CN105722139A - 一种基于pcc架构的信令风暴管理方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于PCC架构的信令风暴管理方法和装置，用以解决针对信令风暴的产生无法提供有效的告警及应对方法这一问题，该方法为接收各网元设备的告警信息、性能指标测量值和实时话务量；针对接收到的各种信息、性能指依据预设的信令风暴判断规则，计算得到网元设备的信令风暴区域和风险等级；通过预存的网元设备与小区的映射关系，将计算得到的各个网元设备的信令风暴区域和风险等级映射为相应网元设备管辖的小区的信令风暴区域和风险等级；并通知PCRF生成相应的管控策略，这样能够实现对于信令风暴的识别并精确确定信令风暴发生的区域以及风险高低，而且这样的识别具有一定的预测性，能在最短时间内提供如何应对信令风暴的依据。

Description

一种基于PCC架构的信令风暴管理方法和装置

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种基于PCC架构的信令风暴管理方法和装置。

背景技术

随着网络业务的不断丰富，运营商需要不断改造和升级现有网络，才能保证业务流量，为了解决部分用户挤占过多网络资源这一问题，并提供更好的基于流的计费和策略控制以提升用户体验，第三代合作伙伴计划(3rdGenerationPartnershipProject，简称为3GPP)提出了策略计费控制(PolicyandChargingControl，PCC)架构。

参阅图1所示，PCC架构主要由应用功能(ApplicationFunction，AF)实体、策略与计费规则功能(PolicyandChargingRuleFunction，PCRF)实体、策略与计费执行功能(PolicyandChargingEnforcementFunction，PCEF)等网元组成。AF实体根据与用户之间的业务协商，向PCRF动态提供应用层的会话信息(如SDP)，PCRF根据AF提供的业务信息，用户签约信息，制定出策略和计费控制策略(PCCRULE)，并将该策略下发给分组数据网关(P-GW，PDNGateway)，进一步下发给PCEF，PCEF执行该策略，由于策略中包含流标识信息(即IP五元组)，以及针对该流的QoS要求以及计费要求，PCEF可以根据这些信息实现基于流的QoS(服务质量)和计费。因此，PCC架构解决了在全IP网络实现端到端QoS以及基于流计费问题。

然而，随着智能手机的普及，其带来的数据业务流量增长迅猛，这为现有的PCC构架带来了新的挑战。众所周知，如果网络收到的终端信令请求数量超过网络设备的信令资源处理能力的情况下，会引发网络拥塞以至产生雪崩效应，进而导致网络不可用或大面积瘫痪，该现象称为信令风暴。

在当今的智能手机应用中，不乏像手机QQ、手机微博、微信等通常保持永远在线的应用，其会周期性地向应用服务器发送报文，即所谓的心跳消息，带来大规模小数据量的频繁交互。该类业务流量的建立和释放都要占用大量信令信道资源，导致信令量的增幅远大于业务流量的增幅，这必然会影响终端与网络之间的空中接口的信令处理能力，因而一旦信令信道发生拥塞，就会导致空口资源的调度失控，这时，即便空口资源是空闲的，终端也无法使用，这种情况很容易引发雪崩效应，当终端申请不到空口资源或链接不上网络，就会不断重试，导致信令信道更加拥塞，直到瘫痪。

综上所述，对于现有的PCC构架及采用PCC构架的运营商而言，信令风暴是一个很难解决的问题。

现有技术已有不少针对信令风暴而提出的技术方案，这些技术方案从其技术构思的角度来说大致可以分为以下两类：

第一类为通过降低系统整体运行中的负担来降低产生信令风暴的可能性，其具体手段主要包括对信令机制进行优化(例如中国专利申请CN201210090822、CN201310693334)，以及对移动终端的数据链接进行管理，减少不必要的数据链接及传输(例如中国专利申请CN201210359929)。但是，基于这种技术构思的技术方案在不降低用户体验的前提下只能尝试尽可能减少系统的非必要开销，其优化作用非常有限，并且这样的调整较为机械而缺乏针对不同情况进行灵活调整的余地。

第二类为通过改善系统的策略和资源配置降低产生信令风暴的可能性，其具体手段主要包括直接对核心网侧的资源和管控策略进行适当配置(例如中国专利申请CN201210514181)，以及依据对网络资源的一些技术指标的分析，相应调整网络资源参数(例如中国专利申请CN201410016595)。但是基于这种技术构思的技术方案，尽管在调整的针对性上优于前者，然而其对资源和管控策略的配置依赖于较为片面的技术指标的分析和经验，这样的分析和对系统的配置不够全面也不够细致，容易顾此失彼而使其整体效果欠佳。

因此，现有技术尽管在一定程度上对于避免或者说预防信令风暴的产生有所帮助，但由于其局限性而效果十分有限。更重要的是，现有技术对于信令风暴的产生均无法提供有效的告警及应对方法。这就意味着，一旦信令风暴产生或将要产生，上述现有技术均无能为力。即，现有的PCC架构及基于其应对信令风暴的技术存在如下缺陷：仅能在预防信令风暴产生方面有所帮助，且效果有限，而对信令风暴的产生完全无法提供有效的告警及应对方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于PCC架构的信令风暴管理方法和装置，以解决针对信令风暴的产生无法提供有效的告警及应对方法这一问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于PCC架构的信令风暴管理方法，包括：

综合网管接收并统计各网元设备上报的告警信息、性能指标测量值和实时话务量；

综合网管针对接收到的各网元设备的告警信息、性能指标测量值值和实时话务量，计算性能指标，依据预设的信令风暴判断规则，计算得到网元设备的信令风暴区域和风险等级；

综合网管通过预存的网元设备与小区的映射关系，将计算得到的各个网元设备的信令风暴区域和风险等级映射为相应网元设备管辖的小区的信令风暴区域和风险等级；

综合网管通知策略和计费规则功能PCRF基于所述小区的信令风暴区域和风险等级，生成相应的管控策略。

这样能够实现对于信令风暴的产生的识别并精确确定信令风暴发生的区域以及风险高低，而且这样的识别具有一定的预测性，因而能在最短时间内提供技术人员如何应对信令风暴的依据。

可选的，在预配置阶段，综合网管根据收集到的设备告警信息、性能指标测量值和实时话务量的海量数据进行仿真，确定设备告警信息、性能指标和实时话务量中各种参数的门限值，将高于门限值的任意种参数组合，与网元设备和风险等级形成映射关系，生成信令风暴判断规则。

可选的，综合网管针对接收到的任意一网元设备的告警信息、性能指标测量值值和实时话务量，依据预设的信令风暴判断规则，计算得到所述任意一网元设备的信令风暴区域和风险等级，具体包括：

可选的，综合网管计算接收到的所述任意一网元设备的告警信息、性能指标测量值和实时话务量中携带的各种参数，将计算得到的所述任意一网元设备的各种参数与预设的信令风暴判断规则中的相应门限值分别进行比较，筛选出大于相应门限值的部分参数，并基于将所述部分参数确定所述任意一网元设备内的信令风暴区域和风险等级。

可选的，综合网管通过预存的网元设备与小区的映射关系，将计算得到的各个网元设备的信令风暴区域和风险等级映射为相应网元设备管辖的小区的信令风暴区域和风险等级，包括：

综合网管通过预存的网元设备与小区的映射关系，确定各个网元设备所映射的小区，以及分别将每一个网元设备的信令风暴区域和风险等级映射为相应小区的信令风暴区域和风险等级。

可选的，综合网管通知PCRF基于所述小区的信令风暴区域和风险等级，生成相应的管控策略，包括：

综合网管通过新增的简单对象访问协议SOAP接口通知PCRF基于所述小区的信令风暴区域和风险等级，生成相应的管控策略。

一种基于PCC架构的信令风暴策略管控方法，包括：

PCRF接收综合网管下发的小区的信令风暴区域和风险等级；

PCRF根据综合网管下发的小区的信令风暴区域和风险等级；利用自身的风暴管控规则生成最终针对信令风暴区域内用户终端的管控策略；

PCRF将所述管控策略下发给对应的用户终端。

这样能够针对用户终端能够生成并实施适当的风暴管控策略，以合理应对信令风暴，有助于降低信令风暴带来的不利影响。

可选的，在预配置阶段，PCRF在综合网管下发的信令风暴区域内，根据接收到的信令风暴等级设置相应等级下所有业务类型的最大上行速率和最大下行速率，生成PCRF的风暴管控规则；PCRF在综合网管下发的信令风暴区域外，设置普通管控规则下所有业务类型的最大上行速率和最大下行速率，生成PCRF的普通管控规则。

可选的，PCRF将所述管控策略下发给对应的用户终端，包括：

PCRF通过策略和计费执行功能PCEF发送的更新信用控制请求CCRU消息内携带的用户小区全球标识/跟踪区标识ECGI/TAI判断用户终端的位置，根据所述终端用户的位置将其对应的管控策略下发给相应的用户终端。

可选的，PCRF接收综合网管下发的小区的信令风暴区域和风险等级，包括：

PCRF通过新增的SOAP接口接收综合网管下发的小区的信令风暴区域和风险等级信信息。

可选的，进一步的，PCRF在综合网管下发的信令风暴区域外，利用自身的普通管控规则生成针对信令风暴区域外用户终端的管控策略。

一种基于PCC架构的信令风暴管理装置，包括：

统计单元，用于接收并统计各网元设备上报的告警信息、性能指标测量值和实时话务量；

计算单元，用于综合网管针对接收到的各网元设备的告警信息、性能指标测量值值和实时话务量，计算性能指标，依据预设的信令风暴判断规则，计算得到网元设备的信令风暴区域和风险等级；

映射单元，用于通过预存的网元设备与小区的映射关系，将计算得到的各个网元设备的信令风暴区域和风险等级映射为相应网元设备管辖的小区的信令风暴区域和风险等级；

通知单元，用于通知策略和计费规则功能PCRF基于所述小区的信令风暴区域和风险等级，生成相应的管控策略。

这样能够实现对于信令风暴的产生的识别并精确确定信令风暴发生的区域以及风险高低，而且这样的识别具有一定的预测性，因而能在最短时间内提供技术人员如何应对信令风暴的依据。

可选的，在预配置阶段，所述装置根据收集到的设备告警信息、性能指标测量值和实时话务量的海量数据进行仿真，确定设备告警信息、性能指标和实时话务量中各种参数的门限值，将高于门限值的任意种参数组合，与网元设备和风险等级形成映射关系，生成信令风暴判断规则。

可选的，针对接收到的任意一网元设备的告警信息、性能指标测量值值和实时话务量，依据预设的信令风暴判断规则，计算得到所述任意一网元设备的信令风暴区域和风险等级时，所述计算单元具体用于：

计算接收到的所述任意一网元设备的告警信息、性能指标测量值和实时话务量中携带的各种参数，将计算得到的所述任意一网元设备的各种参数与预设的信令风暴判断规则中的相应门限值分别进行比较，筛选出大于相应门限值的部分参数，并基于将所述部分参数确定所述任意一网元设备内的信令风暴区域和风险等级。

可选的，通过预存的网元设备与小区的映射关系，将计算得到的各个网元设备的信令风暴区域和风险等级映射为相应网元设备管辖的小区的信令风暴区域和风险等级时，所述映射单元用于：

通过预存的网元设备与小区的映射关系，确定各个网元设备所映射的小区，以及分别将每一个网元设备的信令风暴区域和风险等级映射为相应小区的信令风暴区域和风险等级。

可选的，通知PCRF基于所述小区的信令风暴区域和风险等级，生成相应的管控策略时，所述通知单元用于：

通过新增的简单对象访问协议SOAP接口通知PCRF基于所述小区的信令风暴区域和风险等级，生成相应的管控策略。

一种基于PCC架构的策略和计费规则功能PCRF实体，包括：

接收单元，用于接收综合网管下发的小区的信令风暴区域和风险等级；

生成单元，用于根据综合网管下发的小区的信令风暴区域和风险等级；利用自身的风暴管控规则生成最终针对信令风暴区域内用户终端的管控策略；

发送单元，用于将所述管控策略下发给对应的用户终端。

这样能够针对用户终端能够生成并实施适当的风暴管控策略，以合理应对信令风暴，有助于降低信令风暴带来的不利影响。

可选的，在预配置阶段，PCRF实体在综合网管下发的信令风暴区域内，根据接收到的信令风暴等级设置相应等级下所有业务类型的最大上行速率和最大下行速率，生成PCRF的风暴管控规则；PCRF在综合网管下发的信令风暴区域外，设置普通管控规则下所有业务类型的最大上行速率和最大下行速率，生成PCRF的普通管控规则。

可选的，将所述管控策略下发给对应的用户终端时，所述发送单元用于：

通过策略和计费执行功能PCEF发送的更新信用控制请求CCRU消息内携带的用户小区全球标识/跟踪区标识ECGI/TAI判断用户终端的位置，根据所述终端用户的位置将其对应的管控策略下发给相应的用户终端。

可选的，接收综合网管下发的小区的信令风暴区域和风险等级时，所述接收单元用于：

通过新增的SOAP接口接收综合网管下发的小区的信令风暴区域和风险等级信信息。

可选的，所述生成单元进一步用于：

在综合网管下发的信令风暴区域外，利用自身的普通管控规则生成针对信令风暴区域外用户终端的管控策略。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术下的PCC架构示意图；

图2为本发明实施中的PCC架构示意图；

图3为本发明实施中基于PCC架构的信令风暴管理方法流程示意图；

图4为本发明实施中网元设备上报信息示意图；

图5为本发明实施中综合网管下发管控策略示意图；

图6为本发明实施中基于PCC架构的信令风暴策略管控方法流程示意图；

图7为本发明实施中IP-CAN会话示意图；

图8为本发明实施中PCRF功能执行示意图；

图9为本发明实施中PCRF管控策略执行图；

图10为本发明实施提供的一种基于PCC架构的信令风暴管理的装置示意图；

图11为本发明实施提供的一种PCRF实体的装置示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，并不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明要解决的技术问题是：基于现有的PCC构架，如何精确识别判定信令风暴的发生及其发生区域、并准确估测其风险高低，以及在此基础上如何进行相应的告警和风险信息的传递并针对不同用户实施必要的管控策略和规则。

参阅图2所示，本发明实施方法中所涉及的系统是在原有PCC架构的基础上，进一步拓展了PCRF设备的接口和功能，并有机整合了现网中的各个系统，以形成对信令风暴区域及时发现和管控的能力。为此，本系统在综合网管和PCRF间新增接口，新增接口采用简单对象访问协议(SimpleObjectAccessProtocol，SOAP)接口，该新增的接口与PCRF和运营商业务支撑系统(Business&OperationSupportSystem，BOSS)之间采用的SOAP接口统一。

本发明实施例中信令风暴管控系统内各个网元设备及其接口功能如表1所示。

表1(网元设备和功能)

以上简述了本发明实施例中信令风暴管控的系统架构，以及定义了各个网元设备和及其接口功能。以下将根据本系统中的客观信息和数据，如何进行信令风暴区域和风险等级的判定做出详细说明。

参阅图3所示，本发明实施中提供一种基于PCC架构的信令风暴管理方法，具体流程如下：

步骤300：综合网管接收并统计各网元设备上报的告警信息、性能指标测量值和实时话务量。

步骤301：综合网管针对接收到的各网元设备的告警信息、性能指标测量值值和实时话务量，计算性能指标，依据预设的信令风暴判断规则，计算得到网元设备的信令风暴区域和风险等级。

步骤302：综合网管通过预存的网元设备与小区的映射关系，将计算得到的各个网元设备的信令风暴区域和风险等级映射为相应网元设备管辖的小区的信令风暴区域和风险等级。

步骤303：综合网管通知PCRF基于小区的信令风暴区域和风险等级，生成相应的管控策略。

首先，本发明实施例在信令风暴的识别方面，着重于对信令风暴发生区域的识别，并尽可能准确、实时地依据客观信息确定信令风暴发生的位置。这里所说的客观信息，主要包括以下三个主要信息来源，即网元设备发出的告警信息、设备性能的指标测量值、以及实时话务量。

本系统通过收集网元设备发出的特定类型的告警信息和设备性能的指标测量值，同时根据预设的话务模型监控实时话务量及其变化，来发现信令拥塞情况，并进一步确定产生信令风暴的区域。其中，参阅图4所示，各网元设备如LTE基站(即eNodeB，文中称为基站)、移动管理实体(MobilityManagementEntity，MME)、系统架构演进网关(SystemArchitectureEvolutionGateWay，SAEGW)发出的告警信息以及指标测量值通过各网元设备的南向接口送至操作维护中心/无线操作维护中(OMC/OMCR)对接收到的数据和信息进行计算处理后，通过北向接口送至综合网管。OMC/OMCR所做计算处理应当是能够使得综合网管根据其接收到的信息确认对应的告警的类型以及告警由系统中的哪个网元设备发出。

具体地，本系统中综合网管将如表2所示的各个网元设备发出的告警(即上述特定类型的告警信息)纳入信令风暴区域判定的考虑依据中，各网元设备的告警信息包括MME的信令板高负荷告警和设备故障告警，SAE-GW的信令板高负荷告警和设备故障告警和基站的无线信令信道拥塞告警、信令板高负荷告警和设备故障告警。

表2(系统收集的设备告警信息)

具体地，本系统中综合网管将如表3所示的各个网元设备上报的性能指标测量值计算得出的性能指标纳入信令风暴区域判定的考虑依据中，各网元设备的性能指标包括反映核心网性能指标的网元设备的性能指标，即MME和SAEGW的附着成功率、业务请求成功率、承载激活成功率、寻呼成功率，和反应无线网性能指标的网元设备的性能指标，即eNodeB的无线接通率与寻呼拥塞率。

表3

具体地，本系统中核心网侧的网元设备(即MME和SAEGW)上报给综合网管的实时话务量所采用的模型以现有的上海4G话务模型为例，具体如表4所示。

表4

具体地，在预配置阶段，综合网管根据收集到的设备告警信息、性能指标测量值和实时话务量的海量数据进行仿真，确定设备告警信息、性能指标和实时话务量中各种参数的门限值，将高于门限值的任意种参数组合，与网元设备和风险等级形成映射关系，生成信令风暴判断规则。

其中表5为系统设置各网元设备的性能指标的标准值，本系统中综合网管将低于相应参数标准值一定数量的取值设置为该参数的门限值。

表5

其中表6为系统设置核心网侧的网元设备的话务量模型中相应参数的标准值，本系统中综合网管将高于或低于相应参数标准值一定比例的取值设置为该参数的门限值。

表6

具体地，在实际实施或部署时，可以根据实际情况对风暴判断规则进行灵活设置和调整，但仍应当符合表7所示的判断条件和信令风暴区域类型之间的对应关系，其中信令风暴区域类型分为小区全球标识(E-UTRANCellGlobalIdentifier，ECGI)，eNodeB、MME、SAEGW，当某基站所管辖的全部ECGI均出现风暴告警，将该基站划分为风暴管理区域，风暴区域类型置为eNodeB，当某基站所管辖的部分ECGI出现风暴告警，将出现风暴告警的ECGI划分为风暴管理区域，风暴区域类型置为eNodeB。

表7

应当注意的是，上述表7判断规则仅是对于本发明的信令风暴判定规则的较简单的举例。更进一步地，综合网管根据所收到的不同信息，还可以通过综合或者说组合多个信息，对信令风暴发生的区域以及风险等级进行识别、判断。由于这些信息可以较为独立地起到相互佐证的作用，因而采用这种方式对信令风暴进行识别判断，能够获得更高的精确性以及一定的预见性。当然，这种方式也需要更多的基础数据的收集和挖掘。举例来说，上述信令风暴的识别判断方式可以基于如表8所示的判断规则来进行。

表8

具体的，综合网管针对接收到的各网元设备的告警信息、性能指标测量值值和实时话务量，依据预设的信令风暴判断规则，计算得到网元设备的信令风暴区域和风险等级，具体过程为：综合网管计算接收到的各网元设备的告警信息、性能指标测量值和实时话务量中携带的各种参数值，将计算得到的各网元设备的各种参数值与预设的信令风暴判断规则中的各种参数的门限值进行比较，若网元设备的相应参数值大于预设的信令风暴判断规则中的各种参数的门限值，得到该网元设备的信令风暴区域和风险等级。

进一步的，本系统中综合网管以收到的各网元设备的告警信息、性能指标测量值和实时话务量为依据，采用预设的信令风暴判定规则，识别信令风暴的产生、确定信令风暴的发生区域，并判断风险等级的高低，并输出上述判定结果，输出的判定结果所包括的内容如表9所示。其中，信令风暴区域类型用于指示信令风暴发生于整个通信系统的哪个层级，在此基础上再追溯至具体发生信令风暴的网元设备处，并给出用于表示信令风暴严重程度的风险等级。容易理解地，在进行以下说明时，本发明实施例中以红色/黄色两级表示风险等级，仅仅是举例说明，不局限于两级风暴模型。

表9(信令风暴判断输出信息)

本系统中，由PCRF根据BOSS下发的策略以及综合网管下发的信令风暴判定结果(包括信令风暴区域和风险等级)，生成最终的针对每个用户的管控策略。

首先，由于PCRF需要通过PCEF(PGW)发送的CCRU消息内携带的用户ECGI/TAI来判断用户的位置并进行策略管控，因此综合网管需要将eNodeB/MME/SAEGW映射为PCRF可以识别的ECGI/TAI列表。

具体的，综合网管通过预存的网元设备与小区的映射关系，将计算得到的网元设备的信令风暴区域和风险等级映射为小区的信令风暴区域和风险等级，具体为：综合网管通过预存的网元设备与小区的映射关系，找到所述网元设备所映射的小区，以及将所述网元设备的信令风暴区域和风险等级映射为网元设备管辖的小区的信令风暴区域和风险等级。

由于本发明实施例中采用统一映射为小区(ECGI)的方式，即在综合网管预存一ECGI与eNodeBID/MME/SAEGW的映射表。这样，当信令风暴的判定结果中的信令风暴区域的区域类型为eNodeB/MME/SAEGW时，综合网管就能通过调用并检索这一映射表，找到该eNodeB/MME/SAEGW下所有的ECGI清单。这一预存于综合网管的映射表例如表10所示。

表10

其中，由于MME/SAEGW通常以池组(MMEPool/SAEGWPool)的形式组网，因此同一个ECGI可能映射为多个MME/SAEGW。

具体的，综合网管通知PCRF基于相应小区的信令风暴区域和风险等级，生成相应的管控策略，具体为：综合网管通过新增的SOAP接口通知PCRF基于相应小区的信令风暴区域和风险等级，生成相应的管控策略。

这里新增的SOAP接口采用SOAP协议，在综合网管识别判定了信令风暴区域和风险等级后，通过该新增的SOAP接口将信令风暴区域和风险等级下发给PCRF，具体参阅图5所示。

图5中的PCRF/SPR本身保存的数据主要包括用户签约信息、策略规则信息、业务订购信息等。用户签约信息包括：用户标识(在本接口中使用MSISDN作为唯一标识)、MSISDN、IMSI、用户计费方式、用户级别及用户类型、用户配额状态等。用户签约信息由业务支撑系统通过与PCRF/SPR的接口同步至PCRF/SPR。策略规则信息包括：策略的触发条件、规则匹配条件、执行动作等。策略规则信息由PCRF在本地配置，当符合触发条件由PCRF下发给PCEF执行，BOSS不提供策略规则相关信息。

BOSS下发的策略主要针对每个用户，综合网管下发的主要针对管控区域，经过PCRF的处理后，可以综合两者分别下发的策略和信息生成最终针对用户个体的用户管控规则。

综合网管和PCRF支持基于HTTP或者HTTPS的SOAP协议接口，并在两者之间采用同步方式通讯，综合网管作为客户端，PCRF/SPR作为服务端。PCRF/SPR与综合网管之间采用SOAPoverHTTPS协议，PCRF/SPR提供访问的URL，综合网管使用HTTPPOST方法发送请求报文并得到应答报文。综合网管和PCRF间通过SOAP接口传递的消息如表11所示，传递的消息参数如表12所示。

表11

表12

以下以列举方式给出传递的消息示例。

请求消息：

响应消息：

综上所述，本发明实施例中，综合网管接收各网元设备的告警信息、性能指标测量值和实时话务量；针对接收到的各网元设备的告警信息、性能指标测量值值和实时话务量，依据预设的信令风暴判断规则，计算得到网元设备的信令风暴区域和风险等级；通过预存的网元设备与小区的映射关系，将计算得到的各个网元设备的信令风暴区域和风险等级映射为相应网元设备管辖的小区的信令风暴区域和风险等级；通知PCRF基于该小区的信令风暴区域和风险等级，生成相应的管控策略，这样能够实现对于信令风暴的产生的识别并精确确定信令风暴发生的区域以及风险高低，而且这样的识别具有一定的预测性，因而能在最短时间内提供技术人员如何应对信令风暴的依据。

在以上描述的本系统对信令风暴进行识别判断的基础上，本发明进一步依据BOSS下发的策略以及综合网管下发的针对信令风暴的判定结果，生成最终的针对每个用户的管控策略。下面将针对本发明中涉及的管控策略生成的部分进行说明。

参阅图6所示，本发明实施例提供一种基于PCC架构的信令风暴策略管控方法，具体流程如下：

步骤600：PCRF接收综合网管下发的小区的信令风暴区域和风险等级。

具体的，PCRF接收综合网管下发的小区的信令风暴区域和风险等级，具体为：PCRF通过新增的SOAP接口接收综合网管下发的小区的信令风暴区域和风险等级信信息。

步骤601：PCRF根据综合网管下发的小区的信令风暴区域和风险等级，利用自身的风暴管控规则生成最终针对信令风暴区域内用户终端的管控策略。

在预配置阶段，PCRF一方面在综合网管下发的信令风暴区域内，根据接收到的信令风暴等级设置相应等级下所有业务类型的最大上行速率和最大下行速率，生成PCRF的风暴管控规则；另一方面PCRF在综合网管下发的信令风暴区域外，设置普通管控规则下所有业务类型的最大上行速率和最大下行速率，生成PCRF的普通管控规则。

例如，PCRF/PCEF预置两种(实际可以是多种，数量对应于风险等级的设置)不同信令风暴风险等级下的风暴管控规则。管控规则的设置原则是，优先保障高价值业务(如自有业务，普通Web浏览等)，并限制低价值业务(如P2P下载)的网络资源；信令风暴风险等级越高，管控措施越严格。举例来说，风暴管控规则的设置可以如表13所示。

表13风暴管控规则

步骤602：PCRF将上述管控策略下发给对应的用户终端。

具体的，PCRF将管控策略下发给对应的用户终端，具体为：PCRF通过PCEF发送的更新信用控制请求(CreditControlRequest-Update，CCRU)消息内携带的用户小区全球标识/跟踪区标识(E-UTRANCellGlobalIdentifier/TrackingAreaIdentity，ECGI/TAI)判断用户终端的位置，根据该终端用户的位置将其对应的管控策略下发给相应的用户终端。

例如，参阅图7所示，当用户终端(UE)进入信令风暴管控区域，需要根据网络指示修改IP-CAN会话。这时eNodeB、MME、S-GW和P-GW需要打开小区位置上报(MSInfoChangeReportingAction)功能。PCRF定制用户ECGI更改则触发IP-CAN会话修改的事件触发器(EventTrigger)，并在用户附着阶段建立IP-CAN会话时，向PCEF(PGW)上下发该事件触发。

当用户终端位置改变时，eNodeB通过ECGIInfoUpdate消息通知MME，MME和SGW通过ChangeNotification消息通知PCEF(PGW)。PCEF发现ECGI更改，触发IPCAN会话修改，通过CCRU消息向PCRF上报用户位置更改(USER_LOCATION_CHANGE)、小区更改(ECGI_CHANGE)事件。

PGW与PCRF间的Gx接口传递的CCRU消息如表14所示，其中3GPP-User-Location-InfoAVP字段包括了用户小区信息。

表14

PCRF检索管控区域的列表，判断用户是否进入了管控区域。由于信令风暴的区域是动态的，因此本发明在PCRF上开发了ECGI动态匹配功能，即动态检索到用户上报的ECGI在管控区域列表内，则匹配管控规则。PCRF需要实现的功能如图8所示。

其中，信令风暴小区清单以数据库形式实现，该数据库内的数据经SOAP接口从综合网管获取。信令风暴区域识别模块会对每次用户上报的小区进行检索，以确认是否进入了管控区域，并上报给管控策略模块，生成最终的管控策略。在信令风暴区域外，PCRF匹配普通规则。进入信令风暴发生的区域，PCRF匹配QoS-Yellow/QoS-Red规则，携带不同的QoS参数。考虑到BOSS下发的用户规则内的QoS参数，例如QCI、AMBR值可能比QoS-Yellow/QoS-Red规则内的值更低，因此管控策略模块还应该能够取较低值，作为最终的管控策略。

最终的管控策略的执行参考图9所示。PCRF将管控策略通过Gx接口的CCR-U消息下发给SAEGW，并携带服务质量等级标识(QoSClassIdentifier，QCI)和聚合最大比特率(AggregateMaximumBitRate，AMBR)等QoS参数。SAEGW和eNodeB根据PCRF的指示建立无线、S1-U承载。PCRF通过Gx接口向PGW回复的CCAU消息如表15所示，其中Charging-Rule-InstallAVP字段携带了管控策略名称，PCEF因同样预置了相关规则，能够识别并执行最终的管控策略。

通过最终管控策略的执行，就实现了对识别判定的信令风暴的适当应对。

表15(CCAU消息)

参阅图10所示，本发明实施中还提供一种基于PCC架构的信令风暴管理装置(可以是综合网管，也可以是由程序实现该功能的实体或虚拟装置)，包括统计单元100、计算单元101、映射单元102、通知单元103，其中：

统计单元100，用于接收并统计各网元设备上报的告警信息、性能指标测量值和实时话务量；

计算单元101，用于综合网管针对接收到的各网元设备的告警信息、性能指标测量值值和实时话务量，依据预设的信令风暴判断规则，计算得到网元设备的信令风暴区域和风险等级；

映射单元102，用于通过预存的网元设备与小区的映射关系，将计算得到的各个网元设备的信令风暴区域和风险等级映射为相应网元设备管辖的小区的信令风暴区域和风险等级；

通知单元103，用于通知策略和计费规则功能PCRF基于该小区的信令风暴区域和风险等级，生成相应的管控策略。

可选的，在预配置阶段，该装置根据收集到的设备告警信息、性能指标测量值和实时话务量的海量数据进行仿真，确定设备告警信息、性能指标测量值和实时话务量中各种参数的门限值，将高于门限值的任意种参数组合，与网元设备和风险等级形成映射关系，生成信令风暴判断规则。

可选的，针对接收到的任意一网元设备的告警信息、性能指标测量值值和实时话务量，依据预设的信令风暴判断规则，计算得到该任意一网元设备的信令风暴区域和风险等级时，该计算单元101具体用于：

计算接收到的该任意一网元设备的告警信息、性能指标测量值和实时话务量中携带的各种参数，将计算得到的该任意一网元设备的各种参数与预设的信令风暴判断规则中的相应门限值分别进行比较，筛选出大于相应门限值的部分参数，并基于将该部分参数确定该任意一网元设备内的信令风暴区域和风险等级。

可选的，通过预存的网元设备与小区的映射关系，将计算得到的各个网元设备的信令风暴区域和风险等级映射为相应网元设备管辖的小区的信令风暴区域和风险等级时，该映射单元102用于：

通过预存的网元设备与小区的映射关系，确定各个网元设备所映射的小区，以及分别将每一个网元设备的信令风暴区域和风险等级映射为相应小区的信令风暴区域和风险等级

可选的，通知PCRF基于该小区的信令风暴区域和风险等级，生成相应的管控策略时，该通知单元103用于：

通过新增的简单对象访问协议SOAP接口通知PCRF基于该小区的信令风暴区域和风险等级，生成相应的管控策略。

参阅图11所示，本发明实施中还提供一种基于PCC架构的PCRF实体，包括：接收单元110，生成单元111、发送单元112，其中：

接收单元110，用于接收综合网管下发的小区的信令风暴区域和风险等级；

生成单元111，用于根据综合网管下发的小区的信令风暴区域和风险等级；利用自身的风暴管控规则生成最终针对信令风暴区域内用户终端的管控策略；

发送单元112，用于将该管控策略下发给对应的用户终端。

可选的，在预配置阶段，PCRF实体在综合网管下发的信令风暴区域内，根据接收到的信令风暴等级设置相应等级下所有业务类型的最大上行速率和最大下行速率，生成PCRF的风暴管控规则；PCRF在综合网管下发的信令风暴区域外，设置普通管控规则下所有业务类型的最大上行速率和最大下行速率，生成PCRF的普通管控规则。

可选的，将该管控策略下发给对应的用户终端时，该发送单元112用于：

通过策略和计费执行功能PCEF发送的信用控制请求-更新CCRU消息内携带的用户小区全球标识/跟踪区标识ECGI/TAI判断用户终端的位置，根据该终端用户的位置将其对应的管控策略下发给相应的用户终端。

可选的，接收综合网管下发的小区的信令风暴区域和风险等级时，该接收单元110用于：

通过新增的SOAP接口接收综合网管下发的小区的信令风暴区域和风险等级信信息。

可选的，该生成单元111进一步用于：

在综合网管下发的信令风暴区域外，利用自身的普通管控规则生成针对信令风暴区域外用户终端的管控策略。

综上所述，本发明实施例在现有PCC构架的基础上，通过多方面的信息全面分析，能够实现对于信令风暴的产生的识别并精确确定信令风暴发生的区域以及风险高低，而且这样的识别具有一定的预测性，因而能在最短时间内提供技术人员如何应对信令风暴的依据。

在此基础上，本发明实施例还针对用户终端进行相应的信令风暴的告警，从而针对用户终端能够生成并实施适当的风暴管控策略，以合理应对信令风暴，有助于降低信令风暴带来的不利影响。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明实施例的精神和范围。这样，倘若本发明实施例的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (20)

1.一种基于PCC架构的信令风暴管理方法，其特征在于，包括：

综合网管接收并统计各网元设备上报的告警信息、性能指标测量值和实时话务量；

综合网管针对接收到的各网元设备的告警信息、性能指标测量值和实时话务量，计算性能指标，依据预设的信令风暴判断规则，计算得到网元设备的信令风暴区域和风险等级；

综合网管通过预存的网元设备与小区的映射关系，将计算得到的各个网元设备的信令风暴区域和风险等级映射为相应网元设备管辖的小区的信令风暴区域和风险等级；

综合网管通知策略和计费规则功能PCRF基于所述小区的信令风暴区域和风险等级，生成相应的管控策略。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，包括：

在预配置阶段，综合网管根据收集到的设备告警信息、性能指标测量值和实时话务量的海量数据进行仿真，确定设备告警信息、性能指标和实时话务量中各种参数的门限值，将高于门限值的任意种参数组合，与网元设备和风险等级形成映射关系，生成信令风暴判断规则。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，综合网管针对接收到的任意一网元设备的告警信息、性能指标测量值值和实时话务量，依据预设的信令风暴判断规则，计算得到所述任意一网元设备的信令风暴区域和风险等级，具体包括：

综合网管计算接收到的所述任意一网元设备的告警信息、性能指标测量值和实时话务量中携带的各种参数，将计算得到的所述任意一网元设备的各种参数与预设的信令风暴判断规则中的相应门限值分别进行比较，筛选出大于相应门限值的部分参数，并基于将所述部分参数确定所述任意一网元设备内的信令风暴区域和风险等级。

4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，综合网管通过预存的网元设备与小区的映射关系，将计算得到的各个网元设备的信令风暴区域和风险等级映射为相应网元设备管辖的小区的信令风暴区域和风险等级，包括：

综合网管通过预存的网元设备与小区的映射关系，确定各个网元设备所映射的小区，以及分别将每一个网元设备的信令风暴区域和风险等级映射为相应小区的信令风暴区域和风险等级。

5.如权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，综合网管通知PCRF基于所述小区的信令风暴区域和风险等级，生成相应的管控策略，包括：

综合网管通过新增的简单对象访问协议SOAP接口通知PCRF基于所述小区的信令风暴区域和风险等级，生成相应的管控策略。

6.一种基于PCC架构的信令风暴策略管控方法，其特征在于，包括：

PCRF接收综合网管下发的小区的信令风暴区域和风险等级；

PCRF根据综合网管下发的小区的信令风暴区域和风险等级；利用自身的风暴管控规则生成最终针对信令风暴区域内用户终端的管控策略；

PCRF将所述管控策略下发给对应的用户终端。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，包括：

在预配置阶段，PCRF在综合网管下发的信令风暴区域内，根据接收到的信令风暴等级设置相应等级下所有业务类型的最大上行速率和最大下行速率，生成PCRF的风暴管控规则；PCRF在综合网管下发的信令风暴区域外，设置普通管控规则下所有业务类型的最大上行速率和最大下行速率，生成PCRF的普通管控规则。

8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，PCRF将所述管控策略下发给对应的用户终端，包括：

PCRF通过策略和计费执行功能PCEF发送的更新信用控制请求CCRU消息内携带的用户小区全球标识/跟踪区标识ECGI/TAI判断用户终端的位置，根据所述终端用户的位置将其对应的管控策略下发给相应的用户终端。

9.如权利要求6、7或8所述的方法，其特征在于，PCRF接收综合网管下发的小区的信令风暴区域和风险等级，包括：

PCRF通过新增的SOAP接口接收综合网管下发的小区的信令风暴区域和风险等级信信息。

10.如权利要求6-9任一项所述的方法，其特征在于，进一步包括：

PCRF在综合网管下发的信令风暴区域外，利用自身的普通管控规则生成针对信令风暴区域外用户终端的管控策略。

11.一种基于PCC架构的信令风暴管理装置，其特征在于，包括：

统计单元，用于接收并统计各网元设备上报的告警信息、性能指标测量值和实时话务量；

计算单元，用于综合网管针对接收到的各网元设备的告警信息、性能指标测量值值和实时话务量，计算性能指标，依据预设的信令风暴判断规则，计算得到网元设备的信令风暴区域和风险等级；

映射单元，用于通过预存的网元设备与小区的映射关系，将计算得到的各个网元设备的信令风暴区域和风险等级映射为相应网元设备管辖的小区的信令风暴区域和风险等级；

通知单元，用于通知策略和计费规则功能PCRF基于所述小区的信令风暴区域和风险等级，生成相应的管控策略。

12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，包括：

在预配置阶段，所述装置根据收集到的设备告警信息、性能指标测量值和实时话务量的海量数据进行仿真，确定设备告警信息、性能指标测量值和实时话务量中各种参数的门限值，将高于门限值的任意种参数组合，与网元设备和风险等级形成映射关系，生成信令风暴判断规则。

13.如权利要求11或12所述的装置，其特征在于，针对接收到的任意一网元设备的告警信息、性能指标测量值值和实时话务量，依据预设的信令风暴判断规则，计算得到所述任意一网元设备的信令风暴区域和风险等级时，所述计算单元具体用于：

计算接收到的所述任意一网元设备的告警信息、性能指标测量值和实时话务量中携带的各种参数，将计算得到的所述任意一网元设备的各种参数与预设的信令风暴判断规则中的相应门限值分别进行比较，筛选出大于相应门限值的部分参数，并基于将所述部分参数确定所述任意一网元设备内的信令风暴区域和风险等级。

14.如权利要求11或12所述的装置，其特征在于，通过预存的网元设备与小区的映射关系，将计算得到的各个网元设备的信令风暴区域和风险等级映射为相应网元设备管辖的小区的信令风暴区域和风险等级时，所述映射单元用于：

通过预存的网元设备与小区的映射关系，确定各个网元设备所映射的小区，以及分别将每一个网元设备的信令风暴区域和风险等级映射为相应小区的信令风暴区域和风险等级。

15.如权利要求11-14任一项所述的装置，其特征在于，通知PCRF基于所述小区的信令风暴区域和风险等级，生成相应的管控策略时，所述通知单元用于：

通过新增的简单对象访问协议SOAP接口通知PCRF基于所述小区的信令风暴区域和风险等级，生成相应的管控策略。

16.一种基于PCC架构的策略和计费规则功能PCRF实体，其特征在于，包括：

接收单元，用于接收综合网管下发的小区的信令风暴区域和风险等级；

生成单元，用于根据综合网管下发的小区的信令风暴区域和风险等级；利用自身的风暴管控规则生成最终针对信令风暴区域内用户终端的管控策略；

发送单元，用于将所述管控策略下发给对应的用户终端。

17.如权利要求16所述的PCRF实体，其特征在于，包括：

在预配置阶段，PCRF实体在综合网管下发的信令风暴区域内，根据接收到的信令风暴等级设置相应等级下所有业务类型的最大上行速率和最大下行速率，生成PCRF的风暴管控规则；PCRF在综合网管下发的信令风暴区域外，设置普通管控规则下所有业务类型的最大上行速率和最大下行速率，生成PCRF的普通管控规则。

18.如权利要求16所述的PCRF实体，其特征在于，将所述管控策略下发给对应的用户终端时，所述发送单元用于：

通过策略和计费执行功能PCEF发送的更新信用控制请求CCRU消息内携带的用户小区全球标识/跟踪区标识ECGI/TAI判断用户终端的位置，根据所述终端用户的位置将其对应的管控策略下发给相应的用户终端。

19.如权利要求16、17或18所述的PCRF实体，其特征在于，接收综合网管下发的小区的信令风暴区域和风险等级时，所述接收单元用于：

通过新增的SOAP接口接收综合网管下发的小区的信令风暴区域和风险等级信信息。

20.如权利要求16-19任一项所述的PCRF实体，其特征在于，所述生成单元进一步用于：

在综合网管下发的信令风暴区域外，利用自身的普通管控规则生成针对信令风暴区域外用户终端的管控策略。