CN1481172A - 一种gprs支持智能业务的方法 - Google Patents

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Abstract

一种通用分组无线数据业务(GPRS GeneralPacket Radio Service)支持智能业务的方法，涉及在将GPRS升级为智能业务网络过程中，同时支持智能业务与普通业务的方法。本发明的外部网络环境包括网关GPRS支持节点(GGSNGateway GPRS Support Node)和智能GGSN及服务GPRS支持节点(SGSNService GPRS Support Node)，其特征在于，将用户激活请求消息首先发往智能GGSN，根据智能触发规则判断此激活请求是否是智能用户激活，如果是，则由该智能GGSN处理，否则将该激活请求转发给普通GGSN处理。通过本发明的技术方案，可以很好的解决运营商快速升级GPRS智能网的问题，并且完完全全地保护了运营商的既有投资，这是现有技术所无法解决的。

Description

一种GPRS支持智能业务的方法
技术领域
本发明涉及移动通信领域，尤其涉及一种在将GPRS升级为智能业务网络过程中，同时支持智能业务与普通业务的方法。
技术背景
随着移动智能业务的广泛应用，运营商对GPRS智能业务的需求也非常迫切。但是目前还存在一个非常关键的问题：现在已有的GPRS网络一般都不具备支持智能业务的功能。
为了支持GPRS智能业务，可以有两种解决方案：
1、SGSN/SSF(Service Switch Function，业务交换功能)解决方案：顾名思义就是在SGSN上实现智能业务的交换功能。GPRS网络引入智能网，需要增加智能网业务层的网元包括：SCP(Service Control Point，业务控制点)、SMS(Service Management System，业务管理系统)等设备，还需要SGSN支持GPRSSSF功能、HLR(Home Location Register，归属位置寄存器)支持对GPRS智能签约信息的管理功能等，以建立GPRS网络和智能业务之间的控制关系。
图1是SGSN/SSF解决方案的组网示意图，从图1中可以看出，当用户附着到GPRS网络或者发起分组请求时，HLR将用户的CSI(智能签约信息)插入到用户漫游地的SGSN，建立GPRS SSF与SCP之间的智能关系，由SCP对用户进行鉴权、计费(按时长、流量、位置等)，实现对分组交换的控制功能。
2、GGSN/SSF解决方案：从上文可以看出，SGSN/SSF解决方案需要SGSN支持GPRS SSF功能，HLR支持智能签约信息的管理功能等，也就是说：需要对全网所有的SGSN和HLR进行升级，由于SGSN、HLR数量多，因此工程量大，并且还需要进行多厂家的对接测试，不适合于快速、低成本地开通GPRS智能业务。因此引出了另一种基于GGSN的GPRS智能网解决方案，即由GGSN实现GPRS SSF功能，此方案的优点是无需对HLR和SGSN进行复杂的升级，只需要通过在GGSN上进行简单的数据配置即可达到快速提供GPRS智能业务的目的。如图2所示，当GPRS用户发起分组业务接入请求时，GGSN根据配置的智能用户信息，建立起GPRS SSF与SCP之间的智能关系，由SCP实现对用户的鉴权、计费(按时长、流量、位置等)，实现对分组交换的控制功能。
两种方案在所提供的GPRS智能业务上，基本没有什么区别。但是GGSN/SSF解决方案比起SGSN/SSF解决方案来，具有升级灵活，投资少的优点，是得到众多运营商认可的一种方案。
目前虽然一些厂家新的核心网设备已经具备了支持智能业务的功能，但是由于目前GPRS现网上有很多不同厂家的GGSN设备，不可能要求所有的厂家同时将GGSN升级成支持GPRS SSF功能，而且不同厂家对GPRS智能网的解决方案也不尽相同，因此，这个协调工作将是一个非常漫长的过程。运营商一旦决定采用GGSN/SSF方案来升级GPRS智能网，就需要将所有现网上的GGSN替换成支持GPRS SSF功能的GGSN，代价还是太大。因此运营商有这样一个强烈需求：在保护现有GPRS网络投资的前提下，尽量少的增加网络设备以及修改网络规划，就达到快速具备GPRS智能业务的目的。
下面先介绍一下GPRS的基本概念和背景。
GPRS网络引入了分组交换和分组传输的概念，这样使得GSM(Globetelecommunication Service of Mobile，全球移动通信业务)网络对数据业务的支持从网络体系上得到了加强。GPRS其实是叠加在现有的GSM网络的另一网络，GPRS网络在原有的GSM网络的基础上增加了SGSN(服务GPRS支持节点)、GGSN(网关GPRS支持节点)等功能实体。GPRS共用现有的GSM网络的BSS系统，但要对软硬件进行相应的更新；另外，还要求移动台(MS，Mobile Station)提供对GPRS业务的支持。其中：
SGSN：服务GPRS支持节点。
SGSN为MS提供服务，和MSC/VLR/EIR(Mobile Switch Center/VisitingLocation Register/Equipment Identity Register，移动交换中心/拜访地位置寄存器/设备标识寄存器)配合完成移动性管理功能，包括漫游、登记、切换、鉴权等，对逻辑链路进行管理，包括逻辑链路的建立、维护和释放，对无线资源进行管理。SGSN为MS主叫或被叫提供管理功能，完成分组数据的转发，地址翻译，加密及压缩功能。SGSN能完成Gb接口数据的汇聚、传输和Gn接口IP(InternetProtocol，互联网协议)协议间的转换。
GGSN：网关GPRS支持节点。
网关GPRS支持节点实际上就是网关或路由器，它提供GPRS和公共分组数据网以X.25或X.75协议(X.25和X.75都是一种数据网协议)互联，也支持GPRS和其它GPRS的互联。GGSN和SGSN一样都具有IP地址，GGSN和SGSN一起完成了GPRS的路由功能。
在本文档中，我们只关心GPRS支持节点之间的接口，对于其他的内容不关心。
在同一个PLMN(Public Land Mobile Network，公众陆地移动网络)内的GSN(GPRS Service Node，GPRS业务节点，包括SGSN和GGSN)节点之间的接口称为Gn接口，不同PLMN的GSN节点之间的接口称为Gp接口，其信令平台如图3所示，其中：
UDP(User Datagram Protocol，用户数据报协议)：传输层面向非连接的协议。
IP(Internet Protocol)：网络层协议。
L2(Layer 2，层二)：数据链路层协议。
L1(Layer 1，层一)：物理层。
GTP：在GPRS骨干网上，SGSN和GGSN之间、SGSN和SGSN之间传输信令和用户数据的隧道封装协议，所有在GSN间传送的数据包都应经GTP重新包装。
注：GTP协议由《(GSM 09.60数字蜂窝通信系统(阶段2+)；(GPRS)隧道协议技术规范)》详细定义。
如图4所示，是PDP上下文激活过程示意图，从图中可以看出，一个GPRS用户发起激活流程时，SGSN通过激活请求消息中携带的APN(Access Point Name，接入点名称)信元，到DNS(Domain Name Server，域名服务器)解析出GGSN地址，然后通知GGSN创建PDP上下文激活。
其中，BSS(基站子系统Base Station Subsystem)，包括BSC(基站控制器BaseStation Controller)和BTS(基站Base Transceive Station)。
图5是PDP上下文激活流程，从图中可以看出，MS和SGSN及GGSN之间进行了若干次信息的交互。
以上内容引自GSM 03.60(V7.4.0)数字蜂窝通信系统(阶段2+)；GPRS业务描述：第二阶段。
从前文可以看到，SGSN是通过激活请求消息中的APN到DNS服务器去解析出GGSN地址的，但是APN作为GPRS网络中的一个非常重要的参数，运营商并不希望随便的增加或者减少，因为这就意味要修改网络规划。同时现在很多国家的GPRS网络都已经投入商用，修改APN将会给所有手机用户带来不便，这是运营商最不希望看到的。
这样的话也就是说，为了升级GPRS智能网而新增的GGSN(支持智能功能，简称智能GGSN)和原来的GGSN(不支持智能功能，简称普通GGSN)拥有相同的APN。对于SGSN来说，采用同样的APN通过DNS只能解析出一个GGSN的地址：或者是智能GGSN的地址，或者是普通GGSN的地址。智能GGSN可以支持智能用户以及非智能用户的分组业务接入请求，而原有的GGSN不具备GGSN/SSF功能，只能支持非智能用户的分组业务接入请求。
这样就存在矛盾：如果激活请求发往智能GGSN，所有的用户都可以激活，但是原有的普通GGSN就没有任何作用，浪费了已有投资；如果激活请求发往普通GGSN，智能用户就不能激活成功，相当于网络没有升级的情况。
在现有的GPRS协议中，只规定了SGSN和GGSN之间，SGSN和SGSN之间的协议接口，采用的是GTP协议。GPRS骨干网的拓朴结构如图6所示。从图6中可以看出，激活请求一旦到了其中的某个GGSN，要么在这个GGSN上激活成功，要么就是激活失败。因此，现有的技术已经无法解决运营商这个看似非常合情合理的需求。
发明内容
本专利的目的就是针对在GGSN/SSF解决方案中遇到的问题提出完整解决方案。
一种GPRS支持智能业务的方法，外部网络环境包括GGSN和智能GGSN及SGSN，其特征在于，将用户激活请求消息首先发往智能GGSN，根据智能触发规则判断此激活请求是否是智能用户激活，如果是，则由该智能GGSN处理，否则将该激活请求转发给普通GGSN处理。
所述的智能判断触发规则，是判断发出激活请求信息的用户是否是智能用户的规则。
所述的用户激活请求消息首先发往智能GGSN的步骤，是通过修改DNS中的业务数据，使得同一个APN解析出来的GGSN地址为智能GGSN地址的方式来完成的。
所述的智能GGSN转发给普通GGSN的激活请求消息是符合GTP协议标准的激活请求消息。
所述的GPRS支持智能业务的方法，普通GGSN激活成功之后返回的激活响应消息能够被SGSN接受。
所述的GPRS支持智能业务的方法，智能GGSN只转发普通用户的激活信令消息。
通过本发明的技术方案，可以很好的解决运营商快速升级GPRS智能网的问题，并且完完全全地保护了运营商的既有投资，这是现有技术所无法解决的。
附图说明
图1是SGSN/SSF解决方案示意图；
图2是GGSN/SSF解决方案；
图3是不同PLMN的信令平台示意图；
图4是PDP上下文激活过程示意图；
图5是PDP上下文激活流程图；
图6是GPRS骨干网拓扑结构示意图；
图7是代理GGSN激活流程图；
图8是经过智能GGSN转发的激活流程图。
具体实施方式
下面结合说明书附图来说明本发明的具体实施方式。
如图7所示，是本发明外部环境的网络连接示意图，从图中可以看到，该网络环境包括SGSN，普通GGSN和智能GGSN，其连接如图7中实线部分所示。
本发明中，在处理用户激活请求消息时，与现有技术中的处理过程有所区别，将用户激活请求消息首先发往智能GGSN，根据智能触发规则判断此激活请求是否是智能用户激活，如果是，则由该智能GGSN处理，否则将该激活请求转发给普通GGSN处理。
关于智能触发规则，是判断发出激活请求信息的用户是否是智能用户的规则，它是智能GGSN对智能业务触发的判断规则，由运营商决定，比如说中国移动公司可以以手机号码做为智能触发规则，手机号码以136开头的属于智能用户，这样智能GGSN就把136这个号段配置成智能用户，转发的时候如果手机号码是以136开头就认为是智能用户，否则就不是。另外其他的运营商可能就不会用手机号段来做为智能触发规则而是采用其他的信息，如IMSI(移动签约用户标识Identification of mobile subscribers)号段，MSISDN(移动签约用户号码MSintemational PSTN/ISDN number)，即手机号码等，该智能触发规则是比较灵活的。
该用户激活请求消息首先发往智能GGSN的步骤，是通过修改DNS中的业务数据，使得同一个APN解析出来的GGSN地址为智能GGSN地址的方式来完成的，这与现有技术中的流程有所区别。
在现有技术中，DNS中保存的是APN和GGSN地址之间的对应关系，实际上就是一个数据库，SGSN用APN做为关键字去查出GGSN的地址，因此本发明中涉及的修改DNS中的数据，实际上就是修改这个数据库的配置关系，比如原来是的配置关系可能是apnl<->地址1，那么我们的方案把它修改为apnl<->地址2，通过修改DNS中的APN配置数据，即可以实现本发明需要的地址的解析。
在本发明中，该智能GGSN转发给普通GGSN的激活请求消息是符合GTP协议标准的激活请求消息。
本发明中，还要求普通GGSN激活成功之后返回的激活响应消息能够被SGSN接受。
同时为了减少网络流量开销，还应该尽量满足智能GGSN只转发普通用户的激活信令消息而不需要转发用户数据流。
下面再结合一个具体的处理流程来说明本发明的具体实施方式。
如图8所示，是一个经过智能GGSN转发的激活流程图，在这个解决方案中，智能GGSN同时提供GPRS智能功能以及激活请求/响应消息的代理转发功能，我们将其简称为PPS&PROXY GGSN。
假设SGSN的Gn口地址为A；
假设PPS&PROXY GGSN的Gn口地址为B；
假设普通GGSN的Gn口地址为C。
则该流程详细描述如下：
1、MS发送激活PDP上下文请求消息给SGSN；
2、SGSN通过DNS解析，发送激活请求消息给PPS&PROXY GGSN：
其中IP头中源地址为SGSN Gn口地址A，目的地址为PPS&PROXY GGSN的Gn口地址B，激活请求消息中包含两个信元：“SGSN Address for signalling”和“SGSN Address for user traffic”，分别代表该PDP上下文使用的SGSN信令地址和数据地址，其值为SGSN Gn口地址A，该消息关键信息如下：
IP header：A-＞B
SGSN Address for signalling：A
SGSN Address for user traffic：A
3、PPS&PROXY GGSN接收到激活请求消息：
首先判断是否是智能用户激活，如果智能用户激活，则由本GGSN自己处理；如果是非智能用户，则向普通GGSN转发，其中IP头中源地址为PPS&PROXYGGSN的Gn口地址B，目的地址为普通GGSN的Gn口地址C，GTP包的内容不做任何修改。激活请求消息中包含的两个信元：“SGSN Address for signalling”和“SGSN Address for user traffic”，分别代表该PDP上下文使用的SGSN信令地址和数据地址，其值仍为SGSN Gn口地址A，该消息关键信息如下：
IP header：B-＞C
SGSN Address for signalling：A
SGSN Address for user traffic：A
4、普通GGSN接收激活请求消息：
普通GGSN接收到激活请求消息之后将会建立一个PDP上下文，根据GTP协议，其中SGSN信令地址应该为激活请求消息中携带的信元SGSN Address forsignalling：A，SGSN数据地址为消息中携带的信元SGSN Address for user traffic：A，并指定GGSN信令和数据地址为本身的Gn口地址C，然后返回一个激活响应消息，根据GTP协议，该消息IP头中源地址应该为普通GGSN Gn口地址C，目的地址应该为PPS&PROXY GGSN Gn口地址B，激活响应消息中包含两个信元：“GGSN Address for signalling”和“GGSN Address for user traffic”，分别代表该PDP上下文使用的GGSN信令地址和数据地址，其值为普通GGSN Gn口地址C，该消息关键信息如下：
IP header：C-＞B
GGSN Address for signalling：C
GGSN Address for user traffic：C
5、PPS&PROXY GGSN接收到激活响应消息：
PPS&PROXY GGSN接收到激活响应消息之后向SGSN转发，消息IP头中源地址为PPS&PROXY GGSN Gn口地址B，目的地址为SGSN Gn口地址A，PPS&PROXY GGSN对激活响应消息中的内容不关心也不做任何修改。如果激活成功则在激活响应消息中将会包含两个信元：“GGSN Address for signalling”和“GGSN Address for user traffic”，分别代表该PDP上下文使用的GGSN信令地址和数据地址，其值仍为普通GGSN的Gn口地址C，该消息关键信息如下：
IP header：B-＞A
GGSN Address for signalling：C
GGSN Address for user traffic：C
6、SGSN接收到激活响应消息
建立一个PDP上下文，根据GTP协议，PDP上下文中的SGSN地址应该是其自身指定的地址A，GGSN信令地址应该是激活响应消息中携带的信元GGSNAddress for signalling：C，GGSN数据地址为消息中携带的信元GGSN Address foruser traffic：C；
这样在SGSN和普通GGSN之间就建立了一对PDP上下文，其中SGSN地址为A、GGSN地址为C，相当于就是在A和C之间建立了一条GTP消息传输的逻辑通道，后续的GTP信令消息以及GTP数据包，都是在SGSN和普通GGSN之间直接交互，不再涉及PPS&PROXY GGSN。
7、SGSN向MS返回一个激活PDP上下文接受消息，手机用户收到该消息之后就可以进行GPRS业务了。
本发明通过以上这种方案，可以很好的解决运营商快速升级GPRS智能网的问题，并且完完全全地保护了运营商的既有投资，提高了网络的利用率，。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (6)

1、一种通用分组无线数据业务(GPRS General Packet Radio Service)支持智能业务的方法，外部网络环境包括网关GPRS支持节点(GGSN GatewayGPRS Support Node)和智能GGSN及服务GPRS支持节点(SGSNService GPRS Support Node)其特征在于，将用户激活请求消息首先发往智能GGSN，根据智能触发规则判断此激活请求是否是智能用户激活，如果是，则由该智能GGSN处理，否则将该激活请求转发给普通GGSN处理。
2、如权利要求1所述的GPRS支持智能业务的方法，其特征在于所述的智能判断触发规则，是判断发出激活请求信息的用户是否是智能用户的规则。
3、如权利要求1或2所述的GPRS支持智能业务的方法，其特征在于所述的用户激活请求消息首先发往智能GGSN的步骤，是通过修改域名服务器(DNS Domain Name Server)中的业务数据，使得同一个接入点名称(APN Access Point Name)解析出来的GGSN地址为智能GGSN地址的方式来完成的。
4、如权利要求3所述的GPRS支持智能业务的方法，其特征在于所述的智能GGSN转发给普通GGSN的激活请求消息是符合GTP协议标准的激活请求消息。
5、如权利要求3所述的GPRS支持智能业务的方法，其特征在于普通GGSN激活成功之后返回的激活响应消息能够被SGSN接受。
6、如权利要求3所述的GPRS支持智能业务的方法，其特征在于智能GGSN只转发普通用户的激活信令消息。
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