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5G 2C业务PCC策略架构及演进研究

胡晓宇
  
大海媒体号
2024年189期
河北移动网管中心 河北石家庄 050000)

摘要:随着 5G 网络的广泛部署和 2C 业务的蓬勃发展,策略控制与计费(PCC)策略在保障用户体验、优化网络资源分配以及实现运营商精细化运营方面发挥着关键作用。本文深入剖析 5G 2C 业务场景下 PCC 策略的架构、原理及应用,结合实际案例阐述其在提升用户服务质量和网络效率方面的成效,并对未来演进方向进行展望。

关键词:5G 2C 业务 PCC 策略 网络优化

一、引言

5G 技术以其高速率、低时延和大连接的特性,推动了 2C 业务的创新与繁荣,如高清视频、云游戏、虚拟现实(VR)/ 增强现实(AR)等应用不断涌现,用户对网络服务质量的期望也随之提升。在这一背景下,PCC 策略成为运营商实现差异化服务、保障关键业务体验、合理分配网络资源的重要手段。通过 PCC 策略,运营商能够根据用户签约信息、业务类型、网络状态等因素,对用户流量进行精细化管理,确保优质服务的同时提高网络资源利用率。

二、5G 2C 业务特点与需求

2.1 业务类型与特征

5G 时代的 2C 业务丰富多样,涵盖了增强移动宽带、超高可靠低时延通信等场景下的众多应用。如 4K/8K 高清视频、VR/AR 娱乐体验,对网络带宽要求极高,需要持续稳定的高速率传输以保证画面流畅、无卡顿;云游戏业务不仅要求高带宽,还对网络时延极为敏感,低时延才能确保游戏操作的实时响应,提升玩家体验;社交类应用(如微信、抖音等)则呈现出小数据包频繁交互的特点,对网络的连接数和信令处理能力提出挑战。

2.2 用户体验需求

用户对 5G 2C 业务的体验需求集中在高速率、低时延和稳定性方面。以高清视频为例,用户期望能够流畅观看高清内容,避免加载等待和画面模糊;在云游戏中,毫秒级的时延差异可能影响游戏胜负,稳定且低时延的网络是关键;对于日常社交应用,即使在网络繁忙时段,也希望消息能够即时发送和接收,图片、视频能够快速加载。因此,满足用户对不同业务的高质量体验需求,是 5G 网络运营的核心目标之一。

2.3 网络资源管理挑战

随着 2C 业务流量的爆发式增长,网络资源管理面临严峻挑战。不同业务对网络资源的需求差异巨大,如何在有限的频谱、带宽和网络节点资源下,合理分配资源给各类业务,避免资源争抢和拥塞,成为运营商亟待解决的问题。例如,在网络繁忙的商业区或校园,大量用户同时使用视频、游戏、社交等业务,若缺乏有效的资源管理机制,容易导致网络拥塞,降低整体用户体验。此外,如何根据用户的价值和业务的优先级进行动态资源调配,也是提升网络资源利用效率的关键。

三、PCC 策略架构与原理

3.1 PCC 架构概述

5G 网络中的 PCC 架构主要由策略控制功能(PCF)、用户数据存储库(UDR)、策略与计费执行功能(PCEF)和应用功能(AF)等关键网元组成。PCF 作为核心决策单元,负责制定和管理策略规则,它从 UDR 获取用户签约信息,包括用户的套餐类型、业务权限、QoS 等级等,同时与 AF 交互获取业务相关信息,如业务的流量模型、时延要求等。PCEF 位于用户面网元,负责执行 PCF 下发的策略,对用户业务数据流进行检测、分类、策略执行和计费采集。UDR 存储了用户的静态和动态数据,为 PCF 的策略制定提供数据支持。AF 则代表各类应用服务器,通过与PCF的交互,向网络传达应用的特定需求。

3.2 策略制定与执行流程

当用户发起业务请求时,PCEF 首先对业务数据流进行检测和分类,通过深度包检测(DPI)技术识别业务类型,并将相关信息通过接口(如 N4 接口)上报给 PCF。PCF 根据从 UDR 获取的用户签约信息以及 AF 提供的业务需求信息,进行策略匹配和决策。例如,如果用户订购了包含高清视频加速服务的套餐,且当前网络资源充足,PCF 会为该用户的视频业务流制定高优先级的 QoS 策略,包括分配较大的带宽、较低的时延保障等级等,并将这些策略通过 N4 接口下发给 PCEF。PCEF 接收到策略后,对用户的视频业务数据流进行相应的处理,如流量整形、带宽分配、优先级标记等,确保该业务流在网络中能够获得符合策略要求的服务质量。在业务过程中,PCEF 持续监测业务数据流的使用情况,并将计费相关信息上报给计费系统,实现基于业务流的精准计费。

3.3 关键技术机制

1.深度包检测(DPI)

DPI 技术是 PCC 策略实现的基础,通过对网络数据包的深度解析,识别数据包中的协议类型、应用层信息(如 HTTP、TCP、UDP 等协议承载的具体应用,如视频、游戏、社交应用等),从而为业务分类和策略制定提供准确依据。例如,DPI 可以识别出一个 HTTP 数据包是来自高清视频应用还是普通网页浏览应用,以便网络对不同类型的业务采取不同的策略。

2.QoS 保障机制

5G 网络通过 QoS 参数来定义不同业务流的服务质量要求,如带宽、时延、抖动、丢包率等。PCF 根据业务类型和用户签约信息,为每个业务流分配相应的 QoS 等级,并将 QoS 参数通过 PCEF 传递到网络各个节点。在无线接入网(RAN)侧,基站根据 QoS 参数对不同业务流进行资源调度,优先保障高 QoS 等级业务流的传输;在核心网侧,网元根据 QoS 参数进行流量整形和转发,确保业务流在整个网络中都能获得符合其 QoS 要求的服务。

3.计费机制

PCC 支持基于业务流的计费模式,PCEF 在执行策略的同时,对每个业务流的流量使用情况进行统计和上报。计费系统根据 PCEF 上报的信息,结合用户的套餐资费标准,实现对用户的准确计费。例如,对于包月不限流量套餐用户,当使用流量超过一定阈值时,PCC 可通过调整策略降低其网络速率,同时计费系统记录超出阈值的流量使用情况,以便后续可能的额外计费。

四、5G 2C 业务中 PCC 策略的应用场景

4.1 基于用户等级的差异化服务

运营商通常根据用户的消费金额、在网时长、信用等级等因素将用户划分为不同等级。对于高等级用户,PCC 策略可赋予其更高的网络优先级。在网络拥塞时,PCF 为高等级用户的业务流分配更多的网络资源,保障其业务体验不受影响。例如,金牌用户在观看高清视频或进行云游戏时,即使在网络繁忙时段,也能享受流畅的播放和低时延的操作体验,而低等级用户的业务速率可能会根据网络情况适当调整。这种基于用户等级的差异化服务,不仅提升了高价值用户的满意度和忠诚度,也激励低等级用户通过消费升级来获取更好的网络服务。

4.2 业务流量管控与优化

1.小数据包业务优化

即时通信类应用(如微信、QQ)产生大量小数据包,频繁的小包传输会占用大量无线信令资源,降低网络数据传输效率。PCC 通过DPI识别这些小数据包业务,在核心网侧对其进行聚合和优化处理,并将业务标识及相应的 QoS 策略传递给无线侧。无线侧根据这些信息,采用特定的资源调度策略,如将多个小数据包合并传输,减少信令开销,提高无线资源利用率,确保小数据包业务在不影响其他业务的前提下正常运行。

2.视频业务流量管理

视频业务(如在线视频平台、短视频应用)是 5G 2C 流量的主要消耗者。对于高清及以上分辨率的视频业务,PCC 可根据网络状态和用户套餐情况进行流量管理。在网络资源充足时,PCF 为视频业务分配较高的带宽以支持高清视频的流畅播放;当网络出现拥塞时,PCF 通过 PCEF 策略,在保证视频可观看性的前提下,减少网络流量占用,优先保障其他对时延敏感的业务(如云游戏、实时通信)。同时,对于观看特定优质视频内容的用户,PCC 可提供加速服务,提升用户观看体验。

4.3 热点区域流量公平分配

在人员密集的热点区域,如商场、演唱会、校园等,大量用户同时接入网络,容易导致网络拥塞。PCC策略通过实时监测热点区域的网络流量和用户使用情况,对用户流量进行动态调控。当发现某个用户或某类业务占用过多网络资源时,PCF 通过 PCEF 对其进行带宽限制,将释放出的资源分配给其他有需求的用户和业务。例如,在高校图书馆区域,若部分学生使用 P2P 下载占用大量带宽,影响其他学生的在线学习和查阅资料业务,PCC 可对 P2P 下载业务进行限速,保障在线教育、网页浏览等业务的正常开展,实现热点区域网络资源的公平、合理分配,提升整体用户体验。

4.4 案例分析:PCC 运营管控平台

某运营商构建了PCC 运营管控平台,该平台依托大数据中心、CRM 系统与 PCRF 三个系统协同工作,实现了对 4G 客户的精准服务。平台由PCC-R业务需求配置与PCC-D策略执行管理两部分构成,两者之间通过自动化接口传输,实现PCC策略的配置自动下发及。例如,在动车场景中,平台根据动车运行速度快、网络切换频繁的特点,利用 PCC 策略对用户业务进行优化。通过与大数据中心接口打通,筛选出乘坐动车的目标客户,为他们提供针对性的服务,如优先保障视频、音乐等娱乐业务的流畅播放,避免因网络切换导致卡顿;在校园场景中,针对学生群体使用流量的特点,平台通过 PCC 策略对不同类型的业务进行流量管控和优化。例如,在考试期间,优先保障在线学习、查阅资料等教育类业务的网络质量,限制游戏、视频等娱乐业务的带宽,确保校园网络资源合理分配,满足学生在不同场景下的网络需求。

五、PCC 策略的实施效果与评估

5.1 用户体验提升

通过实施 PCC 策略,用户在 5G 2C 业务中的体验得到显著提升。在基于用户等级的差异化服务场景下,高等级用户的业务成功率、速率稳定性和时延性能都有明显改善。例如,根据某运营商的用户体验监测数据,金牌用户在网络繁忙时段的视频业务卡顿率从实施 PCC 策略前的15%降低到5%以下,云游戏的平均时延从50ms降低至30ms以内,用户满意度大幅提升。对于普通用户,在热点区域流量公平分配策略的保障下,虽然网络资源有限,但通过合理的资源调配,各类基本业务(如社交、网页浏览)仍能保持可用状态,整体用户投诉率明显下降。在业务流量管控与优化方面,小数据包业务的信令开销减少,即时通信的消息发送和接收更加及时;视频业务在网络拥塞时能够自动调整码率,保证视频内容的流畅播放,用户不再因网络问题频繁中断观看,从而提升了用户对 5G 网络服务的整体认可度。

5.2 网络资源利用效率提高

PCC 策略的实施有效改善了网络资源的利用效率。在小数据包业务优化中,通过无线侧和核心网侧的协同处理,减少了小数据包对无线信令资源的占用,使无线资源能够更高效地用于数据传输。例如,在商业区实施PCC策略后,无线信令资源利用率提升了20%,网络数据传输吞吐量提高了15%。

5.3 运营商收益增长

从运营商的角度来看,PCC 策略的实施有助于实现收益增长。一方面,通过提供差异化服务,吸引用户升级套餐,提高了用户的平均消费金额。另一方面,合理的流量管控和优化降低了网络运营成本。通过精准的计费机制,运营商能够更准确地对用户使用的业务进行计费,避免了流量滥用导致的成本增加。同时,提高网络资源利用效率意味着在不增加大量网络基础设施投资的情况下,能够承载更多的用户业务,从而实现收益的增长。

5.4 评估指标与方法

1.用户体验指标

通过在用户终端或网络侧部署探针,收集用户在使用各类 2C 业务时的实际体验数据。例如,业务成功率、速率、时延、卡顿率等。这些指标能够直观反映用户对业务的感受,是评估 PCC 策略实施效果的重要依据。

2.网络资源指标

通过网络管理系统采集无线基站、核心网网元的资源使用数据,分析网络资源在实施 PCC 策略前后无线资源利用率、网络拥塞率、核心网流量吞吐量等变化情况,以此评估 PCC 策略对网络资源优化的成效。

3.运营商收益指标

通过分析运营商的计费系统和用户管理系统数据,统计用户的消费金额变化、套餐升级情况以及各类业务的收入增长趋势,评估 PCC 策略对运营商经济效益的影响。

六、PCC 策略的演进方向与展望

6.1 与人工智能和大数据的融合

随着人工智能(AI)和大数据技术的发展,PCC 策略将与之深度融合。AI 技术可用于预测网络流量和用户行为,使PCC能够提前更精准的制定策略。例如,通过分析用户历史使用数据和网络流量模式,利用机器学习算法预测用户在特定时间段和场景下可能使用的业务类型和流量需求,PCF据此提前为用户分配合适的网络资源,避免网络拥塞和服务质量下降。大数据技术则能帮助PCC更全面地了解用户和业务,通过对海量用户数据和业务数据的挖掘分析,发现潜在的用户需求和业务趋势,为个性化策略制定提供更丰富的数据支撑。

6.2 支持新兴业务与场景

随着 5G 技术的不断发展,新兴业务和场景不断涌现,如扩展现实(XR)、边缘计算辅助的实时应用等,PCC 策略需要不断演进以支持这些新需求。比如XR对网络带宽、时延和同步性要求高,PCC需为其制定专门的QoS策略,确保多感官数据的实时、高质量传输。在边缘计算场景下,PCC 要协同边缘节点和核心网,根据业务的实时性和数据处理位置需求,动态调整策略,实现用户业务在边缘和核心网之间的合理分流与处理。例如,对于一些对时延敏感的实时渲染业务,PCC 可将相关计算任务卸载到靠近用户的边缘节点,同时保障边缘节点与用户终端之间的网络连接质量,提升业务体验。

6.3 跨域协同与一体化策略管理

未来 5G 网络将涉及多个运营商网络之间的互联互通以及不同网络切片之间的协同工作,PCC 策略需要实现跨域协同与一体化管理。在漫游场景下,不同运营商的 PCF 之间需进行信息交互和策略协同,确保用户在漫游时能够继续享受符合其签约信息的服务质量。例如,当用户从国内运营商网络漫游到国外运营商网络时,国内运营商的 PCF 与国外运营商的 PCF 通过标准接口交换用户签约信息和策略要求,国外运营商的网络根据协同策略为用户提供相应服务。在网络切片方面,不同切片承载着不同业务类型和服务等级要求,PCC 需从全局视角对各个切片的资源分配和策略执行进行一体化管理,保障各切片之间的资源隔离与协同,避免切片间的资源干扰,实现网络资源的最优利用。

参考文献

[1] PCC技术原理及应用分析.资讯中心.[2016-02-19].

[2] 范桂飓.5G NGC—PCF 策略控制功能.5G与边缘技术专栏.2024.

[3] Chahot,5G的策略控制和计费. 5G新世代通信,2021.

作者简介:

胡晓宇(1984年3月),男,汉族,河北省石家庄人,副高级工程师,大学本科,主要研究方向:物联网、核心网管理

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