En la arquitectura 3GPP, la Policy and Charging Rules Function (PCRF) toma la decisión de control de políticas. La Policy and Charging Enforcement Function (PCEF) la aplica. La PCRF gestiona las reglas en la PCEF a través de la interfaz Gx; la PCEF informa el consumo a la facturación a través de Gy y Gz. En nuestra PCEF, la inspección profunda de paquetes (DPI) identifica las aplicaciones en el tráfico.
¿Qué decide la PCRF y qué aplica la PCEF?
Según 3GPP TS 23.203, la PCRF toma la decisión de control de políticas: determina cómo se trata en la PCEF el tráfico de determinados servicios. La PCEF, ubicada en el gateway, aplica esa decisión controlando si un flujo pasa y qué calidad de servicio (QoS) recibe.
El estándar asigna a la PCRF la decisión de control de políticas y el control de la tarificación basada en flujos. La PCRF ofrece a la PCEF control de red sobre la detección de flujos de datos de servicio, el gating, la QoS y la tarificación basada en flujos, excepto la gestión de crédito. La PCRF define el tratamiento del tráfico del plano de usuario en la PCEF para que corresponda al perfil de suscripción del usuario.
En la arquitectura 3GPP, la PCEF se encarga de la detección de flujos de datos de servicio, la aplicación de políticas y la tarificación basada en flujos. Aplica las políticas de dos maneras. El gate enforcement deja pasar un flujo solo si su compuerta está abierta, y el QoS enforcement aplica al flujo la QoS autorizada. La PCEF también mide los flujos de datos de servicio y gestiona las interacciones de tarificación online y offline.
La PCRF decide, y la PCEF aplica la decisión al tráfico. Nuestra PCEF aplica las políticas de QoS y la facturación flexible según lo que requiere la PCRF.
Cómo se comunican la PCEF y la PCRF: Gx, Gy y el flujo de la sesión
La PCEF y la PCRF se comunican a través de la interfaz Gx, una interfaz Diameter. Cuando se establece la sesión de datos de un suscriptor, la PCEF envía a la PCRF un CC-Request (CCR). La PCRF responde con un CC-Answer (CCA) que entrega las reglas de control de políticas y tarificación (PCC) para esa sesión. La PCEF informa el consumo a la facturación a través de Gy y Gz.
Diameter transporta mensajes de autenticación, autorización y contabilidad (AAA) sobre TCP o Stream Control Transmission Protocol (SCTP). Consulte la entrada protocolo Diameter de nuestro glosario.
En la arquitectura 3GPP, una regla PCC permite detectar un flujo de datos de servicio y contiene parámetros para el control de políticas y/o el control de tarificación.
| Interfaz | Qué conecta | Qué transporta |
|---|---|---|
| Gx | PCEF y PCRF | Reglas PCC dinámicas y referencias a reglas predefinidas, de la PCRF a la PCEF; solicitudes e informes de eventos, de la PCEF a la PCRF |
| Gy | PCEF y sistema de tarificación online (OCS) | Control de crédito online para la tarificación basada en flujos, sobre Diameter |
| Gz | PCEF y sistema de tarificación offline (OFCS) | Información de tarificación offline para la tarificación basada en flujos |
| Sy | PCRF y OCS | Información sobre el estado de los contadores de políticas relativos al gasto del suscriptor, del OCS a la PCRF |
Nuestro artículo DPI System Components describe un ejemplo de sesión de datos; aquí lo resumimos en seis pasos.
| Flujo de una sesión de ejemplo | Qué sucede | Interfaz |
|---|---|---|
| 1. Inicio de la sesión | La PCEF envía a la PCRF un CC-Request con información del suscriptor y del servicio | Gx |
| 2. Perfil | La PCRF solicita el perfil del suscriptor al repositorio de datos de usuario (UDR) por Ud; para ello, el estándar también define el repositorio de perfiles de suscripción (SPR) por Sp | Sp o Ud |
| 3. Decisión | La PCRF decide si presta el servicio y con qué parámetros de calidad, y genera las reglas PCC | Dentro de la PCRF |
| 4. Respuesta | La PCRF devuelve las reglas a la PCEF en un CC-Answer | Gx |
| 5. Control de crédito | La PCEF abre una sesión de control de crédito con el OCS, la sesión se autoriza y el tráfico empieza a fluir | Gy |
| 6. Fin de la sesión | La PCEF cierra las sesiones Diameter con la PCRF y con el OCS | Gx, Gy |
Sesión del suscriptor -> PCEF (nuestro motor DPI)
PCEF –Gx: CC-Request–> PCRF
PCRF –Sp o Ud–> repositorio de perfiles de suscripción (SPR) o repositorio de datos de usuario (UDR)
PCRF –Gx: CC-Answer con reglas PCC–> PCEF
PCEF –Gy–> OCS (tarificación online)
PCEF –Gz–> OFCS (tarificación offline)
PCRF <–Sy– OCS Los enlaces Gx, Ud y Gy siguen la sesión de ejemplo; Sp, Gz y Sy provienen del estándar. La etiqueta DPI se refiere únicamente a nuestra PCEF. En el ejemplo anterior, una vez que la sesión se autoriza y el tráfico fluye, la PCEF le aplica las reglas recibidas. El DPI de nuestra PCEF identifica las aplicaciones en ese tráfico. La PCEF limita, bloquea o permite el flujo y cuenta su volumen para la facturación a través de Gy y Gz. En la arquitectura 3GPP, la PCRF también puede enviar nuevas reglas sin que la PCEF las solicite, en un Re-Auth-Request (RAR). La PCEF responde con un Re-Auth-Answer (RAA). La PCEF informa a la PCRF los eventos a los que la PCRF se suscribió, y algunos eventos los informa siempre. También informa el consumo acumulado cuando se alcanza un umbral definido por la PCRF. Nuestra PCEF se conecta a la red del operador en Gi/SGi y trabaja con la PCRF, el OCS y el OFCS a través de las interfaces estándar Gx, Gy y Gz.
Dónde entra el DPI y por qué lo necesita la PCEF
Nuestra PCEF se basa en nuestro propio motor DPI, que analiza el tráfico que pasa por él e identifica las aplicaciones que contiene. Clasifica el tráfico por aplicación y protocolo, no solo por puerto y dirección IP, que es lo que requiere la tarificación por tipo de servicio. Luego, la PCEF aplica las políticas tarifarias que recibe de la PCRF.
Primero va la clasificación: identifica las aplicaciones y los protocolos en el tráfico. Después vienen la gestión, la optimización y la priorización del tráfico.
El DPI identifica una aplicación principalmente mediante el análisis de firmas. Cada aplicación tiene rasgos característicos que se almacenan en una base de firmas, que debe actualizarse a medida que aparecen nuevas aplicaciones. Nuestro artículo sobre cómo la PCEF y el DPI trabajan con ML e IA explica cómo una PCEF utiliza el DPI.
El tráfico cifrado es más difícil de clasificar: el DPI no puede leer la carga útil cifrada, así que se basa en los metadatos no cifrados y en el análisis de comportamiento y heurístico. Ningún método clasifica todo el tráfico por sí solo, por lo que se combinan varios. Los métodos se describen en nuestro artículo Traffic Classification and Deep Packet Inspection.
Según 3GPP TS 23.203, la detección de aplicaciones se realiza en la Traffic Detection Function (TDF) o en una PCEF ampliada con detección y control de aplicaciones (ADC). El estándar no define cómo se detectan las aplicaciones; eso queda a cargo de la implementación de cada fabricante.
Cómo una regla tarifaria se convierte en una acción sobre el tráfico en tiempo real
La PCEF aplica en tiempo real al tráfico del suscriptor las políticas de tarificación y QoS que recibe de la PCRF por Gx: limita la velocidad, bloquea o permite el tráfico y cuenta el volumen de datos por servicio. Transfiere ese volumen a la facturación a través de Gy y Gz. Sin su aplicación en una PCEF, las reglas definidas en la PCRF se quedan en el papel.
Nuestra PCEF admite la tarificación por aplicación, categoría de tráfico y perfil de suscriptor. La lógica de las reglas para los rating groups se define a través de la PCRF; la PCEF la aplica al tráfico.
En una política de uso justo (fair usage policy), nuestra PCEF registra el consumo del paquete mediante la integración por Gy con el OCS. Lo que ocurre cuando se agota la cuota depende de si el OCS y la PCRF están conectados por Sy. Con Sy, el OCS informa a la PCRF el estado de los contadores de políticas. Entonces la PCRF cambia los servicios o sus parámetros en la sesión del suscriptor según su propia lógica, por ejemplo, reduce la velocidad.
Sin Sy, el OCS envía a la PCEF una final unit indication (FUI) por Gy, y la PCEF bloquea el servicio. Según la configuración, nuestra PCEF lo hace de una de dos maneras. O deja de reenviar los paquetes del servicio, o activa un charging rule base name (CRBN), un grupo de reglas que implementa el bloqueo. La segunda opción se usa con frecuencia para un portal cautivo: el suscriptor es redirigido y el acceso se limita a los recursos necesarios para llegar al portal del operador y recargar saldo.
Para el zero-rating, nuestra PCEF reconoce una aplicación de mensajería o una plataforma de video mediante la clasificación DPI, no mediante una lista de direcciones IP. Tarifica ese tráfico por separado, lo cuenta en su propio bucket e informa ese bucket a la facturación. El tráfico con zero-rating no reduce la cuota principal. Para otros escenarios tarifarios, consulte nuestro artículo sobre cómo cambiaron las tarifas móviles y qué lugar ocupa la PCEF.
Qué le pasa al enlace PCEF–PCRF bajo carga
La PCRF puede convertirse en un cuello de botella. El crecimiento de suscriptores, dispositivos de Internet de las cosas (IoT) y sesiones Gx sobrecarga una PCRF dimensionada para volúmenes menores. Además, Diameter sobre TCP agrega el bloqueo head-of-line (HOL), en el que el retraso de una sesión ralentiza el procesamiento de las demás.
Usamos el término PCRF offload para referirnos a trasladar a un proxy parte de la lógica de decisión y del procesamiento de mensajes Diameter y Gx. El objetivo es reducir la carga de la PCRF principal. El PCRF offload no reemplaza la PCRF existente.
Nuestro PCRF Proxy se instala en un corte de la interfaz Gx entre la PCEF y la PCRF como un nodo transparente. Su Diameter bridge convierte las sesiones TCP en SCTP multistream para eliminar el bloqueo HOL.
Nuestra PCEF se basa en una arquitectura Control and User Plane Separation (CUPS). Esta permite que el procesamiento del tráfico (el plano de usuario) escale de forma independiente de la lógica de gestión de políticas (el plano de control). Explicamos esta separación en nuestro artículo CUPS para PCEF y PGW.
Nuestro PCRF Proxy se implementa en cuatro etapas: auditoría de la carga de señalización, inserción del proxy en el corte de Gx, configuración de las reglas de offload y monitoreo con ajuste fino del enrutamiento.
Cómo trabajamos con los operadores en la PCEF
El operador completa un formulario. Nos ponemos en contacto con el operador, precisamos la tarea, le damos acceso a la documentación y respondemos sus preguntas; luego analizamos la situación actual: volumen de tráfico, equipos disponibles y funcionalidades que necesita el operador. Nuestros ingenieros instalan el software elegido y lo adaptan a las tareas del operador. El contrato se firma después de una prueba exitosa.
El software puede probarse en los equipos del propio operador, en una máquina virtual o por VPN.
La implementación de nuestra PCEF pasa por varias etapas. Incluyen una auditoría de la red y del sistema de facturación actuales y el diseño del esquema de integración. Las interfaces Gx y Gy se configuran con la PCRF y el sistema de facturación. Un piloto en un segmento limitado de suscriptores precede al despliegue a escala completa con monitoreo en Stingray NMS. Nuestros especialistas acompañan el proyecto desde el piloto hasta el soporte posterior al lanzamiento.
Brindamos soporte técnico mientras la PCEF se conecta a la facturación del operador a través de las interfaces estándar. Nuestra PCEF cuenta con experiencia de integración con PCRF, OCS y OFCS de distintos sistemas de facturación. Encontrará más información en las páginas de nuestra PCEF, nuestro PCRF Proxy y la solución PCRF Offload.
Preguntas frecuentes
¿Qué significa PCEF?
En 3GPP, PCEF significa Policy and Charging Enforcement Function. Se ubica en el gateway y se encarga de la detección de flujos de datos de servicio, la aplicación de políticas y la tarificación basada en flujos. La PCRF es la Policy and Charging Rules Function, que gestiona las reglas en ella a través de Gx.
¿Qué nodo toma las decisiones de políticas, la PCEF o la PCRF?
La PCRF toma la decisión de control de políticas. En la arquitectura 3GPP, determina cómo se trata en la PCEF el tráfico de determinados servicios. La PCEF aplica esa decisión controlando si un flujo pasa y qué QoS recibe, con las reglas que recibe por Gx.
¿Qué interfaces conectan la PCEF con la PCRF y con la facturación?
Gx conecta la PCEF con la PCRF. Gy la conecta con el OCS, y Gz con el OFCS. Sy une la PCRF y el OCS. Nuestra PCEF utiliza estas interfaces estándar: Gx con la PCRF, Gy con el OCS y Gz con el OFCS.
¿Qué hace el DPI en una PCEF?
En nuestra PCEF, el DPI identifica las aplicaciones en el tráfico que pasa por ella. La clasificación es el primer paso, y después la PCEF establece prioridades y aplica las políticas tarifarias. Nuestro propio motor DPI, sobre el que se basa la PCEF, clasifica el tráfico por aplicación y protocolo.
¿Qué es un PCRF Proxy y cómo trabaja con una PCRF existente?
Nuestro PCRF Proxy es un nodo transparente en el enlace Gx entre la PCEF y la PCRF. Procesa por sí mismo parte de las solicitudes, y el resto va a la PCRF existente. Llamamos a esto PCRF offload, y no reemplaza la PCRF existente.
¿A qué corresponden la PCRF y la PCEF en 5G?
En el núcleo 5G, la arquitectura 3GPP hace corresponder la PCRF con la Policy Control Function (PCF). La PCEF corresponde a la combinación de la Session Management Function (SMF) y la User Plane Function (UPF). N7 une la SMF y la PCF.
