CN110235427B - 用于基于ip索引向用户设备分配ip地址的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

此处所讨论的系统和方法涉及基于作为策略规则(诸如，来自通信网络的策略控制功能(PCF)的策略和计费控制(PCC)规则)的IP索引，将IP地址分配给请求UE。IP索引可以是多个IP索引之一，多个IP索引中的每一个IP索引指定与UE相关联的不同服务相兼容的不同的IP地址池。

Description

用于基于IP索引向用户设备分配IP地址的系统和方法
相关申请的交叉引用
本专利申请要求是2017年7月13日递交的、申请号为15/648,932的美国实用专利申请的优先权，该申请是2017年2月3日递交的、申请号为62/454,498的美国临时专利申请的非临时申请并要求其优先权和权益。申请号为15/648,932和62/454,498的专利申请通过引用被全部结合于此。
背景技术
现代电信系统包括第二代、第三代和第四代(2G、3G和4G)蜂窝无线接入技术的异构混合，可以是交叉兼容且可以共同操作以提供数据通信服务。全球移动系统(GSM)是2G电信技术的示例；通用移动电信系统(UMTS)是3G电信技术的示例；以及长期演进(LTE)，包括LTE高级和演进型高速分组接入技术(HSPA+)是4G电信技术的示例。5G电信技术是下一代移动网络，其被设计为结合现有LTE/LTE-A移动网络的演进和革命，以提供更高的连接性，更大的吞吐量，更低的延迟和超高可靠性，从而支持新的用例和应用程序。在这种电信系统中运行的一些移动设备也能够通过Wi-Fi网络进行语音操作，也称为IP语音(VoIP)和数据。
在具有演进分组核心(EPC)的LTE网络中，当为请求服务的用户设备(UE)创建承载时，3GPP标准指定公共数据网络(PDN)网关(PGW)立即为用户设备分配互联网协议(IP)地址以供承载使用。虽然3GPP标准没有规定PGW如何确定要分配的IP地址，但通常使用分配下一个可用地址的简单方法。尽管这种分配方法对于最初所预见的LTE服务是足够的，但它已经随着各种LTE服务的增长而紧张。随着已经为5G网络确定的用例，设备和服务的扩展，现有的简单方法预计不足以满足预期的增长。
附图说明
参考附图阐述详细描述。在附图中，参考标号的最左边的数字标识首次出现参考标号的图，在不同附图中使用相同的附图标记表示相似或相同的项目或特征。
图1示出了具有关联组件的系统的一个示例框图，该组件用于基于与UE相关联的服务向用户设备指派IP地址。
图2示出了用于向UE分配IP地址的一个示例流程。
图3示出了详细描述图2中的框之一的示例流程。
图4示出了图1的系统的示例计算机架构框图。
具体实施方式
这里讨论的系统和方法涉及基于作为策略规则(诸如来自通信网络的策略控制功能(PCF)的策略和计费控制(PCC)规则)的一部分的IP索引向请求UE分配IP地址。UE可以是蜂窝电话，平板计算机，台式或膝上型个人计算机，或请求网络服务并要求指派IP地址的任何其他设备。为了解决各种用例，通信网络的会话管理器(诸如会话管理功能(SMF))可以支持多种IP分配方法，诸如支援多个池、与非3GPP数据库的接口、至家庭公共陆地移动网络(HPLMN)的漫游接口等。另外，在为UE创建协议数据单元(PDU)时，SMF可以确定哪种方法适合于PDU。
虽然可以基于SMF可用的信息(例如国际移动订户身份(IMSI)的范围)将规则硬编码到会话管理功能中，但是它可能导致复杂的SMF配置和不灵活的服务，以及可能违反集中政策规则。
图1示出了通信网络104(诸如4G或5G电信网络)中的系统102的示例框图100，其具有用于基于与UE106相关联的服务向UE106指派IP地址的关联组件。
系统102包括会话管理器，诸如服务网关(S-GW)或SMF模块108，以及策略控制器，诸如策略和计费规则功能(PCRF)或策略控制功能(PCF)模块110。通信网络104中可以有若干个UE(如示例中所示的三个UE106、112和114)，UE106、112和114可以在通信网络104中请求或要求不同的服务。在为UE106建立PDU期间，SMF模块108可以将关于UE106的查询116发送到PCF模块110。在响应中，PCF模块110可以基于诸如PCC规则120返回IP索引118，其中PCC规则120可以指示UE 106在通信网络104中请求或要求特定服务，诸如服务A。
PCC规则120可以包括多个IP索引，其中每一个指定与请求UE相关联的不同服务相兼容的IP地址的不同池。例如，IP索引1 122可以指定使用IP地址池124，其包括可用于指派可用的IP地址给请求或要求服务A的UE，IP索引2 126可以指定使用IP地址池128，其包括可用于指派可用的IP地址给请求或要求服务B的UE，而IP索引3 130可以指定使用IP地址池132，其包括由动态主机配置协议(DHCP)服务器生成的IP地址，以用于将IP地址指派给请求或要求服务C的UE。
在本示例中，基于UE 106针对服务A的要求，响应于所述查询116，针对IP索引118的IP索引1 122被返回给SMF模块108。然后，SMF模块108可以从IP地址池A 124中选择IP地址，并将所选的IP地址支配给UE 106。如果返回到SMF模块108的IP索引118为无效值或空值，则SMF模块108可以使用由述通信网络104的运营商预先确定的默认的IP地址指派过程。
图2示出了用于向UE 106分配IP地址的示例流程200。
在框202中，会话管理器(诸如图1所示的SMF模块108)可以查询关于UE 106的策略控制器，诸如图1所示的PCF模块110。作为响应，SMF模块108可以从策略控制器(诸如框204中的PCF模块110)基于策略规则(诸如以上参照图1所描述的PCC规则120)接收IP索引118。基于IP索引118，SMF模块108可以在框206中选择IP地址并在框208中将所选择的IP地址指派给UE 106。
如以上参照图1所描述的，PCC规则120可以包括多个IP索引，其中每一个可以指定与UE 106相关联的不同服务相兼容的IP地址的不同池，诸如IP索引1 122指定针对服务A的IP地址池124，IP索引2 126指定针对服务B的IP地址池128，以及IP索引3 130指定针对服务C的由动态DHCP服务器生成的IP地址的IP地址池132。上述向UE 106分配IP地址的过程可以在针对UE 106的协议数据单元(PDU)会话建立期间执行。
图3示出了详细描述图2的框204的示例流程300。响应于从SMF模块108接收到包括关于UE 106的信息的查询116，在框302中，PCF模块110基于查询116确定适当的IP索引。在框304中，PCF模块110将适当的IP索引(在本示例中为IP索引1 122)作为IP索引118，返回到SMF模块108。
图4示出了图1的系统102的示例计算机架构框图400。系统102可以包括一个或更多个处理器402以及可通信地耦合到处理器402的存储器404。如以上图1所示，存储器404可以包括各种软件模块，诸如SMF模块108、PCF模块110、包括IP索引122、126和130的PCC规则，以及IP地址池124、128和132。有多个UE(如示例中的三个用户设备106、112和114)和系统102通信，每个请求或要求不同的服务。例如，在为UE 106建立PDU期间，处理器402可以指示SMF模块108将关于UE 106的查询116发送到PCF模块110。作为响应，PCF模块110可以基于PCC规则120返回IP索引118。PCC规则120可以指示UE 106请求或要求特定的服务，诸如服务A。
在本示例中，基于UE 106要求的服务A，将IP索引118的IP索引1 122返回到SMF模块108，其指示针对UE 106从IP地址池A 124选择IP地址。然后，处理器402可以经由SMF模块108将所选择的IP地址指派给UE 106。如果返回到SMF模块108的IP索引118为无效值或空值，则处理器402经由SMF模块108可以使用由通信网络104的运营商预先确定的默认的IP地址指派过程。
通过执行存储在如下面所定义的计算机存储介质上的计算机可读指令可以执行上述方法的部份或全部操作。在说明书和权利要求中使用的术语“计算机可读指令”例如但不限于包括例程、应用程序、应用程序模块、程序模块、程序、组件、数据结构、算法等。计算机可读指令可以在各种系统配置上实现，包括单处理器或多处理器系统、小型计算机、大型计算机、个人计算机、手持计算设备、基于微处理器的可编程消费电子产品或其组合等。
计算机存储介质可以包括易失性存储器(诸如随机存取存储器(RAM))和/或非易失性存储器(诸如只读存储器(ROM)、闪存等)。计算机存储介质还可以包括附加的可移除存储和/或不可移除存储，包括例如但不限于闪存、磁存储、光存储和/或磁带存储，其可提供对计算机可读指令、数据结构、程序模块等的非易失性存储。
非暂时性计算机存储介质是计算机可读介质的示例。计算机可读介质包括至少两种类型的计算机可读介质，即计算机存储介质和通信介质。计算机存储介质包括在用于存储诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据之类的信息的任何过程或技术中实现的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括例如但不限于相变存储器(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、闪存或其他存储器技术、光盘只读存储器(CD-ROM)、数字通用光盘(DVD)或其他光学存储器、磁带盒、磁性磁带、磁盘存储器或其他磁存储设备、或可用于存储信息以供计算设备访问的任何其他非传输介质。与此不同，通信介质可以体现为计算机可读指令、数据结构、程序模块或调制数据信号中的其他数据，例如载波或其他传输机制。如本申请所定义的，计算机存储介质不包括通信介质。
存储在一个或更多个非暂时性计算机存储介质上的计算机可读指令，当由一个或更多个处理器执行时，可以执行图1到图4的操作。通常，计算机可读指令包括执行特定功能或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等。描述操作的顺序仅是示意性的，不应被解释为限制，并且可以以任何顺序和/或并行地组合任何数量的所描述的操作以实现过程。
结论
尽管用特定于结构特征和/或方法动作的语言描述了本主题内容，但应理解的是，本申请权利要求书中所限定的主题内容不必限于所描述的具体特征或动作。而是，特定的特征和动作作为实现权利要求的示例性形式而被公开。

Claims (18)

1.一种在通信网络的会话管理功能中用于向用户设备分配互联网协议地址的方法，所述方法包括：
向所述通信网络的策略控制功能发送关于所述用户设备的查询；
响应于所述查询，从所述策略控制功能接收与所述用户设备相关联的互联网协议索引，所述互联网协议索引指定互联网协议地址池，所述互联网协议地址池包含可用于指派给所述用户设备的互联网协议地址；以及
一接到所述互联网协议索引，就：
从所述互联网协议地址池中选择与所述用户设备请求的服务相兼容的互联网协议地址；以及
将所述互联网协议地址指派给所述用户设备。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述互联网协议索引是基于策略规则的，所述策略规则将所述互联网协议索引映射到针对所述用户设备的可用互联网协议地址池。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述策略规则是与所述通信网络相关联的策略和计费控制规则。
4.如权利要求2所述的方法，其中选择所述互联网协议地址包括：
从由所述互联网协议索引映射的所述互联网协议地址池中选择互联网协议地址。
5.如权利要求2所述的方法，其中所述互联网协议索引是多个互联网协议索引之一，所述多个互联网协议索引中的每个互联网协议索引映射到与所述用户设备相关联的不同服务相兼容的不同的互联网协议地址池。
6.如权利要求1所述的方法，还包括：
响应于所述查询从所述策略控制功能一接收到所述互联网协议索引的无效值或空值，就基于预定网络协议指派过程来指派默认互联网协议地址。
7.根据权利要求1所述的方法，其中向所述用户设备分配所述互联网协议地址是发生在为所述用户设备建立协议数据单元会话期间。
8.一种非暂时性计算机存储介质，存储有由通信网络的会话管理功能执行的计算机可读指令，当由所述会话管理功能执行时，使所述会话管理功能执行包括以下的操作：
向所述通信网络的策略控制功能发送关于用户设备的查询；
响应于所述查询，从所述策略控制功能接收与所述用户设备相关联的互联网协议索引，所述互联网协议索引指定互联网协议地址池，所述互联网协议地址池包含可用于分配给所述用户设备的互联网协议地址；以及
一接到所述互联网协议索引，就：
从所述互联网协议地址池中选择与所述用户设备请求的服务相兼容的互联网协议地址；以及
将所述互联网协议地址指派给所述用户设备。
9.如权利要求8所述的非暂时性计算机存储介质，其中所述互联网协议索引是基于策略规则的，所述策略规则将所述互联网协议索引映射到所述用户设备可用的互联网协议地址池。
10.如权利要求9所述的非暂时性计算机存储介质，其中所述策略规则是与所述通信网络相关联的策略和计费控制规则。
11.如权利要求9所述的非暂时性计算机存储介质，其中选择所述互联网协议地址包括：
从由所述互联网协议索引映射的所述互联网协议地址池中选择互联网协议地址。
12.如权利要求9所述的非暂时性计算机存储介质，其中所述互联网协议索引是多个互联网协议索引之一，所述多个互联网协议索引中的每一个互联网协议索引映射到与所述用户设备相关联的不同的服务相兼容的不同的互联网协议地址池。
13.如权利要求8所述的非暂时性计算机存储介质，其中所述操作还包括：
响应于所述查询从所述策略控制功能一接收到所述互联网协议索引的无效值或空值，就基于预定网络协议指派过程来指派默认互联网协议地址。
14.如权利要求8所述的非暂时性计算机存储介质，其中向所述用户设备分配所述互联网协议地址是发生在为所述用户设备建立协议数据单元会话期间。
15.一种通信网络中的系统，被配置为将互联网协议地址指派给用户设备，所述系统包括：
会话管理功能模块；以及
可通信地耦合到所述会话管理功能模块的策略控制功能模块，
其中所述会话管理功能模块被配置成：
向所述通信网络的策略控制功能模块发送关于所述用户设备的查询；
响应于所述查询，从所述策略控制功能模块接收与所述用户设备相关联的互联网协议索引，所述互联网协议索引指定互联网协议地址池，所述互联网协议地址池包含可用于分配给所述用户设备的互联网协议地址；
一接到所述互联网协议索引，就：
从所述互联网协议地址池中选择与所述用户设备请求的服务相兼容的互联网协议地址；以及
将所述互联网协议地址指派给所述用户设备。
16.如权利要求15所述的系统，其中所述互联网协议索引基于与所述通信网络相关联的策略和计费控制规则，所述策略和计费控制规则将所述互联网协议索引映射到针对所述用户设备的可用互联网协议地址池。
17.如权利要求16所述的系统，其中所述会话管理功能模块还被配置为响应于所述查询从所述策略控制功能模块一接收到所述互联网协议索引的无效值或空值，就基于预定网络协议指派过程来指派默认互联网协议地址。
18.如权利要求16所述的系统，其中所述互联网协议索引是多个互联网协议索引之一，所述多个互联网协议索引中的每一个互联网协议索引映射到与用户设备相关联的不同服务相兼容的不同互联网协议地址池。
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