CN104010332B - 承载绑定方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种承载绑定方法及系统，所述方法包括：PCRF接收到应用检测功能发送的所检测到的应用的类型信息，确定对所述应用实行的QoS策略，并将QoS策略通知承载绑定功能；承载绑定功能根据QoS策略执行基于应用的承载绑定。本发明的技术方案，能对不可推论（non‑deducible）的应用进行承载绑定，并能保证不可推论（non‑deducible）的应用的QoS。
Description
技术领域
本发明涉及承载绑定技术，尤其涉及一种演进的分组系统（EPS，Evolved PacketSystem）中的承载绑定方法及系统。
背景技术
第三代合作伙伴计划（3GPP，3rd Generation Partnership Project）演进的分组系统（EPS，Evolved Packet System）由演进的通用移动通信系统陆地无线接入网（E-UTRAN，Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network）、移动管理实体（MME，Mobility Management Entity）、服务网关（S-GW，Serving Gateway）、分组数据网络网关（P-GW或PDN GW，Packet Data Network Gateway)、归属用户服务器（HSS，Home SubscriberServer）、策略和计费规则功能（PCRF，Policy and Charging Rules Function）实体及其他支撑节点组成。
图1a-1d为3GPP网络的EPS系统的架构示意图，如图1所示，在EPS系统中，E-UTRAN通过S1-MME接口与MME相连，MME通过S6a接口与HSS相连；S-GW通过SI-U接口与EUTRAN相连，通过S11接口与MME相连，通过Gxc接口与PCRF相连，通过S5接口与P-GW相连，S-GW为与E-UTRAN相连的接入网关设备，在E-UTRAN和P-GW之间转发数据，并负责对寻呼等待数据进行缓存；P-GW通过Gx接口与PCRF相连，通过SGi接口负责运营商提供的互联网协议（IP，Internet Protocol）业务，P-GW是EPS系统与分组数据网（PDN，Packet Data Network）的边界网关，负责PDN的接入，在EPS系统与PDN间转发数据等；PCRF通过Rx接口与运营商提供的IP业务网络接口连接，获取业务信息，负责保证业务数据的服务质量（QoS，Quality ofService），并进行计费控制。
另外，策略和计费执行功能（PCEF，Policy and Charging EnforcementFunction）驻留在EPS系统的P-GW中，PCRF与PCEF之间通过Gx接口连接，在Gx接口上创建策略会话，用于交换策略信息；其中，所述策略会话称为IP-CAN会话或者Gx会话；当P-GW与S-GW之间的接口基于PMIPv6时，S-GW也具有策略控制的功能，S-GW与PCRF之间通过Gxc接口交换策略信息，换句话说，在Gxc接口上创建策略会话，Gxc接口上的策略会话称为网关控制会话或者Gxc会话。
对于下行数据流来说，承载绑定功能（BBF，Bearer Binding Function）是指由P-GW或者S-GW将对应的数据包匹配到对应的EPS承载上。EPS系统中，S5接口可以是基于GTP协议的或者是基于PMIP协议的，不同的协议类型决定了BBF功能位于不同的网元。当S5是基于GTP协议的，BBF功能位于P-GW之上，如图1a和1c所示；当S5接口是基于PMIP协议的，BBF功能位于S-GW之上，如图1b和1d所示。
现有的承载绑定机制是针对五元组相对固定的业务来设计的，这类业务在EPS系统中称为业务数据流（SDF，Service Data Flow）。其原理是由P-GW或者S-GW根据SDF的五元组信息匹配EPS承载的业务流模板（TFT，Traffic Flow Template，），匹配时，就在对应的承载上传输，该承载保证业务数据流的QoS。每一个承载都有对应的TFT。当需要将新的SDF过滤到某个承载上时，需要更新TFT，新的TFT能够与对应的SDF的五元组匹配。
当终端运行的是一类不可推论（non-deducible）的应用时，比如P2P业务，或者是终端同时运行的是多个同一类型的应用时，比如终端同时拜访新浪、雅虎和网易网页。这类业务在EPS系统中承载应用（Application）。这类应用的特点是五元组多变、数量众多。目前对这类应用的处理是将其放到BE（Best Effort，尽力而为）承载上，不对其QoS进行保障。
业务检测功能（TDF，Traffic Detection Function）也称作深度包检测（DPI，DeepPacket Inspection）或者应用检测（Application Detection）。DPI可以集成在P-GW实现（如图1a和1b），也可以单独的部署在独立网元上。当独立部署时，对应的网元也称作TDF，如图1c和1d所示。DPI功能主要用于检测五元组不固定的应用，比如P2P业务。如图1a-1d所示，UE与P2P业务的多个通信对端（Peer）通信，应用数据流来自不同的源地址，因此五元组不固定。
根据上述的DPI和BBF功能的位置不同，EPS系统中可以分为如下四种模式：
1）P-GW上集成应用检测DPI功能，P-GW作为BBF，如图1a所示；
2）P-GW上集成应用检测DPI功能，S-GW作为BBF，如图1b所示；
3）DPI功能部署在独立TDF上，P-GW作为BBF，如图1c所示；
4）DPI功能部署在独立TDF上，S-GW作为BBF，如图1d所示。
随着网络的不断升级，运营商和终端用户对non-deducible的应用也提出了相对较高的需求，希望能对这类业务提供QoS保障。如果按照现有技术，使用TFT进行承载绑定的机制将这类应用的数据包匹配到有QoS保障的承载上，那么，对于如图1a所示的模式1），需将多个业务数据流绑定到同一个EPS承载上；对于如图1b所示的模式2），需要为每一个业务数据流建立一个专用EPS承载。对于如图1a所示的模式1），因为这类应用的五元组数目多且多变，则需要多次（甚至不可估量次数）刷新EPS承载的TFT，这样会造成严重的信令风暴；对于如图1b所示的模式2），需要EPS网络支持多个（甚至不可估量个数）EPS承载，这是不现实的。如何提出一种新的方案，以解决现有承载绑定机制存在的上述问题，并保证这类应用的QoS，是亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种承载绑定方法及系统，能对不可推论（non-deducible）的应用进行承载绑定，并能保证其QoS。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种承载绑定方法，包括：
PCRF接收到应用检测功能发送的所检测到的应用的类型信息，确定对所述应用实行的QoS策略，将所述QoS策略通知承载绑定功能，并指示所述承载绑定功能需执行基于应用的承载绑定；
所述承载绑定功能根据所述QoS策略执行基于应用的承载绑定。
优选地，所述应用检测功能及所述承载绑定功能均位于P-GW中。
优选地，所述确定对所述应用实行的QoS策略，包括：
所述PCRF根据应用类型信息、发起所述应用的终端的签约信息、运营商配置信息为所述应用制定对应的QoS策略。
优选地，所述方法还包括：
所述PCRF向所述P-GW发送指示，指示需执行基于应用的承载绑定；
或者，所述P-GW通过自身配置，对检测出的某些应用进行基于应用的承载绑定。
优选地，所述应用检测功能及所述承载绑定功能分别位于不同的网元中。
优选地，所述对所述应用实行的QoS策略，将所述QoS策略通知承载绑定功能，并指示所述承载绑定功能需执行基于应用的承载绑定，包括：
所述PCRF根据所述应用的类型信息为所述应用制定对应的QoS策略，以及为所述应用分配对应的数据包标签；
所述PCRF将所述数据包标签发送至所述应用检测功能；所述应用检测功能为对应的数据包封装对应的数据包标签；
所述PCRF将所述数据包标签以及对应的QoS策略发送至所述承载绑定功能；并且，所述PCRF向所述承载绑定功能发送特定指示信息或以所述数据包标签和/或QoS策略为指示，指示承载绑定功能进行基于应用的承载绑定；
所述承载绑定功能根据所述数据包标签和对应的QoS策略执行基于应用的承载绑定。
优选地，所述应用检测功能及所述承载绑定功能分别位于不同的网元中，包括：
所述应用检测功能位于TDF中，所述承载绑定功能位于P-GW中；
或者，所述应用检测功能位于TDF中，所述承载绑定功能位于服务网关S-GW中；
或者，所述应用检测功能位于P-GW中，所述承载绑定功能位于服务网关S-GW中。
优选地，将所述QoS策略与应用的类型关联；
所述PCRF将所述QoS策略发送给承载绑定功能时，将所述QoS策略与应用的类型关联信息一并通知所述承载绑定功能。
优选地，所述方法还包括：
所述承载绑定功能接收到所述QoS策略，建立对应的承载或者修改现有承载与所述QoS策略对应。
优选地，所述执行基于应用的承载绑定，包括：
对于下行数据，根据应用类型，将应用数据包匹配到对应QoS策略的承载上；
对于上行数据，终端将上行数据包匹配到默认承载上；或者，S-GW或P-GW通过承载创建/修改，将应用的标识信息通知所述给终端，终端根据应用标识信息将上行数据包匹配到对应的承载上；或者，S-GW或P-GW通知终端，需对上行数据包的承载绑定执行反射操作。
一种承载绑定系统，包括有PCRF、应用检测功能和承载绑定功能，其中：
应用检测功能，用于检测应用的类型信息，并将所述应用的类型信息发送至所述PCRF；
PCRF，用于确定对所述应用实行的QoS策略，将所述QoS策略通知承载绑定功能，并指示所述承载绑定功能需执行基于应用的承载绑定；
所述承载绑定功能，用于根据所述QoS策略执行基于应用的承载绑定。
优选地，所述应用检测功能及所述承载绑定功能均位于分组数据网络网关P-GW中。
优选地，所述PCRF还用于，根据应用类型信息、发起所述应用的终端的签约信息、运营商配置信息为所述应用制定对应的QoS策略。
优选地，所述应用检测功能及所述承载绑定功能分别位于不同的网元中。
优选地，所述PCRF，还用于根据所述应用的类型信息为所述应用制定对应的QoS策略，以及为所述应用分配对应的数据包标签；
将所述数据包标签发送至所述应用检测功能；对应的，所述应用检测功能，还用于为对应的数据包封装对应的数据包标签；
所述PCRF，还用于将所述数据包标签以及对应的QoS策略发送至所述承载绑定功能；并向所述承载绑定功能发送特定指示信息或以所述数据包标签和/或QoS策略为指示，指示承载绑定功能进行基于应用的承载绑定；
所述承载绑定功能，还用于根据所述数据包标签和对应的QoS策略执行基于应用的承载绑定。
优选地，所述应用检测功能位于业务检测功能TDF中，所述承载绑定功能位于P-GW中；
或者，所述应用检测功能位于业务检测功能TDF中，所述承载绑定功能位于服务网关S-GW中；
或者，所述应用检测功能位于P-GW中，所述承载绑定功能位于服务网关S-GW中。
优选地，将所述QoS策略与应用的类型关联；
对应的，所述PCRF，还用于将所述QoS策略发送给承载绑定功能时，将所述QoS策略与应用的类型关联信息一并通知所述承载绑定功能。
一种承载绑定方法，包括：
策略和计费规则功能PCRF将包含服务质量QoS策略和应用类型信息的策略规则通知给策略和计费执行功能PCEF；
所述PCEF根据所述QoS策略对所述策略规则执行承载绑定。
优选地，所述PCRF通过添加显式的指示信元，或者在所述策略规则中包含服务质量类别标识QCI和分配保持优先级ARP作为隐式的指示来指示所述PCEF执行承载绑定。
优选地，所述PCEF根据所述QoS策略执行对所述策略规则承载绑定之前，该方法还包括，
所述PCEF根据所述策略规则执行应用检测。
优选地，所述PCEF根据所述QoS策略对所述策略规则执行承载绑定，包括：
对于下行数据，根据应用类型，将应用数据包匹配到绑定的承载上；
对于上行数据，终端将上行数据包匹配到默认承载上；或者所述PCEF通过承载创建/修改，将应用的标识信息通知给所述终端，终端根据应用标识信息将上行数据包匹配到对应的承载上；或者，所述PCEF通知终端，需对上行数据包的承载绑定执行反射操作。
一种策略和计费执行功能PCEF，包括：
接收单元，用于接收策略和计费规则功能PCRF发送的包含服务质量QoS策略和应用类别信息的策略规则；
承载绑定单元，用于所述PCEF根据所述QoS策略对所述策略规则执行承载绑定。
优选地，所述PCEF通过添加显式的指示信元，或者在所述策略规则中包含服务质量类别标识QCI和分配保持优先级ARP作为隐式的指示获知需要执行承载绑定。
优选地，所述PCEF还包括：
应用检测单元，用于承载绑定单元执行承载绑定之前根据所述策略规则执行应用检测。
优选地，对于下行数据，所述PCEF根据应用类型，将应用数据包匹配到绑定的承载上；
对于上行数据，终端将上行数据包匹配到默认承载上；或者所述PCEF通过承载创建/修改，将应用的标识信息通知给所述终端，终端根据应用标识信息将上行数据包匹配到对应的承载上；或者，所述PCEF通知终端，需对上行数据包的承载绑定执行反射操作。
一种策略和计费规则功能PCRF，包括发送单元和指示单元，其中：
发送单元：用于将包含服务质量QoS策略和应用类型信息的策略规则通知策略和计费执行功能PCEF；
指示单元：用于通过添加显式的指示信元，或者在所述策略规则中包含服务质量类别标识QCI和分配保持优先级ARP作为隐式的指示来指示所述PCEF执行承载绑定。
本发明中，PCRF接收到应用检测功能发送的所检测到的应用的类型信息后，根据应用的类型信息确定对应用实行的QoS策略，并将QoS策略通知承载绑定功能；承载绑定功能根据所述QoS策略执行基于应用的承载绑定。应用检测功能及所述承载绑定功能均位于分组数据网络网关P-GW中，或者，应用检测功能位于TDF中，承载绑定功能位于P-GW中；或者，应用检测功能位于业务检测功能TDF中，承载绑定功能位于S-GW中；或者，应用检测功能位于P-GW中，承载绑定功能位于S-GW中。本发明能对不可推论（non-deducible）的应用进行承载绑定，并能保证不可推论（non-deducible）的应用的QoS。
附图说明
图1a-1d为3GPP网络的EPS系统的架构示意图；
图2为根据本发明实施例一的基于应用的承载绑定流程图；
图3为根据本发明实施例二的基于应用的承载绑定流程图；
图4为根据本发明实施例三的基于应用的承载绑定流程图；
图5为根据本发明实施例四的基于应用的承载绑定流程图；
图6为根据本发明实施例的承载参数协商的流程图；
图7为根据本发明实施例的承载绑定机制之一的示意图；
图8为根据本发明实施例的承载绑定机制之二的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下举实施例并参照附图，对本发明进一步详细说明。
本发明记载了一种承载绑定系统，包括有PCRF、应用检测功能和承载绑定功能，其中：
应用检测功能，用于检测应用的类型信息，并将所述应用的类型信息发送至所述PCRF；
PCRF，用于根据所述应用的类型信息确定对所述应用实行的QoS策略，将所述QoS策略通知承载绑定功能，并指示所述承载绑定功能需执行基于应用的承载绑定；
所述承载绑定功能，用于根据所述QoS策略执行基于应用的承载绑定。
其中，所述应用检测功能及所述承载绑定功能均位于分组数据网络网关P-GW中。
其中，所述PCRF还用于，根据应用类型信息、发起所述应用的终端的签约信息、运营商配置信息为所述应用制定对应的QoS策略。
所述PCRF向所述P-GW发送指示，指示需执行基于应用的承载绑定；
或者，所述P-GW通过自身配置，对检测出的某些应用进行基于应用的承载绑定。
其中，所述应用检测功能及所述承载绑定功能分别位于不同的网元中。
其中，所述PCRF，还用于根据所述应用的类型信息为所述应用制定对应的QoS策略，以及为所述应用分配对应的数据包标签；
将所述数据包标签发送至所述应用检测功能；对应的，所述应用检测功能，还用于为对应的数据包封装对应的数据包标签；
所述PCRF，还用于将所述数据包标签以及对应的QoS策略发送至所述承载绑定功能；并向所述承载绑定功能发送特定指示信息或以所述数据包标签和/或QoS策略为指示，指示承载绑定功能进行基于应用的承载绑定；
所述承载绑定功能，还用于根据所述数据包标签和对应的QoS策略执行基于应用的承载绑定。
其中，所述应用检测功能位于业务检测功能TDF中，所述承载绑定功能位于P-GW中；
或者，所述应用检测功能位于业务检测功能TDF中，所述承载绑定功能位于服务网关S-GW中；
或者，所述应用检测功能位于P-GW中，所述承载绑定功能位于服务网关S-GW中。
所述执行基于应用的承载绑定，包括：
对于下行数据，根据应用类型，将应用数据包匹配到对应的承载上；
对于上行数据，终端将上行数据包匹配到默认承载上；或者，S-GW或P-GW通过承载创建/修改，将应用的标识信息通知所述给终端，终端根据应用标识信息将上行数据包匹配到对应的承载上；或者，S-GW或P-GW通知终端，需对上行数据包的承载绑定执行反射操作。
将所述QoS策略与应用的类型关联；
所述PCRF将所述QoS策略发送给承载绑定功能时，将所述QoS策略与应用的类型关联信息一并通知所述承载绑定功能。
所述承载绑定功能接收到所述QoS策略，建立对应的承载或者修改现有承载与所述QoS策略对应。
本发明的承载绑定系统，是在现有的通信系统如EPS系统、通用分组无线服务（GPRS，General Packet Radio Service）系统或固网系统的基础上，对其中一些网元的相关功能进行改进而实现的，对于网络架构并无改进，可参见上述通信系统的结构理解本发明的承载绑定系统。
本发明还记载了一种策略和计费执行功能PCEF，其中，所述PCEF包括：
接收单元，用于接收策略和计费规则功能PCRF发送的包含服务质量QoS策略和应用类别信息的策略规则；
承载绑定单元，用于所述PCEF根据所述QoS策略对所述策略规则执行承载绑定。
其中，所述PCEF通过添加显式的指示信元，或者在所述策略规则中包含服务质量类别标识QCI和分配保持优先级ARP作为隐式的指示获知需要执行承载绑定。
其中，所述PCEF还包括：应用检测单元，用于承载绑定单元执行承载绑定之前根据所述策略规则执行应用检测。
其中，对于下行数据，所述PCEF根据应用类型，将应用数据包匹配到绑定的承载上；
对于上行数据，终端将上行数据包匹配到默认承载上；或者所述PCEF通过承载创建/修改，将应用的标识信息通知所述给终端，终端根据应用标识信息将上行数据包匹配到对应的承载上；或者，所述PCEF通知终端，需对上行数据包的承载绑定执行反射操作。
本发明还记载了一种策略和计费规则功能PCRF，其特征在于，所述PCRF包括：
发送单元：用于将包含服务质量QoS策略和应用类型信息的策略规则通知策略和计费执行功能PCEF；
指示单元：用于通过添加显式的指示信元，或者在所述策略规则中包含服务质量类别标识QCI和分配保持优先级ARP作为隐式的指示来指示所述PCEF执行承载绑定。
以下实施例，均是以EPS系统为例，论述本发明的工作机制；当然，本发明的方法同样适用于其他通信系统中，比如：
在通用分组无线服务（GPRS，General Packet Radio Service）系统中，网关GPRS支持节点（GGSN，Gateway GPRS Support Node）执行承载绑定功能，DPI功能可以配置于GGSN上，也可以配置于独立的TDF上。
或者，在固网系统中，固网网关的宽带接入网关（BNG，Broadband NetworkGateway）/宽带远程接入服务器（BRAS，Broadband Remote Access Server）/IP边界路由器（IP Edge）执行BBF功能，DPI功能可以配置于BNG/BRAS/IP Edge上，也可以配置于独立的TDF上。
或者，在在码分多址（CDMA，Code Division Multiple Access)系统中，家乡代理（HA，Home agent）/分组数据服务节点（PDSN，Packet Data Serving Node）/高速率分组数据服务网关（HSGW，High rate packet data Severing GateWay）执行BBF功能，DPI功能可以配置于HSGW/P-GW/HA上，也可以配置于独立的TDF上。
或者，在全球微波互联接入（WiMax，Worldwide Interoperability forMicrowave Access）系统中，家乡代理（HA，Home agent）/执行BBF功能，DPI功能可以配置于HA上，也可以配置于独立的TDF上。
上述几种系统，只要是BBF和DPI分离的场景，则参考本实施例的关于与前述背景技术部分模式2）、3）、4）对应的解决方案，只要是BBF和DPI集成在同一网元上场景，则参考与前述背景技术部分模式1）对应的解决方案。
实施例一
图2为根据本发明优选实施例一的基于应用的承载绑定流程图，如图2所示，该流程基于背景技术中的模式1），即应用检测DPI功能和承载绑定功能都集成于P-GW中。该流程主要包括以下步骤：
步骤S201：终端UE与通信对端发起某个，或者某几个应用。这里研究的该类应用是不可推导的，五元组多变的，或者是运营商配置要检测的某些应用时，比如终端浏览网页。作为应用检测功能的P-GW检测到了这一个或者多个应用。P-GW根据PCRF之前安装或激活的ADC规则进行应用检测。
步骤S202：P-GW通过Gx会话将对应检测到的这类应用的类型（App ID，应用类型标识）上报给PCRF。
步骤S203：PCRF根据接收到的应用类型，以及终端的签约信息，运营商配置信息等，为该应用/该类应用制定对应的QoS策略。
其中，PCRF制定PCC规则中的QoS策略时，充分考虑应用的类型和特点，为同一个应用会分配某个QoS策略，为同一类应用（例如多个HTTP业务）分配同样的QoS策略（例如QCI、ARP相同）。
步骤S204：PCRF将含有QoS策略的PCC规则通过Gx会话下发给执行承载绑定功能的P-GW，其中PCC规则中携带步骤S202中上报的App ID。
可选的，PCRF可以通过Gx接口指示P-GW需要执行基于应用的承载绑定；或者P-GW通过配置来决定对某些检测出的应用进行基于应用的承载绑定。
如果是基于指示的，可以通过在Gx口上添加显式的指示信元，或者在PCRF的ADCrule中包含QCI、ARP来作为隐式的指示（现有技术的ADC rule不包含QCI/ARP）。当然，如果通过隐式指示的方式，需要P-GW能够理解该“携带了QCI/APR”的意图是指示进行基于应用的承载绑定的，否则P-GW会默认丢弃该信息。以上需要网络规划时进行相关配置。如果采用ADC规则中包含QCI、ARP来作为隐式指示的话，步骤S202-步骤S204可不执行。其中，PCRF制定ADC规则中的QoS策略时，充分考虑应用的类型和特点，为同一个应用会分配某个QoS策略，为同一类应用（例如多个HTTP业务）分配同样的QoS策略（例如QCI、ARP相同）。
此时的ADC规则也可以认为是携带应用标识的PCC规则。
步骤S205：P-GW基于PCRF的指示，或者P-GW根据配置，决定对检测出的应用进行基于应用的承载绑定。即，P-GW根据下发的QoS策略，决定对对应的应用的数据包进行过滤，匹配到对应的承载上。具体的匹配方式参见后文关于图7及对应的说明。
此处，默认已经存在一个适合该应用的专有承载。如果没有合适的专有承载，那么需要通过现有的承载建立/修改或者QoS更新操作来建立/修改承载来满足此/此类应用的需求。相关的承载建立/修改或者QoS更新操作会与步骤S206的承载参数协商一同进行。
步骤S206：P-GW与UE协商承载参数，UE进行上行数据的承载绑定。具体可参见图6及对应说明。
步骤S207：如果TDF又检测到了第二个/类应用，第三个/类……，则执行上述相同的操作。
实施例二
图3为根据本发明优选实施例二的基于应用的承载绑定流程图，如图3所示，该流程图基于背景技术中的模式3），即应用检测DPI功能独立部署在TDF上，P-GW作为承载绑定功能。该流程主要包括以下步骤：
步骤S301：终端UE与通信对端发起某个，或者某几个应用。这里研究的该类应用是不可推导的、五元组多变的，或者是运营商配置要检测的某些应用时，比如终端浏览网页。作为应用检测功能的TDF检测到了这一个或者多个应用。
步骤S302：TDF通过Sd会话将对应检测到的这类应用的类型（App ID，应用类型标识）上报给PCRF。
步骤S303：PCRF根据接收到的应用类型，以及终端的签约信息，运营商配置信息等，为该应用/该类应用制定对应的PCC规则和ADC规则，并为该应用/该类应用分配数据包标签。
其中PCRF制定PCC规则中的QoS策略时，充分考虑应用的类型和特点，为同一个应用会分配某个QoS策略和对应的数据包标签，为同一类应用（例如多个HTTP业务）分配同样的QoS策略和数据包标签。
PCRF分配数据包标签，可以是基于现有的IPv4的DSCP标签，或者IPv6的flowlabel（流标号），或者是动态的虚拟本地接入网标签（VLAN tag，Virtual Local AccessNetwork Tag），或者是模拟的IP头等，该类数据包标签可以以独立信元的形式在Gx接口和Sd接口传输，也可以通过增强现有的PCC规则和ADC规则，使其包含该数据包标签。
如果分配的是DSCP标签或者IPv6的flow label，信息可以是在某一个终端的所有应用内唯一的，也就说不同的终端的不同的应用可以重用某个标签。这样，避免了DSCP标签或者flow label受限的问题。
采用不同的标签方式，PCRF分配数据包标签的具体实现也会不同。举例来说，现有的协议中是支持DSCP标签的，但是某些场景下，该标签是没有意义的，不使用的。如果该DSCP标签被用来标识不同的应用（本发明），那么所有的DSCP的取值都必须赋予该“标识应用”的含义，也就是说不能再用做其他用途。这样的话，某些需要区分的应用，规定其对应特定的DSCP值，某些不需要区分的应用，可以统一标签上某一个特定的DSCP值。当然，如何取值取决于运营商的规划和部署。而且，如果网络采用了DSCP用于标识不同的应用，需要在不同的网元中配置同步的信息，即如果PCRF为了区分应用分配了特定的DSCP标签，P-GW也需要配置成能够理解该DSCP值。否则，PCRF赋予了DSCP值新的含义而P-GW不能理解，则会出现不同步的问题。换另一种方式，PCRF可以携带指示标识给P-GW，指示“当前使用了DSCP标识信息”。
对于Flow label，是适用于IPv6的标签，使用方法同上述的IPv4的DSCP。
如果采用的是VLAN Tag或者采用IP Header来标识不同的应用，则P-GW可以通过判断数据包上有无对应的标签，就可以判定当前有没有区分不同应用需要。
步骤S304：P-GW将数据标签、含有QoS策略的PCC规则通过Gx会话下发给执行承载绑定功能的P-GW。
步骤S305：PCRF将数据包标签、ADC规则通过Sd会话下发给TDF。
步骤S306a：TDF根据PCRF下发的数据包标签对对应的应用的数据包进行标记；即，如果通过某个ADC规则检测到一个或者一类应用，TDF将该应用的数据包打上对应的数据包标签。
步骤S306b：经过步骤S306a标记过的数据包，到达了P-GW，P-GW上有承载绑定功能，承载绑定功能通过检测数据包上标记的标签，根据PCRF下发的QoS策略，决定对对应的应用的数据包进行过滤，匹配到对应的承载上。具体的匹配方法可参见图8及对应说明。
此处，默认已经存在一个适合该应用的专有承载。如果没有合适的专有承载，那么需要通过现有的承载建立/修改或者QoS更新操作来建立/修改承载来满足此/此类应用的需求。相关的承载建立/修改或者QoS更新操作会与步骤S307承载参数协商一同进行。
步骤S307：P-GW与UE协商承载参数，UE进行上行数据的承载绑定。具体参见图6及对应说明。
步骤S308：如果TDF又检测到了第二个/类应用，第三个/类……，执行上述类似的操作。
实施例三
图4为根据本发明优选实施例三的基于应用的承载绑定流程图，如图4所示，该流程图基于背景技术中的模式4），即应用检测DPI功能独立部署在TDF上，S-GW作为承载绑定功能。该流程主要包括以下步骤：
步骤S401-步骤S402：与步骤S301-步骤S302完全相同，这里不再赘述。
步骤S403：与步骤S303基本相同。不同点为，PCRF还要制定发送给S-GW的QoS信息。
步骤S404：因为S-GW执行承载绑定功能，所以PCRF将数据包标签、QoS信息通过Gxc接口发送给S-GW；可选的，PCRF将数据标签通过Gx会话下发给P-GW。
发给P-GW的数据包标签不再是用于承载绑定，其功能是通知P-GW，对应PCC规则的数据流应在本系统中执行基于应用的承载绑定，数据包在经过P-GW后，P-GW不能对TDF已经标记过的数据包进行标签修改。
步骤S405：与步骤S305完全相同，这里不再赘述。
步骤S406a：与步骤S306a完全相同，这里不再赘述。
步骤S406b：经过步骤S306a标记过的数据包，到达了P-GW，根据步骤S404的描述，P-GW不对数据包的标签修改，数据包到达S-GW后，S-GW上有承载绑定功能，承载绑定功能通过检测数据包上标记的标签，根据PCRF下发的QoS策略，决定对对应的应用的数据包进行过滤，匹配到对应的承载上。具体的匹配方法参见图8及对应说明。
此处，默认已经存在一个适合该应用的专有承载。如果没有合适的专有承载，那么需要通过现有的承载建立/修改或者QoS更新操作来建立/修改承载来满足此/此类应用的需求。相关的承载建立/修改或者QoS更新操作会与步骤S407承载参数协商一同进行。
步骤S407：S-GW与UE协商承载参数，UE进行上行数据的承载绑定。具体参见图6及对应说明。
步骤S408：如果TDF又检测到了第二个/类应用，第三个/类……，执行上述类似的操作。
实施例四
图5为根据本发明优选实施例四的基于应用的承载绑定流程图，如图5所示，该流程基于背景技术中的模式2），即应用检测DPI功能部署在P-GW上，S-GW作为承载绑定功能。该流程主要包括以下步骤：
步骤S501：终端UE与通信对端发起某个，或者某几个应用。这里研究的该类应用是不可推导的、五元组多变的，或者是运营商配置要检测的某些应用时，比如终端浏览网页。作为应用检测功能的DPI集成在P-GW上，P-GW检测到了这一个或者多个应用。
步骤S502：P-GW通过Gx会话将对应检测到的这类应用的类型（App ID，应用类型标识）上报给PCRF。
步骤S503：PCRF根据接收到的应用类型，以及终端的签约信息，运营商配置信息等，为该应用/该类应用制定对应的ADC规则，PCC规则和QoS策略，并为该应用/该类应用分配数据包标签。
其中PCRF制定QoS策略时，充分考虑应用的类型和特点，为同一个应用会分配某个QoS策略和对应的数据包标签，为同一类应用（例如多个HTTP业务）分配同样的QoS策略和数据标签。
PCRF分配和使用数据标签的机制同步骤S503的对应描述。
步骤S504：可选的，PCRF将数据标签，连同现有的PCC规则一起通过Gx会话下发给P-GW。
发给P-GW的数据包标签不再是用于承载绑定，其功能是通知P-GW，对应PCC规则的数据流应在本系统中执行基于应用的承载绑定，数据包在经过P-GW后，P-GW不能对TDF已经标记过的数据包进行标签修改。
步骤S505：因为S-GW执行承载绑定功能，所以PCRF将数据包标签、QoS信息通过Gxc接口发送给S-GW；
步骤S506a：P-GW根据PCRF下发的数据包标签对对应的应用的数据包进行标记；即，如果通过某个ADC规则检测到一个或者一类应用，P-GW将该应用的数据包打上对应的数据包标签。
因为P-GW在转发下行数据包时，要将下行数据包放入PMIP隧道，此处，P-GW不修改原IP头，在外部另外封装一层PMIP隧道头，该隧道头中有一DSCP标签，该DSCP标签与原IP头的DSCP没有关系。
步骤S506b：经过步骤S506a标记过的数据包，到达了S-GW，S-GW上有承载绑定功能，承载绑定功能通过检测数据包上标记的标签，根据PCRF下发的QoS策略，决定对对应的应用的数据包进行过滤，匹配到对应的承载上。具体的匹配方法参见图8及对应说明。
此处，默认已经存在一个适合该应用的专有承载。如果没有合适的专有承载，那么需要通过现有的承载建立/修改或者QoS更新操作来建立/修改承载来满足此/此类应用的需求。相关的承载建立/修改或者QoS更新操作会与步骤S507承载参数协商一同进行。
步骤S507：S-GW与UE协商承载参数，UE进行上行数据的承载绑定。具体参见图6及对应说明。
步骤S508：如果P-GW又检测到了第二个/类应用，第三个/类……，执行上述类似的操作。
实施例五
图6为根据本发明的承载参数协商的流程示意图。实施例一至实施四论述了下行数据如何进行承载绑定的相关机制。本实施例论述UE与P-GW/S-GW如何协商建立/修改承载和QoS更新的操作，以及对于上行数据包如何操作。
对于P2P业务或者网页浏览业务，一般来说，下行数据流量远远大于上行数据流量的，因此，只要处理好了下行数据，网络系统遇到的信令风暴的问题就已经解决了。但是，如果能对上行数据的处理也做相应的优化，系统的信令风暴负担还会得到进一步的降低。因此承载参数的协商可以有以下几种方式：
1）现有机制。即P-GW/S-GW根据PCRF下发的QoS策略，发起现有机制支持的承载建立，或者承载修改，或者QoS更新或者不做任何操作。参见图6步骤S601a。
如果P-GW/S-GW发现当前还没有对应某个/类应用的承载，则P-GW/S-GW发起承载建立操作。在对应的TFT中，上行数据的五元组填写一个虚拟的无效地址和端口号。这样，当上行数据包过滤时，按照现有的机制终端通过全匹配的TFT，将上行数据包匹配到默认承载上。这样，在上行数据包数据量不大的情况下，通过默认承载传输上行数据包能够基本满足应用需求和用户体验。
如果P-GW/S-GW发现当前承载能够满足对应的应用，或者通过修改就可以满足应用，则P-GW/S-GW发起承载修改，或者QoS更新或者不做任何操作。
P-GW/S-GW决定了采用基于应用的承载绑定，则P-GW/S-GW不会发起TFT更新操作，因为TFT不再是“基于应用承载绑定”的过滤模板。
2）下发App ID。即P-GW/S-GW根据PCRF下发的QoS策略，通过增强现有的承载建立，或者承载修改，或者QoS更新操作，将对应的App ID发送给终端。参见图6的步骤S601b。
当上行数据包过滤时，UE根据应用ID过滤上行数据包。因为通过步骤S601b建立了承载和应用ID的对应关系，UE基于应用ID就能将数据包过滤到对应的承载上。
3）其他方式。P-GW/S-GW与UE通过用户面消息协商承载和应用ID的关系，或者通过用户面消息指示UE进行反射操作，或者通过承载建立/修改或者QoS更新操作通知UE进行发射操作。参见图6的步骤S601c。
所述的反射操作是指，UE将下行数据包的五元组信息的源地址/端口号与目的地址/端口号对调，然后根据该五元组过滤上行数据包，就能够过滤到对应的承载上。
实施例六
图7为根据本发明实施例的承载绑定机制之一的示意图，如图7所示，基于的模式是背景技术中的模式1）。因为承载绑定模块和应用检测功能都在P-GW上，P-GW上的DPI/应用检测功能先对进入的数据包进行检测，如果检测到某个/某类应用，则直接发到对用的承载上。如图7所示，DPI检测到App1后，直接将其放到承载A上；检测到App2后，直接将其放到承载B上。剩余的数据包在根据现有的TFT过滤机制过滤，即图7中的过滤器abcdef。
实施例七
图8为根据本发明实施例的承载绑定机制之二的示意图，如图8所示，基于的模式是背景技术中的模式2）、3）、4）。因为承载绑定模块和应用检测功能分布在不同的网元，当承载绑定模块收到打了标签后的分组数据包后，承载绑定模块先根据数据包标签过滤数据包。如图8所示，打了标签x的数据包，过滤到承载B上；打了标签y的数据包，过滤到承载A上，剩余的分组数据包根据现有的TFT过滤机制过滤，即图8中的过滤器abcd。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。
Claims (26)
1.一种承载绑定方法，其特征在于，所述方法包括：
策略和计费规则功能PCRF接收到应用检测功能发送的所检测到的应用的类型信息，确定对所述应用实行的服务质量QoS策略，将所述QoS策略通知承载绑定功能，并指示所述承载绑定功能需执行基于应用的承载绑定；
所述承载绑定功能根据所述QoS策略执行基于应用的承载绑定。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述应用检测功能及所述承载绑定功能均位于分组数据网络网关P-GW中。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述确定对所述应用实行的QoS策略，包括：
所述PCRF根据应用类型信息、发起所述应用的终端的签约信息、运营商配置信息为所述应用制定对应的QoS策略。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述PCRF向所述P-GW发送指示，指示需执行基于应用的承载绑定；
或者，所述P-GW通过自身配置，对检测出的某些应用进行基于应用的承载绑定。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述应用检测功能及所述承载绑定功能分别位于不同的网元中。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述对所述应用实行的服务质量QoS策略，将所述QoS策略通知承载绑定功能，并指示所述承载绑定功能需执行基于应用的承载绑定，包括：
所述PCRF根据所述应用的类型信息为所述应用制定对应的QoS策略，以及为所述应用分配对应的数据包标签；
所述PCRF将所述数据包标签发送至所述应用检测功能；所述应用检测功能为对应的数据包封装对应的数据包标签；
所述PCRF将所述数据包标签以及对应的QoS策略发送至所述承载绑定功能；并且，所述PCRF向所述承载绑定功能发送特定指示信息或以所述数据包标签和/或QoS策略为指示，指示承载绑定功能进行基于应用的承载绑定；
所述承载绑定功能根据所述数据包标签和对应的QoS策略执行基于应用的承载绑定。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述应用检测功能及所述承载绑定功能分别位于不同的网元中，包括：
所述应用检测功能位于业务检测功能TDF中，所述承载绑定功能位于P-GW中；
或者，所述应用检测功能位于业务检测功能TDF中，所述承载绑定功能位于服务网关S-GW中；
或者，所述应用检测功能位于P-GW中，所述承载绑定功能位于服务网关S-GW中。
8.根据权利要求1至3、5至6任一项所述的方法，其特征在于，将所述QoS策略与应用的类型关联；
所述PCRF将所述QoS策略发送给承载绑定功能时，将所述QoS策略与应用的类型关联信息一并通知所述承载绑定功能。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述承载绑定功能接收到所述QoS策略，建立对应的承载或者修改现有承载与所述QoS策略对应。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述执行基于应用的承载绑定，包括：
对于下行数据，根据应用类型，将应用数据包匹配到对应QoS策略的承载上；
对于上行数据，终端将上行数据包匹配到默认承载上；或者，S-GW或P-GW通过承载创建/修改，将应用的标识信息通知给终端，所述终端根据应用标识信息将上行数据包匹配到对应的承载上；或者，S-GW或P-GW通知终端，需对上行数据包的承载绑定执行反射操作。
11.一种承载绑定系统，其特征在于，所述系统包括有策略和计费规则功能PCRF、应用检测功能和承载绑定功能，其中：
应用检测功能，用于检测应用的类型信息，并将所述应用的类型信息发送至所述PCRF；
PCRF，用于确定对所述应用实行的服务质量QoS策略，将所述QoS策略通知承载绑定功能，并指示所述承载绑定功能需执行基于应用的承载绑定；
所述承载绑定功能，用于根据所述QoS策略执行基于应用的承载绑定。
12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于：
所述应用检测功能及所述承载绑定功能均位于分组数据网络网关P-GW中。
13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述PCRF还用于，根据应用类型信息、发起所述应用的终端的签约信息、运营商配置信息为所述应用制定对应的QoS策略。
14.根据权利要求11所述的系统，其特征在于：
所述应用检测功能及所述承载绑定功能分别位于不同的网元中。
15.根据权利要求14所述的系统，其特征在于，所述PCRF，还用于根据所述应用的类型信息为所述应用制定对应的QoS策略，以及为所述应用分配对应的数据包标签；
将所述数据包标签发送至所述应用检测功能；对应的，所述应用检测功能，还用于为对应的数据包封装对应的数据包标签；
所述PCRF，还用于将所述数据包标签以及对应的QoS策略发送至所述承载绑定功能；并向所述承载绑定功能发送特定指示信息或以所述数据包标签和/或QoS策略为指示，指示承载绑定功能进行基于应用的承载绑定；
所述承载绑定功能，还用于根据所述数据包标签和对应的QoS策略执行基于应用的承载绑定。
16.根据权利要求14或15所述的系统，其特征在于：
所述应用检测功能位于业务检测功能TDF中，所述承载绑定功能位于P-GW中；
或者，所述应用检测功能位于业务检测功能TDF中，所述承载绑定功能位于服务网关S-GW中；
或者，所述应用检测功能位于P-GW中，所述承载绑定功能位于服务网关S-GW中。
17.根据权利要求11至15任一项所述的系统，其特征在于，将所述QoS策略与应用的类型关联；
对应的，所述PCRF，还用于将所述QoS策略发送给承载绑定功能时，将所述QoS策略与应用的类型关联信息一并通知所述承载绑定功能。
18.一种承载绑定方法，其特征在于，所述方法包括：
策略和计费规则功能PCRF将包含服务质量QoS策略和应用类型信息的策略规则通知给策略和计费执行功能PCEF；
所述PCEF根据所述QoS策略对所述策略规则执行承载绑定。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，
所述PCRF通过添加显式的指示信元，或者在所述策略规则中包含服务质量类别标识QCI和分配保持优先级ARP作为隐式的指示来指示所述PCEF执行承载绑定。
20.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述PCEF根据所述QoS策略执行对所述策略规则承载绑定之前，该方法还包括，
所述PCEF根据所述策略规则执行应用检测。
21.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述PCEF根据所述QoS策略对所述策略规则执行承载绑定，包括：
对于下行数据，根据应用类型，将应用数据包匹配到绑定的承载上；
对于上行数据，终端将上行数据包匹配到默认承载上；或者所述PCEF通过承载创建/修改，将应用的标识信息通知给所述终端，终端根据应用标识信息将上行数据包匹配到对应的承载上；或者，所述PCEF通知终端，需对上行数据包的承载绑定执行反射操作。
22.一种策略和计费执行功能PCEF，其特征在于，所述PCEF包括：
接收单元，用于接收策略和计费规则功能PCRF发送的包含服务质量QoS策略和应用类别信息的策略规则；
承载绑定单元，用于所述PCEF根据所述QoS策略对所述策略规则执行承载绑定。
23.根据权利要求22所述的PCEF，其特征在于，所述PCEF通过添加显式的指示信元，或者在所述策略规则中包含服务质量类别标识QCI和分配保持优先级ARP作为隐式的指示获知需要执行承载绑定。
24.根据权利要求22所述的PCEF，其特征在于，所述PCEF还包括：
应用检测单元，用于承载绑定单元执行承载绑定之前根据所述策略规则执行应用检测。
25.根据权利要求22所述的PCEF，其特征在于：
对于下行数据，所述PCEF根据应用类型，将应用数据包匹配到绑定的承载上；
对于上行数据，终端将上行数据包匹配到默认承载上；或者所述PCEF通过承载创建/修改，将应用的标识信息通知给所述终端，终端根据应用标识信息将上行数据包匹配到对应的承载上；或者，所述PCEF通知终端，需对上行数据包的承载绑定执行反射操作。
26.一种策略和计费规则功能PCRF，其特征在于，所述PCRF包括发送单元和指示单元，其中：
发送单元：用于将包含服务质量QoS策略和应用类型信息的策略规则通知策略和计费执行功能PCEF；
指示单元：用于通过添加显式的指示信元，或者在所述策略规则中包含服务质量类别标识QCI和分配保持优先级ARP作为隐式的指示来指示所述PCEF执行承载绑定。
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