计费实现系统、计费实现方法及计费管理功能实体与流程

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种计费实现系统、计费实现方法及计费管理功能实体(cmf，chargingmanagementfunction)。

背景技术：

移动通信经历了从语音到数据业务的飞跃式发展，深刻地改变了人们的生活方式，也极大地促进了社会和经济的快速发展。移动互联网和物联网作为未来移动通信发展的主要推动力，为第五代移动通信(5g，fifthgeneration)提供了广阔的前景。5g系统支持的数据流量千倍增长，设备以千亿数量连接。3gpp(thirdgenerationpartnershipproject，第三代合作伙伴计划)提供了5g的新架构，支持数据连接和服务，使部署能够使用网络功能虚拟化(nfv，networkfunctionvirtualization)来满足5g的网络要求。

在5g架构中，smf(业务管理功能实体，sessionmanagementfunction)在负责完成会话管理等业务管理的情况下，还需要完成计费信息采集和计费信息上报功能，把计费信息送到ocs(在线计费系统，onlinechargingsystem)或者bd(计费中心，billingcenter)。其中，一些单纯的时间计费和流量计费等会占用smf的大量资源。因此，smf的负荷有待减轻。

技术实现要素：

以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。

本申请实施例提供一种计费实现系统、计费实现方法及cmf，能够减轻5g架构下smf的负荷。

第一方面，本申请实施例提供一种计费实现系统，包括：网络功能实体、用户面功能实体以及计费管理功能实体；所述计费管理功能实体连接所述网络功能实体和所述用户面功能实体；

所述计费管理功能实体配置为执行以下至少之一：向所述用户面功能实体或网络功能实体下发计费策略；从所述网络功能实体和所述用户面功能实体收集计费信息；上报所述计费信息。

第二方面，本申请实施例提供一种计费实现方法，包括以下至少之一：

计费管理功能实体向用户面功能实体或网络功能实体下发计费策略；

所述计费管理功能实体从待计费的网络功能实体和用户面功能实体收集计费信息；

所述计费管理功能实体上报收集到的计费信息。

第三方面，本申请实施例提供一种计费管理功能实体，包括以下至少之一：

策略下发单元，用于向用户面功能实体或网络功能实体下发计费策略；

信息收集单元，用于从待计费的网络功能实体和用户面功能实体收集计费信息；

信息上报单元，用于上报收集到的计费信息。

第四方面，本申请实施例提供一种计费管理功能实体，包括：存储器以及处理器，所述存储器用于存储计费实现程序，所述计费实现程序被所述处理器执行时实现上述第二方面的计费实现方法的步骤。

第五方面，本申请实施例提供一种计算机可读介质，存储有计费实现程序，所述计费实现程序被处理器执行时实现上述第二方面的计费实现方法的步骤。

在本申请实施例中，通过扩展3gpp23.501协议，新增一个计费管理功能实体(cmf，chargingmanagementfunction)，在5g架构下进行计费策略下发、计费信息采集和上报，从而减轻了smf的负荷，简化了网络连接，方便运营商的计费维护和业务管理。

在阅读并理解了附图和详细描述后，可以明白其他方面。

附图说明

图1为3gpp23.501标准的架构示意图；

图2为本申请实施例提供的计费实现系统的架构示意图；

图3为本申请实施例的计费策略通知流程的示意图；

图4为本申请实施例的在线计费的信用请求流程的示意图；

图5为本申请实施例的在线计费的流量配额耗尽流程的示意图；

图6为本申请实施例的离线计费的流量配额耗尽流程的示意图；

图7为本申请实施例的在线计费的时间配额耗尽流程的示意图；

图8为本申请实施例的离线计费的时间配额耗尽流程的示意图；

图9为本申请实施例的控制面触发的计费流程图；

图10为本申请实施例的upf兼容合并部署的cmf和smf的示意图；

图11为本申请实施例的cmf、upf及smf之间的计费参数传递示意图；

图12为本申请实施例提供的计费实现方法的一种流程图；

图13为本申请实施例提供的cmf的示意图；

图14为本申请实施例提供的cmf的另一示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本申请实施例进行详细说明，应当理解，以下所说明的实施例仅用于说明和解释本申请，并不用于限定本申请。

图1为3gpp23.501标准的架构示意图，包括以下结构：网络开放功能实体(nef)、功能管理库(nrf)、策略控制功能实体(pcf，policycontrolfunction)、用户数据管理实体(udm，userdatamanagement)、应用服务功能实体(af，applicationfunction)、鉴权服务器功能实体(ausf，authenticationserverfunction)、接入管理功能实体(amf，accessmanagementfunction)、业务管理功能实体(smf，sessionmanagementfunction)、用户设备(ue，userequipment)、(无线)接入网络((r)an，(radio)accessnetwork)、用户面功能实体(upf，userplanefunction)、数据网络(dn，datanetwork)、计费中心(bd，billingcenter)、在线计费系统(ocs，onlinechargingsystem)等。其中，nnef表示nef的接口，nnrf表示nrf的接口，npcf表示pcf的接口，nudm表示udm的接口，naf表示af的接口，nausf表示ausf的接口，nsmf表示smf的接口；n1表示ue和amf之间的接口，n2表示amf和(r)an之间的接口，n3表示(r)an和upf之间的接口，n4表示smf和upf之间的接口，n6表示upf和dn之间的接口。

在上述架构中，smf在负责完成会话管理等业务管理的情况下，还需要完成计费信息采集和计费信息上报功能，把计费信息送到ocs或者bd。

图2为本申请实施例提供的计费实现系统的架构示意图。如图2所示，本实施例提供的计费实现系统，至少包括：网络功能实体(nf)、用户面功能实体(upf)以及计费管理功能实体(cmf)；其中，cmf连接nf和upf，cmf配置为执行以下至少之一：向upf或nf下发计费策略；从nf和upf收集计费信息；上报计费信息。示例性地，nf可以包括smf。

在本实施例中，cmf连接待计费的nf和upf，负责下发计费策略、收集计费信息以及上报计费信息。示例性地，cmf收集的计费信息可以包括以下至少之一：在线计费信息、离线计费信息。即cmf可以统一输出在线计费信息和离线计费信息。cmf是所有需要计费的nf的统一出口，如此，简化了网络连接，方便了运营商后续的计费维护和业务管理。

在本实施例中，cmf与nf之间通过ncmf(service-basedinterfaceexhibitedbycmf)接口实现通信，cmf和upf之间通过ncmf-upf接口实现通信。换言之，cmf提供的与nf之间的接口为ncmf，cmf和upf之间的接口为ncmf-upf。示例性地，cmf可以通过ncmf-upf从upf获取用户的流量信息，还可以通过该接口向upf下发计费策略；cmf可以通过和nf之间的ncmf获取用户信息、会话信息和计费策略。

在图2中，n1表示ue和amf之间的接口，n2表示amf和(r)an之间的接口，n3表示(r)an和upf之间的接口，n4表示smf和upf之间的接口，n5表示pcf和af之间的接口，n6表示upf和dn之间的接口，n7表示smf和pcf之间的接口，n9表示不同用户的upf之间的接口。

在示例性实施方式中，cmf可以配置为通过以下至少之一方式向upf下发计费策略：

cmf从smf或pcf获取计费策略，并向upf下发计费策略；

cmf从ocs获取计费策略，并向upf下发计费策略；

cmf可以配置为通过以下方式向nf下发计费策略：cmf从ocs获取计费策略，并向nf(比如，smf)下发计费策略。

其中，计费策略可以包括业务费率组(rg，ratinggroup)对应的时间或流量等配额信息。比如，计费策略可以包括：用户使用数据业务30分钟后进行计费；或者，计费策略可以包括：用户使用数据业务的流量达到30m后进行计费。

在示例性实施方式中，计费信息可以包括：用户信息、流量信息以及会话信息；

cmf可以配置为通过以下方式从nf和upf收集计费信息：

cmf从nf收集用户信息以及会话信息；

cmf从upf收集流量信息。

在示例性实施方式中，cmf可以配置为通过以下至少之一方式从upf收集流量信息：

cmf在根据计费策略设置的定时器时间到达时，向upf查询流量信息；

cmf接收upf在满足计费策略时通知的流量信息；

cmf在接收到smf通知的控制面触发更新消息后，向upf查询流量信息。

示例性地，smf通知的控制面触发更新消息可以包括公共陆地移动网络(plmn，publiclandmobilenetwork)更新消息。

比如，cmf上用户有30分钟上报的计费策略，cmf会设置用户的定时器的定时时间为30分钟，用户使用数据业务，定时器的定时时间到达30分钟，cmf到upf查询用户的流量信息，然后生成话单上报给计费中心，不需要smf参与。

比如，cmf上用户有30m话单上报的计费策略，cmf会把30m话单上报的计费策略下发给upf，upf在用户的流量达到30m时，向cmf通知流量信息，cmf生成话单上报给计费中心，不需要smf参与。

比如，用户的位置发生移动，plmn发生了改变，smf通知cmf用户的plmn发生了改变，cmf分别查询用户的在线计费和离线计费策略，如果需要上报，cmf会产生响应的计费信息，并上报给在线计费和离线计费中心。smf只需要一次消息通知，cmf支持同时上报离线和在线计费的计费信息，从而减轻了smf负荷。

在示例性实施方式中，计费信息可以包括以下至少之一：在线计费信息、离线计费信息；本实施例的系统还可以包括以下至少之一：在线计费系统(ocs)、计费中心(bd)；cmf连接osc和bd中的至少之一；

cmf可以通过以下至少之一方式上报计费信息：

cmf将在线计费信息上报给ocs；

cmf将离线计费信息上报给bd。

下面通过多个示例对本申请的计费实现系统的处理流程进行说明。

图3为本申请实施例的计费策略通知流程的示意图。如图3所示，本实施例的计费策略通知流程包括以下步骤：

s101、smf在会话创建或者会话更新流程，获取到用户的计费策略(比如，从pcf获取计费策略)，通过计费策略通知消息通知cmf，计费策略通知消息中可以包括在线计费和离线计费的计费策略；

s102、cmf收到计费策略通知消息后，获取其中携带的计费策略和本地的计费策略，然后，可以根据运营商规定的策略优先级，选择合适的计费策略，保存到计费上下文，并发送计费策略通知消息给upf，该计费策略通知消息中携带cmf选择出的合适的计费策略；

s103、upf收到计费策略通知消息后，保存其中携带的计费策略到计费策略上下文，并发送计费策略通知响应消息给cmf；

s104、cmf收到upf发送的计费策略通知响应消息后，发送计费策略通知响应消息给smf。

图4为本申请实施例的在线计费的信用请求流程的示意图。如图4所示，本实施例的在线计费的信用请求流程包括以下步骤：

s201、用户设备接入成功，其中，关于用户设备的附着过程可以参照3gpp23.502协议流程，故于此不再赘述；

s202、用户设备使用业务时，upf发现用户的新业务，向cmf上报用户业务到达请求；

s203、cmf根据用户业务达到请求携带的信息，识别出当前的业务费率组(rg，ratinggroup)，通过ccr(信用控制请求，credit-control-request)消息上报给ocs，并向ocs请求配额信息；

s204、ocs回复成功的cca(信用控制应答，credit-control-answer)，指示业务继续，并下发rg对应的时间或者流量等配额信息；

s205、cmf收到ocs下发的时间或者流量等配额信息后，若有时间配额信息，则cmf启动定时器；若有流量配额信息，则cmf通过业务到达响应消息，将流量配额信息通知给upf，upf保存接收到的流量配额信息。

图5为本申请实施例的在线计费的流量配额耗尽流程的示意图。如图5所示，本实施例的在线计费的流量配额耗尽流程包括以下步骤：

s301、用户使用业务过程中，在线流量配额生效，正常使用业务；

s302、用户使用业务过程中，upf判断在线流量配额耗尽，upf上报用户配额耗尽请求，向cmf通知给用户的在线流量配额耗尽，请求新的配额；

s303、cmf将用户流量、时间以及用户信息组成ccr消息，上报给ocs，向ocs请求新的配额；

s304、ocs接收到ccr消息后，通过cca消息下发对应的时间或者流量等配额信息；

s305、cmf收到ocs下发的时间或者流量等配额信息后，通过用户配额耗尽响应消息将ocs新下发的配额信息通知给upf，upf保存接收到的配额信息。

图6为本申请实施例的离线计费的流量配额耗尽流程的示意图。如图6所示，本实施例的离线计费的流量配额耗尽流程包括以下步骤：

s401、用户使用业务过程中，离线流量配额生效，正常使用业务；

s402、用户使用业务过程中，upf判断离线流量配额耗尽，upf上报用户配额耗尽请求，向cmf通知用户的离线流量配额耗尽，请求新的配额；

s403、cmf向upf下发新的流量等配额信息；

s404、cmf通过生成cdr(calldetailrecord，呼叫详细记录，即话单)消息，存放计费信息，并通过bx接口把cdr消息发给bd，用于进行离线计费。

图7为本申请实施例的在线计费的时间配额耗尽流程的示意图。如图7所示，本实施例的在线计费的时间配额耗尽流程包括以下步骤：

s501、用户使用业务过程中，在线时间配额生效，cmf设置有定时器，用户正常使用业务；

s502、用户使用业务过程中，cmf判断在线时间配额耗尽，cmf向upf发送用户流量查询请求；即cmf向upf查询用户的流量信息；

s503、upf通过用户流量查询响应消息向cmf上报用户的流量信息；

s504、cmf把用户流量、时间以及用户信息组成ccr消息，上报给ocs，向ocs请求新的配额；

s505、ocs收到ccr消息后，通过cca消息向cmf下发对应的时间或者流量等配额信息；

s506、cmf收到ocs下发的时间或者流量等配额信息，通知upf根据新的配额信息确定计费策略。

图8为本申请实施例的离线计费的时间配额耗尽流程的示意图。如图8所示，本实施例的离线计费的时间配额耗尽流程包括以下步骤：

s601、用户使用业务过程中，离线时间配额生效，cmf设置有定时器，用户正常使用业务。

s602、用户使用业务过程中，cmf判断离线时间配额耗尽，cmf向upf发送用户流量查询请求，即cmf向upf查询用户的流量信息；

s603、upf通过用户流量查询响应消息向cmf上报用户的流量信息；

s604、cmf将流量、时间以及用户信息生成cdr消息，并通过bx接口把cdr消息发给bd，以便bd进行离线计费。

图9为本申请实施例的控制面触发的计费流程图。如图9所示，本实施例的控制面触发的计费流程包括以下步骤：

s701、用户正常使用业务过程；

s702、用户移动导致用户的plmn发生改变(或者，也可以是其它的控制面触发消息)，smf发送通知消息给cmf，通知cmf用户的plmn改变；

s703、cmf出话单，cmf向upf发送用户流量查询请求，即cmf到upf查询用户在线计费和离线计费的流量信息；

s704、upf通过用户流量查询响应消息上报用户的流量信息到cmf；

s705、cmf把用户流量、时间及用户信息组成ccr消息，上报在线计费信息给ocs，并向ocs请求新的配额；

s706、cmf把用户流量、时间及用户信息生成cdr消息，并通过bx接口把cdr消息发给bd；

s707、ocs收到ccr消息后，通过cca消息下发对应的时间或者流量等配额信息；cmf收到ocs下发的时间或者流量等配额信息，通知upf根据新的配额信息安装计费策略。

图10为本申请实施例的upf兼容合并部署的cmf和smf的示意图。如图10所示，本实施例的upf兼容合并部署的cmf和smf(以下简称combosmf)的流程包括以下步骤：

s801、combosmf在会话创建或者会话更新等流程，获取用户的计费策略(比如从pcf获取计费策略)，保存控制面相关的计费策略，并把用户面相关的计费策略，通过计费策略通知消息通知给upf，其中可以包括在线计费和离线计费的用户面计费策略；

s802、upf收到计费策略后，保存计费策略到计费策略上下文，并发送计费策略通知响应消息给combosmf；

s803、combosmf要生成话单时，发送用户面的流量请求消息给upf，查询用户的流量等信息；

s804、upf收到用户流量请求消息后，获取用户的流量信息，返回用户流量应答消息给combosmf；

s805、如果用户的流量门限到达，upf可以主动发送流量门限到达请求消息给combosmf，并继续请求用户的流量配额；

s806、combosmf收到后，保存用户的相关数据，生成话单或者ccr消息通知给ocs，并给upf返回流量门限到达响应消息。

图11为本申请实施例的cmf、upf及smf之间的计费参数传递示意图。如图11所示，本实施例的cmf、upf及smf之间的计费参数流程包括以下步骤：

s901、smf在会话创建upf时，把pdu(protocoldataunit，协议数据单元)的会话id、qos(qualityofservice，服务质量)流的id或者承载id以及用户的qos信息，在smf和upf之间关联到同一个会话下的同一个qos流或者承载；

s902、smf进行计费开始消息通知cmf时，会把pdu的会话id、qos流的id或者承载id参数和计费策略携带给cmf；

s903、cmf在根据策略决策出最终的计费策略时，连同pdu的会话id和qos流的id或者承载id，通过计费策略通知消息下发给upf；upf收到消息后，根据pdu的会话id和qos流的id或者承载id，找到当前的qos流或者承载，保存计费策略；

s904、upf有用户的报文到达，根据计费策略获取当前报文对应的业务标识(si，sessionid)和费率组(rg)，在配额到达等消息通知cmf；cmf可以根据把si和rg填写在话单中，上报给计费中心，用来给用户计费。

本申请实施例还提供一种计费实现方法，包括以下至少之一：cmf向upf或nf下发计费策略；cmf从待计费的nf和upf收集计费信息；cmf上报收集到的计费信息。

图12为本申请实施例提供的计费实现方法的一种流程图。如图12所示，本实施例提供的计费实现方法，包括以下步骤：

s1201、cmf向upf下发计费策略；

s1202、cmf从待计费的nf和upf收集计费信息；

s1203、cmf上报收集到的计费信息。

其中，cmf与nf之间通过ncmf接口实现通信，cmf和upf之间通过ncmf-upf接口实现通信。

示例性地，cmf向upf下发计费策略可以包括以下至少之一：

cmf从smf或pcf获取计费策略，并向upf下发计费策略；

cmf从ocs获取计费策略，并向upf下发计费策略；

示例性地，cmf向nf下发计费策略，可以包括：cmf从ocs获取计费策略，并向nf下发计费策略。示例性地，nf可以包括smf。

示例性地，计费信息可以包括：用户信息、流量信息以及会话信息；

s1202可以包括：

cmf从nf收集用户信息以及会话信息；

cmf从upf收集流量信息。

示例性地，cmf从upf收集流量信息，可以包括以下至少之一：

cmf在根据计费策略设置的定时器时间到达时，向upf查询流量信息；

cmf接收upf在满足计费策略时通知的流量信息；

cmf在接收到smf通知的控制面触发更新消息后，向upf查询流量信息。

示例性地，计费信息可以包括以下至少之一：在线计费信息、离线计费信息；

s1203可以包括以下至少之一：

cmf将在线计费信息上报给ocs；

cmf将离线计费信息上报给bd。

关于本实施例提供的方法的相关说明可以参照上述系统实施例的描述，故于此不再赘述。

图13为本申请实施例提供的cmf的示意图。如图13所示，本实施例提供的cmf包括以下至少之一：

策略下发单元1300，用于向nf或upf下发计费策略；

信息收集单元1302，用于从待计费的nf和upf收集计费信息；

信息上报单元1304，用于上报收集到的计费信息。

其中，cmf与nf之间通过ncmf接口实现通信，cmf和upf之间通过ncmf-upf接口实现通信。

示例性地，策略下发单元1300，可以用于通过以下至少之一方式向upf下发计费策略：

从smf或pcf获取计费策略，并向upf下发计费策略；

从ocs获取计费策略，并向upf下发计费策略；

策略下发单元1300，可以用于通过以下方式向nf下发计费策略：从ocs获取计费策略，并向nf下发计费策略。示例性地，nf可以包括smf。

示例性地，计费信息可以包括：用户信息、流量信息以及会话信息；

信息收集单元1302用于通过以下方式收集计费信息：

从nf收集用户信息以及会话信息；

从upf收集流量信息。

示例性地，信息收集单元1302用于通过以下至少之一方式从upf收集流量信息：

在根据计费策略设置的定时器时间到达时，向upf查询流量信息；

接收upf在满足计费策略时通知的流量信息；

在接收到smf通知的控制面触发更新消息后，向upf查询流量信息。

示例性地，计费信息可以包括以下至少之一：在线计费信息、离线计费信息；

信息上报单元1304用于通过以下至少之一方式上报收集到的计费信息：

将在线计费信息上报给ocs；

将离线计费信息上报给bd。

关于本实施例提供的cmf的相关说明可以参照上述方法实施例和系统实施例的描述，故于此不再赘述。

图14为本申请实施例提供的cmf的另一示意图。如图14所示，本实施例的cmf1400包括：存储器1404以及处理器1402。本领域技术人员可以理解，图14中示出的cmf结构并不构成对cmf1400的限定，cmf1400可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

其中，处理器1402可以包括但不限于微处理器(mcu，microcontrollerunit)或可编程逻辑器件(fpga，field-programmablegatearray)等的处理装置。存储器1404可用于存储应用软件的软件程序或模块，如本实施例中的计费实现方法对应的程序指令或模块，处理器1402通过运行存储在存储器1404内的软件程序或模块，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现本实施例的计费实现方法。存储器1404可包括高速随机存储器，还可包括非易失性存储器，如一个或者多个磁性存储装置、闪存、或者其他非易失性固态存储器。在一些实例中，存储器1404可进一步包括相对于处理器1402远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至上述cmf1400。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

示例性地，上述cmf1400还可以包括通信单元1406；通信单元1406可以经由一个网络接收或者发送数据。在一个实例中，通信单元1406可以为射频(radiofrequency，简称为rf)模块，其用于通过无线方式与互联网进行通信。

需要说明的是，本实施例提供的cmf可以由软件、硬件或者软件和硬件的组合实现。然而，本申请对此并不限定。

此外，本申请实施例还提供一种计算机可读介质，存储有计费实现程序，所述计费实现程序被处理器执行时实现上述计费实现方法的步骤。

本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、装置中的功能模块或单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块或单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些组件或所有组件可以被实施为由处理器，如数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在机器可读介质(比如，计算机可读介质)上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于ram、rom、eeprom、闪存或其他存储器技术、cd-rom、数字多功能盘(dvd)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。

以上显示和描述了本申请的基本原理和主要特征和本申请的优点。本申请不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本申请的原理，在不脱离本申请精神和范围的前提下，本申请还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本申请范围内。