好的，我们继续进行深度拆解。这是本系列的第二十一篇文章。在前几篇中，我们已经对5G的技术细节进行了广泛的探索。现在，我们将进入一个所有技术最终都必须面对的商业闭环——计费（Charging）。

深度解析 3GPP TR 21.915：5.6.4 Charging and OAM aspects of 5G System - Phase 1 (计费与OAM方面)

本文技术原理深度参考了3GPP TR 21.915 V15.0.0 (2019-09) Release 15规范中，关于“5.6.4 Charging and OAM aspects of 5G System - Phase 1”的核心章节，特别是5.6.4.1“Data Charging in 5G System Architecture Phase 1”。本文旨在为读者深入剖析5G为适配其革命性的服务化架构（SBA）而引入的全新融合计费系统（Converged Charging System），并阐明其如何实现对5G多样化业务（如切片、边缘计算）的精细化、多维度计费。

“李工，我们已经学习了5G的SBA架构、网络切片、边缘计算等众多令人兴奋的技术。”青年工程师小玲在完成了对5G技术体系的全面学习后，提出了一个非常现实的问题，“但无论技术多先进，运营商最终都需要考虑一个最根本的问题：如何赚钱？ 5G提供了如此多样化的服务，传统的、简单的按流量计费模式，还能满足需求吗？比如，一个高SLA保障的URLLC切片，和一个普通的eMBB切片，能用同样的方式计费吗？”

“你问到了5G商业成功的‘最后一公里’——计费。”导师李工的表情变得严肃而专注，“如果说技术是‘产品’，那么计费就是‘定价’和‘收银’。一个好的计费系统，不仅能准确地‘收钱’，更能反过来驱动商业模式的创新。5.6.4节所描述的全新5G计费架构，正是为了给5G时代‘万物皆服务’的商业模式，提供一个灵活、统一、面向未来的‘智能收银台’。”

为了让这个“智能收银台”的工作流程更加清晰，让我们引入一个综合性的商业场景：一家大型汽车制造商，向运营商陈工的公- 司，订购了一整套5G智能驾驶解决方案。

• 研发中心：需要高速的eMBB网络切片，用于下载和上传海量的路测数据。

• 测试车队：需要超低时延、高可靠的URLLC网络切片，用于V2X车路协同测试。

• 出厂车辆：需要mMTC网络连接，用于远程信息上报（T-BOX）。

• 用户体验：普通车主在车内享受信息娱乐服务，流量费用由车厂统一支付（Sponsored Data）。

这个复杂的2B+2C混合场景，将完美地展示5G计费系统的强大能力。

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1. 5.6.4.1 5G数据计费：从“烟囱式”到“服务化”的革命

5G计费架构的变革，与核心网的SBA变革是一脉相承的。它抛弃了4G时代离线计费（Rf接口）和在线计费（Ro接口）分离的“烟囱式”架构，走向了统一和融合。

This work introduces the charging solution for a set of 5G System Architecture phase 1 key functionalities for data connectivity…This solution relies on the new generic converged charging architecture with CHF (CHarging Function) exhibiting Nchf service-based interface, specified under the Service Based Interface for 5G Charging work SP-170951.

“李工，CHF和Nchf，这是5G计费的两个核心新概念吗？”小玲问道。

“完全正确！”李工在白板上画出了5GC的SBA架构图，并在其中突出显示了一个新的NF。“

• CHF (Charging Function)：计费功能。在5GC中，所有的计费逻辑和功能，都被统一收敛到了CHF这一个全新的网络功能（NF）中。它就是我们前面提到的那个‘智能收银台’。

• Nchf接口：CHF对外提供服务的唯一窗口。它是一个标准化的、基于HTTP/2的服务化接口。任何其他需要计费服务的NF（我们称之为CTF - Charging Trigger Function，计费触发功能），比如SMF，都通过调用Nchf接口的服务，来向CHF请求计费处理。

Figure 5.6.4.1-1 展示了这种融合计费架构（Converged Charging Architecture）。无论是离线计费（Offline Charging）还是在线计费（Online Charging），SMF都通过同一个Nchf接口与CHF交互。

• 离线计费：SMF收集计费信息，通过Nchf接口上报给CHF，CHF生成CDR（计费数据记录），送往后端的计费域（Billing Domain）进行批处理和出账。

• 在线计费（OCS）：在会话开始前，SMF通过Nchf向CHF申请“配额”（Quota）。CHF会检查用户的账户余额，并下发一定的流量或时长配额。SMF在用户使用过程中实时监控，当配额即将用尽时，再次向CHF申请，直到会话结束或账户余额不足。

“这种融合架构的优势是巨大的，”陈工在他的网络规划中强调，“它简化了网络结构，统一了信令交互，大大降低了计费系统的开发和运维复杂度。更重要的是，它为实现多维度、策略化的新型计费模式奠定了基础。”

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2. 多维度计费：为5G的“万花筒”服务精准定价

传统的计费维度非常单一，主要是流量和时长。而5G的服务是“万花筒”般的，这要求计费系统也必须能从多个维度去“度量”服务。5.6.4.1节列举了Rel-15支持的多种计费场景和维度。

The following network scenarios are covered:

• The different Session and Service Continuity modes…

• Network slicing through indication of Network Slice identifier associated to the PDU session.

• Roaming in Home routed scenario with roaming Qos Flow Based Charging functionality…

• Access Type differentiated between 3GPP access non-3GPP access.

• UE Presence in Presence Reporting Area(s) (PRA).

• Secondary RAT usage reporting in options 4&7.

让我们回到车厂的那个复杂场景，看看CHF是如何对这些服务进行多维度计费的。

• 按切片计费 (Network Slicing)

  当SMF为车厂的研发中心建立一个PDU会话时，它会知道这个会话属于“eMBB研发切片”（通过S-NSSAI标识）。在向CHF上报计费信息时，SMF会将这个S-NSSAI作为一个关键的计费维度包含进去。

  对于测试车队的URLLC切片，SMF同样会上报其对应的S-NSSAI。

  “这样一来，”陈工向车厂的代表解释道，“在您的月度账单上，会清晰地列出‘eMBB切片’消耗了多少流量，费用是多少；‘URLLC切片’使用了多少时长，费用又是多少。我们卖给您的不再是单纯的流量，而是有SLA保障的‘网络服务’。”

• 按QoS流计费 (QoS Flow Based Charging, QBC)

  Flow Based Charging (FBC) based on PCC Rules, and associated triggers in SMF for interaction with CHF.

  Qos Flow Based Charging (for roaming QBC)…

  在车主的信息娱乐服务中，可能同时包含了导航（高优先级）和在线音乐（普通优先级）两个业务。SMF能够区分这两个不同的QoS Flow。它可以向CHF上报每个QoS Flow各自的流量。

  车厂可以选择为高优先级的导航流量支付更高的费用，以换取更好的网络保障，而对音乐流量则采用更经济的计费策略。

• 按位置计费 (UE Presence in PRA)

  车厂可能在某个特定的“自动驾驶示范区”（Presence Reporting Area, PRA）内，为测试车辆购买了特殊的网络服务套餐。当AMF检测到车辆进入或离开这个区域时，会通知SMF。SMF可以将这个“位置信息”上报给CHF，CHF据此可以对车辆在该区域内产生的流量，采用不同于区域外的计费策略。

• 按接入类型/RAT类型计费 (Access Type / RAT Type)

  如果车厂的办公楼同时部署了5G和企业Wi-Fi，并且都接入了5GC。CHF可以区分流量是来自3GPP接入（5G）还是非3GPP接入（Wi-Fi），并执行不同的计费。

  在NSA网络下，CHF也能根据SMF（结合eNB）上报的信息，区分流量是来自LTE还是NR，从而实现对5G流量的精确统计。

“切片ID、QFI、位置、接入类型…”李工总结道，“这些全新的计费维度，让运营商的‘定价工具箱’变得前所未有的丰富。他们可以从单纯的‘卖水’（流量），转型为能够根据服务质量、服务场景来定价的‘高级品水师’。”

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3. 计费功能详解：FBC/QBC的实现

It also defines the following functionalities:

• Flow Based Charging (FBC) based on PCC Rules…

• Qos Flow Based Charging (for roaming QBC)…

• CHF capability to enable/disable SMF triggers.

• CHF CDR generation mechanisms for FBC and roaming QBC.

本节进一步明确了实现这些精细化计费的关键功能点：

• 基于流的计费 (FBC/QBC)：这是精细化计费的核心。SMF作为计费的执行点（Charging Enforcement Function），会根据PCF下发的PCC规则，对数据流进行分类，并实时监控其流量。

• 计费触发 (Triggers)：SMF何时向CHF上报信息，是由一系列“触发器”决定的。例如，会话开始/结束、QoS发生变化、用户位置改变、配额用尽等。CHF甚至有能力通过策略，远程使能或禁止SMF的某些计费触发器，以实现更动态的计费控制。

• CDR生成 (CDR Generation)：CHF作为计费的数据生成点（Charging Data Function），负责将从SMF收到的、带有各种“维度标签”的计费信息，整理、合成、并最终生成符合标准格式的CDR话单。

Figure 5.6.4.1-1中的CGF (Charging Gateway Function)，就是负责将CHF生成的CDR话单，进行格式转换并投递给后端计费系统的“网关”。

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4. 总结：计费系统 — 5G商业模式的“使能器”

通过对5G全新计费架构的深入剖析，小玲终于理解了技术与商业是如何通过这个“智能收银台”实现完美闭环的。她将5G计费系统的革命性，总结为三个关键词：

1. 融合 (Converged)：通过引入CHF和Nchf服务化接口，将在线计费（OCS）和离线计费（Offline）统一到一个架构下，实现了架构的简化和运维的便捷。

2. 多维 (Multi-dimensional)：计费的颗粒度从事前的“用户级”，深入到了事中的**“会话级”、“切片级”、“QoS流级”和“位置级”**，为运营商提供了前所未有的精细化定价能力。

3. 使能 (Enabling)：全新的计费系统，不再是业务开发完成后才考虑的“附属品”，而是反过来，成为使能和驱动新商业模式（如SLA计费、API调用计费、能力开放计费）创新的核心引擎。

“我明白了，”小玲感慨道，“5G的计费系统，其设计的核心思想，已经从‘如何为流量收钱’，转变为**‘如何为价值定价’**。它为运营商从2C市场的‘流量经营’，迈向2B市场的‘价值经营’，提供了最坚实的底层工具。这个小小的CHF，承载的正是5G商业成功的巨大希望。”

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FAQ 环节

Q1：CHF是5G核心网的必须网元吗？

A1：是的。在5G SA（独立组网）架构下，CHF是实现计费功能的标准核心网元。所有需要计费的PDU会话，其对应的SMF都必须与CHF进行交互。CHF是5G融合计费系统的核心。

Q2：对于不计费的业务（例如某些物联网业务或VoLTE信令），SMF还需要和CHF交互吗？

A2：这取决于运营商的策略。即使是“免费”的业务，运营商通常也需要对其流量进行统计和审计。在这种情况下，SMF仍然会与CHF交互，但可能会采用一种特殊的“免计费”或“零费率”的计费特征来上报。CHF会生成相应的CDR话单用于统计，但后端的计费系统不会对这些话单产生账单。

Q3：5G的计费和服务化架构如此先进，它如何兼容传统的基于Diameter协议的计费系统？

A3：这是一个非常实际的演进问题。3GPP定义了相应的互通方案。在5GC和传统计费系统（如OCS/OFCS）之间，可以部署一个绑定支持功能（Binding Support Function, BSF）和协议转换功能（如IWF - Interworking Function）。这个功能实体负责将来自CHF的、基于HTTP/2的Nchf消息，转换为传统的、基于Diameter的Ro/Rf消息，反之亦然。通过这种方式，运营商可以在保留现有计费系统的同时，平滑地引入5G核心网。

Q4：一个PDU会话可以同时进行在线和离线计费吗？

A4：可以。融合计费系统（CCS）支持这种混合模式。例如，对于一个后付费用户，他的基础套餐内流量可以采用离线计费模式（会话结束后生成CDR）；而当他购买一个临时的“视频加速包”时，这个加速包的流量就可以采用在线计费模式（实时扣除配额）。SMF会同时维护与CHF的在线和离线计费会话，CHF则负责在后端对这两种计费逻辑进行统一处理。

Q5：本章标题中还提到了OAM（运营、管理和维护），Rel-15在这方面有什么重要的进展？

A5：OAM是确保网络健康运行的关键，其重要性不亚于计费。TR 21.915的第14章“OAM improvements”对此有更详细的描述。简单来说，Rel-15在OAM方面的核心进展，是将网络管理也全面带入了“服务化”和“智能化”的时代。它定义了一整套基于服务化的管理架构（Service Based Management Architecture），允许运营商和第三方通过标准化的API，对网络切片、NF等进行自动化的配置、监控和性能优化。这为实现5G网络的“零接触（Zero-Touch）”自动化运维奠定了基础。我们将在后续解读第14章时，对此进行深入剖析。