51学通信

深度解析 3GPP TS 32.255：5.1.9 Roaming (漫游计费)

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好的，我们将无缝衔接，继续对3GPP TS 32.255规范进行深度剖析。

本篇文章将进入移动通信领域最经典也最复杂的场景之一：漫游。我们将跟随主角“小杰”的脚步，踏上一段国际商务之旅，探索当他身处异国他乡时，5G网络是如何实现无缝连接并进行精确计费的。我们将揭开运营商之间神秘的“网间结算”面纱，并深入理解两种核心漫游模式——归属地路由（Home Routed）和本地疏散（Local Breakout）——在计费架构上的根本差异。

深度解析 3GPP TS 32.255：5.1.9 Roaming (漫游计费)

本文技术原理深度参考了3GPP TS 32.255 V18.6.0 (2024-12) Release 18规范中，关于“5.1.9 Roaming”的核心章节，旨在为读者全面解析5G漫游场景下的计费原则、架构和关键交互机制。

“无缝漫游”是全球移动通信成功的基石。对于运营商而言，漫游计费不仅关系到最终用户的账单，更涉及到运营商之间的批发结算，其复杂性和重要性不言而喻。5G网络在继承传统漫游模式的同时，也引入了更灵活的架构以适应低时延等新业务需求，这给计费系统带来了全新的挑战。

1. 漫游计费的基本原则 (5.1.9.1 General)

本节开篇即为我们描绘了5G漫游计费的两大核心场景，并引入了漫游计费中的关键技术——基于QoS流的计费（QBC）。

1.1 归属地路由 (Home Routed, HR) - 数据“回家”的旅程

这是最传统、最常见的漫游模式。

In home routed scenario, based on roaming agreements between the V-PLMN and the H-PLMN, for each UE roaming in VPLMN:

  • The SMF in VPLMN (V-SMF) shall be able to collect charging information per QoS Flow within a PDU session when UE is determined as an in-bound roamer, for CDR generation in VPLMN.
  • The SMF in HPLMN (H-SMF) may be able to collect charging information per QoS Flow within a PDU session when UE is determined as an out-bound roamer, for CDR generation in HPLMN.

深度解析：

小杰抵达了日本东京，刚下飞机便打开了手机。手机自动搜索并注册到了当地合作运营商（VPLMN，拜访地网络）的网络上。他打开新闻App，开始浏览国内资讯。

  • 数据路径：此时，虽然小杰接入的是日本运营商的基站，但他的所有数据请求都会被封装在一个隧道里，穿越太平洋，送回到他国内归属运营商（HPLMN）的核心网，再从国内访问互联网。这就是所谓的“归属地路由”。

  • 双重计费视角：

    1. HPLMN视角（对用户计费）：对于小杰的归属运营商来说，小杰只是一个“出境漫游”用户。H-SMF（归属地SMF）依然像在国内一样，通过FBC（基于流的计费）机制，根据小杰的套餐对他进行计费。他浏览新闻所产生的流量，会被计入他套餐的国际漫游流量包。
    2. VPLMN视角（网间结算）：对于日本运营商来说，小杰是一个“入境漫游”用户。V-SMF（拜访地SMF）的核心任务不是给小杰出账单，而是要记录自己为小杰提供了多少网络资源和服务，以便将来向小杰的归属运营商收取“过路费”。

In home routed scenario, this charging information collection mechanism is achieved under Roaming QoS flow Based Charging (QBC) performed by each PLMN, based on a set of charging parameters exchanged between the V-SMF and the H-SMF on a per PDU session basis.

深度解析：

这里引出了漫游结算的关键技术：漫游QoS流计费（Roaming QoS flow Based Charging, QBC）。

  • QBC vs FBC：在漫游场景下，我们需要严格区分FBC和QBC。FBC（基于流的计费）是HPLMN用来对最终用户（小杰）收费的，它关心的是业务类型（视频、网页、游戏）。而QBC是VPLMN用来和HPLMN进行网间结算的，它更关心的是为这条数据流提供了何种质量的承载，即QoS Flow。例如，VPLMN可能会对一个保障速率的QoS流（如高清视频通话）收取比普通尽力而为的QoS流（如收发邮件）高得多的批发价格。

  • 漫游计费协议 (Roaming Charging Profile)：VPLMN如何知道该如何为小杰的QoS流计费呢？答案在于运营商之间预先签订的漫游协议，这些协议在技术上被物化为一套参数集，在PDU会话建立时由H-SMF传递给V-SMF。

Optionally, for QBC, the “Roaming Charging Profile” negotiated between the VPLMN and the HPLMN.

这个Roaming Charging Profile就像一份详细的“记账指南”，它告诉V-SMF：针对来自HPLMN的用户，你应该监控哪些计费触发条件（如QoS变更、位置移动），各种事件应该如何上报，等等。

1.2 本地疏散 (Local Breakout, LBO) - “入乡随俗”的捷径

下午，小杰需要使用一款日本本地的低时延AR导航应用来游览东京。如果数据还绕回国内，延迟将无法忍受。此时，网络可能会为他启用LBO模式。

In local breakout scenario, based on roaming agreements between the V-PLMN and the H-PLMN, for each UE roaming in VPLMN:

  • The SMF in VPLMN (V-SMF) shall be able to collect charging information within a PDU session when UE is determined as a roamer:
    • per QoS flow for CDR generation by V-CHF in VPLMN and CDR generation by H-CHF in HPLMN;
    • per service data flow for converged charging…

深度解析：

  • 数据路径：在LBO模式下，小杰的AR导航应用数据直接从日本运营商的核心网访问互联网，不再绕行回国，大大降低了时延。

  • 计费架构的根本变化：

    1. V-SMF成为了“总代理”。它不仅管理本地接入，还承担了之前H-SMF的一部分职责，直接对接应用策略（通过VPLMN的PCF）和计费。
    2. V-SMF需要为“两家人”记账。一方面，它需要通过FBC和QBC机制与V-CHF交互，记录VPLMN的内部成本。
    3. 另一方面，也是最关键的，V-SMF必须与远在国内的H-CHF直接通信。

per service data flow for converged charging… when applicable:

  • with or without quota management to H-CHF in HPLMN;
  • without quota management to V-CHF in VPLMN.

深度解析：

这意味着V-SMF会收集小杰使用AR导航的业务数据流（SDF）信息，然后打包发给H-CHF。H-CHF收到这些来自异国他乡的“消费报告”后，执行真正的用户计费：

  • 在线计费（有配额管理）：如果小傑的漫遊套餐需要实时扣费，H-CHF会通过V-SMF远程授权配额。V-SMF拿到配额后，在本地执行监控，并在配额用尽前向H-CHF再次申请。
  • 离线计费（无配额管理）：如果小杰是后付费用户，V-SMF则仅需定期将使用量报告给H-CHF即可。

LBO架构的计费复杂度远高于HR，但它为漫游用户享受低时延、本地化的5G新业务提供了可能。

2. 在异国他乡寻找“会计师” (5.1.9.2 CHF selection)

在漫游场景下，SMF们（V-SMF和H-SMF）如何准确找到它们各自应该汇报的CHF？

V-CHF selection by the V-SMF, home routed and local breakout scenario…, is based on the following and with this priority order (highest to lowest):

  • NRF based discovery, can be based on that the UE is an inbound roamer i.e., HPLMN of the UE.
  • V-SMF locally provisioned charging characteristics.

深度解析：

  • V-SMF如何选择V-CHF？
    • 当V-SMF识别出小杰是一个入境漫游用户后，它会在VPLMN内部的网络中，通过NRF（网络功能仓库）去发现一个合适的V-CHF。它可能会在发现请求中指明“这是一个用于处理漫游结算（IR.21）业务的计费会话”，NRF据此返回一个专门处理漫游业务的CHF地址。其次，本地配置也可以作为兜底。

H-CHF selection by the H-SMF, home routed scenario, follows the CHF selection in clause 5.1.8.

  • H-SMF如何选择H-CHF？ (HR场景)
    • 在HR场景下，H-SMF是在自己的“主场”作战，它选择H-CHF的方式与处理本地用户完全一样，遵循5.1.8节定义的“PCF → UDM → NRF → 本地配置”的优先级顺序。

H-CHF selection by the V-SMF, local breakout scenario, is based on the following and with this priority order (highest to lowest):

  • NRF based discovery, can be based on HPLMN of the UE.
  • V-SMF locally provisioned charging characteristics.
  • V-SMF如何选择H-CHF？ (LBO场景)
    • 这是最有趣的部分。V-SMF身处日本，如何找到远在中国的小杰归属网络的H-CHF？答案是，V-SMF需要通过HPLMN的NRF来发现。这个发现过程通常需要通过安全的跨网边界通道（借助SEPP）来完成。V-SMF会向归属网络的NRF查询，NRF根据小杰的签约信息或HPLMN的策略，返回一个合适的H-CHF地址。

3. 计费系统间的“密谈” (5.1.9.3 Interactions between CHFs in LBO roaming)

在某些高级的LBO漫游场景下，运营商的计费系统之间甚至需要直接“对话”。

The interaction between two CHFs in LBO roaming, e.g. V-CHF and H-CHF, H-CHF and A-CHF, is via the Nchf_ConvergedCharging service API. The charging session between V-CHF and H-CHF is per PDU session, the charging sessions between V-SMF and V-CHF are synchronized with the V-CHF and H-CHF.

深度解析：

想象一下，小杰正在使用LBO模式下的AR导航。此时，V-SMF向V-CHF报告了使用情况。如果运营商间的协议要求更实时的策略协同，可能会发生以下交互：

  1. V-CHF收到V-SMF的报告后，它不仅仅是自己记录，还会主动调用H-CHF的Nchf_ConvergedCharging接口，将这些计费信息“转发”给H-CHF。
  2. H-CHF收到信息后，进行用户侧的计费处理，然后将结果（如“配额已批准”或“用户已达消费上限”）返回给V-CHF。
  3. V-CHF再将H-CHF的决策结果传递给V-SMF，以执行最终的策略。

V-CHF generate the charging information to H-CHF based on the charging information received from V-SMF, with the same charging identifier received from V-SMF.

这个“二传手”模式的核心是，所有的交互都围绕着同一个Charging Identifier。这条ID从V-SMF产生，流经V-CHF，最终抵达H-CHF，确保了从数据采集到最终计费决策的端到端事务一致性。

这种CHF间的直接交互，为运营商实现更复杂的动态漫游策略，例如联合反欺诈、动态调整漫游费率等，提供了强大的技术手段。

文章结尾

通过对5.1.9节漫游计费原则的深度解读，我们跟随小杰完成了一次跨国之旅，并揭开了看似简单的“漫游”背后复杂的计费与结算体系。我们理解了Home Routed和Local Breakout两种模式在数据路径和计费架构上的根本区别，并掌握了QBC（用于网间结算）和FBC（用于用户计费）在漫游场景下的不同分工。此外，我们还探讨了漫游场景下计费功能实体的选择机制，以及CHF之间直接交互的高级模式。

漫游计费是5G商业运营中不可或缺的一环，其设计的灵活性和完备性，直接决定了运营商的全球服务能力和盈利水平。

在下一篇文章中，我们将继续探讨5.1节中其他重要的计费原则，如对双模终端 secondary RAT 的流量上报等特定场景。敬请期待！

FAQ环节

Q1：在漫游时，FBC（基于流的计费）和QBC（基于QoS流的计费）到底有什么区别？ A1：这是漫游计费中最核心也最容易混淆的概念。简单来说，FBC主要服务于最终用户计费，而QBC主要服务于运营商之间的网间结算。当您漫游时，您的归属运营商（HPLMN）仍然通过FBC，根据您的套餐（如漫游数据包）来计算您的账单。而您所在的漫游地运营商（VPLMN）则通过QBC，根据它为您提供的网络服务质量（QoS流等级），来计算它应该向您的归属运营商收取多少“批发费用”。

Q2：当我出国漫游时，我的话费到底是怎么计算的？谁在收我的钱？ A2：最终向您收取话费的永远是您的归属运营商（HPLMN）。计费过程如下：1) 您在漫游地（VPLMN）使用网络。2) VPLMN的设备（V-SMF）记录了您的使用情况。3) 这些使用情况会通过标准化的方式（HR或LBO架构）上报给您的HPLMN的计费系统（H-CHF）。4) H-CHF根据您的套餐内容（例如您购买了“日本7日漫游包”）计算出您应付的费用，并体现在您下个月的账单上。您支付的这笔钱，一部分会由您的归属运营商留下作为利润，另一部分则需要支付给漫游地运营商作为网络资源使用费。

Q3：什么是“漫游计费协议”（Roaming Charging Profile）？它有什么作用？ A3：“漫游计费协议”是两大运营商漫游协议在技术层面的体现。它是一套详细的参数和规则，由归属网络（HPLMN）在您的PDU会话建立时传递给拜访地网络（VPLMN）。它规定了VPLMN应该如何为您的会话进行计费数据收集，例如：需要监控哪些QoS等级的流量、达到多少流量或时长后需要生成一次报告、发生网络切换时是否需要上报等等。它是保证两家运营商在计费统计口径上保持一致的“技术合同”。

Q4：为什么运营商要提供本地疏散（LBO）这种复杂的漫游模式？ A4：主要是为了提升用户体验，特别是对于时延敏感的新型5G业务。在传统的归属地路由（HR）模式下，所有数据都要绕回国内，访问国外的本地服务器时会产生很高的网络延迟，这对于云游戏、AR/VR、远程驾驶等应用是不可接受的。LBO模式允许数据直接从漫游地访问互联网，时延最低，能让漫游用户享受到与本地用户几乎无差别的业务体验。

Q5：在LBO漫游模式下，既然我的数据不回国了，我的归属运营商是如何控制我的流量使用，防止我用到“天价”账单的？ A5：这是通过控制面信令的交互实现的，体现了5G核心网“控制面与用户面分离”的架构优势。虽然您的用户数据（用户面）在本地疏散，但控制您的会话策略的信令（控制面）仍然与您的归属网络紧密相连。拜访地的V-SMF在为您提供服务前，必须向您归属地的H-CHF（通过在线计费流程）申请配额。只有H-CHF批准（比如，确认您的漫游包还有余额），V-SMF才会在本地放行您的数据流量。这种远程的“遥控授权”机制，确保了您的使用始终在归属运营商的掌控之中。

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