GPRS计费浅析

摘 
要：GPRS作为从第二代移动通信向第三代移动通信过渡的方案，在移动互联网上迈出了重要一步。作为一种新兴业务，其计费系统与通信过程控制非常紧密地结合在一起。在介绍GPRS的计费特点及信息采集点基础上，描述了GPRS计费记录分析与处理，并提出了未来GPRS计费将面临的问题。

关键词：GPRS，计费，通话明细记录（CDR）

——当今第二代移动通信主要以提供话音和低速数据业务为主，第三代移动通信则在改善话音业务的基础上，以提供中高速的数据业务及多媒体业务为主要特征。

——目前在移动通信网络中，
Internet应用性能较差，是带宽使用效率低、连接设置时间较长和无线链路容量低等原因所致。GPRS对以上几方面进行了改进，它突破了GSM网只能提供电路交换的思维定式，只通过增加相应的功能实体和对现有的基站系统进行部分改造来实现分组交换。这种改造的投入相对来说并不大，但得到的用户数据速率却相当可观。GPRS通过减少连接建立时间、支持X．25和IP协议来提供资源的优化使用。

——一、GPRS的计费特点及信息采集点

——GPRS在GSM网络的基础上增加了服务支持节点（SGSN）、网关支持节点（GGSN）、计费网关（CG）
等网络设备，并通过GPRS骨干网实现各设备之间的连接。SGSN和GGSN本质上都是非标准的路由器，SGSN在分组网络中的地位类似于电路交换网中的MSC，而GGSN主要负责对外部网络（如IP网络，X．25网等）的互连。

——网络在向用户提供服务的同时需要记录用户对网络资源的占用情况，计费从本质上说是根据用户对网络资源的使用情况按照一定的规则计算费用。由于各种业务对网络资源的占用状况不同，因此其计费策略也不同。GPRS的计费也与其业务特性有着密切的关系。

——GPRS采用无线接入手段，而无线频谱是网络非常宝贵的资源，因此对无线资源的占用情况是计费的重要组成部分，这一点与现行GSM语音的无线话费类似。移动网络固然是一个相对完整的网络，但是仍然存在与外部固定网络的通信，因此对外网资源的使用情况也是计费的重要组成，这与GSM语音通信中长途话费类似。手机在各地漫游导致网络和运营商对手机管理的开销增大，而且存在复杂的运营商之间的费用结算，这些管理开销最终以漫游费的形式出现。

——GPRS最引以自豪的是在无线接入链路上实现了分组化传送。分组数据计费一般以数据量为依据。

——GPRS共有5种类型的通话明细记录（CDR）话单，即S－CDR，M－CDR，G-CDR，S－SMO－CDR和S－SMT－CDR。这5种话单除G-CDR由GGSN产生外，其它4种记录均由SGSN产生。S－CDR反映了无线资源的使用情况；G-CDR反映了对外部数据网资源的使用状况；M－CDR反映了系统在移动性管理上的开销；S－SMO－CDR和S－SMT－CDR这两种话单记录利用GPRS承载的短消息服务。

——GPRS系统会在移动性管理上花费系统许多开销，虽然在GSM系统中也是如此，但是在GSM系统中仅对漫游问题作了收费的规定，手机移动可能引发的位置更新、越区切换甚至越局切换并没有加收服务费用。从理论上说，如果一个手机在基本静止和高速运动时（可能发生数次越区切换和位置更新）发生的通话时长相同，但是两者在系统开销上差异很大。GPRS的M－CDR中有一项Change
of Location，它记录了手机所经历的RAI，即一旦发生路由区域更新（Routing
Area Updating），就记录相应的RAI。系统提供M－CDR作为计费基础是有一定道理的。GSM系统中的计费原则对用户的心态有一定的惯性，所以不宜选用M－CDR。

——综上所述，GPRS计费依据是SGSN产生的S－CDR和GGSN产生的G-CDR。

——二、GPRS计费记录分析与处理

——在图1中，与GPRS计费相关的实体有SGSN，GGSN，计费网关和计费系统（BS）。SGSN的S－CDR和GGSN中的G-CDR是计费的依据，分别反映了无线数据量和对外数据量。

——S－CDR中主要包含以下信息：用户标识，如MSISDN，IMSI及手机的网络能力（分为A，B，C等三类）；节点IP地址，包括发起本次通话的ＳGSN的IP地址和当前GGSN的IP地址；分组数据协议（PDP）信息，即网络侧发起PDP上下文的标志（Network
Initiated PDP Context）、PDP上下文的计费标识及PDP类型（X．25，IP）等；通话位置，即发起本次通话的位置小区代码（Local
Area Code）；APN信息，包括APN的网络标识、APN的运营商标识；通话时间，即发起本次通话的日期、时间和持续时长；数据流量及包括上行数据流量、下行数据流量及对应的持续时长。G-CDR记录包含的字段与S－CDR类似，但不包含手机位置信息。

——GPRS既可采用以时间为标准的计费，也可采用以流量为标准的计费，S－CDR和G-CDR都支持这两种计费方式。以时间为标准计费，即根据用户上网时长作为计费标准；以流量为标准计费，即根据用户上网所下载的数据量和上传的数据量作为计费标准。GPRS采用分组交换技术，意味24h实时在线，用户可以随时从Internet上获取所需信息，因此以流量为计费标准较符合GPRS的特性；以时间为计费标准显然限制了用户对GPRS的使用，GPRS的优越性得不到发挥。

——对于GPRS而言，通信过程用一次PDP上下文来描述。以手机访问外网资源为例，在访问之前必须建立PDP上下文，围绕PDP上下文定义了许多信令消息，用于用户与网络之间协商QoS参数、动态分配手机IP地址、选择GGSN、分配外部的PDP合法地址、建立SGSN与GGSN之间的隧道等。一旦PDP上下文激活，数据传送就可以进行。PDP上下文的核心是PDP地址的占用；一次通信过程指从PDP地址分配、占用到释放，期间SGSN可能会发生变化（手机移动），其它参数也可能会变更（如QoS等），这通过PDP上下文更新信令来完成。对于一次PDP上下文过程，同时存在S－CDR和G-CDR，而且由于数据通信持续时间长、包含的情况复杂，因此在GPRS业务节点（GSN）上一次会话会产生多个部分记录（Partial
Record），描述一次PDP上下文的多个记录需要一个标识符号来表示它们属于一次会话，这个标识符号就是C-ID。C-ID在SGSN与GGSN之间建立PDP上下文的过程中确定下来，这样保证了一次会话S－CDR与G-CDR的关联性。GGSN与C-ID的组合在很长时间内是唯一的。

——流量记录是GPRS计费的核心问题。在GPRS中，上、下行流量具备不对称性，所以分别计费。
GPRS支持多种QoS轮廓，其QoS体现在5个方面，即延时、可靠性、优先级、平均吞吐量及峰值吞吐量，每个方面都有一些可选等级。对流量的描述采取列表的形式，按照每种QoS轮廓分别统计数据量。注意不同用户、不同业务对QoS的要求不同，而无线环境又是时变的，网络能够提供的QoS随用户使用情况、信道质量因素等诸多原因而具备不确定性，因此一次会话过程中的QoS轮廓会变化，每次变化就在列表中增加一项。

——原始的CDR记录在GSN中产生，但是GSN并不能长久保存CDR，因为CDR产生的量太大，于是引入了计费网关的功能，用于存放CDR并对原始CDR进行预处理。如前所述，一次PDP上下文对应多个部分记录，计费网关将根据GGSN与C-ID将属于一次会话的部分记录予以合并以形成一张完整的话单。计费网关还具有话单预处理、过滤、剔除等功能，并将合并后的话单传往计费系统。

——三、未来GPRS计费面临的问题

——在手机与Internet进行的数据通信中，将来还可能涉及到移动通信企业与ICP之间的费用结算问题。G-CDR是由GGSN产生的话单记录，可作为结算的依据，而目前GPRS计费一般是以S－CDR为准，主要面向手机用户收费。

——目前预付费用户（如神州行业务用户）是一种非常有代表性的业务方向，其特点是实时计费。不同系统实现卡服务的方法不同，例如智能电话网（包括移动智能网）的预付费以完善的七号信令为依托，在信令中携带计费信息，现行中国IP电话卡服务以RAS和RADIUS协议消息携带计费信息，而GPRS尚未规定如何进行实时卡用户计费。实际上GPRS的预付费服务比电话预付费实现难度要大许多，其中不仅有技术上的难度，也有计费政策的因素，QoS的不确定性也增加了根据卡的余额推算出剩余多少数据量的难度。

——四、结 语

——GPRS作为从第二代移动通信向第三代移动通信过渡的方案，在移动互联网上迈出了重要一步。作为一种新兴业务，其计费系统与通信过程控制非常紧密地结合在一起。计费也为运营商掌握网络状况、用户行为分析提供了原始数据，深入理解GPRS的计费特点是设计成熟计费系统的前提。