CN102263786B - 一种实现承载资源控制功能的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实现承载资源控制功能的方法和系统，该方法包括：UE发出呼叫请求，地址控制网元把UE的真实地址和媒体流信息插入到呼叫请求的SIP信令携带的扩展参数中，并发送至P‑CSCF网元；P‑CSCF网元从扩展参数中获取真实地址和媒体流信息；P‑CSCF网元把真实地址和媒体流信息映射到PCRF网元上，再向PCRF网元发送承载认证请求消息。本发明通过在SIP信令携带的扩展参数中插入UE的真实地址和媒体流信息，实现了P‑CSCF网元与地址控制网元分离设置时QoS承载资源预留和授权管理的技术，克服了协议描述的缺陷。

Description

一种实现承载资源控制功能的方法和系统

技术领域

本发明涉及IMS(IP Multimedia Core Network Subsystem，IP多媒体子系统)的地址控制网元接入用户领域，特别涉及一种实现承载资源控制功能的方法和系统。

背景技术

在传统的PSTN(Public Switched Telephone Network，公共交换电话网络)中，一直很重视QoS(Quality of Service，服务质量)，由于传统传送的业务比较单一，网络的运营区域也比较单一，因此只需要对传送层保证一定的QoS就可以了。而在NGN(NextGeneration Network，下一代网络)中传送的码流可以是低速、高时延的非实时的数据，可以是高速、低时延的多媒体流，也可以是这些实时非实时的数据流的并存，这些不同媒体的数据流要求NGN中对于端到端的QoS有更严格的要求。

IMS作为NGN的重要演进，提供了网络QoS保障。IMS中实现QoS的Rx参考点系统参考框架如图1所示，整个构架包括UE(UserEquipment，用户设备)、P-CSCF(Proxy CallSession Control Function，代理呼叫会话控制功能)网元、PCRF(Policy and ChargingRule Function，策略计费规则功能)网元、S-CSCF(Serving Call Session ControlFunction，服务呼叫会话控制功能)网元、SBC(Session Border Controller，会话边界控制器)网元，另外在会话过程中还涉及IBCF(Interconnection Border Control Function，互连边界控制功能)网元、I-CSCF(Interrogating Call Session Control Function，查询呼叫会话控制功能)网元、MGCF(Media Gateway Control Function，媒体网关控制功能)网元等功能实体。

其中SBC网元是在IMS域网络中实际广泛使用的一个功能实体，与P-CSCF网元位于同一个网络中，当用户漫游时为用户的拜访网络，是IMS网络边缘于IP接入、互通和安全保护的网元，存在于接入网络与IMS网络及不同IMS网络之间，是用户接入IMS的入口点。SBC作为B2BUA(Back-to-Back UserAgent，背对背的用户代理)将用户和IMS核心网进行隔离。

根据协议3GPP29.214的描述，在IMS中通过Rx参考点实现PCC(Policy andCharging Control，策略和计费控制)，在IMS中一般为P-CSCF网元的AF(ApplicationFunction，应用功能)向PCRF网元提供会话信息，而会话信息按照协议3GPP29.213描述从会话SIP信令中的SDP(Session Description Protocol，会话描述协议)部分映射为DiameterAAR消息中的相关流信息AVP，对应的信息为PCRF控制的媒体流信息。

当前协议中，QoS承载资源控制功能主叫侧流程如附图2所示，包括以下步骤：

步骤S201，UE发起呼叫流程，消息中包含SDP offer信息。

步骤S202，P-CSCF网元收到呼叫时，将SDP信息映射为下行链接信息。

步骤S203，P-CSCF网元转发呼叫请求消息到S-CSCF网元，S-CSCF网元发往被叫。

步骤S204，S-CSCF网元将被叫侧的响应消息转发到P-CSCF网元，包含SDP answer信息。

步骤S205，P-CSCF网元收到呼叫时，将SDP信息映射为上行链接信息。

步骤S206，P-CSCF网元发送Diameter AAR请求消息到PCRF网元请求资源授权，其中Framed-IP-Address AVP为UE的IP地址，Flow-Description AVP中源地址和目的地址从SDP的c＝行获取，端口为m＝媒体端口。

步骤S207，PCRF网元根据Diameter AAR消息中的Framed-IP-Address AV信息绑定会话，生成PCC规则，并通过Gx参考点将流信息通知GW进行资源预留和授权。

步骤S208，PCRF网元根据GW进行资源控制的结果发送Diameter AAA响应消息到P-CSCF网元。

步骤S209，P-CSCF网元转发会话响应消息到主叫侧UE。

从上述过程中可以看出，Framed-IP-Address AVP中地址需要为UE的真实地址，Flow-Description AVP中地址和端口需要为经过GW(GateWay，网关)的媒体流传输的地址和端口。

SBC网元的一个重要功能是实现将UE和核心网的隔离，SBC网元会修改SIP信令中接入地址为SBC网元的核心网侧地址，同时对于媒体经过SBC网元的情况，SDP的m＝行中媒体端口修改为SBC网元对核心网侧的媒体端口，c＝行中地址修改为SBC对核心网侧的地址。在P-CSCF网元与SBC网元分离设置时，P-CSCF网元作为AF向PCRF网元传递的DiameterAAR请求消息时按照协议3GPP29.213描述映射的结果将是SBC网元到P-CSCF网元的媒体流信息。而PCRF网元需要进行资源管理的流为UE到GW之间的媒体流信息。

根据以上分析可以看出，目前协议中描述的QoS承载资源的处理流程在实际的商业运营中存在缺陷，由于SBC网元的特殊性，导致在P-CSCF网元与SBC网元分离设置的网络架构中，P-CSCF网元无法提供UE真实地址和UE与GW之间的媒体流信息，使QoS承载资源预留和授权存在一些困难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种实现承载资源控制功能的方法和系统，用于解决UE进行QoS承载资源预留和授权管理的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种实现承载资源控制功能的方法，包括以下步骤：

UE发出呼叫请求，地址控制网元把UE的真实地址和媒体流信息插入到呼叫请求的SIP信令携带的扩展参数中，并发送至P-CSCF网元；

P-CSCF网元从扩展参数中获取真实地址和媒体流信息；

P-CSCF网元把真实地址和媒体流信息映射到PCRF网元上，再向PCRF网元发送承载认证请求消息。

优选的，在地址控制网元把UE的真实地址和媒体流信息插入到呼叫请求的SIP信令携带的扩展参数之前，地址控制网元从SIP信令中获取真实地址和媒体流信息。

优选的，在向PCRF网元发送承载认证请求消息之后，PCRF网元通过承载认证请求消息对UE进行认证，并根据呼叫请求生成与UE对应的PCC规则。

优选的，P-CSCF网元从扩展参数中获取真实地址和媒体流信息包括：

P-CSCF网元接收到呼叫请求时，若为地址控制网元接入，则获取真实地址和媒体流信息；以及

若为非地址控制网元接入，则按照协议获取相应信息。

根据本发明的另一方面，提供了一种实现承载资源控制功能的系统，包括：

地址控制网元，用于当UE发出呼叫请求时，把UE的真实地址和媒体流信息插入到呼叫请求的SIP信令携带的扩展参数中，并发送至P-CSCF网元；

P-CSCF网元，用于从扩展参数中获取真实地址和媒体流信息，再把真实地址和媒体流信息映射到PCRF网元上，再向PCRF网元发送承载认证请求消息。

优选的，地址控制网元还用于从SIP信令中获取真实地址和媒体流信息。

优选的，系统还包括：

PCRF网元，用于通过承载认证请求消息对UE进行认证，并根据呼叫请求生成与UE对应的PCC规则。

优选的，P-CSCF网元接收到呼叫请求时，若为地址控制网元接入，则获取真实地址和媒体流信息；若为非地址控制网元接入，则按照协议获取相应信息。

与现有技术相比较，本发明的有益效果在于：本发明通过在SIP信令携带的扩展参数中插入UE的真实地址和媒体流信息，实现了P-CSCF网元与地址控制网元分离设置时QoS承载资源预留和授权管理的技术，克服了协议描述的缺陷。

附图说明

图1是现有技术提供的Rx参考点参考框架示意图；

图2是现有技术提供的承载资源控制的基本流程图；

图3是本发明提供的实现承载资源控制功能的方法流程示意图；

图4是本发明提供的实现承载资源控制功能的系统框图；

图5是本发明实施例提供的SBC接入用户实现承载资源控制的流程图；

图6是本发明实施例提供的NAT接入用户实现承载资源控制的流程图；

图7是本发明实施例提供的多NAT接入用户实现承载资源控制的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明，应当理解，以下所说明的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

图3显示了本发明提供的实现承载资源控制功能的方法流程示意，如图3所示：

步骤S301，UE发出呼叫请求，地址控制网元收到UE发出的会话SIP信令后，从SIP信令中获取真实地址和所述媒体流信息，再把UE的真实地址和媒体流信息插入到呼叫请求的SIP信令携带的扩展参数中，并发送至P-CSCF网元。真实地址和媒体流信息可以插入到SIP信令的扩展头字段中，也可以插入到VIA、Contact等字段或消息体中。

步骤S302，P-CSCF网元判断为地址控制网元接入，则获取SIP信令的扩展参数中的真实地址和媒体流信息，若判断为非地址控制网元接入，则按照协议获取相应信息。

步骤S303，P-CSCF网元把真实地址和媒体流信息映射到PCRF网元上，真实地址映射为Diameter AAR消息中的Framed-IP-Address AVP，媒体流信息映射为流描述Flow-Description AVP，然后通过Rx接口向PCRF网元发送承载认证请求消息，再向PCRF网元发送承载认证请求消息。

PCRF网元接收到P-CSCF网元发送的承载认证请求消息后，根据呼叫请求绑定会话生成PCC规则，P-CSCF网元收到PCRF网元发回的响应后转发消息。

其中，地址控制网元可以是SBC网元、NAT网元或SBC网元和NAT网元的集合，该方法可以应用在普通UE经过其他NAT(Network Address Translation，网络地址转换)网元接入IMS时，由NAT网元插入扩展信息携带P-CSCF网元需要的字段，以满足多种UE设备通过NAT之后仍能满足QoS承载资源控制。

图4显示了本发明提供的实现承载资源控制功能的系统框图，如图4所示，当用户设备UE发出呼叫请求时，地址控制网元从SIP信令中获取真实地址和媒体流信息，再把UE的真实地址和媒体流信息插入到呼叫请求的SIP信令携带的扩展参数中，并发送至P-CSCF网元，其中，真实地址和媒体流信息可以插入到SIP信令的扩展头字段中，也可以插入到VIA、Contact等字段或消息体中。地址控制网元可以是SBC网元、NAT网元或SBC网元和NAT网元的结合。

P-CSCF网元接收地址控制网元发送的呼叫请求，若判断为地址控制网元接入，则扩展参数中获取真实地址和媒体流信息，再把真实地址和媒体流信息映射到PCRF网元上，再向PCRF网元发送承载认证请求消息，若判断为非地址控制网元接入，则按照协议获取相应信息。

PCRF网元通过承载认证请求消息对UE进行认证，并根据呼叫请求生成与UE对应的PCC规则。

图5显示了本发明实施例提供的SBC接入用户实现承载资源控制的流程，SBC网元具有NAT网元的功能，如图5所示，是对SBC网元与P-CSCF网元分离设置时媒体经过SBC网元情况下SDP映射的处理过程：

步骤S501，在用户和网关建立连接时，网关通过Gx接口向PCRF网元请求策略控制。

步骤S502，PCRF网元记录下网关发送的消息所携带的信息，根据用户签约和PCRF网元自身的策略配置，决定该用户的PCC规则。

步骤S503，PCRF网元通过Gx接口消息，把PCC规则指派给网关。

步骤S504，UE发起呼叫。

步骤S505，SBC网元收到会话的SIP消息后将UE的真实地址插入到P-Access-Network-Info头扩展参数中，在SDP的相应媒体m行中增加扩展属性a行，描述经过GW的媒体流信息的真实地址和端口。

此处不限于UE真实地址的插入头字段，PANI头字段仅为一个推荐的头字段，另外也可以通过VIA，Contact等字段。也可以在SIP信息消息体的SDP部分中插入扩展行携带真实的UE地址。

同样的，描述经过GW的流信息携带也不限于通过SDP的扩展a行，也可以使用SIP信令的头字段携带信息。

另外，出于拓扑隐藏的考虑，可以对上述信息使用加密编码。

步骤S506，SBC网元转发会话请求消息。

步骤S507，拜访地网络的P-CSCF网元收到携带SDP offer的呼叫请求后，若判断该请求为SBC网元接入请求，则可以直接按照协议描述获取上下行链接信息，其中获取消息扩展字段中的相应参数值为UE真实地址及媒体流信息；

此处如果判断为非SBC网元接入或非其他NAT网元接入，可以按照协议仅能获取下行链接信息。

步骤S508，P-CSCF网元转发SDP offer请求消息到S-CSCF网元，S-CSCF网元再转发SDP offer至被叫侧。

此处，考虑到扩展信息可能会对其他网元的解析存在影响，我们在P-CSCF网元转发消息之前将扩展信息删除，从而不对网络中其他网元和对端UE设备产生影响。

步骤S509，S-CSCF网元转发被叫侧发来的SDP answer响应消息。

步骤S510，P-CSCF网元构造DiameterAAA消息。

步骤S511，通过DiameterAAR消息发送会话信息到PCRF网元。

步骤S512，PCRF网元收到Rx接口承载请求后，PCRF网元将具有相同IP地址的Rx接口会话和Gx接口会话关联在一起。

同时，PCRF网元根据用户签约和自身的策略配置，以及P-CSCF网元提供的呼叫信息，为IMS呼叫生成PCC规则。

步骤S513，PCRF网元根据GW返回的承载资源控制结果发送Diameter AAA响应信息到P-CSCF网元。

步骤S514，P-CSCF网元转发呼叫响应消息到主叫侧终端设备UE。

在上述流程完成后，后续响应到被叫侧时如果是P-CSCF网元与SBC网元分离设置时，也可以按照上述流程的要求完成。与主叫侧不同是，扩展信息由SBC网元插入到响应消息SDP answer携带到P-CSCF网元。

图6显示了本发明实施例提供的NAT接入用户实现承载资源控制的流程，NAT网元是指在网络架构中具有NAT功能的所有设备，设备部署在P-CSCF之前，且该设备会隔离用户设备UE与核心网设备，并完成媒体代理的角色，即该网元会修改SIP信令中UE真实接入地址，以及SDP消息体中链接地址和媒体端口。NAT网元从SIP信令中获取真实地址和媒体流信息，再把UE的真实地址和媒体流信息插入到呼叫请求的SIP信令携带的扩展参数中，并发送至P-CSCF网元，其中，真实地址和媒体流信息可以插入到SIP信令的扩展头字段中，也可以插入到VIA、Contact等字段或消息体中。如图6所示：

步骤S601，在用户和网关建立连接时，网关通过Gx接口向PCRF网元请求策略控制。

步骤S602，PCRF网元记录下网关发送的消息所携带的信息，根据用户签约和PCRF网元自身的策略配置，决定该用户的PCC规则。

步骤S603，PCRF网元通过Gx接口消息，把PCC规则指派给网关。

步骤S604，UE发起呼叫。

步骤S605，NAT网元对SIP信令增加相应的扩展参数，包含用户设备UE的真实地址和实际需要进行承载控制的流信息，

步骤S606，NAT网元将该扩展信息传递到P-CSCF网元。

步骤S607，拜访地网络的P-CSCF网元收到携带SDP offer的呼叫请求后，若判断该请求为SBC网元接入请求，则可以直接按照协议描述获取上下行链接信息，其中获取消息扩展字段中的相应参数值为UE真实地址及媒体流信息；

此处如果判断为非SBC网元接入或非其他NAT网元接入，可以按照协议仅能获取下行链接信息。

步骤S608，P-CSCF网元转发SDP offer请求消息到S-CSCF网元，S-CSCF网元再转发SDP offer至被叫侧。

此处，考虑到扩展信息可能会对其他网元的解析存在影响，我们在P-CSCF网元转发消息之前将扩展信息删除，从而不对网络中其他网元和对端UE设备产生影响。

步骤S609，S-CSCF网元转发被叫侧发来的SDP answer响应消息。

步骤S610，P-CSCF网元构造DiameterAAA消息。

步骤S611，通过DiameterAAR消息发送会话信息到PCRF网元。

步骤S612，PCRF网元收到Rx接口承载请求后，PCRF网元将具有相同IP地址的Rx接口会话和Gx接口会话关联在一起。

同时，PCRF网元根据用户签约和自身的策略配置，以及P-CSCF网元提供的呼叫信息，为IMS呼叫生成PCC规则。

步骤S613，PCRF网元根据GW返回的承载资源控制结果发送Diameter AAA响应信息到P-CSCF网元。

步骤S614，P-CSCF网元转发呼叫响应消息到主叫侧终端设备UE。

图7显示了本发明实施例提供的多NAT接入用户实现承载资源控制的流程，网络结构中存在多个NAT网元在P-CSCF之前，接入用户实现用户承载资源控制功能的流程。多个NAT网元是指多个具有NAT功能的网元，包括具有NAT功能的SBC网元。当用户设备UE发出呼叫请求时，NAT网元从SIP信令中获取真实地址和媒体流信息，再把UE的真实地址和媒体流信息插入到呼叫请求的SIP信令携带的扩展参数中，并经过SBC网元发送至P-CSCF网元，其中，真实地址和媒体流信息可以插入到SIP信令的扩展头字段中，也可以插入到VIA、Contact等字段或消息体中。对NAT网元与SBC网元同时存在，且与P-CSCF网元分离设置时媒体经过多个NAT网元情况下SDP映射的处理，如图7所示：

步骤S701，在用户和网关建立连接时，网关通过Gx接口向PCRF网元请求策略控制。

步骤S702，PCRF网元记录下网关发送的消息所携带的信息，根据用户签约和PCRF网元自身的策略配置，决定该用户的PCC规则。

步骤S703，PCRF网元通过Gx接口消息，把PCC规则指派给网关。

步骤S704，UE发起呼叫。

步骤S705，UE发起的SIP信令流到达的第一个NAT网元实现NAT功能修改转换SIP信令中UE地址时，对SIP信令进行扩展，添加UE的真实地址，后续NAT检查到已存在携带UE真实地址的字段参数，则透传该信息。而对媒体流信息根据网络拓扑要求和本地策略，如果媒体流信息经过本NAT进行承载控制，即本NAT会改变SDP中媒体端口及连接地址，则添加实际需要进行承载控制的媒体流信息，如果检测到已存在携带媒体流信息的相关扩展信息，则透传该信息。

步骤S706，直至将扩展信息传递到P-CSCF网元。

步骤S707，拜访地网络的P-CSCF网元收到携带SDP offer的呼叫请求后，若判断该请求为SBC网元接入请求，则可以直接按照协议描述获取上下行链接信息，其中获取消息扩展字段中的相应参数值为UE真实地址及媒体流信息；

此处如果判断为非SBC网元接入或非其他NAT网元接入，可以按照协议仅能获取下行链接信息。

步骤S708，P-CSCF网元转发SDP offer请求消息到S-CSCF网元，S-CSCF网元再转发SDP offer至被叫侧。

此处，考虑到扩展信息可能会对其他网元的解析存在影响，我们在P-CSCF网元转发消息之前将扩展信息删除，从而不对网络中其他网元和对端UE设备产生影响。

步骤S709，S-CSCF网元转发被叫侧发来的SDP answer响应消息。

步骤S710，P-CSCF网元构造DiameterAAA消息。

步骤S711，通过DiameterAAA消息发送会话信息到PCRF网元。

步骤S712，PCRF网元收到Rx接口承载请求后，PCRF网元将具有相同IP地址的Rx接口会话和Gx接口会话关联在一起。

同时，PCRF网元根据用户签约和自身的策略配置，以及P-CSCF网元提供的呼叫信息，为IMS呼叫生成PCC规则。

步骤S713，PCRF网元根据GW返回的承载资源控制结果发送Diameter AAA响应信息到P-CSCF网元。

步骤S714，P-CSCF网元转发呼叫响应消息到主叫侧终端设备UE。

在现有技术中NAT接入的用户由于NAT网元的隔离功能，通过P-CSCF网元的Rx接口无法正确映射经过GW即PCRF网元实际进行控制的媒体流信息，使PCRF网元无法进行正确的资源预留和授权。在实施例中改进为在SBC接入的情况下，SBC网元增加扩展信息携带UE的真实信息以及承载实际控制的媒体流信息到P-CSCF网元中，这样无论是SBC网元接入或者UE直接接入，都可以在SDP answer时由P-CSCF网元通过Rx接口正确的进行承载资源的预留和授权，从而实现SBC网元接入或其他NAT网元接入情况下，P-CSCF网元通过Rx接口完成QoS承载资源控制功能。

综上所述，本发明具有以下技术效果：本发明应用于IP多媒体子系统用户通过SBC接入的呼叫过程，由用户拜访网络的P-CSCF网元根据拜访地策略设置判断为SBC接入情况下获取扩展字段中的信息映射为承载控制需要的字段信息，达到IP多媒体子系统QoS承载资源控制的目的，实现了P-CSCF网元与SBC网元分离设置时QoS承载资源预留和授权管理的技术，克服了协议描述的缺陷。

尽管上文对本发明进行了详细说明，但是本发明不限于此，本领域技术人员可以根据本发明的原理进行各种修改。因此，凡按照本发明原理所作的修改，都应当理解为落入本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种实现承载资源控制功能的方法，其特征在于，包括以下步骤：

用户设备UE发出呼叫请求，地址控制网元把所述UE的真实地址和媒体流信息插入到所述呼叫请求的SIP信令携带的扩展参数中，并发送至代理呼叫会话控制功能P-CSCF网元；

所述P-CSCF网元从所述呼叫请求的SIP信令携带的扩展参数中获取所述UE的真实地址和所述媒体流信息；以及

所述P-CSCF网元把所述UE的真实地址和所述媒体流信息映射到策略计费规则功能PCRF网元上，再向所述PCRF网元发送承载认证请求消息。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述地址控制网元把UE的真实地址和媒体流信息插入到呼叫请求的SIP信令携带的扩展参数之前，所述地址控制网元从所述SIP信令中获取所述UE的真实地址和所述媒体流信息。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述向PCRF网元发送承载认证请求消息之后，所述PCRF网元通过所述承载认证请求消息对所述UE进行认证，并根据所述呼叫请求生成与所述UE对应的策略和计费控制PCC规则。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述P-CSCF网元从扩展参数中获取真实地址和媒体流信息包括：

所述P-CSCF网元接收到所述呼叫请求时，若为地址控制网元接入，则获取所述UE的真实地址和所述媒体流信息；以及

若为非地址控制网元接入，则按照协议获取相应信息。

5.一种实现承载资源控制功能的系统，其特征在于，包括：

地址控制网元，用于当用户设备UE发出呼叫请求时，把所述UE的真实地址和媒体流信息插入到所述呼叫请求的SIP信令携带的扩展参数中，并发送至代理呼叫会话控制功能P-CSCF网元；

P-CSCF网元，用于从所述呼叫请求的SIP信令携带的扩展参数中获取所述UE的真实地址和所述媒体流信息，再把所述UE的真实地址和所述媒体流信息映射到策略计费规则功能PCRF网元上，再向所述PCRF网元发送承载认证请求消息。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述地址控制网元还用于从所述SIP信令中获取所述真实地址和所述媒体流信息。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

PCRF网元，用于通过所述承载认证请求消息对所述UE进行认证，并根据所述呼叫请求生成与所述UE对应的策略和计费控制PCC规则。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述P-CSCF网元接收到所述呼叫请求时，若为地址控制网元接入，则获取所述UE的真实地址和所述媒体流信息；以及若为非地址控制网元接入，则按照协议获取相应信息。