CN102714599B - 用于动态地控制服务质量的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在符合3GPP的通信网络中动态地控制归属于用户设备(UE)的通信会话的服务质量的方法，该方法包括下述步骤：发起通信会话；在线计费系统(OCS)检测用户账户上的事件(302)，并且决定该事件将引起服务质量的参数的改变；在线计费系统在最后的被许可单元的消耗之后或者立即向策略控制执行功能(PCEF)发送(303)要被应用的服务质量改变的指令；在最后的单元耗尽时，策略控制执行功能(PCEF)向策略和计费规则功能(PCRF)转发所述请求；所述策略和计费规则功能(PCRF)从用于会话内的服务质量改变的指令中获得修改的策略计费和控制规则；所述策略控制执行功能(PCEF)接收和应用所述策略计费和控制规则。

Description

用于动态地控制服务质量的方法和系统

技术领域

本发明涉及针对通过网络递送的内容向订户进行计费，更具体地涉及针对通过移动通信网络递送的内容向订户进行计费。

背景技术

通过外部通信链路连接的通用计算机系统和专用设备的网络是在商业中公知并且广泛使用的。网络通常包括促进在计算机系统和设备之间的信息传递的一个或多个网络设备。网络节点是通过通信链路连接的网络设备或计算机或专用设备。端节点是被配置成源发或终止通过网络的通信的网络节点。中间网络节点促进在各端节点之间的数据传递。

订户通过网络接入网关来获得对因特网服务提供商(ISP)的分组交换网络(PSN)的接入。网络接入网关通过与鉴权、授权和记帐(AAA)服务器交换分组来确定尝试接入的实体实际上是否是被授权接入网络的订户。

现代ISP可以向不同的订户提供不同的服务。网络服务质量指用于提供对在订户端节点和通过ISP的网络到达的远程端节点之间的数据分组的不同流的不同处理的技术。与以相同的最大努力转发所有流的所有分组相反，一些流根据下述方面单独地或以组合的方式获得优先处理：更多带宽、保证的最小带宽、较短延迟、到达时间的较小变化(这样的变化被称为抖动)或者较少的噪声或其他益处。提供网络服务质量的中间网络节点保持用于为各种流分配转发资源的统计。

在网络节点之间的通信通常受到离散的数据分组的交换的影响。根据很多协议中的一个或多个，在数据分组内交换信息。在该上下文中，协议包括规则集合，该规则集合定义了节点如何基于通过通信链路发送的信息来彼此进行交互。每个分组通常包括与特定协议相关联的报头信息以及在报头信息之后的净荷信息，并且包含可以独立于特定协议而被处理的信息。报头包括由协议使用的信息，诸如依赖于协议的分组的源、其目的地、净荷的长度以及其他属性。通常，用于特定协议的净荷中的数据包括用于与不同层的细节相关联的不同协议的报头和净荷以用于信息交换。用于特定协议的报头通常指示包含在其净荷中的下一个协议的类型。净荷中的通常较高层协议被认为是被封装在报头中的较低层的协议中的。

包括在遍历诸如因特网的多个异构网络的分组中的报头通常包括按照开放式系统互连(OSI)参考模型定义的物理(层1)报头、数据链路(层2)报头、网络互连(层3)报头以及传输(层4)报头。

数据链路报头提供用于定义在一个网络节点和相邻节点之间的特定通信链路的信息。网络互连报头提供用于定义计算机网络内的源地址和目的地地址的信息。注意，路径可以跨越多个物理链路。可以根据因特网协议(IP)来格式化网络互连报头，其规定逻辑路径的端点处的源节点和目的地节点的IP地址。因此，分组可以沿其逻辑路径从一个节点“跳”到另一个节点，直至该分组到达被分配到存储在分组的网络互连报头中的目的地IP地址的端节点。在每一跳之后，可以在必要时更新分组的数据链路报头中的源地址和目的地地址。然而，当分组在网络中在链路之间传送时，源IP地址和目的地IP地址通常保持不变。IP净荷通常包括用于应用的数据(层7报头和净荷)。

路由器和交换机是确定要采用哪个或哪些通信链路来支持通过网络的数据分组的前行的中间网络节点。基于网络互连报头(层3)中的信息来确定采用哪些链路的中间网络节点被称为路由器。

这些原理还适用于移动通信网络。移动通信网络已经被开发用于在同一会话内提供语音、视频、消息收发、数据等的动态组合。IP多媒体子系统(IMS)是由第三代合作伙伴计划(3GPP)定义的用于通过移动通信网络来提供IP多媒体服务的技术。

IMS利用会话发起协议(SIP)来建立和控制在用户终端或用户设备(UE)(或用户设备和应用服务器)之间的呼叫或会话。由SIP信令承载的会话描述协议(SDP)用于描述和协商会话的媒体分量。当SIP被创建为用户对用户协议时，IMS允许运营商和服务提供商来控制用户对服务的接入以及相应地对用户进行计费。

对通信的控制在3个层上发生。最低一层是连接层，还被称为承载平面，并且通过连接层向/从接入网络的用户设备引导信号。GPRS网络包括各种GPRS支持节点(GSN)。网关GPRS支持节点(GGSN)用作在GPRS主干网络和其他网络(无线电网络和IMS网络或其他运营商的IP服务基础设施)之间的接口。系统架构演进(SAE)网络包括各种演进分组核心(EPC)节点。PDN网关节点(P-GW)用作在EPC主干网络和其他网络之间的接口。

IMS网络包括通过中间控制层和连接层进行操作的核心网络以及服务网络。IMS核心网络包括在连接层上经由GGSN向/从GPRS网络发送/接收信号的节点以及包括呼叫/会话控制功能(CSCF)的网络节点，其用作在中间控制层中的IMS内的SIP代理。3GPP架构定义了3种类型的CSCF：作为用于SIP终端的IMS内的第一接触点的代理CSCF(P-CSCF)；向用户提供用户所预订的服务的服务CSCF(S-CSCF)；以及其作用是标识适当的S-CSCF并且经由P-CSCF向该S-CSCF转发从SIP终端接收到的请求的询问CSCF(I-CSCF)。

最上层是应用层，应用层包括IMS服务网络。提供应用服务器(AS)用于实现IMS服务功能。应用服务器向端用户提供服务，并且可以作为端点被连接或者通过S-CSCF被“链接”。

IMS架构使得能够部署对等应用，其中两个或更多个用户在SIP会话期间交换数据。这样的对等应用的示例包括多媒体电话(MMTeL)、蜂窝一键通(PoC)、流式传输、实时视频共享、文件共享、游戏等。通过在两个端点(用户设备)之间的SIP/SDP协议交换来动态地协商传输连接。

为了支持这样的对等应用，存在两个要求：需要一种机制来选择性地控制与订户的IMS会话相关联的SIP信号流；以及需要一种功能来控制通过动态协商的传输连接的IP流，以便于对服务的使用进行有效计费。一个重要方面涉及会话所需要的资源，这将影响对会话提供的不同服务质量(QoS)(例如，在端用户之间传送数据的数据速率)。在以下的描述中，术语QoS用于指示被请求的或正在进行的会话的、用于确定端用户经历的会话服务质量的那些参数。尽管不只是一个，但影响QoS的主要承载资源特性是可用于会话的带宽。

3GPP已认识到这种需要，并且定义了策略和计费控制(PCC)架构(参见3GPPTS23.303)。图1表示PCC架构的基本概况。应用功能(AF)16是提供需要业务平面资源的动态策略和/或计费控制的应用的元件。虽然在应用层上发起应用服务并且协商服务特性，但是在IMS的情况下，P-CSCF用作SIP信令平面(控制层)上的AF16。连接层中的策略和计费执行功能(PCEF)12监视服务数据流，并且对用户平面业务执行网络策略。PCEF12还基于监视的数据流以及所应用的计费策略来进行计费。该信息通过Gy接口被提供到在线计费系统13，和/或提供到用于以离线方式合并计费记录的离线计费系统(OFCS)15。在GPRS网络内，PCEF12位于GGSN中。在3GPP版本8中定义的系统架构演进内，PCEF位于PDN网关中。

策略和计费规则功能(PCRF)14位于AF16和PCEF12之间。PCRF14是基于被监视的数据流来控制策略和计费的实体。PCRF14通过Sp接口从包括订户信息的数据库的订户简档库(SPR)18中检索信息来确定用于要被应用于特定订户的计费和策略的规则。PCRF14通过Gx接口在PCEF12处安装这些PCC规则。这些确保了仅允许与所请求的服务相关联的授权媒体流。此外，在PCEF12处安装的PCC规则确保了通过适当的承载来应用适当的Qos、计费和策略。因此，PCRF14通过Gxx接口从承载绑定和事件报告功能BBERF17接收输入。

一旦在通信对之间协商了会话特性，并且在AF(例如IMS核心网络…)内授权了该会话特性，AF16就通过Rx接口向PCRF14提供输入，使得可以在连接层上执行相应的资源预留。

在实践中，PCRF与其他功能进行交互以做出其策略决定。基于主要与被请求的服务相关的输入、网络容量和用户的预订，PCRF获得要被应用的QoS和相应的带宽。

很多事件都可以触发引起QoS或带宽改变(例如，服务描述或无线电接入技术改变)的PCC决定。

在用户账户不具有充足的额度(credit)的情况下，或者当账户被重新充值时(分别通过事件OUT_OF_CREDIT和REALLOCATION_OF_CREDIT来标识)，PCC并不会动态地改变Qos或带宽。在用户账户不具有充足的额度的情况下，当简单的QoS降级可能更适当时，PCC通常执行急剧的会话切断，这对终端用户来说是非常令人讨厌的。在会话被以降级模式打开之后用户重新充值了其账户的情况下，该重新充值并不会导致Qos或带宽的动态改善。不存在可用于解决该技术问题的适当的解决方案。

为了克服这些缺点，讨论了若干建议。已经提出了将OCS与PCRF接驳，以便于进一步针对计费事件动态地改变QoS/带宽。另一提议是通过SPR将OCS与PCRF接驳，以便于针对该Qos/带宽改变而动态地改变相关的用户数据。另一提议是将OCS和PCRF功能的组合集成在单个系统中。这些建议存在缺点。这些建议需要冗长的标准化过程，或者简单地，对于大量情况来说是不适当的。

因此，存在对于克服这些缺点的相应的Qos控制方法的需要。

发明内容

本发明涉及一种用于在符合3GPP的通信网络中动态地控制归属于用户设备的通信会话的服务质量的方法，该方法包括下述步骤：

-在所述通信网络上发起通信会话；

-所述网络的在线计费系统决定归属于用户的服务质量的参数的改变应当发生；

-在线计费系统向所述网络的策略控制执行功能发送要被应用的服务质量改变的指令；

-策略控制执行功能向所述网络的策略和计费规则功能转发所述指令；

-所述策略和计费规则功能从所转发的用于会话内的服务质量改变的指令中获得修改的策略计费和控制规则；

-所述策略控制执行功能接收和应用用于所述会话的所述修改的策略计费和控制规则。

在实施例中，在线计费系统检测所述会话的用户的账户上的事件，所述决定步骤由检测步骤来触发。

所述检测到的事件可以是用户的账户低于预定的阈值，并且所述指令是对于会话内的服务质量降级的请求。

在线计费系统可以向所述策略控制执行功能许可在所述用户的账户上剩余的额度单元，并且在最后的被许可单元的消耗之后，发送要被应用的服务质量改变的指令。

仅在许可的额度单元被耗尽时，所述策略控制执行功能可以转发所述指令。

根据另一实施例，所述检测到的事件是对用户账户的补充，并且所述指令是对于会话内的服务质量升级的请求。

在向策略控制执行功能发送所述服务质量改变指令之前，在线计费系统可以请求所述策略控制执行功能来对当前配额重新授权。

优选地在OCS和PCEF之间的Gy接口上发送服务质量改变指令。

优选地在PCEF和PCRF之间的Gx接口上转发服务质量改变指令。

本发明还涉及一种用于符合3GPP的通信网络的系统，包括：

-在线计费系统，该在线计费系统适用于决定归属于用户的服务质量的参数的改变应当发生，并且适用于发送服务质量改变的指令；

-策略和计费规则功能，该策略和计费规则功能适用于从针对会话内的服务质量的改变而由在线计费系统发送的指令中获得修改的策略计费和控制规则；

-策略控制执行功能，该策略控制执行功能具有与策略和计费规则功能的通信接口，并且具有与在线计费系统的通信接口，所述策略控制执行功能适用于从在线计费系统接收服务质量改变的指令，并且将其转发到所述策略和计费规则功能，并且适用于接收和应用由策略和计费规则功能发送的修改的策略计费和控制规则，以便于提供归属于所述用户正在进行的通信会话内的服务质量。

在实施例中，在线计费系统适用于检测所述会话的用户账户上的事件，并且适用于基于检测步骤来决定所述参数的改变。

附图说明

参考附图，从下面若干实施例的描述中，本发明的优点将变得明显，其中：

图1图示了PCC架构的示意性概况；

图2至图4是根据本发明的实施例的在UE和PCC实体之间的信号流的图示。

具体实施方式

本发明提出了在符合3GPP的通信网络中动态地控制归属于用户设备的通信会话的服务质量。在通信会话期间，在线计费系统检测会话的用户账户上的事件。在线计费系统决定该事件必须引起在所应用的服务质量的参数中的改变。在线计费系统向策略执行功能发送要被应用的服务质量改变指令。该策略执行功能将请求转发到策略和计费规则功能。然后，策略和计费规则功能从转发的用于会话内的服务质量改变的指令中获得修改的策略计费和控制规则。策略控制执行功能接收和应用用于进行中的会话的修改的策略计费和控制规则。

因此，本发明无需架构改变。本发明可以以现有的属性值对或者以专用属性值对通过在支持Gx和Gy接口的协议中的较小扩展来执行。可以通过对用户账户结余的实时获悉来动态地触发多种Qos的升级或降级。本发明仅需要对PCEF、OCS和PCRF进行较小的修改。因此，本发明不会引起很大的成本增加或冗长的标准化过程。如果对正在进行的通信会话执行改变，则服务质量水平可以被视作动态地改变。

图2图示了根据本发明若干实施例通用的过程在UE和PCC实体之间的信号流。该过程与会话的发起相对应，并且对本领域技术人员来说是已知的。该“A”过程包括步骤201至210。

在步骤201，用户设备(UE)向策略控制执行功能(PCEF)发起会话请求。在步骤202，PCEF向PCRF发送用于请求策略和计费规则的GxCC请求。

在步骤203，PCRF获得具有要被应用的Qos的PCC规则。PCC规则是基于由PCEF提供的网络输入、并且可能是基于通过Rx接口的AF输入和/或基于通过Sp接口的SPR输入来获得的。

在步骤204，PCRF向PCEF发送GxCC应答，该GxCC应答包括具有要被应用的Qos的PCC规则。在步骤205，PCEF安装由PCRF提供的PCC规则。

在步骤206，PCEF针对与这些PCC规则相关联的费率组(RG)(与用于用户和服务集合的计费密钥或计费参数相对应)通过发送GyCC请求向OCS请求单元(unit)。

在步骤207，OCS控制用于使用中的服务的用户账户，并且保留用于相应费率组的单元。

在步骤208，OCS通过发送GyCC应答来向PCEF许可单元。在步骤209，PCEF执行所安装的PCC规则，并且建立UE的通信会话。

在步骤210，会话根据所安装的PCC规则继续，并且PCEF控制消耗的额度，并且有规律地向OCS请求更多的单元。

图3图示了在可预测事件的情况下，根据用于动态地修改Qos的过程在UE和PCC实体之间的信号流。该示例的可预测事件是由于不断的额度消耗而导致的用户账户上的额度不足。该“B”过程包括步骤301至312，并且在上述“A”过程之后发生。

在步骤301，在UE的通信会话期间，PCEF通过GyCC请求向OCS请求额外的单元。在步骤302，OCS检测在当前Qos/带宽使用的情况下，为会话预留的剩余单元已经达到用户账户中的额度阈值。OCS生成用于改变超过这些剩余的预留单元的Qos/带宽的相应专用指令。额度阈值可以被设置用于预付费或者后付费的用户账户。

在步骤303，OCS对PCEF许可剩余的预留单元，并且向PCEF发送所生成的指令。在步骤304，通过继续通信会话来消耗剩余的预留单元。

在步骤305，PCEF向PCRF通知用于所安装的PCC规则的用户额度已经耗尽。PCEF通过GxCC请求向PCRF转发由OCS生成的指令。在步骤306，PCRF动态地获得更新的PCC规则，该更新的PCC规则具有进一步应用于额度耗尽的Qos。更新的PCC规则基于由PCEF转发的指令并且基于由PCEF提供的网络输入来获得。还可以考虑PCRF的内部规则、和/或通过Rx接口的AF输入和/或通过Sp接口的SPR输入。

在步骤307，PCRF向PCEF发送GxCC应答，该GxCC应答包括具有要被应用的Qos的更新的PCC规则。在步骤308，PCEF安装由PCRF提供的更新的PCC规则。

在步骤309，PCEF通过发送GyCC请求来针对与这些更新的PCC规则相关联的费率组(RG)向OCS请求单元。

在步骤310，OCS控制用于使用中的服务的用户账户，并且针对与更新的PCC规则相关联的相应的费率组来预留单元。

在步骤311，OCS通过发送GyCC应答来向PCEF许可单元。在步骤312，PCEF执行所安装的更新的PCC规则，并且继续UE的通信会话。

图4图示了在非可预测事件的情况下根据用于动态修改Qos的过程在UE和PCC实体之间的信号流。例如，如下面的示例中所示，一旦用户账户已被补充或者如果购买了额外配额，就可以升级Qos。如果关于客户账户不可预测地识别到了问题，则，Qos也可以被降级。该“C”过程包括步骤401-416，并且在上面详述“A”过程之后发生。

在步骤401，会话以先前安装的PCC规则来进行。PCEF控制消耗的额度，并且有规律地向OCS请求更多单元。

在步骤402，用户账户经历改变。在步骤403，OCS将该账户改变识别为应当修改应用的通信会话的Qos/带宽的事件。例如，OCS可以确定用户账户已经被补充或者该用户已经购买了额外的配额。对于这样的事件，OCS确定应当升级应用的Qos/带宽。

在步骤404，OCS向PCEF发送Gy重新授权请求。在步骤405，PCEF对该重新授权请求进行应答。

在步骤406，PCEF通过发送GyCC请求来针对当前的费率组(RG)向OCS请求单元。

在步骤407，OCS确定用户账户使得会话应当以改善的Qos/带宽继续。

在步骤408，OCS向PCEF通知已经达到用于当前Qos/带宽使用的账户阈值。OCS生成用于改变接下来要被应用的Qos/带宽的相应的专用指令。

在步骤409，PCEF发现没有更多的配额可以被分配。

在步骤410，PCEF向PCRF通知用于安装的PCC规则的配额被耗尽。PCEF通过GxCC请求向PCRF转发由OCS生成的指令。

在步骤411，PCRF动态地获得具有要进一步应用于账户改变的升级的Qos的更新的PCC规则。基于由PCEF转发的指令并且基于由PCEF提供的网络输入来获得更新的PCC规则。如在“B”过程中，还可以考虑PCRF的内部规则和/或AF输入和/或SPR输入。

在步骤412，PCRF向PCEF发送GxCC应答，该GxCC应答包括具有要被应用的更新的Qos的更新的PCC规则。在步骤413，PCEF安装由PCRF提供的更新的PCC规则。

在步骤414，PCEF通过发送GyCC请求来针对与这些更新的PCC规则相关联的费率组向OCS请求单元。

在步骤415，OCS控制用于服务的用户账户，并且针对与更新的PCC规则相关联的相应的费率组来预留单元。

在步骤416，OCS通过发送GyCC应答来向PCEF许可单元。在步骤417，PCEF执行所安装的更新的PCC规则，并且继续UE的通信会话。

每个通信会话可以将若干服务或若干媒体流合并在同一会话内。在会话内，每个服务或媒体流可以使其Qos独立于其他服务或媒体流而进行改变。例如，可以根据OCS决定来并行地并且以与用于视频流的Qos不同的时序来修改用于语音流的Qos。

可通过OCS、PCEF和PCRF来说明由OCS生成的指令。这些指令可以是请求的Qos/带宽改变的高级描述，因此可以通过OCS从预订和费率角度和/或通过PCRF从网络承载特性的角度来对其进行解释。因此，当计费事件在用户的账户上发生时，不同的升级/降级模式可动态地用于给定的会话。

修改前述示例的Qos的OCS决定基于用户账户上的事件检测。然而，还可以考虑其他参数来触发OCS决定。这样的参数可以是与订户、订户的简档或者用户在给定时段期间消耗的量相关的OCS的内部规则。

如图1的架构中所示，PCRF可以从BBERF或者从PCEF收集网络信息、从AF收集服务相关信息或者从SPR收集预订相关信息。PCRF可以考虑该信息以生成或更新具有要被应用的Qos的PCC规则。

本发明适用于任何符合3GPP的移动分组通信网络。例如，本发明可以适用于GPRS、UMTS或LTE通信网络。

Claims (11)

1.一种用于在符合3GPP的通信网络中动态地控制归属于用户设备UE的通信会话的服务质量的方法，所述方法包括下述步骤：

在所述通信网络上发起通信会话；

所述网络的在线计费系统OCS决定归属于所述用户的服务质量的参数的改变应当发生；

所述在线计费系统OCS向所述网络的策略控制执行功能PCEF发送(303)要被应用的服务质量改变的指令；

所述策略控制执行功能PCEF向所述网络的策略和计费规则功能PCRF转发所述指令；

所述策略和计费规则功能PCRF从被转发的用于所述会话内的服务质量改变的指令中获得修改的策略计费和控制规则；

所述策略控制执行功能PCEF接收和应用用于所述会话的所述修改的策略计费和控制规则。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述在线计费系统检测所述会话的用户的账户上的事件(302)，所述决定步骤由检测步骤来触发。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述检测到的事件是用户的账户低于预定的阈值，并且其中，所述指令是对于所述会话内的服务质量降级的请求。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述在线计费系统OCS向所述策略控制执行功能PCEF许可所述用户的账户上剩余的额度单元，并且在最后的被许可单元的消耗之后，发送要被应用的服务质量改变的指令。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，仅在所许可的额度单元被耗尽时，所述策略控制执行功能PCEF转发所述指令。

6.根据权利要求2所述的方法，其中，所述检测到的事件是对用户账户的补充，并且其中，所述指令是对于所述会话内的服务质量升级的请求。

7.根据前述权利要求中的任何一项所述的方法，其中，在向所述策略控制执行功能发送所述服务质量改变的指令之前，所述在线计费系统OCS请求所述策略控制执行功能对当前配额重新授权。

8.根据权利要求1-6中的任何一项所述的方法，其中，在所述OCS和所述PCEF之间的Gy接口上发送服务质量改变的指令。

9.根据权利要求1-6中的任何一项所述的方法，其中，在所述PCEF和所述PCRF之间的Gx接口上转发服务质量改变的指令。

10.一种用于符合3GPP的通信网络的系统，其特征在于，所述系统包括：

在线计费系统OCS，所述在线计费系统OCS适用于决定归属于用户的服务质量的参数的改变应当发生，并且适用于发送服务质量改变的指令；

策略和计费规则功能PCRF，所述策略和计费规则功能PCRF适用于从针对会话内的服务质量的改变而由所述在线计费系统发送的指令中获得修改的策略计费和控制规则；

策略控制执行功能PCEF，所述策略控制执行功能PCEF具有与所述策略和计费规则功能PCRF的通信接口，并且具有与所述在线计费系统OCS的通信接口，所述策略控制执行功能适用于从所述在线计费系统接收服务质量改变的指令并且将所述服务质量改变的指令转发到所述策略和计费规则功能，并且所述策略控制执行功能适用于接收和应用由所述策略和计费规则功能发送的修改的策略计费和控制规则，以便于提供归属于所述用户正在进行的通信会话内的服务质量。

11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述在线计费系统适用于检测所述会话的用户的账户上的事件(302)，并且适用于基于所述检测步骤来决定所述参数的改变。