PCRF Сервер – программная платформа операторского класса, предназначенная для создания конвергентных решений по управлению политиками и принятию решений по применению политик в режиме реального времени. Платформа интегрируется в основные функциональные области сети оператора: B/OSS, область базовых элементов сети (core network), область контент-приложений.

PCRF Сервер включает в себя реализацию PCRF (Policy and Charging Rules Function), основанную на стандартах 3GPP, и представляет собой «out of box»-решение для провижионига, управления и назначения таких политик, как управление QoS (Quality of Service), управление полосой пропускания, политик, учитывающих поведение абонента, а также политик доступа к дополнительным услугам в сетях 2G/3G и LTE.

PCRF Сервер является единой, гибкой, надежной и масштабируемой программной платформой для создания и управления любого типа политик, характерных для телекоммуникационной отрасли.

PCRF Сервер также предлагает исключительную гибкость при интеграции с различным оборудованием сети и B/OSS системами при помощи стандартных (например, специфицированных в 3GPP) или нестандартных интерфейсов/протоколов.

PCRF Сервер дает возможность быстро создавать и внедрять новые политики или продукты, позволяя оператору предоставлять абонентам инновационные и уникальные услуги/приложения.
PCRF Сервер состоит из следующих подсистем:

  • PCRF Engine
  • Репозиторий
  • Подсистема управления
  • Подсистема доступа к SPR
  • Балансировщики трафика (Load Balancers)
  • Studio, графический интерфейс пользователя

PCRF Engine – это основной модуль, который обрабатывает запросы политик от элементов сети или B/OSS систем в режиме реального времени. Основными компонентами являются: Diameter-based 3GPP Gx Connector, Diameter-based 3GPP Rx Connector, Diameter-based 3GPP Sy Connector, Policy and Charging Rules Server, Policy Decision Platform, Subscriber Profile Cache и Subscription Management Service.

Репозиторий хранит все бизнес-правила, технические и конфигурационные параметры, используемые в PCRF Engine, подсистеме управления, балансировщиках и Studio. Это обязательный компонент PCRF Сервера.

Подсистема управления – это централизованный узел, предназначенный для мониторинга и управления всеми компонентами PCRF Сервера. Это базовый компонент PCRF Сервера, выполняющий функции OA&M.

Подсистема доступа к SPR предоставляет API (Web сервисы) для управления данными об абонентах и подписках во внутреннем SPR (Subscriber Profile Repository). Балансировщики трафика (Load Balancers) – это ключевой компонент в распределенном деплойменте системы. Балансировщики трафика обеспечивают балансировку запросов на уровне протокола DIAMETER.

Studio – пользовательский Web-интерфейс. Предназначен для создания/редактирования политик и продуктов. Operations and Maintenance Console (OMC) также интегрирована в Studio и предназначена для выполнения OA&M функций.

Архитектура Решения

Обзор архитектуры PCRF Сервера

PCRF Сервер реализован в соответствии со стандартами 3GPP. PCRF Сервер является платформой для создания политик обслуживания и тарификации, управления и применения созданных политик. Таком образом, PCRF Сервер выполняет функцию Policy and Charging Rules Function, устанавливая на PCEF политики в зависимости от типа сети, профиля абонента, используемого приложения и т.д, и делая возможным контроль доступа, динамическое управление шириной полосы пропускания, управление качеством сервиса (QoS) и т.д.

PCRF Сервер использует модель данных, правила обработки данных и модуль выполнения правил для создания и исполнения определенных политик, таких как контроль QoS, контроль доступа, родительский контроль и т.д. в соответствии с подписками абонента, запросами от элементов сети передачи данных и. т.д. PCRF Сервер имеет в своем составе гибкую бизнес-логику со следующими отличительными особенностями: инструмент создания правил без необходимости написания кода на каком-либо языке программирования, набор предсконфигурированных шаблонов правил, возможность использования динамических ссылок в конфигурации.

Рис 1. Архитектура PCRF Сервера

PCRF Сервер состоит из четырех уровней:

  • Уровень доступа к сети: отвечает за прием запросов из сети и отправку ответов
  • Уровень бизнес-логики: отвечает за выполнение правил бизнес-логики
  • Уровень представления: пользовательский интерфейс для разработки и управления бизнес-сущностями, а также для управления и конфигурирования различными модулями
  • Уровень хранения данных: отвечает за хранение бизнес-сущностей
Уровень доступа к сети

PCRF Сервер поддерживает следующие интерфейсы

ПротоколФункцияОписание
SMTPУведомлениеОтправка уведомлений по Email
SMPPУведомлениеОтправка уведомлений по SMS
RadiusАудентификация, УведомлениеИнтерфейс с AAA Сервером
DiameterИнтерфейс с PCEFGx reference point
Diameter Интерфейс с AF (серверами приложений)Rx reference point
DiameterПередача сведений об использованных лимитахSy Reference point
DiameterCredit ControlGy Reference point
SOAP/Vendor specificУправление профилями абонентовИнтерфейс к CRM или Системе активации услуг, например HPSA.
SNMPNetwork ManagementИнтеграция PCRF Сервера с NMS (Network Management Systems) оператора
LDAPДоступ к данным в SPRUd reference point
SOAPУведомление об изменениях данных в SPR, Изменение данных в SPRUd reference point
Gx-интерфейс

PCRF Сервер поддерживает Gx интерфейс, специфицированный в 3GPP Release 7, 8, 9 и 10 (используемые атрибуты AVP Diameter описаны в 3GPP TS 29.212 V7.10, V8.3.0, V9.4.0 и V10.4.0).
PCRF Сервер имеет гибкий механизм настройки интерфейсов и поддерживает любые специфичные AVP сетевого оборудования для реализации требуемых сценариев Заказчика.

Rx-интерфейс

PCRF Сервер поддерживает Rx интерфейс, специфицированный в 3GPP Release 10 (используемые атрибуты AVP Diameter описаны в 3GPP TS 29.214 V10.4.0).
PCRF Сервер имеет гибкий механизм настройки интерфейсов и поддерживает любые специфичные AVP сетевого оборудования для реализации требуемых сценариев Заказчика.

Sy-интерфейс

PCRF Сервер поддерживает Sy интерфейс, специфицированный в 3GPP Release 11 (используемые атрибуты AVP Diameter описаны в 3GPP TS 29.219 V11. 0).
PCRF Сервер имеет гибкий механизм настройки интерфейсов и поддерживает любые специфичные AVP сетевого оборудования для реализации требуемых сценариев Заказчика.

Gy-интерфейс

PCRF Сервер поддерживает Gy интерфейс и выступает как DCCA-proxy между PCEF и OCS.
PCRF Сервер имеет гибкий механизм настройки интерфейсов и поддерживает любые специфичные AVP сетевого оборудования для реализации требуемых сценариев Заказчика.

Sp-интерфейс

PCRF Сервер поддерживает Sp интерфейс между PCRF и SPR.
Данный интерфейс позволяет PCRF запрашивать информацию о подписках абонента, определяющих политики, применяемые к IP-сессии, в SPR по ID абонента, PDN и атрибутам IP-CAN сессии как это определено в 3GPP TS 23.203 v9.x. Этот интерфейс позволяет SPR уведомлять PCRF об изменениях в профиле абонента, если PCRF был подписан на такие уведомления.
Sp интерфейс не специфицирован в текущих 3GPP релизах, таким образом, поставщики PCRF и SPR могут выбрать реализацию интерфейса, наиболее полно отвечающую требованиям Заказчика.

Ud интерфейс

PCRF Сервер поддерживает Ud интерфейс между PCRF и UDR.
Этот интерфейс позволяет PCRF запрашивать, создавать, изменять и удалять информацию о абонентах, хранящуюся в UDR. Данный интерфейс основан на LDAP.

Данный интерфейс поддерживает функциональность подписок/уведомлений, что позволяет PCRF Серверу получать уведомления при изменении данных абонента в UDR.
PCRF Сервер поддерживает Ud интерфейс, основанный на протоколе LDAP, как это определено в 3GPP TS 23.335 v9.x и TS 29.335 v9.x.

Radius интерфейс

PCRF Сервер поддерживает интеграцию с внешними AAA серверами по протоколу RADIUS для получения AAA-Start и AAA-Stop сообщений, которые перепосылаются на PCRF AAA-сервером в случае создания или закрытия IP-CAN сессии. Данный механизм позволяет соотнести IP адрес и MSISDN абонента.

RADIUS CoA интерфейс

PCRF Сервер также поддерживает интеграцию с элементами сети, не поддерживающих 3GPP стандарты, путем расширения модели данных и правил обработки данных. PCRF Сервер имеет в своем составе коннектор и правила обработки для передачи политик обслуживания через RADIUS / RADIUS CoA интерфейс на оборудование, не поддерживающее 3GPP стандарты. В модель данных могут быть добавлены RADIUS атрибуты, специфичные для оборудования (Vendor Specific Attributes).

Уровень бизнес-логики

Уровень бизнес-логики включает в себя основную функциональность и основные компоненты PCRF Сервера. Наиболее важные из них перечислены ниже:

Подсистема выполнения правил

Подсистема выполнения правил (Policy Engine Subsystem) принимает решение о выборе политик обслуживания и тарификации на основе плана политик и входных данных.
PCRF Сервер поддерживает следующие типы планов:

  • Advanced Policy Plan
  • Simple Policy Plan
  • Quota Policy Plan
  • Counter Policy Plan
  • Calendar Policy Plan
  • Decision Table Policy Plan
  • Application Policy Plan
  • Constrain Policy Plan
  • Post-Process Policy Plan

Подсистема выполнения правил выполняет действия в stateless режиме, оперируя только предоставленными данными, и не хранит значения счетчиков и прочих сущностей.

Набор базовых операций

Система содержит набор базовых операций, используемых для создания правил:

  • Запрос данных об абоненте и его подписках
  • Запрос значений счетчиков
  • Запрос данных о продукте/услуге
  • Формирование политики (для динамических политик)
  • Назначение политики
  • Отслеживание событий по абоненту
  • Отслеживание событий по сессии
Логика взаимодействия с внешними приложениями

Данная подсистема определяет правила взаимодействия с внешними приложениями, модифицирующими IP сессию абонента (выполняющими Application Function, AF)

  • Маппинг политик AF. Задает соответствие между политиками AF и политиками уровня доступа к сети
  • Авторизация политик AF.Определяет возможность выполнения политики на AF
  • Управление событиями AF.Устанавливает правила соответствия событий между AF и сетевым элементом
  • Управление сессиями.Устанавливает правила соответствия между Gx-сессией и Rx-сессией
Уровень представления

Для создания и изменения политик в PCRF Сервере используется утилита Studio. Этот графический интерфейс пользователя применяется для создания правил политик, проверки структуры правил и сохранения созданных правил в репозитории. Политики могут быть созданы с помощью стандартных шаблонов, поставляемых с Решением, или оператор может создать и применить собственные уникальные политики, используя гибкую модель данных и базовые операции.

Уровень хранения данных

PCRF Сервер поддерживает интеграцию с внешними SPR, так же как и предоставляет возможность хранения данных во внутреннем SPR, в зависимости от требований Заказчика.

Уровень обеспечения безопасности

PCRF Сервер обеспечивает защиту от несанкционированного доступа к элементам системы на нескольких уровнях:

Сетевой уровень
  • Использование Firewall
  • Защищенные протоколы передачи: SSL/HTTPS, IPSec, SNMP
Уровень операционной системы
  • Доступ по защищенным протоколам (SSH, SFTP)
  • Дополнительные модули, обеспечивающие безопасность
Уровень контроля пользователей
  • 3 уровня разграничения прав (на уровне ролей, на уровне пользователей, на уровне доступов)
  • Аутентификация пользователей
  • Авторизация пользователей

Уровень управления

PCRF Сервер обеспечивает следующую функциональность в рамках OA&M:

Управление деплойментом
  • Физическое представление: физическое распределение элементов Решения
  • Логическое представление: отображение взаимодействия процессов и потоков данных
  • Управление узлами Решения: добавление/удаление узлов (серверов), запрос информации об узлах (cpu, memory, disk usage и т.д.)
  • Управление процессами: добавление/удаление процессов, запуск/остановка процессов, получение информации о процессах (статус, CPU usage по процессам, memory usage по процессам и т.д.)
  • Управление представлениями: группировка узлов/процессов в логические группы для облегчения управления сотнями узлов/процессов.
Управление конфигурацией
  • Просмотр и изменение параметров выполнения (runtime parameters JVM), таких как thread pool size и т.д.
Управление производительностью
  • Мониторинг текущей производительности системы в реальном времени по таким показателям как использование CPU, нагрузка, время ответа и т.д.
  • Просмотр истории/статистики по работе системы, построение графиков различного типа.
Управление оповещениями
  • Отображение сработавших оповещений
  • Обработка сработавших оповещений (например, регистрация причины срабатывания)
  • Просмотр истории/статистики по оповещениям
  • Настройка порогов срабатывания оповещений и уровней критичности
Управление лог-файлами
  • Просмотр лог-файлов
  • Изменение уровней логгирования
Высокий уровень доступности

Являясь критическим компонентом сети, PCRF Сервер обеспечивает высокий уровень доступности (High Availability) благодаря распределенной архитектуре с резервированием основных компонент. Решение PCRF Сервер разработано и протестировано для обеспечения доступности 99,999% на уровне программного и аппаратного обеспечения. Внутренние механизмы балансировки и failover оперативно отслеживают недоступность компонент и производят перераспределение нагрузки между доступными компонентами Решения.

Резервирование

PCRF Сервер обеспечивает несколько уровней резервирования для обеспечения высокой степени доступности и производительности:

  • На одном и том же сервере – объединение двух физических интерфейсов в один виртуальный (IP bonding)
  • На одном сайте – несколько серверов используются для выполнения одних и тех же функций, на стороне Diameter-клиента (GGSN/PCRF) конфигурируются primary и secondary сервера
  • Географическое резервирование между сайтами. Требует удвоенного количества серверов
  • Географическое резервирование поддерживает работу в Active-Standby режиме для восстановления функционирования Решения на Standby-сайте в случае чрезвычайной ситуации

Для оптимального взаимодействия элементы Решения должны быть подключены по сети 1GB с низкими задержками.

Масштабируемость

Деплоймент Решения PCRF Сервер может масштабироваться от небольших тестовых деплойментов из двух (или даже одного) серверов до очень больших деплойментов. Распределенная архитектура PCRF Сервера обеспечивает уровень масштабируемости, удовлетворяющий требованиям самых больших операторов. При этом обеспечивается линейная масштабируемость для подсистем, выполняющих обработку транзакций.

Производительность

Тесты производительности показывают, что PCRF Сервер выдерживает нагрузки в соответствии с требованиями крупнейших операторов. Подсистемы в составе PCRF сервера прошли стресс-тесты в лаборатории при условиях, отражающих реальную нагрузку в сети оператора.
PCRF Сервер работает на blade-серверах HP Proliant, таких как HP BL460c G8 в blade-шасси C7000.