5G 的到来将引发 ICT 步入万物互联的时代，用户数和使用量都会存在量级的增长，系统处理压力日渐凸显，虽然目前业务系统已实现计费应用和数据平台横向扩展能力，但是要支撑海量的话单处理能力，对主机、网络、存储等硬件资源的需求将是巨大的。

按 3GPP 的 5G 规范，计费系统是通过返回给网元的应答包中，下发配额给网元，从而控制网元发送消息给计费系统的频率。我们有没有办法利用话单接口协议的改变来减少话单量呢？套内大流量的用户有必要输出那么多话单吗？是否可以利用 AI 技术做提前预测呢？

减轻系统性能压力刻不容缓

随着智能终端普及、移动互联网应用日益丰富，提速降费、流量经营、物联网等业务的有序开展，导致话单量呈几何倍增，这对运营商系统支撑带来严峻的挑战。

以运营商某省无限流量业务发展为例，2018 年 09 月至 2019 年 07 月消息量增长 126%，存储增加 263%，2019 年 07 月日均消息量 15.7 亿、日均详单量达 7.6 亿，这对于运营商支撑系统的能力、存储、带宽等都是不小的压力。

4G 时代业务的发展带来了话单批价运算量 10 到 20 倍的增长。即将到来的 5G 网络，也必将引发整个 ICT 产业从当下的移动互联网为主转而步入到万物互联的时代，届时对于运营商的系统容量和计费能力需求将无法预知。

为了减轻 5G 海量话单带来的系统性能压力，减少主机、网络、存储等硬件资源需求，迫切需要采用有效的机制来降低计费与网元的交互次数，同时减少计费话单量。

如何有效减轻系统性能压力

01 方案分析

要想减轻计费系统的性能压力，首先我们要来了解下目前计费系统与网元的消息交互模式。按 3GPP 的 5G 规范，计费系统是通过返回给网元的应答包中，下发配额给网元，从而控制网元发送消息给计费系统的频率。目前计费系统给网元下发的配额一般采用固定配额，但固定配额存在以下几个问题：如果配额配置太大，则每条消息产生的时长流量就比较大，从而导致欠费、提醒难控制；如果配额配置太小，则网元下发给计费系统的消息量就会激增，从而导致计费系统性能压力增大。

通过引入智能动态步长，可以根据不同用户、不同流量业务使用情况，精准的对用户未来流量使用趋势进行预测。然后根据趋势预测数据，针对性的对每个用户的每个业务类型单独计算步长。当用户使用量未达到流量提醒阈值之前，参考用户预测数据，优先控制话单量；当用户使用量达到流量提醒阈值之后，使用小步长，优先控制欠费和确保提醒及时性。

使用智能动态步长之后，用户每天话单量将随着步长的变化而变化，如下图所示：

步长和话单量趋势图

根据以上的步长和话单量趋势图，我们可以看出：月初时，用户套餐剩余量比较大，此时给用户一个较大的步长，话单量会比较小；月底时，随着用户套餐剩余量减小，最终步长采用基准步长，此时话单量会增大。

02 2C 场景效果举例

举个场景进行说明：假设用户 A 订购一个流量为 50G 的套餐，提醒阈值为 80%。用户 A 于 3 日 8：00 上网 3 小时，使用流量 3G；于 25 日 19：00 上网 2 小时，使用流量 2G。

那么对于用户 A，在 3 日 8：00~10：00 之间，由于套内剩余量比较大，系统将根据用户上网预测流量进行步长计算，步长为 1G，系统将生成 3G/1G=3 条话单；25 日 19：00~20：00 之间，由于套内剩余量比较小，系统将根据用户套内剩余量进行步长计算，步长为 0.5G，系统将生成 1G/0.5G=2 条话单；25 日 20：00~21：00 之间，由于套内剩余量为 0，系统将使用基准步长（0.1G），生成 1G/0.1G=10 条话单。使用动态步长的情况下，合计生成话单数为 3+2+10=15 条。

如果不使用动态步长，全部采用基准步长（0.1G）,那么系统将生成(3G+2G)/0.1G=50 条话单。

如上所示，用户 A 在这两个时间段内的流量使用智能动态步长就能减少 35 条话单，减少了 70%的话单。

03 2B 场景效果举例

我们来看一下 5G 2B 的情况，假设高速公路交警采用 5G 高速无人机做自动巡检，一个无人机一天可以巡检 6 个小时，按 4G 的固定步长（每 15 分钟下一条话单），一个无人机一天就要产生 24 条话单。一条 1200 公里的高速公路，一个来回要 10 个无人机，要做到不间断巡检的话，至少要有 240 个无人机。

4G 固定步长的话，一天要产生 5760 条话单。按 5G 动态步长的情况下，2B 交警用户无限量，每个无人机每天产生 1 条话单，一天总共只需要下 240 条话单，话单量只有 4G 的 1/24。因此，对于 5G 2B 这类大政企客户的话，动态步长可以节省的话单量和计算资源更加可观。

5G 智能动态步长需解决的关键问题

要实现 5G 智能动态步长，还有两个关键问题需要解决：

1）CHF 环节响应时延要求严格，如何设计 5G 智能动态步长与计费系统交互流程，才能实现低时延、无入侵的智能动态步长计算，从而有效控制计费话单量？

2）不同用户群体具备不同行为特征，5G 智能动态步长如何进行智能预测，才能生成准确的用户预测数据？

由此，5G 智能动态步长与计费系统对接的设计要点：1）不能影响 CHF 低响应时长要求；2）需要兼顾欠费风险控制和提醒及时性保障，最好对现有计费流程不造成冲击；3）有效控制话单量。

非侵入性系统对接方案

基于以上设计要点考虑，我们设计的 5G 智能动态步长与计费系统整体交互流程如下图所示：

5G 智能动态步长与计费系统交互流程

关键步骤如下：

• 配额申请：当用户需要使用服务时，5G 网元向 CHF 发送计费数据请求，申请用户可使用的流量。

• 智能预测：根据实时和历史的清单量本数据，运用我司独有的针对业务系统智能运维的 AIOps 技术进行用户行为和发展趋势分析，生成用户预测数据。

• 智能计算：参考量本变更数据和用户预测数据，同时根据流量提醒阈值策略配置，运用我司自研的动态步长计算模型，生成用户动态步长。

• 配额下发：CHF 在生成返回给 5G 网元计费数据应答报文时，根据 5G 智能动态步长系统生成的动态步长数据，下发配额给 5G 网元。

基于以上流程设计，我们来分析下是否有充分考虑和解决我们关注的设计要点：1）CHF 只是增加了接收用户动态步长数据的步骤，可以异步进行，不会影响 CHF 总体响应时长；2）计费流程基本保持不变，用户欠费风险控制和提醒及时性保障不受影响；3）话单量控制主要取决于 CHF 下发的配额，即智能计算生成的用户动态步长结果，流程上没有问题。

准确的用户数据预测

通过引入 AIOps 智运维引擎，运用大数据、数据挖掘技术构建支持 5G 智能动态步长的用户数据预测，赋能计费系统，让一线运维人员不再依赖人工经验配置粗粒度的固定步长规则，从而实现精细化支撑用户级别的动态步长。

不同用户群体具备不同行为特征，如普通职员节假日时手机使用频率明显高于工作日，而销售人员工作日时手机使用频率较高；部分人群的流量多用于社交方面，而部分人群流量消耗集中于视频 APP。为体现不同用户群体的行为习惯，我们需要针对不同用户群分别构建预测模型。不同用户群体、流量使用时长预测场景，建模字段一致，仅需调整数据准备方案（于目标用户群体中抽取样本数据作为建模数据）。

以小时作为切片粒度，将日时间划分为 24 个时间段。基于用户基本信息、用户消费习惯、流量消耗情况、流量使用习惯、历史各时间片段流量用量明细及节假日属性等，通过构建回归模型，预测用户在未来某天、某一时间片段的流量用量情况。

5G 智能动态步长带来的好处

产品效果

据初步估算，相比 4G 固定步长，5G 动态步长预计可以减少 50%的话单量，一个千亿级月话单量的省份一年可以节省 2250 万的扩容投资。该产品可对接各运营商的计费系统，具备快速部署、非侵入性对接、配置灵活、预测准确、不影响原系统等特点。

我们挑选 4 个现网大流量用户，采用固定步长 100M，共生成话单 70702 条，其中有 61267 条为 100M 的连续流量话单，分别属于 1757 个连续时段区间。

如果使用智能动态步长，这 61267 条 100M 的连续流量话单，预计可合并为 1757 条话单。预计使用智能动态步长的总话单数为 70702-61267+1757=11192 条。

综上所述，对于 5G 大流量话单，预计使用 5G 智能动态步长可减少话单数(70702-11192)/ 70702=84%。

按照大流量用户减少 70%的话单、普通用户减少 30%的话单来测算，相比 4G 预计可以减少 50%的话单量。一个 100 亿级 5G 月话单量的省份一年可以减少 57T 存储、25 台主机的扩容，一年可以节省 225 万投资。一个千亿级 5G 月话单量的省份一年可以减少 570T 存储、250 台主机的扩容，一年可以节省 2250 万投资。近期主要发展 2C，如果后面 2B 发展起来后，可以节省的话单量和节省的投资更加可观。

产品亮点

无缝对接：与计费系统对接简单，支持对接不同厂商的计费系统

通过接收计费系统话单实现智能动态步长计算，通过动态步长同步供计费系统使用，计费系统几乎无改造。

快速部署：支持容器化的快速交付部署方式

支持 docker 镜像一键发布、部署和回退，应用部署 5 分钟内完成。

预测准确：使用大数据分析智能预测用户未来流量使用情况

通过引入 AIOps 智运维引擎，支持 AI 模型自学习和优化、智能场景快速加载，运用我司独有的针对业务系统智能运维的 AIOps 技术实现 5G 智能动态步长的用户数据预测生成。可针对具备不同行为特征的不同用户群体分别进行预测，包括用户基本信息、用户消费习惯、流量消耗情况、流量使用习惯等。

配置灵活：支持灵活的动态步长计算策略配置

通过引入灵活的动态步长配置模型，支持按销售品或销售品组进行复杂场景的动态步长计算策略配置，照顾用户的个性化流量使用场景。比如一个用户订购多个套餐，可通过配置归并组合并用户流量进行动态步长计算。

不影响及时性：既可控制话单量也不影响欠费提醒和停机的及时性

用户使用量未达到流量提醒阈值之前，参考用户预测数据，减少话单量；用户使用量达到流量提醒阈值之后，使用小步长，优先控制欠费、确保提醒及时。

带来的收益

浩鲸科技 BSS 产品线和数据智能产品线通力打造的 5G 智能动态步长产品，就是基于 5G 新的 NCHF 协议，引入 AIOps 智运维引擎，运用大数据+AI 分析用户的使用习惯，提前预测用户套内使用量，实现动态配额，可以在不增加用户欠费风险的前提下，有效降低计费与网元的交互次数，减少 5G 话单量，从而减轻 5G 带来的系统性能压力。在马来西亚吉隆坡的电信管理论坛亚洲站 (TM Forum Asia)上，浩鲸科技展示的基于 5G 智能动态步长的智能计费等催化剂项目，携手运营商和合作伙伴斩获“杰出催化剂-创新奖（Outstanding Catalyst-Innovation）”大奖！

减轻计费系统性能压力：通过大数据分析用户的使用习惯，采用智能配额，实时动态控制消息交互，在不增加用户欠费风险的前提下，可以有效降低计费与网元的交互次数，减轻 5G 海量话单带来的系统性能压力。2C 预计可以减少 50%的话单量，2B 预计可以减少到原有话单量的 1/20 到 1/30。

降低计费硬件投资需求：由于 5G 计费话单量减少，5G 计费流程各环节的处理能力要求也将降低，与之相对应的 5G 计费应用、MDB、数据库、消息中间件、文件系统等对应的主机、网络、存储等硬件需求也将大幅度降低。

提升流量阈值提醒准确性：通过智能配额参考流量提醒阈值，在用户流量达到流量提醒阈值后，用户将使用基准步长（较小步长）进行配额授权，触发流量阈值提醒时，用户实际使用流量大小将更接近于用户配置的流量提醒阈值。

客户流量详单查询快：按原来的固定步长，一个用户一个月的话单就有成千上万，查询效率低，想要查询流量的详细使用情况，分析起来也比较耗时。5G 使用动态步长后，同等使用的情况下，话单量比原先会减少很多，用户一方面查询快，另一方面也比较容易分析流量使用详情。