CN101150782B - 一种策略计费控制服务器的选择方法 - Google Patents
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Abstract
一种策略计费控制服务器的选择方法，PCRF实体位于3GPP演进的分组系统且PCEF模块包括驻留在不同节点的第一PCEF模块和第二PCEF模块，该方法包括步骤：建立UE到某一PDN的第一个IP会话时，P-GW选择一PCRF实体并到该PCRF实体中注册IP会话；P-GW和第二PCEF模块所在实体间的隧道建立过程中，P-GW将PCRF的IP地址发送给第二PCEF模块所在实体；第二PCEF模块所在实体到PCRF注册IP会话，PCRF将P-GW和第二PCEF模块所在实体所注册的IP会话相关联，并进行计费控制。本发明方法在PCEF的功能分散到多于一个节点时确保多个PCEF找到同一个PCRF。
Description
技术领域
本发明涉及3GPP(3rd Generation Partnership Project，第三代合作伙伴计划)演进的分组系统(EPS：Evolved Packet System)，特别涉及该系统中的策略计费控制服务器的选择方法。
背景技术
3GPP(3rd Generation Partnership Project，第三代合作伙伴计划)演进的分组系统(EPS：Evolved Packet System)由E-UTRAN(Evolved UniversalTerrestrial Radio Access Network，演进的通用移动通信系统陆地无线接入网)、MME(Mobility Management Entity，移动管理单元)、S-GW(Serving Gateway，服务网关)、P-GW，又称PDN GW(Packet Data Network Gateway，分组数据网络网关)、HSS(Home Subscriber Server，归属用户服务器)、3GPP的AAA(Authentication、Authorization and Accounting，认证授权计费)服务器，PCRF(Policy and Charging Rules Function，策略和计费规则功能)实体及其他支撑节点组成，文中也将PCRF实体称为策略计费控制服务器。其中MME负责移动性管理、非接入层信令的处理和用户移动管理上下文的管理等控制面相关工作；S-GW是与E-UTRAN相连的接入网关设备，在E-UTRAN和P-GW之间转发数据，并且负责对寻呼等待数据进行缓存。P-GW则是EPS与PDN(Packet Data Network，分组数据网络)网络的边界网关，负责PDN的接入及在EPS与PDN间转发数据等功能。PCRF是策略和计费规则功能实体，它通过接收接口Rx接口和运营商IP(InternetProtocol，网络协议)业务网络相连，获取业务信息，另一方面它通过S7/S7a/S7b/S7c接口与网络中的网关设备相连，负责发起IP承载的建立，保证业务数据的QoS(Quality of Service，服务质量)，并进行计费控制。
EPS支持与非3GPP系统的互通。与非3GPP系统的互通通过S2a/b/c接口实现，P-GW作为3GPP与非3GPP系统间的锚点。EPS的系统架构图如图1所示。其中非3GPP系统被分为可信任非3GPP IP接入和不可信任非3GPP IP接入。可信任非3GPP IP接入可直接通过S2a接口与P-GW连接；不可信任非3GPP IP接入需经过ePDG(Evolved Packet Data Gateway，演进的分组数据网关)与P-GW相连，ePDG与P-GW间的接口为S2b。
在传统的3GPP网络中，策略和计费执行功能(PCEF：Policy and chargingenforcement function，以下也称为PCEF模块)仅存在于P-GW中，PCRF只要与P-GW连接即可完成所有功能的控制，PCRF与P-GW间通过S7接口(如图1所示)交换信息。但是，当3GPP网络提供了与非3GPP的互通功能后，当P-GW与S-GW间的接口基于PMIP(Proxy Mobile IP，代理移动IP)时，PCEF的功能部分迁移到了S-GW中，比如承载的绑定功能等，S-GW与PCRF之间通过S7c接口(如图1所示)交换信息。当非3GPP系统通过S2a/S2b接口与3GPP系统间互通接入时，非3GPP系统中也驻留部分PCEF的功能。当非3GPP系统是可信任的接入系统时，PCRF与非3GPP系统间通过S7a接口(如图1所示)交换信息；当非3GPP系统是不可信任的接入系统时，PCRF与非3GPP系统间通过S7b接口(如图1所示)交换信息。
在建立到某一PDN的第一个会话时，PCEF需查询PCRF的IP地址，并到PCRF去注册。当PCEF仅驻留在P-GW时，P-GW根据APN(Access PointName，接入点名称)寻找与相关PDN对应的PCRF：P-GW通过在本地配置PCRF的IP地址或其他方法，如到DNS(DomainName Server，域名服务器)查询获得PCRF的IP地址。但当PCEF的功能分散到多于一个节点时会存在如下问题：如何确保多个PCEF找到同一个PCRF。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种策略计费控制服务器的选择方法，应用于3GPP演进的分组系统，使PCEF的功能分散到多于一个节点时确保多个PCEF找到同一个PCRF。
为解决上述问题，本发明提出了一种策略计费控制服务器的选择方法，所述策略计费控制服务器即PCRF实体位于3GPP演进的分组系统中且策略和计费执行功能PCEF模块包括驻留在不同节点的第一PCEF模块和第二PCEF模块，该方法包括步骤：
在建立用户设备UE到某一分组数据网络的第一个IP会话时，包含第一PCEF模块的分组数据网络网关P-GW选择一PCRF实体并到该PCRF实体中注册所述IP会话；
在所述P-GW和第二PCEF模块所在实体间的隧道建立过程中，所述P-GW将所述PCRF的IP地址发送给第二PCEF模块所在实体；
所述第二PCEF模块所在实体到所述PCRF注册所述IP会话，所述PCRF将所述P-GW注册的IP会话和所述第二PCEF模块所在实体所注册的所述IP会话相关联，并进行计费控制。
进一步地，上述方法还可具有以下特点，所述UE处于3GPP覆盖范围内，所述第二PCEF模块所在实体为服务网关S-GW。
进一步地，上述方法还可具有以下特点，所述UE处于可信任非3GPP系统覆盖范围内，所述第二PCEF模块所在实体为所述可信任非3GPP系统中具有策略和计费执行功能的实体。
进一步地，上述方法还可具有以下特点，处于不可信任非3GPP系统覆盖范围内，所述第二PCEF模块所在实体为演进的分组数据网关ePDG。
进一步地，上述方法还可具有以下特点，所述UE到所述3GPP演进的分组系统的附着过程具体分为以下步骤：
所述UE发送附着请求给移动管理单元MME，所述MME发起认证流程，认证成功后，所述MME向选择的S-GW发送承载建立请求，带有所需建立承载的服务质量Qos策略、接入点名称和P-GW的地址信息；
所述S-GW向所述P-GW发送代理绑定更新请求，携带所述UE的标识、Qos策略及接入点名称，所述P-GW与认证授权计费和/或归属用户服务器交互，对该会话的建立进行授权；
所述P-GW根据所述接入点名称选择所述PCRF实体并到该PCRF实体中注册所述会话，携带所述UE的标识和Qos策略，所述PCRF实体将确认的策略计费控制PCC策略发送给P-GW；
所述P-GW向所述S-GW发送代理绑定响应，携带所述UE标识和所述PCRF实体地址信息，所述S-GW收到后，到所述PCRF实体中注册所述IP会话，并携带所述UE标识；
所述PCRF实体根据所述UE标识将所述S-GW注册和所述P-GW注册的会话相关联，并将所述会话相关的Qos策略发送给S-GW，S-GW向所述MME返回承载建立响应，所述MME发起建立无线承载并通知所述UE附着成功。
进一步地，上述方法还可具有以下特点，所述UE到所述3GPP演进的分组系统的附着过程具体分为以下步骤：
所述UE与可信任非3GPP系统间执行可信任非3GPP IP接入流程，所述可信任非3GPP系统在认证过程中，从认证授权计费和/或归属用户服务器获得为所述UE分配的P-GW的地址信息；
所述UE发送信令触发所述非3GPP系统发起建立到所述P-GW间的隧道，所述非3GPP系统向所述P-GW发送代理绑定更新请求，携带所述UE的标识及接入点名称；
所述P-GW与认证授权计费和/或归属用户服务器交互，对该会话的建立进行授权，然后根据所述接入点名称为所述IP会话选择PCRF实体并到所述PCRF实体中注册该会话的建立，携带所述UE的标识；
所述PCRF实体将确认的PCC策略发送给所述P-GW，所述P-GW向所述可信任非3GPP系统发送代理绑定响应，携带所述PCRF实体地址信息，所述可信任非3GPP系统到所述PCRF实体注册所述IP会话，携带所述UE的标识；
所述PCRF实体根据所述UE的标识将所述P-GW注册的IP会话和可信任非3GPP系统注册的会话相关联，并将所述会话相关的Qos策略发送给所述可信任非3GPP系统，所述可信任非3GPP系统与所述UE完成IP会话的建立流程。
进一步地，上述方法还可具有以下特点，所述UE到所述3GPP演进的分组系统的附着过程具体分为以下步骤：
所述UE与所述ePDG间进行协商，所述ePDG发起对所述UE的认证流程，认证授权计费和/或归属用户服务器将为所述UE分配的P-GW的地址信息发送给所述ePDG；
所述ePDG向所述P-GW发送代理绑定更新请求，携带所述UE的标识及接入点名称；
所述P-GW与所述认证授权计费和/或归属用户服务器交互对该会话的建立进行授权，根据接入点名称为所述IP会话选择PCRF实体并到所述PCRF实体中注册该会话的建立，携带所述UE的标识；
所述PCRF实体将确认的PCC策略发送给所述P-GW，所述P-GW向所述ePDG发送代理绑定响应，携带所述PCRF实体地址信息，所述ePDG到所述PCRF实体注册所述IP会话，携带所述UE的标识；
所述PCRF实体根据所述UE的标识将所述P-GW注册的IP会话和所述ePDG注册的会话相关联，并将所述会话相关的Qos策略发送给所述ePDG，所述ePDG与所述UE完成因特网协议安全性IPSEC隧道的建立流程。
进一步地，上述方法还可具有以下特点，所述P-GW向所述第二PCEF模块所在实体发送代理绑定响应时，还将为所述UE分配的IP地址发送给所述第二PCEF模块所在实体。
进一步地，上述方法还可具有以下特点，所述可信任非3GPP系统为WiMax系统，所述第二PCEF模块所在实体为WiMax系统中的接入网关；或者
所述可信任非3GPP系统为CDMA2000系统，所述第二PCEF模块所在实体为CDMA2000系统中的分组数据业务节点。
进一步地，上述方法还可具有以下特点，所述UE的标识为UE的网络接入标识NAI或国际移动用户身份IMSI。
应用本发明所述方法，可以在PCEF的功能分散到多于一个节点时确保多个PCEF找到同一个PCRF。
附图说明
图1是EPS的系统架构图。
图2是本发明实施例一的流程图。
图3是本发明实施例二的流程图。
图4是本发明实施例三的流程图。
具体实施方式
本发明的思想是：在建立到某一PDN的第一个IP会话时，P-GW(其中的PCEF功能模块称为第一PCEF模块)首先获得PCRF的IP地址并到PCRF中注册，然后通过隧道建立协议如代理移动IP协议将它所获得的PCRF的IP地址发送给S-GW/ePDG或可信任非3GPP网关(其中的PCEF功能模块称为第二PCEF模块)，S-GW/ePDG或可信任非3GPP网关到同一个PCRF注册，不自行选择PCRF。P-GW可通过APN查询PCRF的IP地址。
下面将结合附图及实施例对本发明的技术方案进行更详细的说明。
实施例一
本实施例描述的是当UE(User Equipment，用户设备)处于3GPP覆盖范围内，且3GPP核心网采用的是EPS架构，EPS中S-GW与P-GW间的接口协议基于PMIP时，UE到该系统的附着过程。在该过程中将建立到某一PDN的第一个IP会话，P-GW选择PCRF，并通过S-GW与P-GW间的接口将PCRF的IP地址发送给S-GW。本实施例的流程图如图2所示，各步骤描述如下：
202、UE发送附着请求消息给MME；
204、MME发起对UE的认证流程，根据需要MME与HSS之间交换认证相关信息；认证成功后，MME发起位置更新流程，HSS将UE的签约数据发送给MME。在认证过程中，HSS将P-GW的选择信息发送给MME；MME选择S-GW和P-GW；
206、MME向S-GW发送“承载建立请求”消息，该消息中带有所需建立承载的QoS策略、APN及P-GW的IP地址；
208、S-GW向P-GW发送代理绑定更新请求，该消息中携带UE的标识如NAI(网络接入标识)或IMSI(International Mobile Subscriber Identity，国际移动用户身份)，所需建立承载的QoS策略及APN；
210、P-GW与AAA/HSS(指AAA和/或HSS)交互，对该会话的建立进行授权；
212、P-GW根据APN选择PCRF，P-GW到PCRF中注册该IP会话。消息中携带该UE的标识，及该承载相关的QoS策略。PCRF检查该承载的QoS策略，根据UE的签约信息，PCRF可修改该承载的QoS策略，PCRF将确认的PCC(策略计费控制)策略发送给P-GW；
214、P-GW向S-GW发送代理绑定响应，该消息中携带UE的标识、PCRF的IP地址等信息，P-GW通过查询本地配置或DNS解析得到PCRF的IP地址；若P-GW给UE分配IP地址，则P-GW将所分配的IP地址发送给S-GW；
216、S-GW根据代理绑定响应中PCRF的IP地址信息，到PCRF中注册该IP会话，携带该UE的标识，PCRF根据该标识将S-GW所注册的IP会话与P-GW所注册的会话相关联；PCRF将该会话相关的QoS策略发送给S-GW；
218、S-GW给MME发送承载建立响应；
220、MME发起建立无线承载，并且通知UE附着成功；
222、MME发起承载更新，将无线承载信息发送给S-GW。
实施例二
本实施例描述的是当UE处可信任非3GPP覆盖范围内，且3GPP核心网采用的是EPS架构，可信任非3GPP系统与P-GW间的S2a接口基于PMIP协议时，UE到该系统的附着过程。在该过程中将建立到某一PDN的第一个IP会话，由P-GW选择PCRF，并通过S2a接口将PCRF的IP地址发送给可信任非3GPP系统。
本实施例的流程图如图3所示，图中的可信任非3GPP网络所对应的设备根据非3GPP网络的类型不同而又所不同，比如，在WiMax中，该网元对应为接入网关A-GW(Access Gateway)；在CDMA2000中，该网元对应为PDSN(Packet Data Serving Node，分组数据业务节点)，该流程各步骤描述如下：
302、UE与非3GPP系统间执行非3GPP IP接入特定接入流程，比如小区选择、网络选择等；
304、非3GPP系统对UE进行接入认证，该认证流程需要HSS/AAA的参与，在认证过程中，HSS/AAA(指HSS和/或AAA)为该UE分配P-GW，并将P-GW的IP地址发送给非3GPP系统；
306、UE与非3GPP系统间执行层3信令，比如，在WiMax中该层3信令可能是DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol，动态主机配置协议)请求消息或MIP(Mobile IP，移动IP协议)的路由请求消息，在CDMA(CodeDivision Multiple Access，码分多址)2000系统中，该层3触发信令是PPP(Pointto PointProtocol，点对点协议)消息；该层3触发信令将触发非3GPP系统发起建立到P-GW间的PMIP隧道；
308、非3GPP系统向P-GW发送代理绑定更新请求，该消息中携带UE的标识及APN等信息；
310、P-GW与AAA/HSS交互，对该会话的建立进行授权；
312、P-GW根据APN为该IP会话选择PCRF，并向PCRF注册该会话的建立，消息中携带该UE标识；PCRF根据UE的签约信息检查该会话的Qos策略信息，并将由PCRF确认后的PCC策略信息发送给P-GW；
314、P-GW向可信任非3GPP系统发送代理绑定响应，携带PCRF的IP地址，P-GW通过查询本地配置或DNS解析得到PCRF的IP地址；若P-GW给UE分配IP地址，则P-GW将所分配IP地址发送给可信任非3GPP系统；
316、可信任非3GPP系统根据代理绑定响应中PCRF的IP地址信息，到PCRF中注册该IP会话，消息中携带该UE的标识及接入点名称，PCRF根据该标识将P-GW所注册IP会话与非3GPP系统所注册的会话相关联，PCRF将该会话相关的Qos策略发送给非3GPP系统；
318、可信任非3GPP系统与UE间完成该IP会话的建立流程，该过程根据非3GPP系统不同而不同，比如在WiMax中，该过程可能为给UE发送DHCP响应消息，或路由通告消息；而在CDMA2000中，该过程可能为PPP NCP(Network Core Protocol，网络核心协议)过程。
实施例三
本实施例描述的是当UE处于不可信任非3GPP覆盖范围内，且3GPP核心网采用的是EPS架构，ePDG与P-GW间的S2b接口基于PMIP协议时，UE到该系统的附着过程。在该过程中将建立到某一PDN的第一个IP会话，由P-GW选择PCRF，并通过S2b接口将PCRF的IP地址发送给ePDG。本实施例的流程图如图4所示，各步骤描述如下：
402、UE与ePDG间执行IKE(Internet Key Exchange，密钥交换)协商，ePDG对UE进行认证，ePDG与HSS/AAA交换UE的安全信息及签约信息、授权信息等，HSS/AAA为UE分配P-GW，并将P-GW的IP地址发送给ePDG；
404、ePDG向P-GW发送代理绑定更新请求，该消息中携带UE的标识及APN等信息；
406、P-GW与AAA/HSS交互，对该会话的建立进行授权；
408、P-GW根据APN为该IP会话选择PCRF，并向PCRF注册该会话的建立，携带所述UE的标识；PCRF根据UE的签约信息检查该会话的Qos策略信息，并将由PCRF确认后的PCC策略信息发送给P-GW；
410、P-GW向ePDG发送代理绑定响应，携带PCRF的IP地址，P-GW通过查询本地配置或DNS解析得到PCRF的IP地址；若P-GW给UE分配IP地址则P-GW将为UE分配的IP地址发送给ePDG；
412、ePDG根据代理绑定响应中PCRF的IP地址信息，到PCRF中注册该IP会话，消息中携带该UE的标识及接入点名称，PCRF根据该标识将P-GW所注册IP会话与ePDG所注册的会话相关联，PCRF将该会话相关的Qos策略发送给ePDG；
414、ePDG与UE间完成IPSEC(Internet Protocol Security，因特网协议安全性)隧道的建立流程，ePDG为UE配置IP地址等。
当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种策略计费控制服务器的选择方法，所述策略计费控制服务器即PCRF实体位于3GPP演进的分组系统中且策略和计费执行功能PCEF模块包括驻留在不同节点的第一PCEF模块和第二PCEF模块，该方法包括步骤：
在建立用户设备UE到某一分组数据网络的第一个IP会话时，包含第一PCEF模块的分组数据网络网关P-GW选择一PCRF实体并到该PCRF实体中注册所述IP会话；
在所述P-GW和第二PCEF模块所在实体间的隧道建立过程中，所述P-GW将所述PCRF的IP地址发送给第二PCEF模块所在实体；
所述第二PCEF模块所在实体到所述PCRF注册所述IP会话，所述PCRF将所述P-GW注册的IP会话和所述第二PCEF模块所在实体所注册的所述IP会话相关联，并进行计费控制。
2.如权利要求1所述的选择方法，其特征在于：
所述UE处于3GPP覆盖范围内，所述第二PCEF模块所在实体为服务网关S-GW。
3.如权利要求1所述的选择方法，其特征在于：
所述UE处于可信任非3GPP系统覆盖范围内，所述第二PCEF模块所在实体为所述可信任非3GPP系统中具有策略和计费执行功能的实体。
4.如权利要求1所述的选择方法，其特征在于：
所述UE处于不可信任非3GPP系统覆盖范围内，所述第二PCEF模块所在实体为演进的分组数据网关ePDG。
5.如权利要求2所述的选择方法，其特征在于：所述UE到所述3GPP演进的分组系统的附着过程具体分为以下步骤：
所述UE发送附着请求给移动管理单元MME，所述MME发起认证流程，认证成功后，所述MME向选择的S-GW发送承载建立请求，带有所需建立承载的服务质量Qos策略、接入点名称和P-GW的地址信息；
所述S-GW向所述P-GW发送代理绑定更新请求，携带所述UE的标识、Qos策略及接入点名称，所述P-GW与认证授权计费和/或归属用户服务器交互，对该会话的建立进行授权；
所述P-GW根据所述接入点名称选择所述PCRF实体并到该PCRF实体中注册所述会话，携带所述UE的标识和Qos策略，所述PCRF实体将确认的策略计费控制PCC策略发送给P-GW；
所述P-GW向所述S-GW发送代理绑定响应，携带所述UE标识和所述PCRF实体地址信息，所述S-GW收到后，到所述PCRF实体中注册所述IP会话，并携带所述UE标识；
所述PCRF实体根据所述UE标识将所述S-GW注册和所述P-GW注册的会话相关联，并将所述会话相关的Qos策略发送给S-GW，S-GW向所述MME返回承载建立响应，所述MME发起建立无线承载并通知所述UE附着成功。
6.如权利要求3所述的选择方法，其特征在于：所述UE到所述3GPP演进的分组系统的附着过程具体分为以下步骤：
所述UE与可信任非3GPP系统间执行可信任非3GPP IP接入流程，所述可信任非3GPP系统在认证过程中，从认证授权计费和/或归属用户服务器获得为所述UE分配的P-GW的地址信息；
所述UE发送信令触发所述非3GPP系统发起建立到所述P-GW间的隧道，所述非3GPP系统向所述P-GW发送代理绑定更新请求，携带所述UE的标识及接入点名称；
所述P-GW与认证授权计费和/或归属用户服务器交互，对该会话的建立进行授权，然后根据所述接入点名称为所述IP会话选择PCRF实体并到所述PCRF实体中注册该会话的建立，携带所述UE的标识；
所述PCRF实体将确认的策略计费控制PCC策略发送给所述P-GW，所述P-GW向所述可信任非3GPP系统发送代理绑定响应，携带所述PCRF实体地址信息，所述可信任非3GPP系统到所述PCRF实体注册所述IP会话，携带所述UE的标识；
所述PCRF实体根据所述UE的标识将所述P-GW注册的IP会话和可信任非3GPP系统注册的会话相关联，并将所述会话相关的Qos策略发送给所述可信任非3GPP系统，所述可信任非3GPP系统与所述UE完成IP会话的建立流程。
7.如权利要求4所述的选择方法，其特征在于：所述UE到所述3GPP演进的分组系统的附着过程具体分为以下步骤：
所述UE与所述ePDG间进行协商，所述ePDG发起对所述UE的认证流程，认证授权计费和/或归属用户服务器将为所述UE分配的P-GW的地址信息发送给所述ePDG；
所述ePDG向所述P-GW发送代理绑定更新请求，携带所述UE的标识及接入点名称；
所述P-GW与所述认证授权计费和/或归属用户服务器交互对该会话的建立进行授权，根据接入点名称为所述IP会话选择PCRF实体并到所述PCRF实体中注册该会话的建立，携带所述UE的标识；
所述PCRF实体将确认的PCC策略发送给所述P-GW，所述P-GW向所述ePDG发送代理绑定响应，携带所述PCRF实体地址信息，所述ePDG到所述PCRF实体注册所述IP会话，携带所述UE的标识；
所述PCRF实体根据所述UE的标识将所述P-GW注册的IP会话和所述ePDG注册的会话相关联，并将所述会话相关的Qos策略发送给所述ePDG，所述ePDG与所述UE完成因特网协议安全性IPSEC隧道的建立流程。
8.如权利要求5、6或7所述的选择方法，其特征在于：
所述P-GW向所述第二PCEF模块所在实体发送代理绑定响应时，还将为所述UE分配的IP地址发送给所述第二PCEF模块所在实体。
9.如权利要求3所述的选择方法，其特征在于：
所述可信任非3GPP系统为WiMax系统，所述第二PCEF模块所在实体为WiMax系统中的接入网关；或者
所述可信任非3GPP系统为CDMA2000系统，所述第二PCEF模块所在实体为CDMA2000系统中的分组数据业务节点。
10.如权利要求5、6或7所述的选择方法，其特征在于：所述UE的标识为UE的网络接入标识NAI或国际移动用户身份IMSI。
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