CN110650162A - 当发生p-cscf故障时促进p-cscf恢复的方法和设备 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于当发生P‑CSCF故障时促进P‑CSCF恢复的方法。所述方法包括：当代理呼叫会话控制功能P‑CSCF被选择为故障P‑CSCF的备选P‑CSCF时，所述P‑CSCF接收会话发起协议SIP消息；以及向相关联的策略和计费规则功能PCRF提供包括指明要求P‑CSCF恢复的指示在内的消息。

Description

当发生P-CSCF故障时促进P-CSCF恢复的方法和设备

本申请是国际申请日2014年9月24日、国际申请号“PCT/GB2014/052906”、中国申请号201480052361.9、发明名称为“当发生P-CSCF故障时促进P-CSCF恢复的方法和设备”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种通信系统中的代理呼叫会话控制功能(P-CSCF)的方法及相关联的设备。

背景技术

3GPP TS 23.228中规定了IP多媒体子系统(IMS)，以实现要被UE使用的基于IP的多媒体服务。由于通过UE和代理呼叫会话控制功能(P-CSCF)之间的加密通信来进行SIP信令交换，所以从UE的角度来看，P-CSCF是SIP对端。因此，P-CSCF存储UE安全性和IP会话参数。此外，P-CSCF认证IP会话所需的资源，记住(从注册处理起)该UE的下一跳CSCF。

本发明目的是P-CSCF故障的问题和P-CSCF恢复处理，其中，P-CSCF故障意味着UE安全性和会话参数的损失。

当前的标准化P-CSCF恢复过程基于IP层上的P-GW/GGSN的监视，并且在对心跳信息没有响应的情况下，P-GW/GGSN向所有受到影响的UE发送新的可用P-CSCF地址列表，以触发新的IMS注册(注册到备选P-CSCF)。

现有方案的问题：

由于P-GW/GGSN必须更新寻址到当前与故障P-CSCF注册的每个UE的新的可用P-CSCF列表，所以该方案的当前限制在于核心和无线网络的大量信令。此外，之后每个受到影响的UE都执行IMS重注册尝试。

当前的方案不足够可靠，因为在P-CSCF部分故障的情况下(即，仅针对一部分用户)，P-CSCF可能表现为P-GW/GGSN可用，因此，不执行恢复机制，并且受影响用户的端接呼叫将失败。另一方面，(临时)网络问题可以会使P-GW/GGSN认为P-CSCF停机，继而不必要地触发恢复过程。

在文档C4-131277中3GPP CT4工作组已对当前问题进行研究，这里描述变化的方案。图1中示出了该提案。

P-CSCF恢复的方法和系统

该方案从以下方面而言是“重激活”(re-active)的：仅当端接会话请求到达S-CSCF并且旧的P-CSCF发送错误码或无法到达时，才执行新的P-CSCF确定。然后，错误码被返回至请求IMS PDN释放的应用服务器(AS)、HSS、并进一步经由MME/SGSN被返回至UE，使得UE可以在下一个步骤中选择新的P-CSCF，向IMS注册。

该“重激活”方案在端接呼叫/连接建立时引入了显著的延时。该方案的另一个相当大的影响是需要扩展HSS/HLR实体，并且应当增强HSS/HLR和MME之间的接口。

具体实施方式

可能的方案

一个可能的方案基于图1所示的现有技术的扩展，如下所述。

图1中提出的方案没有考虑到MME不支持IMS PDN释放请求消息(编号为7的消息)的情况。当前规范不允许HSS发送针对特定PDN连接的释放。当订阅改变时(例如由订户的新合约引起的)，HSS仅向MME发送更新。

当HSS中没有更多智能时如此应用，将不能获得期望的行为。上述情况尤其可能发生在漫游情形中，即，当S-CSCF位于归属地网络而MME位于访问网络时。在这种情况下，由于缺少MME的支持，HSS不可能知道该方案能否有效。HSS不知道MME能力具有明显的缺点，因为归属地运营商只能采取向呼叫方响应SIP错误码的动作。如果HSS事先知道相关联的MME的能力，则针对端接IMS呼叫，归属地运营商可以采取除了向呼叫方响应SIP错误码以外的备选方法。例如，归属地运营商可以激活未注册的用户处理。例如，端接IMS呼叫可以被重定向至语音信箱系统。

因此，在附接或任何其他MME移动事件的时刻(即，TAU更新过程或RAU更新过程)，MME必须用能力指示来表明其支持上述过程的能力。图2示出了根据3GPP TS 23.401的附接过程，并且包括以下补充：

步骤4和步骤5示出的消息交换还适用于TAU更新过程和/或RAU更新过程。

步骤4中，当MME发送更新位置请求时，其应当包括向HSS指示其P-CSCF故障能力的标志。MME可以位于访问网络中，并且可以基于每个UE来发送能力。

优化时，如果HSS不仅支持基于每个UE来存储MME能力，还支持基于MME来存储MME能力，则在HSS中仅需要偶尔刷新MME的能力。因此，HSS通过将每个MME标志的P-CSCF故障能力包括在更新位置确认ACK中来指示该能力。然后，MME知道其不需要针对每个UE而在每次附接或重定位时向HSS发送标志。MME仍然可以偶尔发送能力指示，以便在HSS中更新；这可以基于所配置的UE交互数量来完成(例如，至MME的100x附接，50x MME重定位等)，或者基于时间(例如，针对每天一次附接而进行一次等)。

一旦HSS了解MME能力，则该信息还可以被传输至具有当前属于该MME或SGSN的UE的相关联的AS或S-CSCF。然后，如果相关联的P-CSCF看起来有故障，则针对端接IMS呼叫，相关联的AS或S-CSCF可以采取除向呼叫方响应SIP错误码以外的备选动作。

在一个实施例中，HSS使用TS 23.401的图5.3.9.2-1示出的“插入订户数据”(Insert Subscriber Data)过程，以退出IMS的PDN连接(通过禁用相应的APN)；然后，如果UE处于ECM IDLE状态且ISR未被激活，并且如果订阅改变不再允许PDN连接，则TS 23.401条款5.10.3中的由MME发起的PDN切断过程可以用于删除所涉及的PDN连接。如果UE处于ECMIDLE状态并且ISR被激活，则在下一次ECM IDLE至ECM CONNECTED的转变时，调用该过程。

如TS 23.401的图5.10.3-1、步骤1b所述，MME确定释放PDN连接。然后，HSS发出新的“插入订户数据”(使用短的、可配置的偏移定时器)，以指示再次允许IMS APN。通过这种方式，触发UE以重建IMS PDN连接。

总的来说，该可能的方案(所提出的对图1现有技术的增强)描述了MME和HSS交换有关P-CSCF故障能力的信息的方案。

第一种增强提出了交换MME的能力，以支持P-CSCF故障场景。如果MME不支持这一点，并且HSS发送IMS PDN释放请求，该请求将被简单丢弃，并且MT会话将在某个时间点超时。

第二种增强提出了对MME去激活(deactivate)来自HSS的InsertSubscriberData中的IMS APN以迫使UE释放IMS承载，然后再次对MME激活IMS APN，使得MME可以经由网络触发服务请求过程来发起寻呼(paging)，以重建IMS承载。如果MME不能处理IMS PDN连接释放，该第二种增强将有效，但花费时间更长。

此外，除了图1中概述的方案，本发明还提出了另一个实施例。以下实施例的关键方面在于，P-CSCF故障恢复方案可以仅在访问网络内执行。为了尽可能快地将P-CSCF故障恢复方案部署到市场，这一方面非常重要。

本发明提出了在各种实施例中描述的若干方案。这些方案可以描述为“前激活”(pro-active)，因为在发起始发呼叫或端接呼叫前，UE启动新的P-CSCF实体的配置。这种“前激活”方案的优点在于，降低了始发/端接呼叫的建立时间，并且改善了用户体验。

在第一实施例中，描述了PCRF在直径级(Diameter level)协议或任何其他协议上监视P-CSCF的方案。一旦UE向IMS注册，并且当P-CSCF创建用于该会话的与PCRF的绑定时，就可以开始该监视。

图3详细描述了所提出的方案：

1.PCRF检测P-CSCF何时不响应任何请求(例如，用于维护目的)以及两个节点之间的心跳何时断开。请注意，在PCRF和P-CSCF之间使用直径协议来进行信息交换，从而PCRF可以使用直径协议专用机制来检测P-CSCF的故障。另一个选择将是两个节点之间存在安全关联性，并且故障检测机制可以专用于所使用的安全协议。由于当UE漫游时两个节点可以位于访问网络中，所以检测和故障指示留在访问网络中，而不涉及归属地网络。

2.PCRF向P-GW通知P-CSCF故障。该步骤可以基于每个UE或者基于每个节点来完成。如果基于每个UE来完成并且存在与故障P-CSCF注册的大量UE，则PCRF可以采取措施，按时间(即，延时)向UE分发信令，以便避免信令突发。当UE未建立IMS会话时，PCRF可以在IMS注册时与P-CSCF交互，例如，以便修改QCI＝5等的IMS信令承载中的默认承载。当没有发生该交互时，PCRF可以只知道UE在此之前已建立IMS会话，并且可以相应地通知PGW。PGW自身可以创建UE IP地址和P-CSCF IP地址之间的绑定，并且还可以能够解析哪些UE受到特定P-CSCF的故障的影响。

该步骤可以通过向P-GW传达新的PCC规则来完成，或者通过订阅PCRF事件和针对事件报告指示AVP的新事件触发值“P-CSCF故障”来完成。PCRF可以将会话-释放-原因(Session-Release-Cause)设置为新的原因PCSCF_FAILURE。还可以使用原因值中的任何其他理由或任何其他直径AVP。

3.P-GW采取动作以便向UE通知P-CSCF故障。例如，一种可能是PGW利用协议配置选项(PCO)在CreatePDPContextResponse/创建承载请求内向UE发送新的P-CSCF列表。如果PCRF基于每个节点来通知P-CSCF故障，并且存在与故障P-CSCF注册的大量UE，则PGW可以采取措施，按时间(即，延时)向UE分发信令，以便避免信令突发。在另一个备选中，PGW可以在信息(例如，PCO)中向UE指示延时时间，以便使UE的响应延时。这是分发源自UE的信令的另一种方式。

4.UE确认该请求。

5.当接收新P-CSCF列表时，如果使用中的P-CSCF丢失，则每个UE对新的P-CSCF2执行初始注册。

基于从PGW至UE的增强PCO的上述方案的一个备选是，PGW发起承载重建过程，在所述承载重建过程中，去激活至IMS APN的EPS承载被失激活并通过UE来重建。

针对步骤(3)、(4)和(5)，描述再一个备选。在该备选中，PGW发起针对IMS连接的PDN连接释放过程(例如，针对IMS接入点名称，IMS APN)和针对IMS承载的承载释放过程。例如，PDN连接释放过程的原因可以设置为“重建”，以便通知UE来发起新的IMS连接建立。在UE发起的新IMS连接建立期间，网络将指派新的P-CSCF，或者备选地，UE将在P-CSCF FQDN解析过程期间解析新的P-CSCF。最后，UE建立新的IMS PDN连接，并连接至新的P-CSCF。

总的来说，第一实施例公开了基于通过PCRF功能对无故障P-CSCF功能进行监视的构思。如果PCRF检测到P-CSCF故障，则PCRF采取动作以通知P-GW，并相应地通知UE与新的P-CSCF注册。

在另一个实施例中，通过接入传输控制功能(ATCF)或任何其他靠近的SIP节点来识别P-CSCF故障，例如，在漫游情形中，所述SIP节点可以是会话边界控制器(例如，IBCF)，但是其还可以是S-CSCF或I-CSCF或应用服务器自身。这要求ATCF知道网络中的其他备选P-CSCF。在注册处理期间，ATCF可以获知备选的P-CSCF，例如，在从UE至网络的请求中，P-CSCF包括备用P-CSCF或备用P-CSCF列表，或者P-CSCF被配置在所有备用P-CSCF节点上。如果ATCF被配置为执行P-CSCF负载均衡，其已经监视所有P-CSCF的负载，因此也知道所有的P-CSCF。ATCF可以进行注册隐藏，并且可以请求HSS提供附加的认证数据集，所述数据集用于在P-CSCF故障时的UE的本地重注册。如果执行常规注册，即，在此之前UE不处于已注册状态且不存在P-CSCF故障，则注册消息应当被转发至归属地网络中的HSS。ATCF和P-CSCF可以位于访问网络中。

图4描述了P-CSCF故障的基于ATCF的检测的更多细节。

1.当移动端接SIP邀请(SIP INVITE)到达ATCF时，处于故障情况的P-CSCF可以用错误码作出响应，或者ATCF中的超时将使ATCF检测到P-CSCF停机。ATCF存储SIP请求。备选地，ATCF可通过ATCF和P-CSCF之间的保持存活心跳检测(keep-alive-heartbeat-detection)机制来检查P-CSCF故障。这种保持存活心跳检测机制可以通过SIP信令方法或其他较低层机制来完成。

2.一旦ATCF检测到P-CSCF故障，其选择另一个合适的P-CSCF。其可以考虑当前负载情况。

3.优选地，ATCF向所选择的P-CSCF2发送SIP通知(SIP NOTIFY)，以触发UE向面向新的P-CSCF2的IMS重注册。P-CSCF2创建并存储ATCF地址和UE地址的绑定。

4.P-CSCF在无保护的情况下向UE转发通知(NOTIFY)。

5.UE向面向新的P-CSCF2的IMS重注册，并重注册至ATCF。ATCF可以具有来自HSS的认证数据，并且可以用401未认证响应来挑战UE。UE将计算应对该挑战的响应，并发送另一个注册(REGISTER)消息，如果OK，则ATCF将用200OK来确认重注册。

6.ATCF向UE转发存储的SIP邀请。

在另一个实施例中，如图5所示，ATCF(或IBCF、I-CSCF、S-CSCF、AS)检测图4示出的P-CSCF故障。区别仅在于，通过IMS PDN连接释放向UE传达重注册请求，即，如图4中示出来执行步骤1-3和步骤6-7。

4.一旦P-CSCF2从ATCF接收到通知，则P-CSCF故障被通知至相关联的P-GW。备选地，P-CSCF故障被通知至相关联的PCRF。在这种情况下，PCRF以图3步骤2中示出的相同方式向相关联的P-GW通知P-CSCF故障。然后，P-GW创建IMSPDN连接释放请求，并且经由S-GW将其发送至MME。IMSPDN连接释放请求可以是删除承载请求消息(Delete Bearer RequestMessage)，并且MME可以检测该请求是针对IMS承载的。

5.MME向UE发送包括原因值“请求重激活”的IMS PDN连接释放请求。

在另一个实施例中，如图6所示，ATCF(或IBCF、I-CSCF、S-CSCF、AS)检测P-CSCF故障，如图4示出的。主要区别在于向MME传达IMS PDN连接释放。在该实施例中，假设ATCF和MME位于相同的网络，例如，漫游时都位于访问网络。通过新的接口，两个节点相连。接口可以基于MAP、DIAMETER、SIP或任何其他合适的协议。ATCF被配置有MME地址。在IMS注册期间，其可以获知地址，并且HSS可以在至UE的应答消息中包括服务节点信息。一旦该消息沿途到达UE，ATCF可以移除该信息。

基于ATCF的P-CSCF故障检测的方案的问题在于，ATCF是主要用于漫游UE的可选实体。换句话说，在非漫游UE的情况下，可能不会使用ATCF。因此，所提出的方案主要适用于漫游UE的P-CSCF恢复。在非漫游的情况下，I-CSCF、S-CSCF或AS可以用于P-CSCF的SIP监视。此外，图3中示出的方案还可以用于非漫游UE。

上述实施例中的所有方法都可以适用于多个SIP节点，例如，l-CSCF、S-CSCF、IBCF、ATCF、AS或任何其他IMS信令节点。

本发明及其实施例的创造性

1)将MME的P-CSCF故障处理能力传达至HSS。

2)备选地，通过改变订阅信息，使HSS至MME的IMS APN去激活/激活。

3)备选地，PCRF在直径层上监视P-CSCF。

4)备选地，ATCF、IBCF、I-CSCF、S-CSCF或AS在SIP层上监视P-CSCF。

5)备选地，重新选择P-CSCF，以及仅对VPLMN中的ATCF或IBCF，将重新注册保持在本地，来进行本地故障处理。

6)备选地，从ATCF或IBCF将P-CSCF故障直接传达至MME。

本发明及其实施例的重要方面

本发明的关键特征在于：

1)在HSS中确定如何基于MME的能力来解决IMS PDN连接释放，所述MME可能驻留在VPLMN中。a.发送IMS PDN连接释放(MME支持)。

b.激活或去激活IMS APN的订户简档参数(MME不支持)。

2)PCRF监视在直径层上监视P-CSCF，并在故障情况下发送事件-报告-指示(Event-Report-Indication)AVP的新事件触发值“P-CSCF故障”。PCRF可以将会话-释放-原因(Session-Release-Cause)设置为新原因PCSCF_FAILURE。

3)ATCF、IBCF、I-CSCF、S-CSCF或AS在SIP层上监视P-CSCF，并选择新P-CSCF，用于进一步的会话处理。

4)新P-CSCF存储UE和ATCF(和/或IBCF/I-CSCF/AS)之间的绑定，并且

a.向UE发送未保护的NOTIFY，以触发IMS重注册。

b.通知发送事件-报告-指示AVP的新事件触发值“P-CSCF故障”的P-CSCF。PCRF可以将会话-释放-原因(Session-Release-Cause)设置为新原因PCSCF_FAILURE。

5)基于MAP、DIAMETER、SIP或任何其他合适的协议，通过新接口，从ATCF或IBCF向MME直接传送P-CSCF故障。

本发明及其实施例的优点

对漫游订户进行优化，在不影响归属地网络的情形下进行本地故障处理。

本发明所属领域的技术人员受益于前面描述和关联附图中提出的教义的情况下，将想到本文阐述的本发明的许多修改和其他实施例。因此，应当理解本发明不受限于所公开的具体实施例，并且修改和其他实施例旨在被包括在本发明的范围内。虽然本文使用了特定术语，但是其用于一般性或描述性意义，且不用于限制目的。

Claims (6)

1.一种在通信系统中由用户设备UE执行的用于当发生代理呼叫会话控制功能P-CSCF故障时促进P-CSCF恢复的方法，所述方法包括：

作为用于存储订阅信息的网络节点发起的过程的一部分，释放当前会话；

其中基于从用于移动管理的网络节点向用于存储订阅信息的所述网络节点发送的P-CSCF恢复指示来发起所述释放，并且所述方法还包括：

在发送所述P-CSCF恢复指示之后，向服务呼叫会话控制功能S-CSCF发送针对所述UE的互联网协议IP多媒体子系统IMS注册的会话发起协议SIP消息。

2.一种在通信系统中执行的用于当发生代理呼叫会话控制功能P-CSCF故障时促进P-CSCF恢复的方法，所述方法包括：

由代理呼叫会话控制功能P-CSCF进行以下操作：

当所述P-CSCF被选择为故障P-CSCF的备选P-CSCF时，从服务呼叫会话控制功能S-CSCF接收会话发起协议SIP消息；以及

基于所述SIP消息，向用于移动管理的网络节点发送包括P-CSCF恢复指示在内的消息；

由用于移动管理的所述网络节点进行以下操作：

向用于存储订阅信息的网络节点发送所述P-CSCF恢复指示；

由用于存储订阅信息的所述网络节点进行以下操作：

基于所述P-CSCF恢复指示，在用户设备UE处发起释放当前会话的过程；以及

由所述UE进行以下操作：

作为用于存储订阅信息的所述网络节点发起的过程的一部分，释放所述当前会话。

3.一种服务呼叫会话控制功能S-CSCF执行的用于代理呼叫会话控制功能P-CSCF的恢复过程的方法，包括：

接收终止会话发起协议SIP消息；

检测P-CSCF上的P-CSCF故障，

使用于移动管理的网络节点向用于存储订阅信息的网络节点发送P-CSCF恢复指示；以及

在向用于存储订阅信息的所述网络节点发送所述P-CSCF恢复指示之后，从用户设备UE接收针对所述UE的互联网协议IP多媒体子系统IMS注册的另一SIP消息；以及其中

基于所述P-CSCF恢复指示，作为用于存储订阅信息的所述网络节点发起的过程的一部分，发起所述UE中当前会话的释放。

4.一种用户设备UE，用于当发生代理呼叫会话控制功能P-CSCF故障时促进通信系统中的P-CSCF恢复，所述UE包括：

用于作为用于存储订阅信息的网络节点发起的过程的一部分，释放当前会话的装置；

其中基于从用于移动管理的网络节点向用于存储订阅信息的所述网络节点发送的P-CSCF恢复指示来发起所述释放，以及所述UE还包括：

在发送所述P-CSCF恢复指示之后，向服务呼叫会话控制功能S-CSCF发送针对所述UE的互联网协议IP多媒体子系统IMS注册的会话发起协议SIP消息的装置。

5.一种通信系统，用于当发生代理呼叫会话控制功能P-CSCF故障时促进P-CSCF恢复，所述通信系统包括：

代理呼叫会话控制功能P-CSCF，

用于移动管理的网络节点，

用于存储订阅信息的网络节点，

用户设备UE，以及

其中所述P-CSCF包括：

用于当所述P-CSCF被选择为故障P-CSCF的备选P-CSCF时，从服务呼叫会话控制功能S-CSCF接收会话发起协议SIP消息的装置；以及

用于基于所述SIP消息，向用于移动管理的所述网络节点发送包括P-CSCF恢复指示在内的消息的装置；

其中用于移动管理的所述网络节点包括：

用于向用于存储订阅信息的所述网络节点发送所述P-CSCF恢复指示的装置；

其中用于存储订阅信息的所述网络节点包括：

用于基于所述P-CSCF恢复指示，在所述UE处发起释放当前会话的过程的装置；以及

其中所述UE包括：

用于作为用于存储订阅信息的所述网络节点发起的过程的一部分，释放所述当前会话的装置。

6.一种服务呼叫会话控制功能S-CSCF，包括：

用于接收终止呼叫会话控制功能的装置；

用于检测代理呼叫会话控制功能P-CSCF上的P-CSCF故障的装置；

用于使用于移动管理的网络节点向用于存储订阅信息的网络节点发送P-CSCF恢复指示的装置；

用于在向用于存储订阅信息的所述网络节点发送所述P-CSCF恢复指示之后，从用户设备UE接收针对所述UE的互联网协议IP多媒体子系统IMS注册的另一SIP消息的装置；其中

基于所述P-CSCF恢复指示，作为用于存储订阅信息的所述网络节点发起的过程的一部分，发起所述UE中当前会话的释放。

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