CN102124455A - 向网络中的分组流提供服务 - Google Patents

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Abstract

公开了用于向通信网络中的分组流提供服务的系统和方法。服务包括增强的收费、状态防火墙、流量性能优化(TPO)以及高级服务，例如内容区分收费、每订户状态防火墙和VPN。网关可用来通过在建立新的分组流会话之前检查计费消息并检查订户简档来逐个订户地将每个分组流路由通过服务。通过将分组流引导通过所请求的服务，可以减小延时以及对每个会话的装备的需求，而不管服务是否被提供给分组流。服务还可以是在线提供的。

Description

向网络中的分组流提供服务
技术领域
本公开涉及用于在基于分组的通信网络中提供多种服务的系统和方法。
背景技术
无线通信系统和网络是结合例如包括卫星通信系统、便携式数字助理(PDA)、膝上型计算机以及蜂窝电话在内的许多应用来使用的。这些应用的用户获得的一个重要益处是连接到网络(例如，因特网)的能力，只要用户在这种无线通信系统的范围之内即可。
当前无线通信系统使用电路交换和分组交换中的任一者或者其组合，以便向移动节点提供移动数据服务。移动节点可以是蜂窝电话、PDA、蓝莓(Blackberry)、具有无线网卡的膝上型计算机，或者任何其它无线设备。一般而言，对于基于电路的方法，无线数据是利用物理交换路径通过数据的发送者与接收者之间的专用(并且不被中断的)连接来运载的。一旦直接连接被建立，则只要发送者和接收者具有要交换的数据，就维持该连接。这种直接的专用交换路径的建立导致了对被完全占用的网络资源的固定共享，直到该连接关闭为止。当不再需要发送者与接收者之间的物理连接时，其被拆断并且网络资源按需被分配给其它用户。
另一方面，基于分组的方法不会永久地将传输资源指派给给定呼叫，并且无需在数据的发送者与接收者之间建立并拆断物理连接。一般地，基于分组的方法中的数据流被“分组化”，其中，数据被划分为分离的多段信息，并且每段接收“头部”信息，该“头部”信息例如可以提供源信息、目的地信息、关于分组中的比特数目的信息、优先权信息以及安全信息。然后，分组基于头部信息被独立地路由到目的地。分组流可以包括多个分组或单个分组。诸如合法截取(线路窃听)、虚拟私有网络(VPN)和防火墙之类的服务可以应用于分组流。
当今的典型通信网络通常通过外面提供的服务器集群来递送服务，这些服务器集群上各自运行了不同的应用类型。每个服务器集群在通过添加提供新服务的装备而使得新服务被引入时，运行应用，例如内容过滤/家长控制(parental control)、有效载荷压缩等。这引入了可能出故障或可能成为恶意攻击的进入点的更多装备，这使得整个网络由于薄弱链接而易于出错并且更容易受外界影响。图1图示出了当今是如何提供服务的拓扑。图1包括接入网关110，负载均衡器112、114、116，内容收费服务器118、优化服务器120、web缓存服务器122以及因特网124。由于这些服务是顺序地部署的，因此，无论该服务是否应用于该订户，每个分组流都将顺序地穿过每个服务器集群。结果，运营商必须额外提供用于每个服务的硬件和软件，以便部署足够的带宽供所有会话流经每个应用，并且提供管理流量的负载均衡器。此外，运营商不能控制图1的拓扑的递送顺序。在缺乏网络智能的情况下，订户的认知受到限制，从而使得实际上不可能向订户供应定制化的、分层的服务和服务分组。另外，每个不必要的跳跃可能添加不希望的传播延时，这可能影响对延迟敏感的服务，例如基于IP的语音(VoIP)，其中，对话中的间隙或延时最终降低了服务的价值。
发明内容
公开了用于向基于分组的通信流提供一种或多种服务的系统和方法。在一些实施例中，网关检查其接收的消息，以逐个订户地处理分组流。这种处理可以包括：从某些消息中提取信息，并且基于所提取的信息引导分组流。所提取的信息可用来建立流，以使得分组流接收订户所请求的服务。服务可以被在线提供，以减少与将分组发送给外部设备以供处理相关联的延时。
在一些实施例中，提供了一种提供服务的通信装置，该装置包括：至少一个网络处理单元，其包括至少一个流；至少一个流检查分组流并且将消息引导至IPSG管理器和会话管理器；IPSG管理器接收计费消息，从计费消息中提取信息，并且将信息发送给会话管理器；并且会话管理器将分组流引导至针对该分组流指定的服务。
在某些实施例，提供了一种通信网络方法，该方法包括：在网络处理单元处接收计费消息；重新引导所述计费消息以供检查；从计费消息提取信息；并且将信息发送给会话管理器以建立新的会话，其中，会话管理器逐个订户地引导新的会话的分组流，以将至少一个服务提供给分组流。
附图说明
图1是图示出向移动节点提供服务的框图；
图2是图示出根据某些实施例的在线服务的提供的框图；
图3是根据某些实施例的提供在线服务的网络拓扑的框图；
图4是根据某些实施例的经过网关的流的框图；
图5是根据某些实施例的具有分组流的网络拓扑的框图；
图6是根据某些实施例的用于具有外部RADIUS服务器的在线服务的信令流的信令示图；
图7是根据某些实施例的用于RADIUS-服务器模式中的在线服务的信令流的信令示图；
图8是根据某些实施例的与提供在线服务有关的流程图；
图9是根据某些实施例的与在线服务的地理冗余(geographicredundancy)有关的信令示图；
图10是根据某些实施例的网关中的软件的逻辑框图；
图11是与网关通信的各个网络设备的框图；
图12是根据某些实施例的包括向策略服务器传输消息的信令示图；以及
图13是根据某些实施例的与预付费(prepaid)消息传输有关的信令示图。
具体实施方式
在一些实施例中公开了向通信网络上的基于分组的流提供受管理的服务的系统和方法。网关可以用来逐订户分组流地实现这些受管理的服务。网关可以提供诸如增强的收费、状态(stateful)防火墙、流量性能优化(TPO)之类的每订户服务以及诸如内容区别收费、每订户状态防火墙以及VPN服务之类的高级服务，而无需替换遗留的接入设备，也不需要多个服务器(参见图1)。网关还可以“在线地”或在会话分组流内提供服务，而无需将分组流卸载到通信网络中其它地方的服务器。
图2图示出了根据某些实施例的在通信网络中提供在线服务的网关。图2包括移动节点210、网关212和因特网214。如图所示，诸如分组操纵、VPN服务和安全性之类的类别中的多种服务可以应用于网关212处。在一些实施例中，服务可以从内部并且从外部来提供。例如，各种分组操纵服务可由网关212提供，而一些VPN服务由外部服务器来提供。在某些实施例中，网关212提供了逐流地选择性使用外部服务器服务的能力。此外，网关212可以被集成到分组核心网络的边缘处的载体流量平面中，以提供在线服务。在线服务可以允许移动运营商供应新的服务并缩放这些服务的规模，同时还简化网络拓扑和流量流。
图3图示出了根据一些实施例的可以部署在线服务的网络拓扑300。网络拓扑300包括移动节点310、计算机311、无线电接入网络(RAN)312、WiMAX 314、WiFi 316、宽带接入服务器318、网关320、IP核心322、网络管理系统(NMS)324、应用服务器326、收费网关功能(CGF)/认证、授权和计费(AAA)328、企业VPN 330，以及诸如付费内容332、付费服务334、航班信息336、天气338和预订340之类的服务。如图所示，网关320允许针对多种接入技术的连接。例如，RAN 312可以具有第2代(2G)、2.5代(2.5G)、第3代(3G)网络能力，并且可以是通用移动通讯系统(UMTS)、码分多址(CDMA)系统、全球移动通信(GSM)系统、高分组数据速率(HPRD)系统或者任何其它适用的RAN接入技术。此外，由于网关320知道订户，因此，其可以分别地将订户会话分组流路由通过或者路由到所希望的服务。在某些实施例中，网关320存储与移动节点310或计算机311有关的基于位置的信息，网关将该信息提供给应用服务器326或者使用其本身来提供诸如天气338或预订340之类的服务。应用服务器326容纳并执行服务，例如呼叫者ID、呼叫等待、呼叫保持、一键通(push-to-talk)、呼叫转送、呼叫转移、呼叫阻止服务、合法截取、通告服务、会议呼叫服务、语音邮件、基于位置的服务以及存在信息。
在一些实施例中，网关例如可以通过检查诸如RADIUS-计费、DIAMETER、GPRS隧道传输协议(GTP)和移动IP(MIP)之类的信令协议中的信息来建立会话。网关可以提取(或察觉)被指派给移动节点的IP地址、网络接入标识符(NAI)、国际移动订户身份(IMSI)、移动订户标识(MSID)、相关-ID(针对CDMA实现方式)、用户数据记录(UDR)、事件数据记录(EDR)、呼叫台站ID和/或任何其他适用信息。在一些实施例中，提取出的信息可以用来建立针对移动节点的会话，并且可以缓存在网关中。提取出的信息可以缓存在表或其它数据结构中，以基于诸如IP地址之类的值之一来提供快速查找。提取出的信息可用来确定订户并且可以将该提取出的信息与订户简档链接起来。这允许网关提供订户对于IP分组进入和离开网关的知觉性(awareness)，并且能够将这些分组重新引导至由订户简档标识的服务。
图4图示出了根据一些实施例的经过网关的分组流。图4包括移动节点410、无线电接入网络(RAN)412、接入网关/GGSN/HA/PDSN 414、网关416、RADIUS计费服务器418、因特网420，以及外部或内部在线服务422和424。网关416包括网络处理单元(NPU)426、RADIUS UDP流428、进入IP数据流430、外出IP数据流432、IPSG管理器434、会话管理器436、其它服务模块438、内容服务导向(CSS)应用程序接口(API)440以及模块通信442。RADIUS UDP流428、进入IP数据流430、外出IP数据流432、IPSG管理器434和会话管理器436可以用软件实现，并且可用来向分组流提供服务。RADIUS UDP流428可由IPSG管理器434用来监视以RADIUS计费服务器418为目的地的RADIUS流。这可以通过监视用于接收由接入网关414发送的RADIUS计费请求的指定端口来实现。
RADIUS计费请求由IPSG管理器434接收以进行处理。IPSG管理器434检查计费消息以激活和去激活网关416中的会话。在IPSG管理器434检查计费消息期间，也获取可用来建立会话、认证会话并将会话链接到订户简档的信息。该信息可以通过模块通信442被发送给会话管理器436，模块通信442可以用硬件或软件的任何组合来实现。IPSG管理器434在向RADIUS计费服务器418进行传输时，可以建立与接入网关414所使用的UDP端口号相对应的一个或多个RADIUS UDP流428。
IPSG管理器434在与处理从接入装备接收的RADIUS消息有关的至少两种模式中工作。在一些实施例中，IPSG管理器434处于服务器模式。在服务器模式中，RADIUS计费消息被寻址到网关416，并且IPSG管理器434发出RADIUS计费响应444，其中，网关416实现RADIUS服务器。在其它实施例中，IPSG管理器434处于检查模式，并且消息不被引向网关，因此，消息被NPU 426引导至IPSG管理器434。在IPSG管理器434处，消息被检查并且在消息被转发446之前提取出信息。在这两种模式中，消息被检查并且信息被提取出来并被发送给会话管理器436。IPSG管理器434可以检查RADIUS计费开始和停止消息以通过通信模块442来激活和去激活会话。IPSG管理器434还可以将原始RADIUS分组的经剥离备份递送给为了收费目的而使用计费信息的在线服务。在某些实施例中，会话管理器436可以修改分组流，以向分组插入收费信息，而CSS API440将分组引导通过在线服务并且在后来剥去该信息。
会话管理器436可以创建至少两个IP数据流430和432。进入IP数据流430向会话管理器436指示分组是来自于移动节点410的，以使得会话管理器436可以将分组引导至相应的功能或服务器以用于根据订户简档中的服务来处理该分组。当分组到达外出IP数据流432时，进行类似的处理。与进入IP数据流430类似，外出IP数据流432逐订户会话地来识别分组，并且将分组转发给会话管理器436以用于根据订户简档进行服务处理。如果诸如隧道传输之类的其它服务被应用于例如外出侧上的会话，则会话管理器436可以为每个会话添加额外的IP数据流模块。当新的会话被激活并且会话管理器436接收到来自IPSG管理器434的经提取信息时，会话管理器436可以对呼叫进行认证以载入订户简档。认证可以涉及NAI、MSID、用户名和口令或者移动节点410的任何其它认证属性。订户简档包括配置信息，例如，订户接入控制列表(ACL)、相对应的CSS重新引导以及应用于该订户的其它服务。当呼叫经认证或经授权时，则建立了逐会话的路由并且数据流开始。
订户ACL是与订户相关联的一组规则，例如要对分组执行哪些服务。订户ACL可由对订户会话的分组流进行处理的会话管理器436利用软件来处理。在一些实施例中，订户ACL被绑定到一个或多个在线服务，并且CSS API 440用来将分组引导至在线服务并引导来自在线服务的分组，在线服务可以包括外部服务器。CSS API 440是基于包括分组头部中的信息在内的分组的内容来定义网关如何处理分组流的模块。内容服务导向(CSS) API 440包括如下特征，例如，负载均衡、网络地址转化(NAT)、HTTP重新引导以及DNS重新引导。在一些实施例中，CSSAPI 440使用从订户简档获得的信息来选择适当的内容服务提供商(例如，在线服务或外部内容服务器)并且以负载均衡的方式来路由分组流。负载均衡可以通过诸如轮询(round robin)、最低负载、目的地散列以及归一化响应时间监视之类的多种算法来实现。CSS API 440还可以通过因特网控制消息协议(ICMP)、超文本传输协议(HTTP)、传输控制协议(TCP)以及文件传输协议(FTP)保活机制来监视外部服务器的健康。通过监视外部服务器的健康，CSS API 440可以重新引导分组流，如果外部服务器出故障的话。
图5图示出了根据某些实施例的具有分组流的网络拓扑500。网络拓扑500包括移动节点510、接入网关512、网关514、认证、授权和计费(AAA)服务器516、因特网518以及内部或外部服务器520。接入网关512可以是网关GPRS支持节点(GGSN)、分组数据服务节点(PDSN)、归属代理(HA)、分组数据协作(inter-working)功能(PDIF)、接入服务网络网关(ASNGW)或用户层面实体(UPE)。如图所示，由网关514发送和接收的分组流被检查。RADIUS计费消息在Sr参考点(reference point)524处被监视，其可以利用网关514的处理单元中的流模块(例如RADIUS UDP流(图4中的428))来实现。IP数据流也在Sn参考点524和Si参考点526处被检查。这些IP数据流可以利用网关514的处理单元中的流(例如进入IP数据流430和外出IP数据流432(均在图4中示出))来实现。
图6图示出了根据某些实施例的网络设备之间的信令流。网络设备包括移动节点610、接入网关612、网关614、在线服务616、RADIUS计费服务器618和因特网终端620。当要建立会话时，移动节点610联系接入网关612。通过交换消息来进行呼叫或会话建622，以建立起设备之间的链接。接入网关利用从呼叫建立622获得的信息来将RADIUS计费开始消息624发送给网关614。网关614对分组执行检查并且提取626中的信息。这可以包括提取为用户分配的IP地址(framed-IP address)、NAI和MSID，执行授权以获取订户简档，并且建立IP流。网关614将RADIUS计费开始消息628转发给RADIUS计费服务器618。
在经过了一定时间之后630，可看到分组流。移动节点610将分组632发送给接入网关612。分组632例如可以包括指令、请求或诸如电子邮件、多媒体内容之类的数据或者用于协调多人游戏的信息。接入网关612将分组634转发给网关614。在网关614处，分组636通过IP流(未示出)传递并被内容服务导向(CSS)接入控制列表(ACL)635引导至在线服务616。在一些实施例中，CSS ACL 635可以在CSS API(图4的440)中实现。对分组636执行处理，并且在线服务616将分组638发送给网关614供进一步路由。网关614将分组640发送给因特网终端620。因特网终端620也发送用于路由到移动节点610的分组642。分组642到达网关614，其中，分组通过IP流(未示出)传递并被CSS ACL 643引导至在线服务616。由在线服务616接收的分组644根据包括在订户简档中的服务被处理，并且分组646被发给网关614。网关将分组648引导至接入网关612，接入网关612将分组650发送给移动节点610。
在一定时间之后652，移动节点联系接入网关612以拆断会话。呼叫拆断消息654被发起以结束该会话。接入网关612将RADIUS计费停止消息656发送给网关614。当RADIUS计费消息在网关614处被接收到时，IPSG管理器(图4中的434)检查该消息并且联系会话管理器(图4中的436)，以使得流可被移除658并且其它资源被重新分配。网关614将RADIUS计费停止660转发给RADIUS计费服务器618。
图7图示出了根据某些实施例的网络设备之间的信令流，其中，RADIUS服务器是在内部实现的。网络设备包括移动节点710、接入网关712、网关714、在线服务716和因特网终端718。当建立会话时，移动节点710联系接入网关712并且发起呼叫建立，其中，交换信息以使得能够建立会话。接入网关712可以将RADIUS计费开始消息722发送给网关714。网关714检查RADIUS计费开始消息722并且提取信息。724中的网关714处的会话建立包括：提取为用户分配的IP地址，执行授权，并且建立流以检查分组并因此引导分组。网关714部分地实现RADIUS服务器，并且将RADIUS计费响应726发光接入网关712。在一些实施例中，RADIUS计费消息可以从接入网关712被直接发送给网关714或者RADIUS计费消息可以通过另一RADIUS代理(未示出)被间接地发送。
当会话将结束时，移动节点710向接入网关712发起呼叫拆断消息728。接入网关712将RADIUS计费停止消息发送给网关714。网关利用该信息来释放用于服务该会话的资源，服务该会话例如是维持流以逐订户地引导分组。当已完成计费并且资源被释放时，网关714将RADIUS计费响应消息734发送给接入网关712。
图8图示出了根据某些实施例的用于提供基于订户的服务的实现方式的流程图。在步骤810，在网关处接收计费消息。计费消息可以是RADIUS计费消息、DIAMETER计费消息、GPRS隧道传输协议(GTS)消息、移动IP(MIP)消息，或者可从其提取信息以开始和停止会话的任何其它适用消息。网关可以使用对符合某种标准的分组进行检查的软件，并且发送这些分组以供进一步检查。在步骤812，消息被IPSG管理器检查，并且信息被提取。IPSG管理器可以是在网关中运行的软件任务，其检查消息，提取信息以获取订户简档或其它特性，并且激活网关上的会话。在一些实施例中，IPSG管理器从信令协议中提取移动节点的IP地址、NAI、IMSI/MSID，以及其它信息。监视可以包括：判断信息是否需要被提取或者信息或者信息的多个部分是否已被缓存。在步骤814，IPSG与会话管理器通信，并且发送从消息中获得的信息。会话管理器可以是在网关中运行的任务。在步骤816，会话管理器利用从IPSG管理器接收到的信息来获取订户简档。订户简档包括与分组流接收的服务有关的信息。该信息可用来将分组流路由通过所选服务。在步骤818，会话停止消息被网关中的IPSG管理器接收。在步骤820，IPSG管理器将该信息传输给会话管理器，以使得可以拆断流并且释放资源。
图9图示出了根据一些实施例的网关间冗余。图9所示的网络设备包括移动节点(MN)910、外地代理(FA)912、归属代理(HA)914、IP服务网关(IPSG)916和IPSG 2918。两个网关916和918可以实现如在题为“System and Method for Active Geographic Redundancy”的美国专利申请No.11/731,920中描述的活动地理冗余，该申请通过引用被整体结合于此。在920中，IPSG 1 916处于活动模式并且已将其IP池(IP pool)和环回接口广播到边界网关协议中。在922，IPSG 2 918处于待命模式并且镜像化与IPSG 1 916中的会话有关的信息，因此如果发生任何事情，则IPSG 2 918可以无缝地恢复。移动节点910向外地代理912发起呼叫建立消息924。外地代理912将移动IP(MIP)登记请求(RRQ)926发送给归属代理914。归属代理发送MIP登记回复(RRP)928以在外地代理912和归属代理914之间建立连接。归属代理914发送RADIUS计费开始消息930以继续建立会话，该消息930经过IPSG 1 916。
如上面在各个实施例中所述的，IPSG 1 916检查并建立会话，并且发送计费响应932。在934，会话被建立并且移动节点910与IPSG 1 916之间的分组流开始。在938处，可将定时器用来定期地触发IPSG 2 918对信息进行备份，该信息将用来无缝地拾起(pickup)在IPSG 1 916中运行的会话。服务检查点消息940从IPSG 1 916被发送给IPSG 2 918以在出故障的情况中传递信息。在某个时间时，切换事件942发生并且IPSG 1 916进入待命状态944并且IPSG 2 918进入活动状态946。IPSG 2 918的活动状态使得IPSG将其IP和环回接口路由器广告到边界网关协议中，并且IPSG2 918使用与IPSG 1使用的信息相同的信息，因此其它网络设备不知道该改变，但是信息被路由到IPSG 2 918。此外，由于IPSG 2 918在服务检查点消息中接收与会话有关的信息，因此，其准备好以与IPSG 1 916相同的方式来处理分组流。在948，BGP路由器开始向IPSG 2 918路由信息，但是在950处，其它网络设备并不知道该改变。在952，分组数据随后从移动节点910流向IPSG 2 918。在一些实施例中，网关916和918可被实现为分组数据服务节点(PDSN)、网关通用分组无线业务支持节点(GGSN)、服务GPRS支持节点(SGSN)、分组数据互通功能(PDIF)、接入服务网络网关(ASNGW)、基站、接入网络或者用户层面实体(UPE)。
图10图示出了根据某些实施例的用于具有在线服务能力的网关的控制平面体系结构。会话管理器1010服务于并处理用户装备/移动订户的用户会话数据流。与上述会话管理器相同的会话管理器1010包括功能层，例如系统服务层1012、呼叫处理层1014和呼叫处理支持服务层1016。系统服务层1012提供用于将指令传递给会话管理器和其它层的接口。命令行界面(CLI)1018以及网络处理单元1020接口被包括。呼叫处理层1014包括服务代理/服务控制交互管理器(SCIM)1022，包括I-CSCF1026、P-CSCF 1028和S-CSCF 1030的CSCF核1024，统一消息映射接口1032，应用1034以及SIP栈1036。在一些实施例中，CSCF核包括CSCF功能之一，例如P-CSCF。呼叫处理支持服务层1016包括多种服务，例如路由和地址转化服务1038、订户管理服务1040、改变接口服务1042、媒体接口服务1044、QoS策略接口服务1046、安全接口1048以及调整服务器接口1050。
关注呼叫处理层1014，该层包括利用通用SIP作为应用程序接口(API)的呼叫控制和信令协议。信令协议可以是SIP或者可以是其它协议，如ISUP、MGCP或H.323。此外，呼叫处理层1014允许经由统一映射接口的SIP变体与其它协议之间的互通。统一映射接口可以将特定于协议的消息和参数转化为类似通用SIP的API格式。在一些实施例中，使用类似SIP的消息，这是因为SIP具有最大的消息集合并且可以覆盖针对SIP和其它协议的可能的消息传输场景。呼叫处理层1014还可以通过将信息置于封套(envelope)中来提供针对无需由CSCF核处理的数据的透明性。不感兴趣的参数可被置于封套中并且保持不变。CSCF核允许任何文本串作为呼叫和被呼叫号码，该号码不一定局限于E.164号码。号码例如可以是记录地址(AoR)或者具有域名的任何名称串。
解复用管理器1052和IPSG管理器1054都驻留在信号路由层1056中，如图10所示。解复用管理器的信号路由层1056可以确定分组流被发送到哪里以供处理。分组流可被发送到处理实例以供进一步处理和/或信号处理。如上所述的IPSG管理器1054可以检查计费消息以创建新的会话，缓存信息，并且引导分组流通过在线服务。IPSG管理器是一种类型的解复用管理器。可在NPU子系统1020中建立流(未示出)以将计费消息引导至IPSG管理器1054供检查。IPSG 1056与会话管理器1010通信以建立新的会话，其可以包括引导特定订户的分组流的在NPU子系统中建立的一个或多个流。
内部在线服务1058可以包括一个或多个服务1060，例如增强的收费服务、防火墙保护、对等检测以及智能流量控制(ITC)。在一些实施例中，内部在线服务1058被设置在与会话管理器1010、NPU子系统1020和信令路由器层1056相同的网关上。外部在线服务1062也可以用来向分组流提供服务。外部在线服务1062可以是由服务提供商维护的遗留装备或者由另一网络设备提供的服务。
在一些实施例中，数据平面1064被提供来处理经过网关的分组流。数据平面1064对订户的分组流执行处理(例如，策略实行、ACL和QoS)。数据平面1064可以包括策略实行1066、QoS实行1068以及接入控制列表(ACL)处理1070。策略实行1066可以向分组流提供规则或其它策略的执行。例如，可以实现不允许未经授权的分组被发送到移动节点的安全策略。QoS实行1068提供流量整形以及对限制或最低服务水平的实行。QoS实行可以基于每个订户需要的服务水平来限制由网关处理的会话量。在某些实施例中，订户可能此刻未使用其QoS水平的全部范围，但是由于向订户保证了最小带宽，因此，该带宽被预留。ACL处理1070向诸如1060或1062之类的服务提供关于如何处理数据的信息。例如，订户ACL可以用来建立服务和会话，而上下文ACL或设备级ACL可以提供更一般的更通用的处理信息和/或规则。
图11图示出了根据某些实施例的策略服务器和网关交互。图11包括移动节点1110、无线电接入网络(RAN)装备1112、SGSN 1114、归属位置寄存器1116、遗留GGSN 1118、内容选择网关(CSG)1120、RADIUS代理1122、网关1124、账单调解服务器1126、预付费服务器1128、策略决定功能(PDF)1130、无线门户应用服务器1132、无线应用协议(WAP)网关、多媒体消息服务中心1136、防火墙、内容提供商(CP)、虚拟私有网络(VPN)、专用小交换机(PBX)、帧中继(FR)交换机1144以及企业网络1146。如图所示，网关1124可以与账单调解服务器1126交互，服务器1126提供用于服务提供商账单系统(未示出)的呼叫细节记录(CDR)和使用细节记录(UDR)的收集、聚集和汇聚。网关1124还支持预付费账单，如与预付费账单服务器1128的交互所示的。网关1124可以在预付费呼叫环境中逐订户地提供服务。例如，用户可以选择用于孩子的移动节点(其是预付费移动节点)的家长控制。
网关1124还与PDF 1130交互以确定管理会话的策略。网关1124在从计费消息确定了信息时，可以从在PDF 1130处维护的数据库获得订户简档信息。在一些实施例中，PDF 1130和订户数据库可以在网关1124内实现。可从PDF 1130获得诸如QoS信息之类的其它信息以用于在网关1124处建立流和服务。如图所示，PDF 1130和RADIUS代理1122可以与无线门户应用服务器1132和WAP网关1134通信以提供对会话中的某些种类的内容的访问。网关1124还可以通过因特网从内容提供商1140接收内容。诸如1146之类的企业网络也可以与网关1124互连以通过服务提供商网络将企业服务提供给移动节点1110。网关1124可以建立流以将企业服务提供给移动节点，这是因为网关知道订户并且可以唯一地处理每个流。
在一些实施例中，如由Ty接口所指定的那样来建立策略服务器1130与网关1124之间的接口。如上所述，网关1124通过解析radius计费消息来确定何时创建新的会话。在创建会话之前，网关1124可以向经配置的计费服务器(例如，RADIUS代理1122)或策略服务器1130生成接入请求消息以用于授权或认证会话。订户标识参数可以是移动站集成业务数字网络(MSISDN)号码、国际移动订户识别码(IMSI)、网络接入标识符(NAI)(或用户名)、为用户分配的IP地址，或者任何其它适用标识。一旦radius代1122或策略服务器1130成功地认证或授权了会话，则具有将被应用于订户会话的各种属性的接入接受消息被返回。属性可以包括ACL(接入控制列表)名称、基于内容的收费策略规则基本名称、过滤器id和/或各种订户速率限制属性。当网关1124接收接入接受消息时，属性可被应用于订户会话。在某些实施例中，属性被用来创建或载入订户ACL并且属性可以被缓存以供后来使用。
图12图示出了根据某些实施例的包括与策略服务器的交互的信令流。图12包括移动节点1210、GGSN 1212、网关IPSG 1214、网关在线服务1216、RADIUS auth/acct服务器1218以及应用服务器1220。分组数据协议(PDP)上下文激活1222从移动节点1210被发送给GGSN 1212。GGSN 1212将RADIUS计费开始消息1224发送给网关IPSG 1214。网关IPSG 1214将RADIUS开始响应消息1226发送给GGSN 1212。网关IPSG1214获取包括在RADIUS计费开始消息中的属性并且利用这些属性来创建RADIUS接入请求消息1228，该消息1228被发送给RADIUS auth/acct服务器1218以便对会话进行认证或授权。在一些实施例中，RADIUSauth/acct服务器1218可被实现为通过RADIUS消息起作用的非标准策略决定功能(PDF)，并且允许RADIUS CoA机制控制订户。网关IPSG1214解析RADIUS计费开始消息的属性1230以开始建立新会话和相关联的流1232，从而引导会话的分组流。在一些实施例中，如上所述，流1232在网络处理单元中被建立。
在订户策略数据库1236中进行查找1234以便将RADIUS接入接受消息1238发送给网关IPSG 1214。RADIUS接入接受消息1238包括策略信息和其它属性。网关IPSG 1214解析策略信息和属性1240，以获取可用来建立服务(例如内容过滤)的信息，而且载入任何订户接入控制列表信息。通过解析策略信息和属性1240，规则库(rulebase)被传递到网关在线服务1216。如本示例中所示的，在线提供了内容过滤服务。通过传递规则库，服务可以如用户所选择的那样来工作。RADIUS计费开始请求消息1244被发送给RADIUS auth/acct服务器1218，服务器1218将RADIUS开始响应发送回网关IPSG 1214。
分组流1248开始于移动节点1210。该分组流可以包括内容或针对内容的请求，例如视频、游戏、新闻、因特网接入、聊天、基于IP的语音(VoIP)、基于位置的服务、电子邮件或者任何其它类型的数据或多媒体内容。分组流1250从GGSN 1212被发送给网关IPSG 1214。在网关IPSG1214处，流(未示出)可以标识与分组流1254相对应的会话，以应用来自接入控制列表的内容服务导向(CSS)1252。网关IPSG 1214内的CSS将分组流1254路由到网关在线服务1216。在网关在线服务1216处，对数据或所请求的数据执行内容过滤。经处理的分组流1256被发送回网关IPSG 1214以供进一步路由。分组流1258被发送给应用服务器1220。应用服务器可以满足请求，提供数据，或者以其它方式基于分组流1258进行动作。例如，在游戏情形中，可以在应用服务器1220处进行数据的输入和输出。分组流1260从应用服务器1220被发送到网关IPSG 1214。再次地，流(未示出)确定相对应的会话，并且CSS ACL 1265将分组流1262发送给网关在线服务1216以供处理。网关在线服务1216将分组流1264发送给网关IPSG 1214以供路由。分组流1266被发送给GGSN 1212并且随后分组流1268被发送给移动节点1210。
在某个时间点处，移动节点1210的用户终止会话。则发生呼叫拆断1270以释放无线电资源并结束会话。GGSN 1212将RADIUS停止请求1272发送给网关1214以终止会话。网关IPSG 1214将RADIUS停止响应1274发送给GGSN 1212以指示对消息的确认。网关IPSG 1214将RADIUS计费停止请求1276发送给PDF 1218以对会话已经终止进行广告。RADIUS停止响应1278从PDF 1218被发送回来，并且网关IPSG1214移除与该会话相关联的(一个或多个)流1280。
在一些实施例中，RADIUS接入请求消息和RADIUS计费开始消息可以包括如下属性中的一个或多个：用户名、用户口令、NAS IP地址、服务类型、为用户分配的IP地址、过滤器ID、呼叫站ID、NAS标识符、状态、代理状态、acct会话ID、事件时间戳、3GPP2相关ID、3GPP IMSI、3GPP-NSAPI和错误原因。在某些实施例中，接入接受消息可以包括如下属性中的一个或多个：服务类型、过滤器ID、状态、代理状态、事件时间戳以及SN1规则库。
图13示出了根据某些实施例的预付费信号流。图13包括GGSN1310、IPSG管理器1312、会话管理器1314、策略和收费规则功能(PCRF)1316以及在线收费系统(OCS)1318。如图所示，GGSN 1310将RADIUS计费开始请求1320发送给IPSG管理器1312。IPSG管理器1312解析计费开始请求消息并且将添加会话请求1322发送给会话管理器1314。会话管理器1314发送添加会话响应消息1324。会话管理器1314将信贷控制请求(CCR)1326发送给PCRF 1316。PCRF 1316发送信贷控制应答(CCA)1328作为响应。会话管理器1314还将CCR 1330发送给OCS 1318。OCS 1318发送CCA作为响应。会话管理器1314延迟发送计费开始响应1334直到用于预付费的命令代码信令(CCR/CCA)完成为止。在一些预付费呼叫实施例中，在IPSG网关(1336)处成功地建立会话之前不应当发送RADIUS计费开始响应。对于Gx与Gy使能的会话，在PCRF 1316与OCS 1318交换了CCR/CCA消息之后发送计费开始响应1334。预付费会话可能包括额外的认证或授权，这可能导致建立时的延迟。此外，预付费会话包括对要建立的会话所有的信贷进行充分核实。如本领域技术人员将理解的，还可以使用其它预付费设置。
在一些实施例中上述网关是在机箱(chassis)中实现的。这种机箱可以实现多种不同的集成功能。在一些实施例中，接入网关、分组数据服务节点(PDSN)、外地代理(FA)或归属代理(HA)可以在机箱上实现。在其它实施例中，还可以在机箱上实现的其它类型的功能是：网关通用分组无线电服务支持节点(GGSN)、服务GPRS支持节点(SGSN)、分组数据互通功能(PDIF)、接入服务网络网关(ASNGW)、基站、接入网络、用户层面实体(UPE)、IP网关、接入网关、会话发起协议(SIP)服务器、代理呼叫会话控制功能(P-CSCF)以及质问呼叫会话控制功能(I-CSCF)。在某些实施例中，上述其它类型的功能中的一个或多个被集成在一起或者由同一功能来提供。例如，接入网络可与PDSN相集成。机箱可以包括PDSN、FA、HA、GGSN、PDIF、ASNGW、UPE、IP网关、接入网关或者任何其它适用的接入接口设备。在某些实施例中，机箱由Massachusetts的Tewksbury的Starent网络公司在ST 16或ST40多媒体平台中提供。
下面将进一步描述根据一些实施例的实现企业接入网关的机箱的特征。该机箱包括用于载入应用卡和线路卡的插槽。中板(midplane)可以在机箱中用来提供机箱内通信、电源连接以及各种所安装的卡之间的传输路径。中板可以包括总线，例如交换结构、控制总线、系统管理总线、冗余总线以及时分复用(TDM)总线。交换结构是通过在应用卡与线路卡之间建立卡间通信而实现的基于IP的传输路径，以用于遍及机箱的用户数据。控制总线将机箱内的控制处理器与管理处理器互连。机箱管理总线提供对如下系统功能的管理：例如提供电能、监视温度、板状态、数据路径错误、卡复位，以及其它故障切换特征。冗余总线在硬件故障的情况中提供对用户数据的输送以及冗余链路。TDM总线提供对系统上的语音服务的支持。
机箱至少支持两类应用卡：交换处理器卡和分组加速器卡。交换处理器卡用作机箱的控制器并且负责这些事情，例如初始化机箱以及将软件配置载入机箱中的其它卡。分组加速器卡提供分组处理和转发能力。每个分组加速器卡能够支持多种环境(context)。可以将硬件引擎与卡一起部署来支持用于压缩、分类流量调度、转发、分组过滤和统计汇编的并行分布处理。
分组加速器卡通过利用控制处理器和网络处理单元(NPU)来执行分组处理操作。网络处理单元确定分组处理需求；从各个物理接口接收用户数据帧/向各个物理接口发送用户数据帧；作出IP转发决定；实现分组过滤、流插入、删除和修改；执行流量管理和流量工程；修改/添加/剥除分组头部；并且管理线路卡端口和内部分组输送。也位于分组加速器卡上的控制处理器提供基于分组的用户服务处理。位于机箱内的线路卡提供输入/输出连接并且还可以提供冗余连接。
操作系统软件可以基于Linux软件内核，并且在机箱中运行具体应用，例如监视任务和提供协议栈。软件允许将机箱资源分别地分配用于控制和数据路径。例如，某些分组加速器卡可以专用于执行路由或安全控制功能，而其它分组加速器卡专用于处理用户会话流量。在一些实施例中，当网络需求改变时，可以动态地部署硬件资源以满足需求。可以使系统虚拟化以支持多种逻辑服务实例，例如技术功能(例如，PDSN、ASNGW、PDIF、HA、GGSN或IPSG)。
机箱的软件可以被划分为执行具体功能的一系列任务。这些任务按照需要彼此通信以共享遍及机箱的控制和数据信息。任务是执行与系统控制或会话处理有关的具体功能的软件处理。在一些实施例中，三类任务在机箱内操作：关键任务、控制器任务和管理器任务。关键任务控制与机箱处理呼叫的能力有关的功能，例如机箱初始化、错误检测和恢复任务。控制器任务为用户掩盖软件的分布性质，并且执行如下任务，例如监视(一个或多个)下级管理器的状态，在同一子系统内提供管理器内通信，并且通过与属于其它子系统的(一个或多个)控制器通信来使能子系统间通信。管理器任务可以控制系统资源并维护系统资源之间的逻辑映射。
在应用卡中的处理器上运行的各个任务可以被划分为多个子系统。子系统是执行具体任务或者是多个其它任务的组合的软件元件。单个子系统可以包括关键任务、控制器任务和管理器任务。可以在机箱上运行的一些子系统包括系统启动任务子系统、高可用性任务子系统、恢复控制任务子系统、共享配置任务子系统、资源管理子系统、虚拟专用网络子系统、网络处理单元子系统、卡/插槽/端口子系统以及会话子系统。
系统启动任务子系统负责在系统启动时开始一组初始任务并按需提供各个任务。高可用性任务子系统结合恢复控制任务子系统工作以通过监视机箱的各个软件和硬件组件来维持机箱的操作状态。恢复控制任务子系统负责针对机箱内发生的故障执行恢复动作，并且从高可用性任务子系统接收恢复动作。共享配置任务子系统向机箱提供设置、取回和接收机箱配置参数改变的通知的能力，并且负责存储在机箱内运行的应用的配置数据。资源管理子系统负责向任务指派资源(例如，处理器和存储器能力)并且监视任务对资源的使用。
虚拟专用网络(VPN)子系统管理机箱中与VPN有关的实体的管理和操作方面，包括创建分离的VPN上下文，启动VPN上下文内的IP服务，管理IP池和订户IP地址，并且在VPN上下文内分发IP流信息。在一些实施例中，在机箱内，IP操作在具体的VPN上下文内完成。网络处理单元子系统负责上面列出的针对网络处理单元的许多功能。卡/插槽/端口子系统负责协调与卡活动有关的所发生的事件(例如发现和配置新插入的卡上的端口)，并且确定如何将线路卡映射到应用卡。在一些实施例中，会话子系统负责处理和监视移动订户的数据流。用于移动数据通信的会话处理任务包括：例如，用于CDMA网络的A10/A11端接，用于GPRS和/或UMTS网络的GSM隧道传输协议端接，异步PPP处理、分组过滤、分组调度、Difserv代码点标记、统计收集、IP转发和AAA服务。可以跨越下级任务(称为管理器)来分发这些项中的每项的职责，以提供更高效的处理和更多冗余。单独的会话控制器任务用作集成控制节点来调整和监视管理器并且与其它活动子系统通信。会话子系统还管理专门的用户数据处理，例如有效载荷变换、过滤、统计收集、策略制定和调度。
在一些实施例中，实现处理或数据库所需的软件包括高级过程语言或面向对象的语言，例如C、C++、C#、Java或Perl。如果需要，还可以用汇编语言来实现软件。在机箱内实现的分组处理可以包括由上下文确定的任何处理。例如，分组处理可以包括高级数据链路控制(HDLC)架构、头部压缩和/或加密。在某些实施例中，软件存储在可由通用或专用处理单元读取以执行本文档中描述的处理的存储介质或器件上，例如只读存储器(ROM)、可编程只读存储器(PROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、闪存或磁盘。
虽然已在前面的实施例中描述和示出了本发明，然而，将明白，本公开仅是以示例的方式作出的，并且在不脱离仅由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明的实现方式的细节作出多种改变。

Claims (11)

1.一种提供服务的通信装置，包括：
至少一个网络处理单元，其包括至少一个流；
所述至少一个流检查分组流并且将消息引导至IPSG管理器和会话管理器；
所述IPSG管理器接收计费消息，从所述计费消息中提取信息，并且将所述信息发送给所述会话管理器；以及
所述会话管理器将分组流引导至针对该分组流指定的服务。
2.如权利要求1所述的通信装置，还包括：所述会话管理器利用从所述IPSG管理器接收的信息来载入订户简档。
3.如权利要求1所述的通信装置，其中，由所述IPSG从所述计费消息提取的信息是IP地址和网络接入标识符(NAI)。
4.如权利要求1所述的通信装置，其中，所述计费消息是RADIUS计费消息，并且所述IPSG管理器执行RADIUS服务器模式。
5.如权利要求1所述的通信装置，其中，所述会话管理器逐个会话地引导所述分组流以及在所述订户简档中指定的信息。
6.如权利要求1所述的通信装置，其中，所述服务是在线服务并且是头部压缩、状态防火墙和交叉载体移动性中的至少一者。
7.一种通信网络方法，包括：
在网络处理单元处接收计费消息；
重新引导所述计费消息以供检查；
从所述计费消息提取信息；以及
将所述信息发送给会话管理器以建立新的会话，其中，所述会话管理器逐个订户地引导所述新的会话的分组流，以将至少一个服务提供给所述分组流。
8.如权利要求7所述的方法，还包括：利用在所述会话管理器处接收到的信息来载入订户简档。
9.如权利要求7所述的方法，还包括：从所述计费消息中提取IP地址和网络接入标识符(NAI)。
10.如权利要求7所述的方法，其中，所述计费消息是RADIUS计费消息。
11.如权利要求7所述的方法，其中，所述至少一个服务是在线服务并且是头部压缩、状态防火墙和交叉载体移动性中的至少一者。
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