CN104350773B - 每个流量和每个会话的计量限制应用 - Google Patents

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Abstract

各种示例性实施方式涉及一种由策略和计费规则节点(PCRN)执行的方法，该方法包括：接收与用户关联的计量限制；定义与所述计量限制关联的会话密钥；定义与所述计量限制关联的流量密钥；动态地选择所述会话密钥；命令策略和计费执行节点将动态选择的所述会话密钥应用于所述用户的会话；动态地选择所述流量密钥；命令策略和计费执行节点卸载所述会话密钥，并将动态选择的所述流量密钥应用于所述用户的流量。

Description

每个流量和每个会话的计量限制应用
技术领域
本发明的各种实施方式一般涉及通信网络中的流量(flow)和会话计量。
背景技术
随着对移动通信网络中应用多样化的需求增长，服务提供商必须不断对他们的网络进行升级，以可靠地提供这种扩充的功能。曾经只是为语音通信而设计的系统现在成长为多功能的网络接入点，提供对多种应用的访问，包括发送短信，多媒体流，一般互联网接入。为了支持这些应用，服务提供商在现有的语音网络上建设了新的网络，形成不够完美的解决方案。在第二代和第三代网络中，语音业务必须在专用语音信道上传输并被引导至电路交换核心网，而其它业务通信根据互联网协议(IP)进行传输并被引导至不同的分组交换核心网。这造成了应用提供，计量收费以及用户体验(QoE)保证方面的独特问题。
为了简化第二代和第三代网络的双核心网模式，第三代合作伙伴计划(3GPP)推荐了一种新的网络方案：“长期演进”(LTE)。在LTE网络中，所有的通信通过IP信道从用户设备(UE)传输至被称作演进分组核心网(EPC)的全IP核心网。接下来EPC提供对其它网络的网关接入，同时确保可接受的QoE，并对用户的特定网络活动进行计费。
3GPP在多个技术规范中概括地描述了EPC的组件和这些组件彼此之间的交互，这些组件包括：策略和计费规则功能(PCRF)；策略和计费执行功能(PCFE)；以及EPC的承载绑定和事件报告功能(BBERF)。这些规范进一步教导了这些元素是如何交互以提供可靠的数据服务，以及对使用数据服务的用户进行计费的。
在这些通信网络中，可以使用计量功能来测量用户对通信网络的使用情况(usage)。举例来说，对通信网络的使用可以包括语音，数据，短信，音视频传输等。举例来说，当前可以在PCEF中安装密钥，以对网络的使用情况进行测量。3GPP标准目前不允许将相同的密钥同时应用于会话和流量。
发明内容
下面给出各种示例性实施方式的总结。在下面的总结中可能会做出简化和省略，目的是为了突出和介绍各种示例性实施方式的某些方面，但是不对本发明的范围构成限制。随后的部分将详细描述优选示例性实施方式，其足以使本领域技术人员能够实现和使用本发明的概念。
各种示例性实施方式涉及一种由策略和计费规则节点(PCRN)执行的方法，该方法包括：接收与用户关联的计量限制；定义与所述计量限制关联的会话密钥；定义与所述计量限制关联的流量密钥；动态地选择所述会话密钥；命令策略和计费执行节点将动态选择的所述会话密钥应用于所述用户的会话；动态地选择所述流量密钥；命令策略和计费执行节点卸载所述会话密钥；以及命令所述策略和计费执行节点将动态选择的所述流量密钥应用于所述用户的流量。
各种示例性实施方式涉及一种由策略和计费规则节点(PCRN)执行的方法，该方法包括：接收与用户关联的计量限制；定义与所述计量限制关联的会话密钥；定义与所述计量限制关联的流量密钥；动态地选择所述流量密钥；命令策略和计费执行节点将动态选择的所述流量密钥应用于所述用户的流量；动态地选择所述会话密钥；命令策略和计费执行节点卸载所述流量密钥；以及所述命令策略和计费执行节点将动态选择的所述会话密钥应用于所述用户的会话。
各种示例性实施方式涉及一种由策略和计费规则节点(PCRN)执行的方法，该方法包括：接收与用户关联的计量限制；定义与所述计量限制关联的会话密钥；定义与所述计量限制关联的流量密钥；动态地选择所述流量密钥；命令策略和计费执行节点同时将所述会话密钥应用于所述用户的会话，并将所述流量密钥应用于所述用户的流量。
附图说明
为了更好地理解各种示例性实施方式，参考附图，其中：
图1显示了用于提供各种数据服务的示例性用户网络；
图2为显示了如何动态使用会话密钥和流量密钥以针对计量限制来对使用情况进行测量的流程图；以及
图3为显示了如何同时使用会话密钥和流量密钥以针对计量限制来对使用情况进行测量的流程图。
为帮助理解，使用相同的附图标记来表示具有基本上相同或相似的结构和/或基本上相同或相似的功能的元素。
具体实施方式
说明书和附图仅仅展示了本发明的原理。因此，必须理解的是，本领域技术人员能够想出各种配置，尽管在此未明显描述或显示，这些配置能够实现本发明的原理并且包含于本发明的范围内。此外，所有在此描述的例子原则上仅用于教学目的，以帮助读者理解本发明的原理及发明人对推动现有技术所贡献的想法，并且不应理解为受限于这些特别描述的例子和条件。此外，这里使用的词语或摂指的是非排他性的或(即，和/或)，除非另有说明(例如，“或其它”，或者“或替代”)。此外，在这里描述的各种实施方式不一定都是排他性的，因为一些实施方式可以与一个或多个其它实施方式组合在一起形成新的实施方式。
图1显示了用于提供各种数据服务的示例性用户网络。示例性用户网络100可以是电信网络，或提供对各种服务的访问的其它网络。示例性用户网络100可以包括用户设备110，基站120，演进分组核心网(EPC)130，分组数据网140，以及应用功能(AF)150。
用户设备110可以是与分组数据网140进行通信以向终端用户提供数据服务的设备。举例来说，所述数据服务可以包括语音通信，发送短信，多媒体流，以及互联网接入。更具体地，在各种实施方式中，用户设备110是个人电脑或笔记本电脑，无线电邮设备，手机，平板电脑，电视机顶盒，或任何其它能够通过EPC 130与别的设备进行交互的设备。
基站120可以是实现用户设备110和EPC 130之间的通信的设备。举例来说，基站120可以是基站收发信台，例如3GPP标准中定义的演进型节点B(eNodeB)。因此，基站120可以是这样一种设备：其通过第一媒介，例如无线电波与用户设备110通信，并通过第二媒介，例如以太网线与EPC 130通信。基站200可以与EPC130直接通信，或通过多个中间节点(未显示)进行通信。在各种实施方式中，可以存在多个基站(未显示)以为用户设备110提供移动性。需要注意，在各种替代实施方式中，用户设备110可以直接与EPC 130通信。在这些实施方式中，可以不具有基站120。
演进分组核心网(EPC)130可以是设备或设备组成的网络，为用户设备110提供对分组数据网140的网关接入。EPC130还可以针对用户使用所提供的数据服务而进行计费，并确保满足特定体验质量(QoE)标准。因此，EPC 130的至少一部分可以根据各种3GPP标准来实施。因此，EPC 130可以包括服务网关(SGW)132，分组数据网网关(PGW)134，策略和计费规则节点(PCRN)136，以及用户简档数据库(SPR)138。
服务网关(SGW)132可以是提供对EPC 130的网关接入的设备。SGW 132可以是EPC130中第一个接收从用户设备110发送来的分组的设备。SGW 132可以将分组转发给PGW134。SGW 132可以执行多个功能，例如，管理多个基站(未显示)之间的用户设备110的移动性，以及为每个被提供的流量执行特定服务质量(QoS)特征。在各种实施方式中，例如在实施代理移动IP标准的实施方式中，SGW132可以包括承载绑定和事件报告功能(BBERF)。在各种示例性实施方式中，EPC 130可以包括多个SGW(未显示)，每个SGW可以同多个基站(未显示)通信。
分组数据网网关(PGW)134可以是提供对分组数据网140的网关接入的设备。PGW134可以是EPC 130中最后一个接收从用户设备110发送来的分组的设备，分组通过PGW 132向分组数据网140发送。PGW 134可以包括策略和计费规则执行功能(PCEF)，PCEF为每个服务数据流(SDF)执行策略和计费控制(PCC)规则。因此，PGW 134可以是策略和计费规则执行节点(PCEN)。PGW 134可以包括多个附加特征，例如，分组过滤，深度分组检测，以及用户计费支持。PGW 134还可以负责为未知的应用服务请求资源分配。
策略和计费规则节点(PCRN)136可以是设备或一组设备，其请求应用服务，生成PCC规则，并向PGW 134和/或其它PCEN(未显示)提供PCC规则。PCRN 136可以通过Rx接口与AF 150通信。如同下面参考AF 150所详细描述的那样，PCRN 136可以从AF 150接收应用请求，该应用请求的形式是验证授权请求(AAR)160。接收到AAR 160之后，PCRN 136可以生成至少一个新的PCC规则，以满足应用请求160。
PCRN 136还可以分别通过Gxx和Gx接口与SGW 132和PGW134通信。PCRN 136可以从SGW 132或PGW 134接收形式为信用控制请求(CCR)(未显示)的应用请求。与AAR 160一样，在接收到CCR之后，PCRN可以生成至少一个新的CCR规则，以满足应用请求170。在各种实施方式中，AAR 160和CCR可以代表两个分别处理的独立的应用请求，而在其它实施方式中，AAR 160和CCR可以携带与单个应用请求相关的信息，PCRN 136可以基于AAR 160和CCR的组合创建至少一个PCC规则。在各种实施方式中PCRN 136可以能够出处理单个消息应用请求以及成对消息应用请求。
在创建新的PCC规则或接收到PGW 134的请求之后，PCRN 136可以通过Gx接口向PGW 134提供PCC规则。在各种实施方式中，例如实施PMIP标准的实施方式中，PCRN 136还可以生成QoS规则。在创建新的QoS规则或接收到SGW 132的请求之后，PCRN 136可以通过Gxx接口向SGW 132提供QoS规则。
用户简档数据库(SPR)138可以是存储与用户网络100的用户相关的信息的设备。因此，SPR 138可以包括机器可读存储介质，例如只读存储器(ROM)，随机存取存储器(RAM)，磁盘存储介质，光学存储介质，闪存设备，和/或类似存储介质。SPR 138可以PCRN136的组件，或者可以构成EPC 130中的独立节点。SPR 138存储的数据可以包括每个用户的标识符和针对每个用户的订阅信息的指示，例如带宽限制，计费参数，以及用户优先级。
分组数据网140可以是任何一种在用户设备110和其它连接至分组数据网140的设备，例如AF 150之间提供数据通信的网络。举例来说，分组数据网140还可以向与分组数据网140进行通信的各种用户设备提供电话和/或互联网服务。
应用功能(AF)150可以是向用户设备110提供已知应用服务的设备。因此，AF 150可以是服务器，举例来说，该服务器向用户设备110提供视频流或语音通信服务。AF 150还可以提供Rx接口与EPC130的PCRN136通信。当AF 150开始向用户设备110提供已知应用服务时，AF 150可以根据Diameter协议生成应用请求消息，例如验证授权请求(AAR)160，以通知PCRN 136应该为应用服务分配资源。该应用请求消息可以包括如下信息，例如使用应用服务的用户的标识，用户的IP地址，相关IP-CAN会话的APN，和/或必须被建立以提供所请求服务的特定服务数据流的标识。AF 150可以通过Rx接口将-例如，应用请求-传输至PCRN 136。
通常，用户网络100的用户可以具有计量限制，该计量限制定义了用户在特定时间内可以使用的资源的量。例如，用户可以被授权在一个月内使用10GB的数据。也可以对其它的使用情况进行计量。为了获得用户的网络使用情况，PCRN 136可以在PCEN(例如PGW134)处安装密钥。PGW 135周期性地向PCRN136发送与密钥相关的使用情况信息，从而使PCRN136能够接下来比较使用情况和用户的计量限制。
PGW 134所应用的密钥可以是会话密钥或流量密钥。会话密钥将测量与用户会话，例如IP-CAN会话相关的所有使用情况。流量密钥将测量IP-CAN会话中的用户流量的使用情况。
可以将计量限制认为是用户的资源或服务。该资源可以简单地认为是用户可能消费的使用量。希望将相同的计量限制动态应用于会话层级或流量层级，或会话层级和流量层级。因此，会话密钥和流量密钥都可以与计量限制相关联。3GPP规范目前不允许将相同的密钥同时应用于会话和流量。
例如，可以建立IP-CAN会话，安装会话密钥来监控用户的使用情况。在会话过程中，用户可以漫游到其它提供商的网络中。用户协议可以规定以不同的费率(rating)对漫游网络的数据使用进行计费。例如，漫游数据的每一个单元可能等于归属网数据的两个单元。因此，如果漫游使用仅与特定流量相关联，则PCRN 136可以动态地安装密钥，以监控与漫游关联的流量的使用情况。如果相同的密钥被用于监控流量和会话，则可以卸载会话密钥。接下来可以将费率因子(在该实施例中为2)应用于在流量中报告的使用情况，接下来累加，以与计量限制进行比较。
在另一个实施方式中，会话密钥和流量密钥二者都可以安装，并且同时起作用。在这种情况下，会话密钥可以测量与IP-CAN会话相关联的用户的总体使用情况。可以安装流量密钥来测量与特定流量相关联的用户的使用情况。举例来说，特定流量可以是来自电影服务的视频流。此外，根据协议，可以不针对计量限制对这种视频流数据进行计费。因此，可以从IP-CAN会话的总体使用情况中减去流量密钥所测量的所有数据使用情况，从而得到用户针对计量限制的使用情况。
此外，该实施方式可以扩展为包括可以与计量限制相关联的多个流量密钥和会话密钥。例如，可能存在多个数据流，这些数据流需要彼此分开计量和/或与总体会话计量分开计量。可以在将与每个密钥关联的数据使用情况添加到用户的整体使用情况中之前对其应用费率因子，用户的整体使用情况同计量限制进行比较。此外，可以基于流量密钥测量的使用情况对会话密钥测量的使用情况进行调整，会话密钥测量的使用情况本质上包括与会话中的数据流相关的使用情况。可以使用多个流量密钥的另一个原因是不同的流量具有不同的服务质量要求，不同的服务质量要求为每个流量要求不同的规则。在这种情况下，每个流量可以具有关联的密钥。
例如，用户可以具有10GB的已建立计量限制ML。当建立IP-CAN会话时，首先可以定义会话密钥SK1，并安装SK1来测量IP-CAN会话的总体流量TF。此外，用户具有三个不同的数据流DF1，DF2和DF3，这些数据流针对用户的总体使用情况分别进行计算。会话密钥SF1以及与数据流DF1、DF2和DF2关联的流量密钥可以与计量限制ML关联并针对计量限制ML进行计算。DF1可以是视频流服务，视频流服务的数据使用情况不针对计量限制ML进行计算。取决于实施情况，可以将DF1从用户的总体数据使用情况TDU中减去，或者可以使用为0的费率因子RF1。DF2可以是相对于其它数据使用情况较贵的数据服务，因此其费率因子RF2可以为1.5。最后，DF3可以是相对于其它数据使用情况较便宜的数据服务，因此其费率因子RF3可以为0.5。基于这些参数，整体数据使用情况可以计算为：
TDU＝TF–(DF1+DF2+DF3)+DF1*RF1+DF2*RF2+DF3*RF3＝TF+DF1*(RF1–1)+DF2*(RF2–1)+DF3*(RF3–1)
项(DF1+DF2+DF3)表示数据流DF1，DF2和DF3的总体使用情况，其需要从总体流量TF中减去。项(*RF1+DF2*RF2+DF3*RF3)表示数据流DF1，DF2和DF3的总体加权使用情况，其需要补回，以得到总体数据使用情况TDU。
图2为流程图，显示了如何动态使用会话密钥和流量密钥以针对计量限制来对使用情况进行测量。图2所示的方法200可以由PCRN136执行。图2所示的方法还可以通过在处理器中执行的软件指令在硬件中实施。
方法200开始于步骤205。接下来，用户会话，例如IP-CAN会话，可以在步骤210被发起。IP-CAN会话被发起后，可以在步骤215检索用户的计量限制。还可以包括其它与计量限制相关的信息，例如，将要具有流量密钥的数据流的类型，以及关联的费率因子(如果需要的话)。
接下来，方法200在步骤220中动态地确定将要安装的密钥。在该实施方式中，在给定时间可以只安装会话密钥和流量密钥中的一者。可以基于有效的当前PCC规则和可能需要使用会话密钥或流量密钥的任何其它运行参数来动态选择将要安装的密钥。接下来可以在步骤225安装所选择的密钥。所选择的密钥可以是会话密钥或流量密钥。
接下来，方法200在步骤230中接收与所安装密钥关联的使用情况数据。接下来可以在步骤235中向使用情况数据应用费率因子。接下来可以在步骤240中累加应用了费率因子的使用情况数据，以更新累加的计量的使用情况。
方法200接下来可以动态地确定改变当前密钥。这样做可能是因为系统的运行参数或特征发生了某些变化。如果不需要动态改变，则方法可以在步骤260停止。如果需要动态改变，则方法200可以在步骤250中卸载当前密钥。接下来，可以在步骤255在安装新的密钥。接下来，方法可以在步骤260结束。举例来说，如果当前密钥是会话密钥，则将要安装的新密钥可以是流量密钥。或者，如果当前密钥是流量密钥，则将要安装的新密钥可以是会话密钥。
图3为显示了如何同时使用会话密钥和流量密钥以针对计量限制来对使用情况进行测量的流程图。图3所示的方法300可以由PCRN136执行。图3所示的方法还可以通过在处理器中执行的软件指令在硬件中实施。
方法300开始于步骤305。接下来，用户会话，例如IP-CAN会话可以在步骤310被发起。IP-CAN会话被发起后，可以在步骤315检索用户的计量限制。还可以包括其它与计量限制相关的信息，例如，将要具有流量密钥的数据流的类型，以及关联的费率因子(如果需要的话)。
接下来，方法300在步骤320中确定要安装的密钥。在该实施方式中，可以安装与计量限制关联的会话密钥或任意数量的流量密钥。可以基于有效的当前PCC规则和任何其它运行参数来选择将要安装的密钥。接下来，可以在步骤325中安装所选择的密钥。
接下来，方法300在步骤330中接收与所安装密钥关联的使用情况数据。接下来可以在步骤335中向使用情况数据应用费率因子。接下来可以在步骤340中累加应用了费率因子的使用情况数据，以更新累加的计量的使用情况。
方法300接下来可以确定改变任意当前密钥。这样做可能是因为系统的运行参数或特征发生了某些变化。如果不需要改变，则方法可以在步骤365结束。如果需要改变，则方法300可以在步骤350中确定将安装的新密钥。此外，方法300可以在步骤355中确定安装当前密钥中的哪一个。接下来，方法300可以在步骤360中卸载将被卸载的密钥。接下来，方法300可以返回至步骤325以安装新的密钥。
根据前面的描述，显然，本发明的各种示例性实施方式可以在硬件和/或固件中实施。此外，各种示例性实施方式可以实施为存储在机器可读的存储介质上的指令，这些指令可以被至少一个处理器读取和执行，以完成在此具体描述的操作。机器可读的存储介质可以包括以可被机器读取的形式存储信息的任何机构，例如，机器是个人计算机或笔记本电脑，服务器，或其它计算设备。因此，有形永久性机器可读的存储介质可以包括只读存储器(ROM)，随机存取存储器(RAM)，磁盘存储介质，光储存介质，闪存设备，和/或类似的存储介质。
本领域技术人员可以理解，本文中的任何框图代表体现本发明原理的说明性电路的概念视图。类似地，可以理解的是，任何流程图，流程图表，状态转换图，虚拟码等均代表各种程序，这些程序随后可以被呈现在机器可读的介质中，并由计算机或处理器执行，而不管该计算机或处理器是否被明确地示出。
尽管各种示例性实施方式是通过对其某些示例性方面进行特定参考而描述，可以理解的是，本发明能够有其它实施方式，并且其细节能够包括在各种明显的方面进行的修改。对于本领域技术人员而言，显然，可以在保持本发明的精神和范围的情况下实现变更和修改。因此，前面的公开内容，描述和附图仅用于说明目的，不对本发明构成限制，本发明仅被权利要求所限定。

Claims (19)

1.一种由策略和计费规则节点(PCRN)执行的方法，该方法包括：
接收与用户关联的计量限制；
定义与所述计量限制关联的会话密钥；
定义与所述计量限制关联的流量密钥；
动态地选择所述会话密钥；
命令策略和计费执行节点将动态选择的会话密钥应用于所述用户的会话；
动态地选择所述流量密钥；
命令策略和计费执行节点卸载所述会话密钥；以及
所述命令策略和计费执行节点将动态选择的所述流量密钥应用于所述用户的流量。
2.如权利要求1所述的方法，该方法还包括接收与所应用的密钥关联的使用情况数据，并累加接收到的使用情况数据以确定计量的使用情况。
3.如权利要求2所述的方法，该方法还包括向接收到的使用情况数据应用费率因子。
4.如权利要求3所述的方法，该方法还包括接收与所述会话密钥和流量密钥的用户关联的费率因子。
5.如权利要求1所述的方法，其中动态地选择所述会话密钥是基于与所述用户相关的系统运行参数来进行的。
6.一种由策略和计费规则节点(PCRN)执行的方法，该方法包括：
接收与用户关联的计量限制；
定义与所述计量限制关联的会话密钥；
定义与所述计量限制关联的流量密钥；
动态地选择所述流量密钥；
命令策略和计费执行节点将动态选择的流量密钥应用于所述用户的流量；
动态地选择所述会话密钥；
命令策略和计费执行节点卸载所述流量密钥，并将动态选择的会话密钥应用于所述用户的会话。
7.如权利要求6所述的方法，该方法还包括接收与所应用的密钥关联的使用情况数据，并累加接收到的使用情况数据以确定计量的使用情况。
8.如权利要求7所述的方法，该方法还包括向接收到的使用情况数据应用费率因子。
9.如权利要求8所述的方法，该方法还包括接收与所述会话密钥和流量密钥的用户关联的费率因子。
10.如权利要求6所述的方法，其中动态地选择所述会话密钥是基于策略和计费控制(PCC)规则。
11.如权利要求6所述的方法，其中动态地选择所述会话密钥是基于与用户相关的系统运行参数来进行的。
12.一种由策略和计费规则节点(PCRN)执行的方法，该方法包括：
接收与用户关联的计量限制；
定义与所述计量限制关联的会话密钥；
定义与所述计量限制关联的流量密钥；
命令策略和计费执行节点同时将所述会话密钥应用于所述用户的会话和将所述流量密钥应用于所述用户的流量。
13.如权利要求12所述的方法，其中：
定义流量密钥包括定义与所述计量限制关联的多个流量密钥；以及
命令策略和计费执行节点包括命令策略和计费执行节点同时将所述会话密钥应用于所述用户的会话和将多个流量密钥应用于所述用户的多个流量。
14.如权利要求12所述的方法，该方法还包括接收与所应用的密钥关联的使用情况数据，并累加接收到的所述使用情况数据以确定计量的使用情况。
15.如权利要求12所述的方法，该方法还包括向接收到的使用情况数据应用费率因子。
16.如权利要求15所述的方法，该方法还包括接收与所述会话密钥和流量密钥的用户关联的费率因子。
17.如权利要求12所述的方法，该方法还包括：
接收改变已安装密钥的指示；
确定要卸载的当前密钥；
命令策略和计费执行节点卸载所确定的当前密钥；
确定要安装的新密钥；以及
命令策略和计费执行节点安装所述新密钥。
18.如权利要求17所述的方法，其中接收改变已安装密钥的指示是基于策略和计费控制(PCC)规则来进行的。
19.如权利要求17所述的方法，其中接收改变已安装密钥的指示是基于与所述用户相关的系统运行参数来进行的。
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