CN101479989B - 通过在用户终端实施通信量计数对漫游移动物体进行gprs通信量计费 - Google Patents

通过在用户终端实施通信量计数对漫游移动物体进行gprs通信量计费 Download PDF

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Abstract

本申请涉及对来自终端的通信量计费，尤其涉及对来自正在访问PLMN(未要求)中漫游的GPRS移动终端的通信量计费。根据申请人公认的现有技术，通信量通过本地PLMN或本地操作器依赖于访问操作器，以生成要被本地操作器用于收费的CDR。然而，第一种解决方案导致长号和低效的通信量计数，第二种解决方案需要本地与访问操作器之间很强的信任关系。本发明规避了两个问题，这是因为终端生成通信量计数信息并将其发送到访问网络。访问网络生成通信量计数记录，该通信量计数记录包括来自终端的通信量计数信息和来自访问网络的通信量计数信息。该通信量计数记录接下来被发送到本地网络。

Description

通过在用户终端实施通信量计数对漫游移动物体进行GPRS通信量计费
技术领域
本发明涉及对3GPP GPRS移动物体的可靠计费(charging)，并且尤其涉及在外部公共陆地移动网络(PLMN)中漫游的移动物体。
背景技术
在3GPP中，正在主动定义基于PS的服务的下一代体系结构。这项工作是在工作项目SAE(系统体系结构演变)下进行。在该上下文中讨论移动网络的新体系结构。该工作集中在简化和成本效益更合算的体系结构上，使得网络中需要较少的节点。还集中在更加有效的协议和支持具有更高性能需求的服务上。较小的延迟和较高的吞吐量是重要问题。当通信量需要例如经由本地网络(Home network)被低效路由而用户正在访问的PLMN(VPLMN)中漫游时，就出现过多的延迟。
经由本地网络的路由被称作长号(tromboning)效应，并且这在CS(电路交换)域中是众所周知的，其中电话呼叫可以从VPLMN经过HPLMN(本地PLMN)路由到B方终端用户。存在例如VoIP(因特网电话)和IMS(IP多媒体子系统)的情况，其中对存在于与主叫用户相同的VPLMN中的对等用户进行呼叫，但是通信量必须通过IMS和HPLMN中的GGSN发送。这不是最优的。
漫游用户由本地运营商(operator)收费(bill)。当GPRS用户正在漫游时，VPLMN中的SGSN将会进行通信量测量和对被处理的通信量数量进行计数。通信量报告被发送到本地运营商作为CDR(计费数据记录)，用于在运营商之间记账(accounting)。在当前的解决方案中，通信量还通过HPLMN，在那里本地运营商生成其自己的CDR，并且复核(double check)访问运营商从本地运营商要求的通信量计费(还有用户收费)是否正确。
当前存在的3GPP指定的GPRS体系结构是为对等待时间有中等需要的PS(分组交换)应用，而不是为对延迟敏感的实时应用，诸如VoIP或游戏精心设计的。对于这些类型的应用，本地路由(长号)可能存在问题。
对于路由问题和长号效应的解决方案可以是被称作本地突围(breakout)的方法(或CS域中的最优路由)，而不是将PS通信量从VPLMN通过HPLMN和本地GGSN路由出到互联网或者到达其它网络，通信量被从VPLMN直接发送到外部网络或服务网络，参见图1中的路由A。
然而，本地突围方法从通信量方面考虑可能是有吸引力的，但是从控制面的观点考虑就少有吸引力效果。新的问题出现了。当通信量被直接从VPLMN路由出来的时候，在HPLMN中没有可能的控制面活动。本地运营商将不能够进行通信量计量(metering)或任意其它的通信量流控制。然而，本地运营商还仍然必须对用户收费，但是在这种情况下完全基于由访问运营商生成的CDR。本地运营商将没有办法检查访问运营商的要求。这些情况需要对本地和访问运营商之间的关系有强烈的信任。
不解决计费信任问题，本地突围方法可能不会得到运营商的允许。
发明内容
为了解决为漫游移动用户提供的本地突围服务中不同参加者之间的信任问题，本发明的目标是引入一种新颖的方法，对通信量计数并报告修补一些与已知解决方案相关的问题。这以几种方式完成，第一方面，提供一种在无线通信网络中执行财务交易(financialtransaction)的方法，包括如下步骤：
在访问公共陆地移动网络(VPLMN)的支持节点中从用户设备(UE)中接收通信量计数信息以及数字签名；
在VPLMN中生成通信量计数记录(15)，所述通信量计数记录具有来自UE的通信量计数信息、连同数字签名和来自VPLMN的通信量计数信息；和
将该通信量计数记录发送到本地公共陆地移动网络(HPLMN)设备。
该方法进一步包括将来自UE的通信量计数信息与来自VPLMN设备的通信量计数信息相比较的步骤。
该方法甚至进一步包括对UE通信量计数信息与VPLMN通信量计数信息之间的差别有所反应的步骤。
数字签名可以被加密。
通信量计数信息可以包括关于通信量容量、持续时间、连接时间、连接断开时间、数据分组数目、上行链路/下行链路、PDP上下文、IP地址、每个应用(例如电子邮件、游戏、因特网电话(VoIP)或者浏览)和接入点(AP)至少其中之一的信息。
VPLMN设备可被安排为，只在使用本地突围会话时使用该方法。该方法可进一步包括将通信量计数信息与预付费信息数据相比较的步骤。
本发明的另一方面提供一种基础结构网络，其包括用于实施上述方法的基础结构设备。
本发明的又一方面提供一种用户设备，其包括处理器，所述处理器被安排为计数通信量信息，并被安排为将通信量信息与数字签名一起发送到访问公共陆地移动网络(VPLMN)。
用户可进一步被安排为使用联邦信息处理标准(FIPS186)、联邦信息处理标准(FIPS186)数字签名标准(DSS)、全域Hash、基于RSA的RSA-PSS(概率签名方案)、DSA(数字签名算法)、ECDSA(椭圆曲线DSA)、EIGamal签名方案、不可争辩的签名或者利用RSA的SHA(安全Hash算法)至少其中之一生成签名。
本发明的再一方面提供一种包括处理设备的本地位置记账服务器，所述处理设备被安排为接收通信量计数记录，所述通信量计数记录具有来自用户设备(UE)的组合的通信量计数信息、数字签名和来自访问公共陆地移动网络(VPLMN)的计数信息。
该处理设备被进一步安排为使用联邦信息处理标准(FIPS186)、联邦信息处理标准(FIPS186)数字签名标准(DSS)、全域Hash、基于RSA的RSA-PSS(概率签名方案)、DSA(数字签名算法)、ECDSA(椭圆曲线DSA)、EIGamal签名方案、不可争辩的签名或者利用RSA的SHA(安全Hash算法)至少其中之一控制数字签名真实性。
本发明的另一方面，提供一种在移动通信基础结构中用于生成计费记录的支持节点，包括用于如下步骤的装置：
从用户设备(UE)接收通信量计数信息以及数字签名；
生成通信量计数记录，所述通信量计数记录具有来自UE的通信量计数信息、连同数字签名和来自支持节点的通信量计数信息；和
将该通信量计数记录发送到本地公共陆地移动网络(HPLMN)。
本发明提供一种解决方案，用于使可由运营商接收的本地突围、用户本地运营商和掌握该用户正在其中访问的网络的运营商能够接收该解决方案，因为这样可以在某些点上控制通信量计数信息并将它们互相比较。通信通信量不需要通过本地网络路由，而可以是到达与访问网络直接联系的其它用户设备的捷径，由此降低通信基础结构网络中所需的通信量容量。另一优点是，访问运营商能够实时地控制来自用户设备的通信量计数信息，并且如果发现任何伪造企图则迅速采取适当措施。本发明还与记账和预付费通信协议兼容。
附图说明
下面将参照附图中所示的示例性实施例，对本发明进行非限制性和更详细的描述，其中：
图1示意性地示出了本地突围体系结构；
图2示意性地示出了本地突围和增强型收费体系结构；
图3以框图形式示意性地示出了根据本发明的方法；
图4以框图形式示意性地示出了根据本发明的基础结构节点；以及
图5以框图形式示意性地示出了根据本发明的用户设备。
具体实施方式
图1中，附图标记10一般表示本发明运行所在的通信网络。用户设备(UE)被连接到远离本地公共陆地移动网络(HPLMN)4的访问公共陆地移动网络(VPLMN)3。本发明涉及这样的情况，其中访问UE 1与另一UE 2通信并且作为与访问UE 1的HPLMN 4通信的代替，其可能感兴趣于通过VPLMN 3直接通信以便降低不同网络组件之间的通信量路由。该网络10进一步包括UE 1、2之间的通信链路7和VPLMN 3与HPLMN 4之间的基础结构通信链路11。VPLMN 3和HPLMN 4可通过各自的通信链路8和9而被连接到各自通信网络5和6。
本地运营商需要得到一种方法来检查来自访问运营商的报告是正确的还是至少似乎是真实的。提供这种功能的一种方法是在通信量计数中涉及UE 1(用户设备，例如移动电话)，因为所有输出通信量是从UE 1发起的。这可以以不同方式完成，在原理上足够可以使UE 1单独完全控制计数通信量，而无需网络10中的任何计数。然而，该方法是不可靠的，因为对用户设备1的用户来说，存在为了得到免费或成本降低的服务而篡改通信量计数算法的动机。
更现实的方法是使UE 1和VPLMN 3运营商一起对通信量容量计数。基于计数的值，UE 1生成可靠通信量报告，其被发送到该网络。可靠报告应被周期性生成，例如每次超过(pass)通信量容量限制时、以规则的时间间隔或者通过来自HPLMN 4运营商系统的轮询。可靠报告应通过访问运营商而被发送到本地运营商。可靠通信量报告被用信号通知给访问运营商，访问运营商会将其插入VPLMN通信量计数信息中，例如作为CDR(计费数据记录)并将其发送给本地运营商，即访问运营商会将来自UE 1的可靠报告附加到由访问运营商系统3产生的CDR，形成包括UE 1通信量计数信息和VPLMN 3通信量计数信息二者的报告。这样，当CDR被本地运营商4接收时，将会有来自访问运营商3和UE 1二者的CDR中的通信量计数信息。以这种方式，本地运营商可以将两个值进行相互对照地复核。为了使访问运营商3不操纵生成可靠通信量报告的UE 1，需要通过一些适当方式进行保护，例如数字签名、加密数据，或者用于降低篡改风险的其它方法。除了CDR，还可以使用其它通信量计数信息结构。
从UE 1和VPLMN 3生成通信量报告的优点是，伪造通信量报告的动机在不同方向上驱动报告值：UE 1得益于低计数，而VPLMN 3运营商得益于高计数。这种情况保证了对HPLMN 4运营商来说复核该报告的有效方式，并保证了终端用户和VPLMN 3运营商在违法活动中是不合作的。
图2示出了根据本发明的本地突围和增强型收费体系结构。访问UE1和其它UE 2之间的通信量被在本地突围路径A 8上发送，而不通过本地PLMN 4。
UE 1具有能够利用任意的精确度和颗粒度对通过其的通信量容量进行计数的软件SW，并且在某一触发点上，通过附加到UE 1上的SIM(用户身份模块)17的帮助，生成密码的数字签名，具有通信量计数信息的“SIGN(签名)”，其与通信量报告一起被发送12到网络，即例如VPLMN 3或者直接发送到HPLMN 4。
访问网络3有能力捕获新的信息元、通信量报告和“SIGN”，并将其插入到由VPLMN 3产生13的下一个CDR 15中，其为UE 1被发送14到本地运营商，例如发送到本地运营商收费系统16或者用作中间通信代理人的收费代理。
本地运营商收费系统16能够解密信息通信量报告和“SIGN”，并将其用于验证访问网络所报告的计数字节的正确性。
根据本发明的方法被示于图3，其中示出了下面的步骤：
301.UE 1生成具有通信量计数信息的数字签名(“SIGN”)，并将其与UE生成的通信量报告一起发送到访问网络；
302.访问网络对到达UE 1的通信量进行计数；
303.当访问网络生成CDR 15时，其将“SIGN”与UE 1生成的通信量计数和VPLMN 3生成的报告一起插入；
304.CDR 15被发送到本地运营商收费系统16；
305.在“SIGN”与UE 1生成的通信量报告的帮助下，本地运营商收费系统16检查来自VPLMN 3的通信量计数报告的有效性；和
306.本地运营商对用户收费。
UE 1对在上行链路和下行链路上通过它的全部通信量进行计数。在特定的本地运营商定义的触发点上，其可以是基于量的，基于时间的，或者轮询的，UE 1计算通信量报告。基于时间的计数可以包括持续时间、连接时间和连接断开时间。该报告可包括仅仅量的一个总和，或者可以被分在具有较高颗粒度的计数中，诸如每个上行链路/下行链路、每个PDP上下文、每个IP地址、每个应用(例如电子邮件、游戏、VoIP或浏览)、每个AP(接入点)等。通过使用每个AP计数，访问运营商可以精确地将用户已经计数的通信量容量看作通过访问运营商AP。基于该通信量报告，在例如SIM卡或某些其它能够有理由不能篡改的独特标识符的帮助下，数字签名“SIGN”被计算。如本领域技术人员所知，数字签名可以以任何适当的方式加密。适当的数字签名方案可以包括但不限于联邦信息处理标准(FIPS186)、联邦信息处理标准(FIPS186)数字签名标准(DSS)、全域Hash、基于RSA的RSA-PSS(概率签名方案)、DSA(数字签名算法)、ECDSA(椭圆曲线DSA)、EIGamal签名方案、不可争辩的签名，或者利用RSA的SHA(安全Hash算法)(通常是SHA-1)。数字签名保护通信量报告，使得“SIGN”显示通信量报告是否已经被改变。
数字签名也是鉴权(authentication)，表示该报告由正确的UE 1可信地生成。这由HPLMN 4用于看出它不是试图影响收费系统16的伪造UE 1。
通信量报告和数字签名与要被包括在下一CDR 15中的请求一起被发送到VPLMN 3，所述下一CDR 15由VPLMN 3生成并被发送到HPLMN4。
访问网络4必须捕获UE 1生成的通信量报告和“SIGN”并将其插入CDR 15中。CDR 3被发送到HPLMN 4以用于记账和报告。利用FBC/PCC(基于流的计费/策略控制和计费)，可以向VPLMN 3指示对未被VPLMN3计费的特定服务流进行零(nul1)计数。然而，为了报告的目的，即使未被计费，所有通信量也都应该被计数并报告给HPLMN 4。
利用UE 1生成的通信量报告被公开发送并受签名保护的方法，VPLMN 3能够阅读该报告但不能改变它。然后，VPLMN 3可以验证由UE 1发送的报告是否与其自己的通信量计数相符合。如果检测出差异，则VPLMN 3能立即采取行动，例如禁止欺骗性的UE 1接入该网络。这对VPLMN 3运营商来说也是有益的：UE 1生成的通信量报告可以不同方式被发送到HPLMN 4。上面已经给出了通过VPLMN 3发送它的优点，但尽管如此可以有利用其它方法的优点，例如HPLMN 4可以独立于VPLMN 3而直接从UE 1提取报告。在任何情况下，让网络(NW)来决定报告方法是重要的。通过利用从VPLMN 3发送到UE 1的标志，指示VPLMN 3是否需要UE 1报告，这对于VPLMN 3来说是可以做到的。
在UE 1在本地PLMN 4中的期间，以及在利用某些例如AAA协议(鉴权、授权和记账)，诸如半径或直径协议或任何其它标准或专有协议的适当互连协议的漫游周期期间，本地PLMN收费系统16接收UE 1生成的数字签名保护的通信量报告的连续流。通过将UE生成的报告与VPLMN生成的CDR相比较，本地PLMN收费系统16可能能够将UE 1中的通信量计数与本地NW中的通信量计数、访问NW中的通信量计数相关联并且借助包括在通信量报告中的时间戳。这样则可以检测访问运营商计数中的任何不连续性或不规则性(给定本地运营商能够信任UE 1数字签名保护的计数)。
收费信任问题可能足够严重，使得技术上更有吸引力的本地突围方法会可能被放在一边，而吸引力较弱的解决方案将会被指定在3GPP中的SAE中。对于漫游的移动物体的记账来说即使是在本地突围的情况下，本发明确保运营商能够彼此信任，并做出最佳的技术上的选择。
现在转向图4，示意性框图中示出了根据本发明的基础结构节点(例如支持节点)，其中处理单元401处理通信数据和通信控制信息。基础结构节点400进一步包括易失性(例如RAM)402和/或非易失性存储器(例如硬盘或闪存盘)403、接口单元404。基础结构节点400可进一步包括移动通信单元405和骨干通信单元406，每一个具有各自的连接接口。基础结构节点中的全部单元能够互相之间直接通信，或者通过处理单元401间接地通信。用于处理到附连到网络的移动单元以及来自该移动单元的通信的软件至少部分地在该节点中执行，并且也可被存储在节点中；然而，该软件还可在该节点开始时或在稍后例如服务间隔期间的阶段上被动态加载。该软件可以实现为计算机程序产品和分布在可移除计算机可读介质上，例如磁盘、CD-R0M(紧凑型只读存储器)、DVD(数字化视频盘)、闪存或类似的可移除存储介质(例如紧凑型闪存、SD安全数字、记忆棒、迷你SD、MMC多媒体卡、智能媒体、transflash、xD)、HD-DVD(高清晰度DVD)或蓝光DVD、基于USB(通用串行总线)的可移除存储介质、磁带介质、光存储介质、磁-光介质、磁泡存储器或分布为通过计算机网络(例如互联网、局域网(LAN)或类似网络)的传播信号。
图5以示意性框图的形式示出了根据本发明的用户设备(UE)，其中处理单元501处理通信数据和通信控制信息。UE 500进一步包括易失性(例如RAM)502和/或非易失性存储器(例如硬盘或闪存盘)503、接口单元504。UE 500可进一步包括具有各自连接接口的移动通信单元505。UE中的全部单元能够互相之间直接通信，或者通过处理单元501间接地通信。用于实现根据本发明方法的软件可以在UE 500中执行。UE 500还可以包括用于与诸如SIM卡的识别单元通信的接口506，所述识别单元唯一地识别网络中的UE并用于识别“SIGN”(即通信量计数和UE的数字签名)。经常出现在UE中的其它特征未在图5中示出，但是本领域技术人员应当理解，例如对于移动电话来说的天线、摄像头、可替换存储器、屏幕和按键。
应当注意到，虽然CDR分析经常在后面阶段离线进行，它们也可以实时地执行(称作在线计费)。例如，不同形式的预付费功能可以与本发明一起实现，例如通过将Gy接口用于在线计费信用(credit)的分布。然而，本领域技术人员明白，对于涉及FBC(基于流的计费)的系统，利用SGSN或GGSN节点而不是预付费通信量信息的方法被称作“桶(bucket)”而不是CDR。VPLMN或HPLMN系统可被安排为将通信量信息数据与预付费信息数据相比较，以使得只要剩下的预付费数据中存在信用，则UE就能够通信。
应当进一步注意到，词语“包括”不排除存在与这里所列不同的其它元素或步骤，且元素之前的词语“一”或“一个”不排除存在多个这种元素。本发明至少可以部分地在软件或硬件中实现。应当进一步注意到，任何参考标记不限制本发明的范围，并且几个“装置”、“设备”和“单元”可以用同一件硬件来代表。
上面提到和描述的实施例只是作为例子给出，而不应当限制本发明。如下面所述专利权利要求中所述的本发明范围内的其它解决方案、用途、目的和功能对本领域技术人员来说应该是显而易见的。
定义：

Claims (11)

1.一种在无线通信网络中执行财务交易的方法，包括如下步骤：
-在访问公共陆地移动网络VPLMN的支持节点(3，400)中接收来自用户设备UE(1)的通信量计数信息和数字签名；
-在VPLMN(3)中生成通信量计数记录(15)，所述通信量计数记录具有来自UE(1)的通信量计数信息、连同所述数字签名和来自VPLMN(3)的通信量计数信息；
-将所述通信量计数记录(15)发送到本地公共陆地移动网络(HPLMN)设备(4)；
-将来自UE(1)的通信量计数信息与来自VPLMN(3)的通信量计数信息相比较；和
-对UE通信量计数信息与VPLMN通信量计数信息之间的差别有所反应。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述数字签名被加密。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述通信量计数信息包括关于通信量容量、持续时间、连接时间、连接断开时间、数据分组数目、上行链路/下行链路、PDP上下文、IP地址、每个应用和接入点(AP)至少其中之一的信息。
4.根据权利要求3所述的方法，其中每个应用包括电子邮件、游戏、因特网电话(VoIP)或者浏览。
5.根据权利要求1所述的方法，其中VPLMN设备(3)被安排为只在使用本地突围会话时使用所述方法。
6.根据权利要求1所述的方法，进一步包括将通信量计数信息与预付费信息数据相比较的步骤。
7.一种在无线通信网络中执行财务交易的装置，包括：
-用于在访问公共陆地移动网络VPLMN的支持节点(3，400)中接收来自用户设备UE(1)的通信量计数信息和数字签名的部件；
-用于在VPLMN(3)中生成通信量计数记录(15)的部件，所述通信量计数记录具有来自UE(1)的通信量计数信息、连同所述数字签名和来自VPLMN(3)的通信量计数信息；
-用于将所述通信量计数记录(15)发送到本地公共陆地移动网络(HPLMN)设备(4)的部件；
-用于将来自UE(1)的通信量计数信息与来自VPLMN(3)的通信量计数信息相比较的部件；和
-用于对UE通信量计数信息与VPLMN通信量计数信息之间的差别有所反应的部件。
8.一种供用户设备(1)的处理器使用的方法，所述方法包括：计数通信量信息，并将通信量计数信息与数字签名一起发送到访问公共陆地移动网络VPLMN(3)，
其中从所述用户设备发送至VPLMN的通信量计数信息和所述数字签名与来自VPLMN的通信量计数信息共同生成通信量计数记录，所述通信量计数记录被发送至本地公共陆地移动网络(HPLMN)设备；以及
其中来自所述用户设备的通信量计数信息被用于与来自VPLMN的通信量计数信息相比较，以对用户设备通信量计数信息与VPLMN通信量计数信息之间的差别作出反应。
9.根据权利要求8所述的方法，进一步包括使用联邦信息处理标准(FIPS186)数字签名标准(DSS)、全域Hash、基于RSA的RSA-PSS(概率签名方案)、DSA(数字签名算法)、ECDSA(椭圆曲线DSA)、EIGamal签名方案、不可争辩的签名或者利用RSA的SHA(安全Hash算法)至少其中之一生成所述签名。
10.一种供本地位置记账服务器的处理设备使用的方法，所述方法包括：接收通信量计数记录(15)，所述通信量计数记录具有来自用户设备UE(1)的组合通信量计数信息、数字签名和来自访问公共陆地移动网络VPLMN(3)的通信量计数信息；以及将来自UE的通信量计数信息与来自VPLMN的通信量计数信息相比较，以对UE通信量计数信息与VPLMN通信量计数信息之间的差别有所反应。
11.根据权利要求10所述的方法，还包括使用联邦信息处理标准(FIPS186)数字签名标准(DSS)、全域Hash、基于RSA的RSA-PSS(概率签名方案)、DSA(数字签名算法)、ECDSA(椭圆曲线DSA)、EIGamal签名方案、不可争辩的签名或者利用RSA的SHA(安全Hash算法)至少其中之一控制所述数字签名的真实性。
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