IMS实体接收第一个业务传送请求的时候，使用“INITIAL—REQUEST”值；

• 当IMS实体报告内容/业务传送完成的时候，使用“TERMINATION—REQUESTw值。

例如，为其用户提供预付费业务的运营商需要通过AS或者IMS-GWF传输所有信令业务，以便应用在线计费。在这个例子中假设使用基于AS的方法。在图3-16中的步骤（1），AS接收了SIP会话请求（INVITE）SIPINVITE触发了CreditControlRequest命令，它包括了CC-Request-TypeAVP中的“INITIAL_REQUESTW值，因为这是这次会话中的第一个请求。OCS接收了这个请求（2）,并且使用提供的信息来决定是否同意这个请求。CreditControlAnswer命令（3）包含同意的业务单元数量，并且基于这个数量，AS能够允许SIP会话继续进行（4）。当同意的资源单元数量使用完的时候，或者需要增加资源单元（例如，由于新增加的媒体单元）的时候，AS发送新的CreditControlRequest命令，但是这次在CC-Request-TypeAVP中的值是不同的（6）。OCS再次进行费用控制判决并且传送这个决定，SIP会话基于此就可以持续（7,8）o当会话被终止或者所有资源都用完的时候，AS就发送第三个CreditControlRequest命令来指出会话的终止，并且使用CC-Request-TypeAVP中合适的值。这个例子图示在图3-16的右半部分。

3.11.5.3Rx参考点

当网络中使用流量计费的时候，IMS实体（实际上就是P-CSCF和AS）通过传送IMS会话的媒体信息给CRF来辅助CRFoCRF使用这些提供的信息来生成动态计费准则，这个准则要与接入网进行通信（TPF）。Rx参考点存在四个不同的过程：从IMS实体到CRF传输信息、CRF发起的信息请求、通告IMS会话的释放以及通告承载的释放。

表3-12给出了每个过程所使用的Diameter请求。建议读者将这个表和Gq命令表进行对比（在那儿使用的命令完全一样）。

表 3-12Rx命令

3.11.6计费信息关联

由于分层设计（参见2.1.11节），IMS实体并不知道IMS会话在用户平面的业务流量，而IP连接网络实体（如SGSN和GGSN）也不了解控制平面信令的状态（如IMS会话的状态）。从运营商的角度来看，非常希望见到将用户平面和控制平面的计费信息关联起来的可能性。通过Go参考点交换计费标识符：IMS计费标识符（ICID）和GPRS计费标识符（GCID）,可实现IMS和GPRS网络间的计费关联。

在会话建立阶段，UE激活必要的次（Secondary）PDP上下文。在PDP上下文授权过程中，GGSN和PDF按如下步骤来交换标识符：

1）在授权决策期间，PDF将ICID传递给GGSN。

2）GGSN在关于授权决策的报告中，将GCID传递给PDF。

PDF还将GCID传递给P-CSCF,P-CSCF再将GCID转交给在它的归属网络内的IMS实体。GGSN在G-CDR（即网关GPRS支持节点计费数据记录）上包含ICID,但它并不把ICID传递给SGSNo当单个IMS会话要求多个次PDP上下文时，一个或多个GCID会被映射到同一个ICID上。另外，在会话期间有次PDP上下文或媒体流被删除或添加时，GGSN负责在IMS级更新GCID信息。作为最后的一段链路，SGSN创建一个S-CDR（即服务GPRS支持节点计费数据记录），包含GCID和GGSN地址。对每个PDP上下文来说，这是一个具有惟一性的标识符。图3-17给出一个IMS会话的例子，它包含两个媒体成分，分别在不同的PDP上下文中传送。

图3-17  IMS计费关联

从以上例子可以看出，3GPP IMS体系为计费数据关联定义了ICID和GCID,并为IMS和PS域之间标识符的交换定义了一种机制。

3.11.7计费信息分配

3.11.6节解释了计费信息是如何被关联起来的，本节说明如何在不同IMS实体间分配计费信息。SIP细节的实例请参考11.8节。

SIP信令路径内的第一个IMS实体产生一个ICID,该ICID沿着SIP信令路径被传递给所有相关实体（除UE以外），即终结方网络中的P-CSCF将去除ICID。ICID被用来关联IMS部件之间的计费数据。在一个ICID所关联事件的持续期间,该ICID都会被采用。例如，会话建立时分配的ICID-直有效，直至会话终止。我们从图3-18可以看出，当承载被授权时，IMS和GPRS的计费标识符被相互交换。此外图3-18还指示，计费请求被发往了CCF。CCF的地址在注册期间分配，也可以在IMS实体中配置。

图3.18计费信息的分配