CN101052201A - 一种演进的移动通讯系统及其策略协商方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种演进的移动通讯系统及其策略协商方法,所述系统包括:接入系统、核心网络、策略决策网元PCRF和用户签约数据库HSS,所述核心网络具有多个数据网关功能节点或多个逻辑的数据网关功能模块,将其中负责在多种无线系统间或同一种无线系统内进行移动转换的具有锚点功能的网关节点或模块作为与PCRF连接的策略协商点;其他的策略执行设备的策略通过上述网关节点或模块获取。采用本发明,可以降低处理流程的冗余性和复杂性;特别是在漫游场景下通过漫游网络的UPE和归属网络的IASA接入时,PCRF间的协商流程更为简洁。
Description
技术领域
本发明属于移动通信技术中的分组域领域,涉及一种在演进的移动通讯系统及其策略获取和协商的方法,特别是涉及一种在多个策略执行体共存时如何使所有策略体获取策略的系统和方法。
背景技术
随着Wimax(World Interoperability for Microwave Access,全球微波接入互通)的异军突起,第三代移动通信系统要保持其在移动通信领域的强有力的竞争力,必须提高其网络性能和降低网络建设和运营成本。因此,3GPP(3rd GenerationPartnership Project,第三代合作伙伴计划)的标准化工作组,目前正致力于研究对PS Core(Packet Switch Core,包交换核心网)和UTRAN(Universal MobileTelecommunication System Radio Access Network,全球移动通信系统无线接入网)的演进,这个研究的课题叫做系统架构演进(System Architecture Evolution,简称SAE),目的是使得演进的PS Core(简称E-PS Core)可提供更高的传输速率,更短的传输延时,优化分组,及支持E-UTRAN(Evolved UTRAN,演进的UTRAN)、UTRAN、WLAN(Wireless Local Area Network,无线局域网)及其他非3GPP的接入网络之间的移动性管理。
这种系统架构的示意图如图1、图2、图3所示。
GPRS Core:GPRS的核心网,包括2.5G和3G的核心网络。
PS Core(Packet Switch Core):分组域的核心网络。
MME(Mobility Management Entity):移动性管理网元。属于信令面的网元。
UPE(User Plane Entity):用户面实体,网络中的数据网关之一;负责数据包的路由和转发,本地IP地址的分配,资源和计费策略的执行,3GPP接入系统间转换时的锚点等功能。
IASA(Inter AS Anchor):网络中的数据网关之一,它和UPE的不同在于IASA负责全局的IP地址的分配,以及作为不同的接入系统间,包括3GPP和非3GPP接入系统间的转换锚点。
PCRF(Policy and Charging Rule Function):负责为网络的数据通路上的网关分配基于策略的QoS控制和计费规则。
Non-3GPP IP Access:非3GPP的IP接入系统,比如WIMAX接入系统。
Op,IP Serv:运营商或业务提供商的业务网路。
Home network:归属地网络,指存储用户签约信息的网络。
Visit network:拜访地网络,指用户漫游到的非归属地的网络,包括在地域上或运营商上的不同的网络。
vPCRF(visited PCRF):指在拜访地的对拜访地网络进行控制的PCRF。
hPCRF(Home PCRF):指在归属地的对归属地网络进行控制的PCRF。
EPC(Evolved Packet Core):即SAE的核心网络。
HSS:用户签约数据库,是HLR的升级版本。
图1是用户在归属地情况下接入业务时的移动通信系统架构,此种架构下,用户接入业务的通道都在归属地,即经过归属地的UPE和IASA;图2是用户在漫游地时,通过归属地的数据网关接入业务的移动通信系统架构,即经过漫游地的数据网关UPE和;图3是用户在漫游地通过漫游地的数据网关直接接入业务的移动通信系统架构。
SAE的出现,使移动通信的接入方式有以下分类:
3GPP的3G接入方式有:GERAN,UTRAN;
3GPP的演进的接入方式:SAE;
3GPP的其它接入方式:WLAN。
非3GPP的接入方式有:WIMAX等。
目前SAE架构中未确定的部分在于S7接口作为策略协商的接口,一端在于策略决策点PCRF,另一端在UPE还是IASA,还是两者都是端点,并没有确定。没有确定的原因在于UPE和IASA都可作为策略执行的网元,都可以与PCRF进行协商,但如果两者都与PCRF协商,则流程上显得复杂。
现有的PCC通过策略机制,将业务的数据流与所分配的资源进行绑定,在数据网关上执行策略,从而完成QoS控制和计费规则的应用。PCC的相关结构示意图如图7所示。图中的主要网元包括:
PCRF(Policy and Charging Rule Function):为用户所接入的业务制定资源和计费策略;
PCEF(Policy and Charging Enforcement Function):执行来自PCRF的策略,完成资源控制和计费;
AF:(Application Function):处于业务网中的应用服务器,或者IMS网络中为承载提供业务信息功能的网元,如:P-CSCF;
SPR(subscription):用户业务相关的签约信息库;
OCS(Online Charging System):在线计费系统,完成计费的实时控制;
PCC已经完成基本的策略协商的方法和流程。主要包括,PCEF向PCRF请求策略,如果PCRF没有该用户的信息,则向AF以及SPR请求,获取后进行策略的制定,并返回给PCEF。PCEF将承载与策略进行绑定,对业务流进行过滤,完成QoS控制和计费。
但是目前的PCC完成的协商方法中没有涉及存在多个PCEF功能网元,而这些网元在同一条数据通路上的时候如何进行协商。也没有解决在系统发生切换时,如何随着切换流程进行策略协商的问题。
发明内容
本发明提出了一种演进的移动通讯系统,解决了对于在数据通路上有多个策略执行体共存时的策略获取和更新的技术问题。实现信令交互的时延和复杂度的降低,并将网络架构和接口上进行了统一。
本发明还提出了一种基于上述系统的策略协商方法,实现具有多个策略执行体的通信系统完成策略的协商和获取。
本发明提出的一种演进的移动通讯系统包括:接入系统、核心网络、策略决策网元PCRF和用户签约数据库HSS,所述核心网络具有多个数据网关功能节点或多个逻辑的数据网关功能模块,将其中负责在多种无线系统间或同一种无线系统内进行移动转换的具有锚点功能的网关节点或模块作为与PCRF连接的策略协商点;其他的策略执行设备的策略通过上述网关节点或模块获取。
在漫游环境下终端通过归属地接入业务情况时,归属网络的PCRF与归属网络的策略协商点通过S7接口相连;拜访网络的PCRF与拜访网络的策略协商点通过S7接口相连,拜访网络中的策略协商点与拜访网络部分核心网络中的非策略协商点之间通过S5接口相连。
在漫游环境下终端通过漫游地接入业务情况时,拜访网络的PCRF与拜访网络的所述策略协商点通过S7接口相连,拜访网络中的所述策略协商点与拜访网络中部分核心网络中的非策略协商点之间通过S5接口相连。
在SAE中所述的具有锚点功能的网关节点或模块为IASA,所述PCRF与IASA之间通过S7接口实现策略的协商和获取,IASA与核心网络中的其他网关节点或模块通过S5接口完成通讯。
所述的与IASA通过S5接口相连的网关节点或模块是MME或UPE。
本发明提出的策略协商方法包括以下处理步骤:
步骤1:用户需要建立数据承载,向用户面网元UPE发送承载建立请求;请求中包含了建立承载以及策略协商所需要的信息,如用户标识,APN等。
步骤2:UPE将承载建立请求的信令发往IASA;
步骤3:IASA作为承载隧道的终点,向策略决策服务器即PCRF请求资源和计费策略;
步骤4:如果PCRF没有制定策略所需的用户和业务信息,则PCRF和用户要接入的网络业务提供实体AF以及用户的业务签约数据库SPR交互获取;
步骤5:PCRF根据相关签约和业务信息制定策略;
步骤6:PCRF将策略发送往策略请求网元IASA;
步骤7:IASA接收策略并把策略发送往UPE;
步骤8:UPE根据收到的策略和无线侧Evolved RAN进行无线资源协商;
步骤9:Evolved RAN完成协商后向UE发送资源协商消息完成无线资源的协商;
步骤10:Evolved RAN向UPE发送无线资源协商完成消息;
步骤11:UPE向IASA回报资源协商确认消息;
步骤12:IASA向PCRF报告协商完成;
步骤13:IASA向UPE发送承载建立完成消息;UPE继续向无线侧Evolved RAN及终端UE发送承载建立完成消息。
如果将承载建立完成消息和策略消息合并发送,本发明策略协商方法包括以下处理步骤:
步骤1:用户需要建立数据承载,向用户面网元UPE发送承载建立请求;请求中包含了建立承载以及策略协商所需要的信息,如用户标识,APN等。
步骤2:UPE将承载建立请求的信令发往IASA;
步骤3:IASA作为承载隧道的终点,向策略决策服务器即PCRF请求资源和计费策略;
步骤4:如果PCRF没有制定策略所需的用户和业务信息,则PCRF和用户要接入的网络业务提供实体AF以及用户的业务签约数据库SPR交互获取;
步骤5:PCRF根据相关签约和业务信息制定策略;
步骤6:PCRF将策略发送往策略请求网元IASA;
步骤7:IASA向UPE发送承载完成消息,消息中携带策略信息;
步骤8:UPE获取相关的策略,并向无线侧网元Evolved RAN发送建立承载所需的无线资源协商;
步骤9:无线资源协商成功后,Evolved RAN向UE发送建立承载完成消息;
步骤10:Evolved RAN向UPE发送资源协商完成确认;
步骤11:UPE向IASA发送资源策略协商完成报告;
步骤12:IASA向PCRF发送策略协商完成报告。
当策略协商请求点作为PCRF代理时,本发明策略协商方法包括以下处理步骤:
步骤1:用户需要建立数据承载,向用户面网元UPE发送承载建立请求;或者用户需要修改相关的承载信息的QoS,向UPE发送承载修改请求;
步骤2:UPE收到来自终端或其他设备的关于承载建立或修改的信令,将触发策略请求的信令发往IASA;
步骤3:IASA作为策略协商发起点,也作为策略服务器的代理,向策略决策服务器PCRF转发策略请求;
步骤4:PCRF在收到相关的请求,将制订策略;如果用户签约信息改变,或出现来自业务网络的业务需要或承载提供的QoS发生变化时,PCRF可以修改已制定的策略,主动发起策略决策修改;
步骤5:PCRF将制订的或修改后的策略决策发送往策略请求网元IASA;
步骤6:IASA接收策略并把策略发送往UPE;
步骤7:UPE根据收到的策略和无线侧Evolved RAN进行资源协商;
步骤8:Evolved RAN完成协商后向UE发送资源协商消息完成无线资源的协商;
步骤9:Evolved RAN向UPE发送无线资源协商完成消息;
步骤10:UPE向策略服务器代理IASA回报策略相应消息;
步骤11:IASA向PCRF报告策略相应消息。
本发明使用具有移动锚点功能的网关作为策略协商的发起和接收点,具有以下优点:
(1)统一了系统的网络架构,使架构在归属和漫游模式下,对于PCRF都有相同的架构;
(2)取消了网络中非锚点功能的数据网关到PCRF的连接,使系统在组网的配置上更易于实现;
(3)以系统切换的锚点作为策略协商点,可以很容易的实现在系统切换时候或切换后进行新接入系统下策略协商、QoS映射等功能;
(4)该节点直接和外部网络相连,这样在PCRF为外部网络中的节点时,更容易实现连接。
本发明对于S5接口的策略传递方法,可以通过专有的策略传输信令来完成,也可以通过现有的承载建立的信令来协商。对于专有的策略传输信令,可以将IASA作为PCRF的代理,即UPE向PCRF请求策略时,首先发送请求到IASA,由IASA向PCRF请求,获取后再通过专有信令发送给UPE;对于现有承载建立的信令,作为通信系统承载的终点,IASA在接到承载建立的触发信令(可以是专用的建立请求信令,也可以是注册等其他能触发承载建立的信令)后,向PCRF发送策略请求,再获得策略决策后,将策略信息包含在承载建立的相关信令中返回给UPE以及其他需要策略的网元。如果UPE和IASA同时连接到PCRF,都可以和PCRF请求策略,则在相应的流程上具有一定的冗余性和复杂性。特别是在漫游场景下通过漫游网络的UPE和归属网络的IASA接入时,PCRF间的协商更显复杂。
附图说明
图1是现有SAE网络中非漫游情况下的系统结构图;
图2是现有SAE网络中漫游情况下通过归属地接入业务的系统结构图;
图3是现有SAE网络中漫游情况下通过漫游地接入业务的系统结构图;
图4是本发明在SAE网络中非漫游情况下的系统结构图;
图5是本发明在SAE网络中漫游情况下通过归属地接入业务的系统结构图;
图6是本发明在SAE网络中漫游情况下通过漫游地接入业务的系统结构图;
图7是现有的基于策略的QoS控制和计费的系统结构图;
图8是采用本发明方法的第一实施例流程图;
图9是采用本发明方法的第二实施例流程图;
图10是是采用本发明方法的第三实施例流程图。
具体实施方式
如图4所示的在SAE网络中漫游情况下通过归属地接入业务的系统结构,核心网络具有多个数据网关功能节点或多个逻辑的数据网关功能模块,如:MME/UPE和IASA,将其中负责在多种无线系统间或同一种无线系统内进行移动转换的具有锚点功能的网关节点或模块作为与PCRF连接的策略协商点,在图4中为IASA,IASA与PCRF通过S7接口相连;其他的策略执行设备MME/UPE的策略通过上述网关节点或模块获取。
如图5所示在SAE网络中漫游情况下通过归属地接入业务的系统结构,在漫游环境下终端通过归属地接入业务情况时,归属网络的PCRF与归属网络的策略协商点(即h-IASA)通过S7接口相连;拜访网络的PCRF与拜访网络的策略协商点(即v-IASA)通过S7接口相连,拜访网络中的策略协商点(即v-IASA)与拜访网络部分核心网络中的非策略协商点(即MME/UPE)之间通过S5接口相连。
如图6所示在SAE网络中漫游情况下通过漫游地接入业务的系统结构,在漫游环境下终端通过漫游地接入业务情况时,拜访网络的PCRF与拜访网络的所述策略协商点(即v-IASA)通过S7接口相连,拜访网络中的所述策略协商点(即v-IASA)与拜访网络中部分核心网络中的非策略协商点(即MME/UPE)之间通过S5接口相连。
如图8所示,SAE中归属地用户的承载建立过程中的策略协商流程,具体如下:
步骤1:用户需要建立数据承载,向用户面网元UPE发送承载建立请求。请求中包含了建立承载以及策略协商所需要的信息,如用户标识,APN等。
步骤2:UPE将承载建立请求的信令发往IASA(Inter AS Anchor)。
步骤3:IASA作为承载隧道的终点,向策略决策服务器请求资源和计费策略,这里的策略决策服务器即PCRF(Policy and Charging Rule Function)。
步骤4:如果PCRF没有制定策略所需的用户和业务信息,则PCRF和用户要接入的网络业务提供实体AF以及用户的业务签约数据库SPR交互获取。
步骤5:PCRF根据相关签约和业务信息制定策略。
步骤6:PCRF将策略发送往策略请求网元IASA。
步骤7:IASA接收策略并把策略(包含资源策略和计费规则)发送往UPE。
步骤8:UPE根据收到的策略和无线侧Evolved RAN进行资源协商
步骤9:Evolved RAN完成协商后向UE发送资源协商消息完成无线资源的协商。
步骤10:Evolved RAN向UPE发送无线资源协商完成消息。
步骤11:UPE向IASA回报资源协商确认消息。
步骤12:IASA向PCRF报告协商完成。
步骤13:IASA向UPE发送承载建立完成消息。UPE继续向无线及终端UE发送承载建立完成消息。
如果将承载建立完成消息和策略消息合并发送,从而减少信令流程,加快承载的建立,具体如图9所示,将上述步骤7至11替换成以下步骤即可:
步骤7:IASA向UPE发送承载完成消息,消息中携带策略信息;
步骤8:UPE获取相关的策略,并向无线侧网元Evolved RAN发送建立承载所需的无线资源协商。
步骤9:无线资源协商成功后,Evolved RAN向UE发送建立承载完成消息。
步骤10:Evolved RAN向UPE发送资源协商完成确认。
步骤11:UPE向IASA发送资源策略协商完成报告。
步骤12:IASA向PCRF发送策略协商完成报告。
如图10所示,策略协商请求点作为PCRF代理的协商流程,本实施例描述SAE中策略规则获取通过IASA作PCRF代理的实现方式,用于用户的承载建立在用户与非系统间切换的锚点的设备之间;或者用户通过UPE所在的设备连接到外部网络,而作为策略协商发起的IASA不在用户数据通路上。这样,UPE设备的策略信息可以通过IASA作为PCRF Proxy来实现,UPE与IASA之间的实现方式可以是通过专有的策略建立相关信令,如COPS、DIAMETER协议。
步骤1:用户需要建立数据承载,向用户面网元UPE发送承载建立请求。或者用户需要修改相关的承载信息的QoS,向UPE发送承载修改请求。请求中包含了建立承载以及策略协商所需要的信息,如用户标识,业务相关信息等。
步骤2:UPE收到来自终端或其他设备的关于承载建立或修改的信令,将触发策略请求的信令发往IASA(PCRF Proxy)。
步骤3:IASA作为策略协商发起点,也作为策略服务器的代理,向策略决策服务器PCRF转发资源和计费策略的请求。
步骤4:PCRF在收到相关的请求,将制订QoS策略或计费信息。
注:如果用户签约信息改变,或出现来自业务网络的业务需要的或承载提供的QoS发生变化等情况,PCRF也可以修改已制定的策略,主动发起策略决策修改。
步骤5:PCRF将制订的或修改后的策略决策(包含资源策略和计费规则)发送往策略请求网元IASA。
步骤6:IASA接收策略并把策略发送往UPE。
步骤7:UPE根据收到的策略和无线侧Evolved RAN进行资源协商。
步骤8:Evolved RAN完成协商后向UE发送资源协商消息完成无线资源的协商。
步骤9:Evolved RAN向UPE发送无线资源协商完成消息。
步骤10:UPE向策略服务器代理IASA回报策略相应消息。
步骤11:IASA向PCRF报告策略相应消息。
上述具体实施方式以较佳实施例对本发明进行了说明,但这只是为了便于理解而举的一个形象化的实例,不应被视为是对本发明范围的限制。同样,根据本发明的技术方案及其较佳实施例的描述,可以做出各种可能的等同改变或替换,而所有这些改变或替换都应属于本发明权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种演进的移动通讯系统,包括:接入系统、核心网络、策略决策网元PCRF和用户签约数据库HSS,其特征在于,所述核心网络具有多个数据网关功能节点或多个逻辑的数据网关功能模块,将其中负责在多种无线系统间或同一种无线系统内进行移动转换的具有锚点功能的网关节点或模块作为与PCRF连接的策略协商点;其他的策略执行设备的策略通过上述网关节点或模块获取。
2.如权利要求1所述的系统,其特征在于,在漫游环境下终端通过归属地接入业务情况时,归属网络的PCRF与归属网络的策略协商点通过S7接口相连;拜访网络的PCRF与拜访网络的策略协商点通过S7接口相连,拜访网络中的策略协商点与拜访网络部分核心网络中的非策略协商点之间通过S5接口相连。
3.如权利要求1所述的系统,其特征在于,在漫游环境下终端通过漫游地接入业务情况时,拜访网络的PCRF与拜访网络的所述策略协商点通过S7接口相连,拜访网络中的所述策略协商点与拜访网络中部分核心网络中的非策略协商点之间通过S5接口相连。
4.如权利要求1-3任一所述的系统,其特征在于,在SAE中所述的具有锚点功能的网关节点或模块为IASA,所述PCRF与IASA之间通过S7接口实现策略的协商和获取,IASA与核心网络中的其他网关节点或模块通过S5接口完成通讯。
5.如权利要求4所述的系统,其特征在于,所述的与IASA通过S5接口相连的网关节点或模块是MME或UPE。
6.一种基于权利要求1-5任一演进的移动通讯系统的策略协商方法,其特征在于,所述方法包括以下处理过程:
步骤1:用户需要建立数据承载,向用户面网元UPE发送承载建立请求;
步骤2:UPE将承载建立请求的信令发往IASA;
步骤3:IASA作为承载隧道的终点,向策略决策服务器即PCRF请求策略;
步骤4:如果PCRF没有制定策略所需的用户和业务信息,则PCRF和用户要接入的网络业务提供实体AF以及用户的业务签约数据库SPR交互获取;
步骤5:PCRF根据相关签约和业务信息制定策略;
步骤6:PCRF将策略发送往策略请求网元IASA;
步骤7:IASA接收策略并把策略发送往UPE;
步骤8:UPE根据收到的策略和无线侧Evolved RAN进行无线资源协商;
步骤9:Evolved RAN完成协商后向UE发送资源协商消息完成无线资源的协商;
步骤10:Evolved RAN向UPE发送无线资源协商完成消息;
步骤11:UPE向IASA回报资源协商确认消息;
步骤12:IASA向PCRF报告协商完成;
步骤13:IASA向UPE发送承载建立完成消息;UPE继续向无线侧Evolved RAN及终端UE发送承载建立完成消息。
7.一种基于权利要求1-5任一演进的移动通讯系统的策略协商方法,其特征在于,所述方法包括以下处理过程:
步骤1:用户需要建立数据承载,向用户面网元UPE发送承载建立请求;
步骤2:UPE将承载建立请求的信令发往IASA;
步骤3:IASA作为承载隧道的终点,向策略决策服务器即PCRF请求策略;
步骤4:如果PCRF没有制定策略所需的用户和业务信息,则PCRF和用户要接入的网络业务提供实体AF以及用户的业务签约数据库SPR交互获取;
步骤5:PCRF根据相关签约和业务信息制定策略;
步骤6:PCRF将策略发送往策略请求网元IASA;
步骤7:IASA向UPE发送承载完成消息,消息中携带策略信息;
步骤8:UPE获取相关的策略,并向无线侧网元Evolved RAN发送建立承载所需的无线资源协商;
步骤9:无线资源协商成功后,Evolved RAN向UE发送建立承载完成消息;
步骤10:Evolved RAN向UPE发送资源协商完成确认;
步骤11:UPE向IASA发送资源策略协商完成报告;
步骤12:IASA向PCRF发送策略协商完成报告。
8.一种基于权利要求1-5任一演进的移动通讯系统的策略协商方法,其特征在于,当策略协商请求点作为PCRF代理时,包括以下处理步骤:
步骤1:用户需要建立数据承载,向用户面网元UPE发送承载建立请求;或者用户需要修改相关的承载信息的QoS,向UPE发送承载修改请求;
步骤2:UPE收到来自终端或其他设备的关于承载建立或修改的信令,将触发策略请求的信令发往IASA;
步骤3:IASA作为策略协商发起点,也作为策略服务器的代理,向策略决策服务器PCRF转发策略请求;
步骤4:PCRF在收到相关的请求,将制订策略;如果用户签约信息改变,或出现来自业务网络的业务需要或承载提供的QoS发生变化时,PCRF可以修改已制定的策略,主动发起策略决策修改;
步骤5:PCRF将制订的或修改后的策略决策发送往策略请求网元IASA;
步骤6:IASA接收策略并把策略发送往UPE;
步骤7:UPE根据收到的策略和无线侧Evolved RAN进行资源协商;
步骤8:Evolved RAN完成协商后向UE发送资源协商消息完成无线资源的协商;
步骤9:Evolved RAN向UPE发送无线资源协商完成消息;
步骤10:UPE向策略服务器代理IASA回报策略相应消息;
步骤11:IASA向PCRF报告策略相应消息。
9.如权利要求6-8任一所述的方法,其特征在于,所述步骤1中承载建立请求中包含:建立承载以及策略协商所需要的信息,至少包括:用户标识和APN。
10.如权利要求6-9任一所述的方法,其特征在于,所述策略至少包括:资源策略和计费规则。
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2006
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