好的,我们继续这场对5G计費核心规范的深度剖析。在上一篇中,我们了解了CHF(计费功能)如何在5G核心网这个“社交网络”中进行注册、发现和互动。现在,我们将把焦点拉回到计费业务本身,像一位软件架构师一样,审视Nchf_ConvergedCharging这个核心服务,看看它是如何通过一组精心设计的API操作,为整个5G网络提供统一、强大的计改费能力的。
深度解析 3GPP TS 32.290:6 Service definition (服务定义) - Part 2: Nchf_ConvergedCharging服务的“四大金刚”
本文技术原理深度参考了3GPP TS 32.290 V18.9.0 (2025-03) Release 18规范中,关于“6.2 Nchf_ConvergedCharging service”的核心章节,旨在为读者详细拆解5G融合计费服务的核心操作及其在不同业务场景下的应用。
我们已经知道,5G融合计费的“魔力”在于它用一套统一的机制处理了在线和离线计费。而实现这套机制的“魔法棒”,就是由CHF暴露(Expose)出的Nchf_ConvergedCharging服务。这个服务是SMF、AMF等所有需要计费功能的NF(网络功能)与之交互的唯一入口。
本章,我们将聚焦于构成这个核心服务的四大基础操作(Service Operations):Create、Update、Release 和 Notify。我们将它们称为服务的“四大金刚”,因为正是它们四者的协同工作,支撑起了5G计费体系的宏伟大厦。
为了让这些API操作的解析不再枯燥,我们将引入一个贯穿全文的场景:小丽正在体验一场沉浸式的5G VR直播演唱会。这场演唱会业务复杂,既有需要实时信控的高清VR视频流,也有可以离线计费的弹幕、礼物打赏等附加功能。小丽的这次完美体验,背后正是这“四大金刚”在毫秒间的精准配合。
1. Nchf_ConvergedCharging服务:统一的计费门户
首先,让我们看一下这个服务的总体描述。
6.2.1 General Service description: The ConvergedCharging service provides charging for session and event based NF services. This ConvergedCharging service offers charging:
- With quota management (online; this includes support for both blocking mode and non-blocking mode)
- Without quota management (offline)
- Charging information record generation
这段描述言简意赅,重申了融合计费的核心能力:
- 支持会话和事件:无论是小丽观看整场演唱会(会话),还是她发送一条祝贺弹幕(事件),都可以通过这个服务计费。
- 支持在线(带配额):VR直播流需要严格的实时信控,必须进行配额管理。
- 支持离线(不带配额):弹幕消息的计费可以事后批量处理,无需配额管理。
- 生成计费记录:所有计费活动的最终目的,都是生成CDR(计费数据记录)。
接下来,规范通过一张非常重要的表格——Table 6.2.1-1: NF services provided by the CHF——展示了服务的全貌。
| Service Name | Service Operations | Operation Semantics | Example Consumer(s) |
|---|---|---|---|
| Nchf_ConvergedCharging | Create | Request/Response | SMF, SMSF, AMF, NEF, IMS-Node, … |
| Update | Request/Response | SMF, IMS-Node, MB-SMF, NSACF, CHF | |
| Release | Request/Response | SMF, SMSF, AMF, NEF, … | |
| Notify | Notify | SMF, IMS-Node, NSACF, CHF |
这张表清晰地列出了我们即将深入探讨的“四大金าง”。同时,“Example Consumer(s)”这一列也告诉我们,这个服务的使用者几乎涵盖了5G核心网中所有可能产生计费事件的NF,足见其通用性和重要性。
2. Create 操作:计费会话的“创世纪”
Create操作是所有计费会话的起点,无论是持续2小时的VR直播,还是持续200毫秒的弹幕发送。
6.2.2 Nchf_ConvergedCharging_Create service operation Description: Provides charging capabilities before service delivery, offers charging with and without quota management, as well as charging information record generation. It is used for both session and event based charging. Provides means for the NF Consumer to create the resource of the charging session.
核心职责:
- 时机:在业务实际交付之前被调用。
- 目的:在CHF中创建一个计费会话的“上下文(Context)”或资源。这就像是在CHF的账本上为小丽的这次VR演唱会体验,新开了一个账户。
- 订阅:对于会话类业务,
Create操作还隐含了一个重要的动作——隐式订阅(implicit subscribe)。当SMF为VR直播发起Create请求时,它就自动订阅了来自CHF的计费通知(我们稍后会讲到的Notify操作),无需额外的订阅步骤。
输入与输出:
Inputs, Required:Subscriber identifier(用户标识,如小丽的SUPI),以及service identification(服务标识)或rating group(计费组)。这是告诉CHF“谁”在用“什么”服务。Inputs, Optional:Requested service units(请求的配额)。如果这是一个在线计费业务,SMF就会带上这个参数。Outputs, Optional:Granted service units(授予的配额),validity time(有效期),triggers(触发器)。如果CHF授权成功,它就会返回这些信息。
场景应用: 小丽点击进入VR演唱会直播间。
- 她的手机请求建立PDU会话,请求到达SMF。
- SMF识别出这是一个需要计费的VR直播业务,调用了
Nchf_ConvergedCharging_Create操作。 - 在请求中,SMF带上了小丽的SUPI、VR业务的计费组,并请求了第一个1GB的流量配额。
- CHF收到
Create请求,验证通过后,在内部创建了一个计费会话资源,预留了费用,并返回了包含1GB配额和门限的成功响应。 - SMF收到响应后,才允许VR视频流开始传输。
3. Update 操作:会话过程的“实时同步”
Update是会话计费中交互最频繁、也最核心的操作。它像一条数据总线,持续同步着用量信息和配额状态。
6.2.3 Nchf_ConvergedCharging_Update service operation Description: Provides charging capabilities during service delivery, offers usage reporting and quota management, as well as charging information record generation.
核心职责:
- 时机:在业务交付的过程中被调用。
- 目的:
- 上报用量(Usage Reporting):这是
Update操作最基本的功能。当任何计费触发器(如时间、流量门限、QoS变化)被触发时,SMF就会通过Update上报已使用的资源量。 - 请求新配额(Quota Management):对于在线计费业务,上报用量的同时,通常会请求下一个配额。
- 上报用量(Usage Reporting):这是
输入与输出:
Inputs, Required:Subscriber identifier,session identifier(会话标识,由Create操作返回),reporting reason(报告原因,即哪个触发器触发了本次更新)。Inputs, Optional:Requested service units,used service units(已使用单元)。Outputs, Optional:Granted service units,validity time,triggers。
场景应用: 演唱会进行中,发生了两件事:
- 事件A(在线计费):小丽的VR直播流消耗的流量达到了1GB配额的门限。SMF立刻调用
Update操作,上报已使用的流量,并请求下一个1GB配额。CHF处理后返回新的配额。这个过程不断循环。 - 事件B(离线计费):小丽觉得现场气氛太棒了,花10元买了一个虚拟烟花礼物送给偶像。这个打赏业务被映射到另一个离线计费的计费组。SMF也会调用
Update操作,上报这个“10元虚拟礼物”的消费事件,但这个请求中不会包含Requested service units。CHF收到后,只是在CDR中记下这笔账,不涉及配额操作。
可以看到,Update操作通过其参数的组合,优雅地处理了融合计费场景下的多种需求。
4. Release 操作:计费会话的“尘埃落定”
当业务结束时,Release操作负责完成最后的“交接仪式”,确保所有账目都已结清。
6.2.4 Nchf_ConvergedCharging_Release service operation Description: Provides charging capabilities after service delivery, offers usage reporting and charging information record generation. Provides means for the NF Consumer to release the resource of the charging session.
核心职责:
- 时机:在业务交付之后被调用。
- 目的:
- 上报最终用量:上报从上次
Update到会话结束这段时间内最后一部分使用量。 - 释放CHF资源:通知CHF,这个计费会话已经结束,可以关闭CDR并释放所有相关的内部资源(如内存、数据库条目)。
- 上报最终用量:上报从上次
输入与输出:
Inputs, Required:Subscriber identifier,session identifier,release reason(释放原因,如用户主动断开)。Inputs, Optional:Used service units。
场景应用: 演唱会圆满结束,小丽退出了VR直播间。
- 她的手机请求释放PDU会话。
- SMF在释放会话前,调用
Nchf_ConvergedCharging_Release操作。 - 在请求中,SMF上报了最后一个配额周期中已使用的流量。
- CHF收到
Release请求,进行最终结算,关闭与这次VR演唱会相关的CDR,并释放所有会话上下文。 - SMF收到成功的
Release响应后,才最终拆除PDU会话。
5. Notify 操作:CHF的“主动出击”
与前三者不同,Notify操作的发起方是CHF,它体现了计费系统的主动策略控制能力。
6.2.5 Nchf_ConvergedCharging_Notify service operation Description: Provides notification to NF consumers. CHF provides the re-authorization type notificationthat would lead NF consumers to send an Nchf_ConvergedCharging_Update… CHF provides the abort type notification that would lead NF consumers to send an Nchf_ConvergedCharging_Release…
核心职责:
- 时机:在会话过程中的任何时刻。
- 目的:
- 请求再授权(Re-authorization):当后台策略发生变化时(例如,小丽的账户突然被充值,获得了VIP权限,可以享受更高码率的VR流),CHF会主动发送
Notify消息,要求SMF立即发起一次Update操作,以获取应用了新策略的配额。 - 请求终止(Abort):当发生需要立即终止业务的事件时(例如,系统检测到小丽的账户存在欺诈风险),CHF会发送
Notify消息,要求SMF立即发起Release操作来终止会话。
- 请求再授权(Re-authorization):当后台策略发生变化时(例如,小丽的账户突然被充值,获得了VIP权限,可以享受更高码率的VR流),CHF会主动发送
输入与输出:
Inputs, Required:Subscriber identifier,notification type(re-authorizationorabort)。
场景应用: 演唱会中途,小丽的父亲为她的账户充值了500元。运营商的策略是,账户余额超过500元的用户,VR直播流的带宽可以免费升级。
- CHF检测到小丽的余额变化,触发了策略更新。
- CHF主动向SMF发送了一个
Nchf_ConvergedCharging_Notify操作,通知类型为re-authorization。 - SMF收到通知后,立即执行了一次计划外的
Update操作。 - CHF在这次
Update的响应中,授予了一个带宽更高、QoS保障更强的新配额。小丽的VR画面变得更加清晰流畅。
总结:“四大金刚”的协同作战
Nchf_ConvergedCharging服务的Create、Update、Release和Notify这四个操作,如同一支训练有素的特种部队,它们之间的协同配合,构成了5G融合计费的核心引擎。
| 操作 | 角色 | 触发时机 | 核心目的 | 对应小丽的VR演唱会场景 |
|---|---|---|---|---|
| Create | “先锋” | 业务开始前 | 创建计费会话,申请初始配额 | 进入VR直播间时,建立计费上下文 |
| Update | “主力” | 业务进行中 | 上报用量,申请后续配额 | 直播中,周期性地上报流量并获取新配额;发送打赏礼物时,上报消费事件 |
| Release | “殿后” | 业务结束后 | 上报最终用量,关闭计费会话 | 演唱会结束,退出直播间时,进行最终结算 |
| Notify | “指挥官” | 策略变化时 | 主动通知CTF,要求更新或终止 | 中途账户被充值,CHF主动通知SMF提升网络服务质量 |
这套简洁而强大的API设计,正是5G服务化架构优雅之处的体现。它用四个标准化的动作,覆盖了从最简单的事件计费到最复杂的、策略驱动的融合会话计费的所有场景,为运营商快速、灵活地推出创新业务提供了坚实的技术基础。
FAQ - 常见问题解答
Q1:Create, Update, Release这三个操作是针对一次PDU会话,还是针对会话里的每一个业务(Rating Group)?
A1:这三个操作是针对一个计费会话(Charging Session)的,而一个计费会话通常与一个PDU会话相对应。在一个计费会话中,可以包含多个计费组(Rating Group)的信息。例如,在小丽的VR演唱会场景中,只有一个计费会话,但SMF在调用Update操作时,可以在同一个请求消息内,既上报VR视频流(RG1)的在线计费用量,又上报礼物打赏(RG2)的离线计费事件。因此,Create/Update/Release操作的对象是整个会话,但其内容可以包含多个业务的计费信息。
Q2:为什么Update和Release操作的Known NF Consumers列表比Create要少?
A2:从规范的Table 6.2.1-1中可以看到,像AMF和SMSF(短信功能)通常只作为Create和Release的使用者,而Update操作主要由SMF等会话管理功能使用。这是因为AMF处理的移动性事件(如注册)和SMSF处理的短信发送,通常都是一次性事件。它们要么使用事件计费模式,一个Create请求就完成了计费;要么会话生命周期极短,一个Create之后紧跟着一个Release,中间没有持续的用量上报过程,因此不需要Update操作。而SMF管理的PDU会话是长连接,需要周期性地上报用量和申请配额,所以Update是其核心操作。
Q3:Notify操作是CHF主动发起的,它和SMF(CTF)之间的通信是如何建立的?
A3:这是一个很好的关于SBA架构的问题。在Create操作中,SMF向CHF发起请求时,会携带自己的身份信息,包括一个回调URI(Callback URI)。CHF会将这个URI与创建的计费会话关联并存储起来。当CHF需要向该SMF发送Notify时,它就会向这个预先存储好的回调URI发送一个HTTP POST请求,这个请求的消息体就是Notify操作的内容。这种基于回调的异步通知机制,是SBA中实现生产者向消费者主动推送信息的标准方式。
Q4:如果一个事件类业务(如发送短信)需要在线计费,它会使用哪个操作?
A4:它会使用**Create操作**。对于立即事件计费(IEC),NF Consumer(如SMSF)会调用一次Create操作,在请求中包含所有计费相关信息。CHF收到后,直接进行扣费或授权,并返回结果。由于业务瞬间就完成了,没有“进行中”的状态,因此不需要Update和Release。这个Create请求本身就完成了“创建-更新-释放”的全部逻辑。
Q5:Nchf_ConvergedCharging服务和下一章节的Nchf_OfflineOnlyCharging服务有什么关系?
A5:Nchf_ConvergedCharging是一个超集,它提供了融合计费的能力,可以同时处理在线和离线计费。而Nchf_OfflineOnlyCharging服务是一个子集,它专门为那些只需要离线计费的、相对简单的场景设计。可以理解为,如果一个NF(消费者)确定自己处理的业务永远不需要在线信控(例如,一个专门用于M2M遥测数据采集的网关),它就可以选择调用更轻量级的Nchf_OfflineOnlyCharging服务,该服务的接口和参数会比融合服务更简化。但对于像SMF这样需要处理复杂业务的NF,直接使用功能更全面的Nchf_ConvergedCharging服务是最佳选择。