CN101217794B - 一种获知承载业务类型及完成承载网切换的方法 - Google Patents

一种获知承载业务类型及完成承载网切换的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种获知承载业务类型及完成承载网切的方法，在建立承载时，策略和计费规则功能根据应用服务器提供的应用信息确定承载业务类型信息，并将所述承载业务类型信息传递给承载网络，承载网络根据上述方法获知的承载业务类型信息判断是进行CS切换还是PS切换，并完成相应的切换。采用本发明方案，承载网络能在建立承载时获知承载业务类型信息，并在用户需要进行网络切换时快速、准确地完成切换。

Description

一种获知承载业务类型及完成承载网切换的方法
技术领域
本发明涉及移动通讯系统，尤其涉及演进的分组域系统中承载网络如何获知一个承载业务类型，并根据获知的承载业务类型完成承载网切换的方法。
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 Generation Partnership Project，第三代合作伙伴计划)的标准化工作组目前正致力研究对PS Core(Packet Switch Core，包交换核心网)和UTRAN(Universal Mobile Telecommunication 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(SystemArchitecture Evolution，简称SAE)，目的是使得演进的PS Core(简称E-PSCore)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)、GERAN(GSM EDGE radio accessnetwork，GSM EDGE无线接入网。其中GSM是Global System for Mobilecommunications的缩写，即全球移动通讯系统。EDGE是Enhanced Data Ratefor GSM Evolution的缩写，即增强型数据速率GSM演进技术)、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。这个演进的移动通信系统，就被称为EPS(EvolvedPacket System，演进的分组域系统)，其基本架构如图1所示。其中主要包含了如下网元和相关概念：
E-UTRAN：演进的无线接入网，可以提供更高的上下行速率，更低的传输延迟和更加可靠的无线传输。E-UTRAN中包含的网元是eNodeB(Evolved NodeB)，为终端的接入提供无线资源。
MME(Mobility Management Entity，移动管理实体)：控制面功能实体，临时存储用户数据的服务器，负责管理和存储UE(User Equipment，用户的移动终端)上下文(比如UE/用户标识，移动性管理状态，用户安全参数等)，为用户分配临时标识，当UE驻扎在该跟踪区域或者该网络是负责对该用户进行鉴权；处理MME和UE之间的所有非接入层消息，承载标识是由MME分配，并在MME中有保存；
HSS(Home Subscriber Server)：是归属用户服务器，永久存储用户签约数据，并提供对用户的鉴权；
Serving GW(Gateway)：是服务网关，该网关是一个用户面实体，负责用户面数据路由处理，终结处于闲置状态的UE的下行数据。管理和存储UE的SAE承载(bearer)上下文，比如IP承载业务参数和网络内部路由信息等，其是3GPP系统内部用户面的锚点，一个用户在一个时刻只能有一个Serving GW；
PDN(Packet Data Network，分组数据网)GW：是分组数据网网关，负责UE接入PDN的网关功能，是3GPP和非3GPP接入系统的移动性锚点；
在物理上，Serving GW和PDN GW可能合一。
在移动通信系统中，业务是由承载(bearer)来提供的。EPS承载指的是终端到PDN GW的一条通道，UE和PDN GW利用该通道能够传送特定QoS(Quality of Service，服务质量)的上行和下行数据。不同的业务由于需要不同的QoS保证，因此需要使用不同的承载来传送。在EPS网络中，承载的QoS控制是通过PCC(Policy Control and Charging，策略计费和控制)架构来实现的。在PCC架构承载建立过程中，PCC中网元PCRF(Policy ChargingRule Function，策略和计费规则功能)从应用服务器AF(Application Function)获得本次业务的应用信息，生成计费和QoS规则，并将这些规则下发给承载网络的网关节点，网关节点(在WLAN就是PDG，在EPS网络就是PDNGW)中的PCEF(Policy and Charging Enforcement Function，策略和计费执行功能)根据这些QoS信息，决定是新建一个满足该QoS的承载，还是修改原有承载以满足QoS要求。如图2所示：
步骤201，应用服务器AF提供业务信息给PCRF。在这些信息中包含媒体类型信息。在这个步骤应用服务器AF可以根据业务需要签约承载层事件是否需要PCRF通知自己；
步骤202，PCRF接收到应用服务器发来的消息，保存业务信息，给应用服务器应答；
步骤203，PCRF对业务信息进行认证，根据业务信息等进行决策，生成PCC规则(策略计费和控制规则)，PCC规则中只包含计费和策略控制相关信息，不包含业务信息；
步骤204，PCRF发送提供PCC规则消息给承载网中GW(PCEF)，目前该消息中主要包含计费和策略控制相关信息，不包含业务信息；
步骤205，GW(PCEF)执行策略，根据PCC规则中的QoS信息，决定是新建一个满足业务QoS要求的承载，还是修改原有承载以满足QoS要求；
步骤206，GW(PCEF)发起承载网承载相关的信令交互。如果UE到当前业务的PDN的所有已经存在的承载中没有能够满足该业务QoS要求的承载，承载网就开始创建新承载，否则修改已有的承载来满足该业务QoS要求；
步骤207，承载网创建或者修改承载完成。GW(PCEF)接收到响应消息；
步骤208，GW(PCEF)发送应答消息给PCRF，该消息告诉PCRF下发的PCC规则是被承载网接受或者拒绝；
步骤209，如果应用服务器AF在步骤201给PCRF发送应用信息时，签约了承载层事件通知，就需要进行步骤209和210，否则不需要209和210。PCRF给应用服务器AF发送消息，通知承载创建或者修改完成；
步骤210，应用服务器AF给PCRF回应答消息。
下面考虑EPS系统初期部署的时候需要面临的一个问题。在EPS系统初期部署的时候，会出现如图3所示的情况。EPS网络只覆盖部分区域，UMTS/GSM网络覆盖的范围比较大，这样当用户处于SAE和UMTS/GSM同时覆盖的区域或者边缘区域进行业务(比如语音呼叫、浏览网页等)的时候，因为信号的强弱，终端需要从EPS系统切换到UMTS/GSM系统，以保证业务的连续性。
在UMTS/GSM网络中，对语音业务来说，主要是通过CS(CircuitSwitched，电路)域提供，因此在发生上述切换的时候，如果用户进行的是语音业务，EPS网络需要将该业务切换到UMTS/GSM的CS域，而对于其他业务，则可以切换到UMTS/GSM的PS(Packet Switch，包交换)域。因此对于EPS网络来说，需要区分该承载是否是传送语音业务的。然而，目前的技术中，EPS网络只知道该承载的QoS参数信息，并不知道该承载所传送的具体业务类型，因此现有技术不能实现从EPS系统到UMTS/GSM系统的切换。
QCI是服务质量类别标识，是PCC规则中的参数。在现有技术中，QCI是一个数值，目前取值为1-9，用来标识承载网QoS中除了位速(bitrate)外特定的一组参数，QCI在承载网中传输用来代表网络节点由运营商配置的特定的承载层参数。目前QCI只具有QoS意义，没有和业务类型建立必然的关联关系。
比如目前在EPS网络，除了位速外的其它QoS参数就是用QCI在节点之间传递，用来代表节点(比如eNodeB)特定的承载层参数，每个QCI取值是和资源类型(传送速率有/没有保证)、包的延迟时间和丢包率之间有1∶1的映射关系。QCI取值为2表示：资源有保证的、包的延迟时间为50ms、丢包率中等的服务质量，具有这样服务质量的承载可以承载IP语音呼叫业务，但是没有规定其它业务不能使用这样的承载。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种获知承载业务类型及完成承载网切换的方法，承载网络能在建立承载时获知承载业务类型信息，并在用户需要进行网络切换时快速、准确地完成切换。
为了解决上述问题，本发明提供了一种获知承载业务类型的方法，在建立承载时，策略和计费规则功能根据应用服务器提供的应用信息确定承载业务类型信息，并将所述承载业务类型信息传递给承载网络。
进一步地，所述承载业务类型信息包含在策略计费和控制规则中传递给承载网的网关，所述承载网的网关再将所述承载业务类型信息传递给承载网络。
进一步地，所述传递承载业务类型信息采用以下方式中的一种：
在所述策略计费和控制规则中增加一表示业务类型的参数；或将服务质量类别标识设置特定的值来表示业务类型。
进一步地，当采用将服务质量类别标识设置特定的值来表示业务类型时，将服务质量类别标识设为2表示承载业务类型为语音业务。
进一步地，所述承载网络为EPS网络。
进一步地，所述承载网络为EPS网络时，策略和计费规则功能向分组数据网网关发送策略计费和控制规则时携带所述承载业务类型信息，所述分组数据网网关向服务网关发送创建承载或修改承载的消息时携带所述承载业务类型信息，所述服务网关再将所述创建承载或修改承载的消息转发给移动管理实体，其中仍然携带所述承载业务类型信息，所述移动管理实体收到所述创建承载或修改承载的消息后分配承载标识，并保存所述承载标识与承载业务类型信息的关联信息。
本发明还提供一种完成承载网络间切换的方法，当用户从EPS网络切换到UMTS/GSM网络时，承载网络根据上述方法获知的承载业务类型信息判断是进行CS切换还是PS切换，并完成相应的切换。
本发明提供一种获知承载业务类型的方法，这样承载网能够获知承载业务类型，在后续操作如用户在网络间切换时，承载网能根据承载业务类型准确地进行切换。
附图说明
图1是EPS系统基本网络结构图；
图2是现有PCC框架将QoS和计费信息下发给承载网络和创建承载的流程图；
图3是EPS网络初期部署示意图；
图4是本发明方法生成承载的业务类型及传递给承载网的流程图；
图5a是本发明在EPS系统中的一个实施例；
图5b及图5c是从EPS网络切换UMTS/GSM网络的实现方案的框架示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种获知承载业务类型及完成承载网切换的方法，在建立承载时，PCRF将所述承载的业务类型传递给承载网络，承载网络在获知承载业务类型信息后快速、准确地完成用户在承载网间的切换。
下面结合附图对本发明进行详细描述：
如3所示是EPS网络初期部署示意图，也是本发明在EPS网络的实施场景。在该图中只包含了两种情况：第一种，EPS网络覆盖部分的区域，有EPS网络的区域都有UMTS/GSM网络；第二种，EPS网络和UMTS/GSM网络覆盖范围不同，部分重叠。但实际上本发明适用于EPS网络和UMTS/GSM网络覆盖范围完全重叠、部分重叠和部分交叉等各种情况，因为各种原因导致的切换同样适用。
如图4所示是本发明生成承载的业务类型及传递给承载网的流程图，包括以下步骤：
步骤401，应用服务器AF提供业务的应用信息给PCRF，在这些信息中包含媒体类型信息；
步骤402，PCRF接收到应用服务器发来的消息，保存该业务信息，给应用服务器应答；
步骤403，PCRF根据业务的应用信息等进行PCC决策，生成含有PCC规则(策略计费和控制规则)的消息，该含有PCC规则的消息中不仅包括计费和策略控制相关信息，而且包含根据业务的媒体类型信息生成的承载业务类型信息。
该承载业务类型信息可以采用以下两种方式来实现：
(1)通过新增参数方式；即在PCRF发给PDN GW的提供策略控制和计费规则消息中新增一个参数“业务类型”用来表示承载的业务类型信息，PCRF通过该参数将承载业务类型信息传递给PDN GW；此时该新增参数可含在PCC规则中，也可以不含在PCC规则中，只在含有PCC规则的消息中。
(2)给PCC规则中现有的参数QCI赋予特定的取值来表示和传递承载的业务类型信息，此时可以根据需要规定QCI取什么值代表什么业务类型，比如，可以但不限于规定QCI取值为2表示承载的业务类型为语音呼叫并且仅为语音呼叫，QCI取值为1表示承载的业务类型为并且仅为游戏。
步骤404，PCRF发送含有PCC规则的消息给承载网中网关GW(PCEF)，消息中包含承载的业务类型信息，该承载的业务类型信息采用步骤403中的一种来传递；
步骤405，网关GW(PCEF)执行策略，根据PCC规则中的QoS信息，决定是新建一个满足业务QoS要求的承载，还是修改原有承载以满足QoS要求；
步骤406，GW(PCEF)给承载网发送创建承载或者修改承载消息，消息中携带承载业务类型信息，传递承载的业务类型信息的方法可以采用如步骤403所述的两种方法中的一种。
上述传递承载业务类型信息的方法不限于列举的两种方式。
下面用一应用实例进一步说明本发明：
图5a是本发明在EPS网络中的应用实例。该流程用来新建用户在EPS网络中接入进行业务需要使用的专用EPS承载。比如用户通过EPS网络接入进行语音呼叫，该流程用来新建承载语音媒体流的专用EPS承载。
在进行图5a所示的创建专用承载前，用户和网络之间有一些前提操作和需要满足的条件，保证UE和应用服务器以及承载网之间已经完成了信令交互，开始建立承载。比如说用户进行语音呼叫有下列前提操作和条件：
当用户的移动终端在EPS网络接入，语音呼叫可以通过IMS(IP多媒体子系统(IP Multimedia Core Network Subsystem，简称IMS)提供，IMS中的各种呼叫控制功能模块就是应用服务器AF。或者没有IMS的情况下，语音呼叫可以通过对MSC增强的方式(能够支持通过EPS网络接入时提供语音业务，这时语音呼叫是通过CS域控制，增强的MSC作为应用服务器AF)提供。用户进行语音呼叫，UE和应用服务器AF之间已经进行了信令交互，网络要开始为语音呼叫业务建立承载语音媒体流的专用承载。
步骤501：应用服务器(比如，IMS的应用服务器或者增强的MSC，或者其它业务应用服务器)通过Rx+接口发送应用/业务信息(Application/Service info)给PCRF，消息中包含媒体类型信息字段(Media-Type)。取值为：AUDIO(0)表示语音，VIDEO(1)表示视频等。在该消息中，应用服务器可以告诉PCRF承载层的事件(比如承载创建成功)是否需要通知自己，在图5a所示流程中假设应用服务器需要PCRF通知承载层的事件；
步骤502：PCRF接收到应用服务器发来的业务信息，保存该业务信息，向应用服务器发送应答消息；
步骤503：PCRF根据从应用服务器接收到的消息中的媒体类型信息生成承载的业务类型信息，生成PCC规则，通过S7接口给PDN GW发送含有PCC规则的消息，消息中包含承载的业务信息。该承载业务类型信息可以采用新增的一个参数“业务类型”来表示，也可以将QCI赋予特定的取值来表示。
步骤504：PDN GW接收到提供策略和计费控制规则消息后，决定需要创建新承载。在创建新承载时，PDN GW给Serving GW发送创建专用承载消息，在消息中增加一个新参数“业务类型”来继续传递接收到的承载业务类型信息或者赋予QCI特定取值来表示业务类型。如果PDN GW需要知道承载的业务类型信息，就需要理解新增的承载业务类型信息传递方式和保存相关信息；否则PDN GW只需要将承载的业务类型信息传递给Serving GW，不需要理解和保存。
步骤505：Serving GW接收到PDN GW的创建专用承载消息，给MME发送创建专用承载的消息，消息中继续携带新增的参数“业务类型”或者赋予QCI特定取值来表示业务类型。如果Serving GW需要知道承载的业务类型信息，就需要理解新增的承载业务类型信息传递方式和保存相关信息；否则Serving GW只需要将承载的业务类型信息传递给MME，不需要理解和保存。
步骤506：MME接收到Serving GW的创建专用承载消息，分配承载标识，将承载标识和业务类型信息关联起来并保存，至此MME就知道了承载的业务类型。然后MME给eNodeB发送创建承载请求消息。目前这个消息中已经携带承载标识和QCI，并且eNodeB保存这两个信息。如果eNodeB需要知道承载的业务类型信息，在用新增参数来传递承载的业务类型信息时，MME就需要将新增的参数“业务类型”也带给eNobeB，eNobeB需要理解和保存新增的业务类型信息字段或者能够将QCI取值和承载的业务类型建立对应关系。
步骤507：eNobeB和UE交互建立无线承载。
步骤508：无线承载建立完成，eNobeB给MME发送承载建立响应消息。
步骤509：MME接收到承载建立响应消息后，给Serving GW发送专用承载建立响应消息，在该消息中携带了承载标识。
步骤510：Serving GW接收到专用承载建立响应消息，如果需要承载的业务类型信息，就将承载标识和在步骤505已经知道的业务类型信息建立对应关系并保存，否则只保存承载标识。Serving GW给PDN GW发送专用承载建立响应消息。
步骤511：PDN GW接收到专用承载建立响应消息后，如果需要承载的业务类型信息，就将承载标识和在步骤504已经知道的业务类型信息建立对应关系并保存，否则只保存承载标识。PDN GW给PCRF发送提供应答消息。
步骤512：PCRF接收到提供应答消息，给应用服务器发送承载事件通知消息，应用服务器知道承载是否创建成功。
步骤513：应用服务器给PCRF发送应答消息，创建承载流程结束。
图5b和5c分别是两类从EPS网络切换UMTS/GSM网络的实现方案的框架示意图。图中虚线上面部分表示UE在EPS网络中接入及相关的网元，虚线下面部分表示UE在GSM/UMTS网络接入(图中用UE’表示UE在GSM/UMTS网络)及相关的网元。UE在EPS网络接入时，业务可能是语音呼叫和浏览网页业务，这两类业务都是通过EPS网络接入和提供的，当UE切换到GSM/UMTS网络时，语音呼叫是通过CS域提供，通过MSC/VLR等网元控制；而浏览网页等业务是通过PS域提供，是通过SGSN等控制。
在目前现有技术中，从EPS网络切换到UMTS/GSM网络共有三类解决方案：
第一类，是由MME控制切换，MME负责发起CS和PS切换，在同时有CS切换和PS切换时，由MME负责协调CS和PS切换同时开始进行和完成，如图5b所示。在该类方案中，MME查看用户建立的承载，用户建立的承载可能有一个或多个，MME根据利用本发明获得的每个承载的业务类型信息，当承载业务类型信息有语音业务时，MME负责向MSC发起CS切换，当承载业务类型信息有除语音业务之外的业务时，MME向SGSN发起PS切换，若既有语音业务又有其他业务时，则既向MSC发起CS切换，又向SGSN发起PS切换，并协调这两个切换的进行。
第二类，是新增一个切换协调和互联模块来负责发起CS切换和PS切换，在同时有CS切换和PS切换时，由该切换协调和互联模块负责协调CS和PS切换同时开始和完成，MME只是将切换相关信息发给这个切换协调和互联模块，如图5c所示。在该类方案中，MME利用本发明获得承载的业务类型信息，并在切换时将该信息发给切换协调和互联模块，切换协调和互联模块根据MME发来的信息负责向MSC发起CS切换，向SGSN发起PS切换，并协调这两种切换的进行。
第三类，是所有业务先进行PS切换，从EPS网络切换到UMTS/GSM网络；然后在UMTS/GSM网络中，再继续把切换为IP语音呼叫承载切换到UMTS/GSM CS。在这类方案中，在EPS网络到UMTS/GSM网络的PS切换中，MME需要把利用本发明获得的承载业务类型信息带给UMTS/GSM网络，UMTS/GSM网络根据这个信息决定是否需要再切换到UMTS/GSM CS，即当业务类型信息包含语音业务时，需要再切换到UMTS/GSM CS。
综上所述，采用本发明，在承载建立过程中，承载网能够获得承载的业务类型信息。在EPS系统中至少MME可以知道承载的业务类型信息，从而能够保证在UE从SAE网络切换到GSM/UMS网络的各种情况下和实现方法下都能够正确进行处理。

Claims (5)

1.一种承载网络获知承载业务类型的方法，在建立承载时，策略和计费规则功能(PCRF)根据应用服务器提供的应用信息确定承载业务类型信息，并将所述承载业务类型信息传递给承载网络；所述承载业务类型信息包含在策略计费和控制规则消息中传递给承载网络的网关，所述承载网络的网关再将所述承载业务类型信息传递给承载网络中的网元；
所述传递承载业务类型信息采用以下方式中的一种：
在所述策略计费和控制规则消息中增加一表示业务类型的参数；或将服务质量类别标识设置特定的值来表示承载业务类型。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
当采用将服务质量类别标识设置特定的值来表示业务类型时，将服务质量类别标识设为2表示承载业务类型为语音业务。
3.如权利要求1至2任一权利要求所述的方法，其特征在于：
所述承载网络为EPS网络。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：
所述承载网络为EPS网络时，策略和计费规则功能向分组数据网网关发送策略计费和控制规则消息时携带所述承载业务类型信息，所述分组数据网网关向服务网关发送创建承载或修改承载的消息时携带所述承载业务类型信息，所述服务网关再将所述创建承载或修改承载的消息转发给移动管理实体，其中仍然携带所述承载业务类型信息，所述移动管理实体收到所述创建承载或修改承载的消息后分配承载标识，并保存所述承载标识与承载业务类型信息的关联信息。
5.一种完成承载网络间切换的方法，当用户从EPS网络切换到UMTS/GSM网络时，承载网络根据如权利要求1所述的方法获知的承载业务类型信息判断是进行CS切换还是PS切换，并完成相应的切换。
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