CN1870635B - 一种服务质量授权方法 - Google Patents

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Abstract

本发明要解决的问题是提供一种服务质量授权方法，以解决现有技术在不支持PDP上下文二次激活的UTRAN网络上进行QoS授权时，无法由GGSN向PDF请求下发策略的问题。包括以下步骤：A、应用功能模块接收开始新会话的触发后，确定业务信息，并向策略决策功能模块发送业务授权请求；B、所述策略决策功能模块收到所述的业务授权请求后，确定服务质量授权策略，并将该授权策略发送给业务支持节点。本发明可以为缺乏PDP上下文二次激活的UTRAN网络提供端到端的QoS方案，不需要终端设备支持token，对终端的要求也较低，并且对现有R4或R99WCDMA网络改造较少，同时也可以为非SIP会话的业务应用。

Description

一种服务质量授权方法
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其是涉及一种服务质量授权方法。
背景技术
3G移动通信系统(3rd Generation Mobile Communications System，第三代移动通信系统)是一种能提供多类型、高质量的多媒体业务的通信系统，该系统能实现全球无缝覆盖，具有全球漫游能力，与固定网络相兼容，并且是以小型便携式终端在任何时候、任何地点进行任何种类的通信。由于其诸多的优点，吸引了全世界各个运营商、生产厂家与广大用户。
在3G移动通信技术中，UMTS(Universal Mobile TelecommunicationsSystem，通用移动通信系统)是无线技术采用宽带码分多址(WCDMA)的第三代移动通信系统，其标准化工作由3GPP(3rd Generation PartnershipProject，第三代合作组织)组织完成，到目前为止已经有R99、R4、R5和R6四个版本。其中，IMS(IP Multimedia Subsystem，IP多媒体子系统)是3GPPR5提出的子系统，属于上层控制子系统，和分组域一起实现实时和非实时的多媒体业务。IMS给人们带来的最直接好处就是实现了端到端的IP多媒体通信。它不同于传统的多媒体业务是人到内容或人到服务器的通信方式，而是直接的人到人的多媒体通信方式，所以能够降低运营商对各种游戏服务器的投资，节省运营费用和网络资源。
3GPP定义的IMS的网络结构如图1所示，包括：CSCF(Call sessionControl Function，呼叫会话控制功能模块)、MGCF(Media Gateway ControlFunction，媒体网关控制功能模块)、IMS-MGW(IMS-Media Gateway，IMS媒体网关)、MRFC(Multimedia Resource Function Controller，媒体资源功能模块控制器)、MRFP(Multimedia Resource Function Processor，媒体资源功能模块处理器)、BGCF(Breakout Gateway Control Function，出口网关控制功能模块)等功能模块实体。
其中CSCF是整个网络的核心，支持SIP协议处理和SIP会话。负责对用户多媒体会话进行处理，其功能包括多媒体会话控制、地址翻译以及对业务协商进行服务转换等。CSCF在IMS中实现了多媒体呼叫中主要的软交换控制功能模块，可以看作IETF架构中的SIP Server，用于完成呼叫网关功能模块、呼叫业务触发功能模块和路由选择功能模块，根据各自不同的功能模块分为以下三种：P-CSCF(Proxy CSCF，代理呼叫会话控制功能模块)、I-CSCF(Interrogating-CSCF)和S-CSCF(Serving-CSCF)。其中各CSCF间接口为Mw，CSCF与其他网络接口为Mm，CSCF与MGCF接口为Mg。各接口采用的协议均是基于对话的SIP。
图1中HSS(Home Subscriber Server，归属签约用户服务器)是集中的用户数据库系统，存放着用户的认证信息、用户的业务信息、用户的漫游信息等等。HSS也用来记录用户的原始计费数据，并提供给分拣系统出账单。SLF(Subscriber Location Function，签约用户位置功能模块)是一个简单的数据库，用于网络配有多个HSS时使用。SLF将用户地址映射到HSS，以用户地址作为SLF的输入，请求获得包含了该用户配置信息的HSS作为输出。HSS和SLF都执行Diameter协议，作为认证和鉴权的应用。
P-CSCF作为AF(Application Function，应用功能模块)一个具体应用实例，是UE接入IMS系统的入口，实现在SIP协议中的Proxy和User Agent功能模块；MGCF和IMS-MGW是与CS域和PSTN互通的功能模块实体，分别负责控制信令和媒体流的互通；MRFC和MRFP是实现多方会议的功能模块实体，控制层面的MRFC通过H.248控制MRFP；BGCF是IMS域与外部网络的分界点，它来选择在哪跟CS域或PSTN互联。
针对QoS(Qualityof Service，服务质量)方面，3GPP已经定义了端到端的QoS概念和框架结构，具体到IMS的QoS问题主要集中在Gq接口和Go接口，其中，Gq接口为PDF(Policy Decision Function，策略决策功能模块)和P-CSCF之间的接口、Go接口为GGSN(网关GPRS支持节点)和PDF之间的接口。QoS是端到端的服务质量，由终端、接入网络和核心网络共同保证。关于QoS控制，3GPP已经定义了信令层面的QoS控制，体现在P—CSCF、PDF以及GGSN之间QoS参数的映射和资源的预留机制，这显然不能确保端到端的QoS。因为端到端的QoS涉及业务数据途经的所有功能模块实体，包括应用层和底层的传送网络，应用层是网络资源的申请者和消耗者，而承载网络是资源的提供者，所以应用层与底层承载之间建立关联是必要的。目前ITU—T正在研究这种QoS映射和管理方法，带宽管理器可能会被引入，用于完成资源的状态监视和资源的调度，从而确保QoS端到端的实现。
QoS策略的决定基于SIP会话中会话请求的参数，端到端的QoS要求则分段映射到网络的各个层面。
现有技术中QoS授权过程是由GGSN请求下发策略的方法实现的，其流程分为两个部分：
(1)由AF向PDF请求授权业务，并将token(授权令牌)传递给UE(Use Equipment，用户设备)；
(2)UE二次激活PDP(Packet Data Protocol，分组数据协议)上下文，GGSN向PDF请求策略安装。
图2是AF向PDF请求授权的流程图，具体流程为：
步骤s101，AF收到开始一个新会话的触发，比如，当收到对端AF发送的SIP183应答报文时，开始一个新会话。
步骤s102，AF确定业务信息。AF可以根据应答报文中的信息确定业务信息参数，如业务媒体类型或预留带宽等。
步骤s103，AF向PDF发起业务授权请求。AF通过diameter协议的AAR消息向PDF发起业务授权请求，其中，该请求中带有步骤s102中确定的业务信息参数。
步骤s104，PDF根据本地策略对AF请求的业务授权，并生成授权token信息。
步骤s105，PDF通过diameter协议的AAA消息，向AF回复授权应答消息，其中，该消息包含授权token信息。
步骤s106，AF通过SIP协议的183应答报文，将业务信息及授权token信息传递给UE。
图3是UE二次激活PDP上下文，GGSN向PDF请求策略安装的流程图，具体包括：
步骤s201，UE使用从AF收到消息中的SDI(Session DescriptionInformation，会话描述信息)或应用配置参数来确定申请PDP上下文需要的QoS参数值。
步骤s202，UE向SGSN(服务GPRS支持节点)发起PDP上下文二次激活请求，该请求中包括授权token等信息。
步骤s203，SGSN向GGSN发起PDP上下文建立请求，该请求包括授权token等信息。
步骤s204，GGSN取得授权token信息，定位PDF，并向PDF发起策略下发请求。
步骤s205，PDF验证token是否授权，如果AF指示，向AF重新请求授权业务信息；
步骤s206，如果第5步被执行，AF向PDF回复业务信息；
步骤s207，PDF完成QoS授权策略；
步骤s208，PDF将策略下发给GGSN；
步骤s209，GGSN安装执行PDF下发的策略；
步骤s210，GGSN向PDF回复安装结果应答消息；
步骤s211，GGSN根据安装的策略信息向SGSN回复PDP上下文建立应答消息；
步骤s212，SGSN根据GGSN的应答消息向UE回复PDP上下文二次激活的应答消息；
步骤s213，如果GGSN在安装结果应答消息中带有计费信息，且AF指示，PDF向AF上报计费信息；
步骤s214，如果步骤s213被执行，AF向PDF回复应答消息。
从上述的QoS授权流程可以看到，现有IMS架构中，需要终端设备支持token，需要UTRAN支持PDP上下文二次激活，即当用户设备进行注册连接时进行第一次PDP上下文激活后，还需要通过再次进行PDP上下文激活实现数据传输。因此，对网络要求较高，需要对对现有的R4或R99的WCDMA网络进行较大改造。
发明内容
本发明要解决的问题是提供一种服务质量授权方法，以解决现有技术在不支持PDP上下文二次激活的UTRAN网络上进行QoS授权时，无法由GGSN向PDF请求下发策略的问题。
为解决上述问题，本发明提供如下技术方案：
一种服务质量授权方法，该方法应用一通信网络中，包括以下步骤：
A、应用功能模块接收开始新会话的触发后，确定业务信息，并向策略决策功能模块发送业务授权请求；
B、所述策略决策功能模块收到所述的业务授权请求后，确定服务质量授权策略，选择相应的业务支持节点，并主动将该授权策略发送给业务支持节点.
所述的业务支持节点为网关通用分组无线业务支持节点，所述业务支持节点根据所述授权策略进行分组数据协议上下文的更新。
所述的方法还包括：C、接入网实体实现分组数据协议上下文的更新。
所述策略决策功能模块通过将授权决策下发给业务支持节点是用COPS协议的DEC消息完成的。
所述业务授权请求中带有用户终端标识信息、配置的本地业务策略及网关通用分组无线业务支持节点路由数据。
步骤C具体包括：
网关通用分组无线业务支持节点和服务通用分组无线业务支持节点交互完成分组数据协议上下文的更新；
服务通用分组无线业务支持节点和用户设备交互完成分组数据协议上下文的修改。
步骤C具体包括：
网关通用分组无线业务支持节点向服务通用分组无线业务支持节点发起分组数据协议上下文更新请求；
服务通用分组无线业务支持节点向网关通用分组无线业务支持节点回复分组数据协议上下文更新响应。
所述服务通用分组无线业务支持节点和用户设备交互完成分组数据协议上下文的修改具体包括步骤：
服务通用分组无线业务支持节点向用户设备发起分组数据协议上下文修改请求；
用户设备向服务通用分组无线业务支持节点回复分组数据协议上下文修改响应。
所述策略决策功能模块在确定服务质量授权策略中包括根据本地策略对应用功能模块请求的业务授权。
所述的通信网络在收到所述的策略决策功能模块发送的授权决策后还向策略决策功能模块回复安装结果应答消息。
所述策略决策功能模块收到安装结果应答消息后，策略决策功能模块向应用功能模块回复授权应答消息。
所述的通信网络为：通用移动通信系统陆地无线接入网或无线局域网。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明在QoS授权流程中，PDF支持在收到AF的业务授权请求时，主动将授权的业务策略下发给网关通用分组无线业务支持节点，及基于该接入流程的端到端无线QoS流程。因此，可以为缺乏PDP上下文二次激活的UTRAN网络提供端到端的QoS授权方法，不需要终端设备支持token，对终端的要求也较低，并且对现有R4或R99WCDMA网络改造较少。
进一步，本发明可以为非SIP会话的业务应用，如为流媒体业务提供端到端的QoS方案。
附图说明
图1是IMS网络架构的示意图。
图2是AF向PDF请求授权的流程图。
图3是UE二次激活PDP上下文，GGSN向PDF请求策略安装的流程图。
图4是本发明基本原理的流程图。
图5是本发明的UTRAN网络中PDF主动下发策略的端到端QoS授权的流程图。
具体实施方式
本发明将结合附图，对本发明的最佳实施方案进行详细描述。首先要指出的是，本发明中用到的术语、字词及权利要求的含义不能仅仅限于其字面和普通的含义去理解，还包括进而与本发明的技术相符的含义和概念，这是因为作为发明者，要适当地给出术语的定义，以便对本发明进行最恰当的描述。因此，本说明和附图中给出的配置，只是本发明的首选实施方案，而不是要列举本发明的所有技术特性。本发明要认识到，还有各种各样的可以取代本发明方案的同等方案或修改方案。
本发明的基本原理如图4所示，包括以下步骤：
步骤s301，应用功能模块收到开始一个新会话的触发。
步骤s302，所述应用功能模块确定业务信息。
步骤s303，所述应用功能模块向策略决策功能模块发起业务授权请求。
步骤s304，所述策略决策功能模块完成服务质量授权决策。
步骤s305，所述策略决策功能模块将所述授权决策发送给网关通用分组无线业务支持节点。其中，所述策略决策功能模块根据业务授权请求信息中带有的用户终端标识信息、配置的本地业务策略、网关通用分组无线业务支持节点路由数据，路由选择网关通用分组无线业务支持节点。并且策略决策功能模块通过COPS协议的DEC消息将授权决策下发给网关通用分组无线业务支持节点。
步骤s306，接入网实体实现PDP上下文的更新。网关通用分组无线业务支持节点和服务通用分组无线业务支持节点交互完成分组数据协议上下文的更新；服务通用分组无线业务支持节点和用户设备交互完成分组数据协议上下文的修改。
以下通过具体实施例对本发明进行详细描述。
本发明的一个具体实施例是用于UTRAN(UMTS Terrestrial Radio AccessNetwork，通用移动通信系统陆地无线接入网)网络中PDF主动下发策略的端到端授权方法，具体流程如图5所示：
步骤s401，AF收到开始一个新会话的触发，比如收到对端AF的SIP183报文。
步骤s402，AF使用应答报文中的消息确定业务信息参数，如业务媒体类型、预留带宽等。
步骤s403，AF通过diameter协议的AAR消息向PDF发起业务授权请求，该请求中带有上述业务信息参数。
步骤s404，PDF根据本地策略对AF请求的业务授权，完成QoS授权策略，并生成授权token。
步骤s405，PDF根据业务信息中带有的用户终端标识信息和配置的本地业务策略、GGSN路由数据，来路由选择适当的GGSN并通过COPS协议的DEC消息将策略发给GGSN。
步骤s406，GGSN根据PDF发来的策略向SGSN发起PDP上下文的更新请求。
步骤s407，SGSN向UE发起PDP上下文修改请求。
步骤s408，UE向SGSN回复PDP上下文修改响应。
步骤s409，SGSN向GGSN回复PDP上下文更新响应。
步骤s410，GGSN通过COPS协议的RPT消息向PDF返回策略安装结果应答消息。
步骤s411，PDF通过diameter协议的AAA消息，向AF回复授权应答消息。
上述实施例中的AF是指P-CSCF功能模块，P-CSCF是接入网到IMS的最先连接点，位于访问域中，作为一个出界、入界的SIP代理服务器。其主要功能：把UE发来的SIP注册请求转发给I-CSCF，该I-CSCF由UE提供的域名决定；并且把UE发来的SIP消息转发给S-CSCF，该S-CSCF由P-CSCF在UE发起注册流程时得到。实际上，P-CSCF本质是一个SIPProxy，其作用是受理所有SIP客户端的注册和呼叫，根据主叫/被叫的SIP URI去找到其相应的归属域，完成注册过程和呼叫接续。
本发明的方法也同样适用于无线局域网(WLAN)，其QoS授权流程与上述方案步骤一致。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种服务质量授权方法，该方法应用一通信网络中，其特征在于，包括以下步骤：
A、应用功能模块接收开始新会话的触发后，确定业务信息，并向策略决策功能模块发送业务授权请求；
B、所述策略决策功能模块收到所述的业务授权请求后，确定服务质量授权策略，选择相应的业务支持节点，并主动将该授权策略发送给业务支持节点，所述业务支持节点根据所述授权策略进行分组数据协议上下文的更新。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的业务支持节点为网关通用分组无线业务支持节点。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述的方法还包括：C、接入网实体实现分组数据协议上下文的更新。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述策略决策功能模块通过将授权决策下发给业务支持节点是用COPS协议的DEC消息完成的。
5.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述业务授权请求中带有用户终端标识信息、配置的本地业务策略及网关通用分组无线业务支持节点路由数据。
6.如权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤C具体包括：
网关通用分组无线业务支持节点和服务通用分组无线业务支持节点交互完成分组数据协议上下文的更新；
服务通用分组无线业务支持节点和用户设备交互完成分组数据协议上下文的修改。
7.如权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤C具体包括：
网关通用分组无线业务支持节点向服务通用分组无线业务支持节点发起分组数据协议上下文更新请求；
服务通用分组无线业务支持节点向网关通用分组无线业务支持节点回复分组数据协议上下文更新响应。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于：所述服务通用分组无线业务支持节点和用户设备交互完成分组数据协议上下文的修改具体包括步骤：
服务通用分组无线业务支持节点向用户设备发起分组数据协议上下文修改请求；
用户设备向服务通用分组无线业务支持节点回复分组数据协议上下文修改响应。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述策略决策功能模块在确定服务质量授权策略中包括根据本地策略对应用功能模块请求的业务授权。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的通信网络在收到所述的策略决策功能模块发送的授权决策后还向策略决策功能模块回复安装结果应答消息。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于：所述策略决策功能模块收到安装结果应答消息后，策略决策功能模块向应用功能模块回复授权应答消息。
12.如权利要求1所述无线网络服务质量授权方法，其特征在于：所述的通信网络为：通用移动通信系统陆地无线接入网或无线局域网。
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