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CN101227391B - 非漫游场景下策略和计费规则功能实体的选择方法 - Google Patents

非漫游场景下策略和计费规则功能实体的选择方法 Download PDF

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CN101227391B CN2008100015590A CN200810001559A CN101227391B CN 101227391 B CN101227391 B CN 101227391B CN 2008100015590 A CN2008100015590 A CN 2008100015590A CN 200810001559 A CN200810001559 A CN 200810001559A CN 101227391 B CN101227391 B CN 101227391B
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Abstract

一种非漫游场景下策略和计费规则功能实体的选择方法，包括步骤：DRA接收到IP-CAN会话建立的指示消息时，查询本地保存的关联关系，若该关联关系不存在该IP-CAN会话，则根据消息中携带的PDN ID为该IP-CAN会话分配PCRF，并将IP-CAN ID、PDN ID及被分配的PCRF的地址绑定保存在本地的关联关系中；DRA按照该PCRF的地址转发所述指示消息，并向该IP-CAN会话对应的PCEF或GWCF和AF返回该PCRF为该会话做出的相应的PCC策略。本发明能使DRA将处于非漫游场景下UE的IP-CAN会话相关的所有的PCEF、GWCF和AF都关联到同一个PCRF上。

Description

非漫游场景下策略和计费规则功能实体的选择方法
技术领域
本发明涉及第三代伙伴计划(3GPP，3rd Generation Partnership Project)演进的分组核心(EPC，Evolved Packet Core)网架构中的策略和计费规则功能实体的选择方法。
背景技术
3GPP演进的分组系统(EPS，Evolved Packet System)由演进的通用陆地无线接入网(E-UTRAN，Evolved Universal Terrestrial Radio AccessNetwork)、移动管理单元(MME，Mobility Management Entity)、服务网关(S-GW，Serving Gateway)、分组数据网络网关(P-GW，Packet Data NetworkGateway)、归属用户服务器(HSS，Home Subscriber Server)、3GPP认证授权计费服务器(AAA，Authentication Authorization Accounting)，策略和计费规则功能(PCRF，Policy and Charging Rules Function)实体以及其它支撑节点组成。其中，MME负责移动性管理、非接入层信令的处理以及用户的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3GPP EPS与分组数据网络(PDN，Packet DataNetwork)的边界网关，负责PDN的接入，并在EPS与PDN间转发数据等。PCRF是策略和计费规则功能实体，它通过Rx接口与运营商IP业务接口(AF，Application Function)交互，获取业务信息；并通过S7/S7a/S7c与网络中的网关设备(S-GW、P-GW)相连，负责发起IP承载的建立，保证业务数据的服务质量(QoS，Quality of Service)，并进行计费控制。
EPS的系统架构图如图1所示。EPS支持与非3GPP网络的互通，通过S2a/S2b/S2c接口实现。P-GW作为3GPP与非3GPP网络间的锚点。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与P-GW接口；不可信任非3GPP IP接入需经过演进的分组数据网关(ePDG，Evolved Packet Data Gateway)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)仅存在于P-GW中，PCRF只要与P-GW接口即可完成所有功能的控制，PCRF与P-GW间通过S7接口交换信息，可参见图1。
但是，当3GPP网络提供了与非3GPP的互通功能后，P-GW与S-GW之间的接口基于分组移动互联网协议(PMIP，Packet Mobile Internet Protocol)时，PCEF功能中的策略执行功能部分也存在于S-GW中，称为网关控制功能(GWCF，Gateway Control Function)，比如承载的绑定功能等；S-GW与PCRF之间通过S7c接口(见图1)交换信息。当可信任非3GPP接入系统通过S2a与3GPP系统间互通接入时，可信任非3GPP接入网关中也会驻留GWCF，如图1中所示。
EPS的一个公共陆地移动网(PLMN，Public Land Mobile Network)中存在多个PCRF节点，并且所有的PCRF节点属于一个或多个Diameter(PCRF)域，一个Diameter(PCRF)域中的所有PCRF都是平等的。一个UE到PDN的连接称为一个IP连通性会话网络(IP-CAN，IP ConnectivityAccess Network)会话。为了确保一个IP-CAN会话的策略和计费控制(PCC，Policy and Charging Control)只由一个PCRF决定，EPS在每个Diameter(PCRF)域中引入了一个逻辑功能实体，即Diameter路由代理(DRA，Diameter Routing Agent)网元。当UE发起一个IP-CAN会话建立时，由DRA为这个IP-CAN会话选择一个PCRF。
当一个UE处于非漫游场景，且3GPP核心网采用的是EPC架构时，通常会有三种情况：其一是UE处于3GPP覆盖范围内；其二是UE处可信的非3GPP覆盖范围内；其三是UE处非可信的非3GPP覆盖范围内。
而现有的EPS并未针对处于非漫游场景UE的上述三种情况为DRA选择PCRF做出任何具体的规划。况且，由于策略执行功能部分存在于S-GW及P-GW等多个网元中(GWCF、PCEF)，当S-GW及P-GW都向DRA提出PCRF选择要求时，会造成一个IP-CAN会话通过DRA选择的PCRF出现不一致的情况。因此，现有技术亟待解决：在UE处于非漫游场景下，如何通过DRA将与UE的一个IP-CAN会话相关的所有PCEF、GWCF和AF都关联到同一个PCRF上。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种非漫游场景下策略和计费规则功能实体的选择方法，能使得DRA将处于非漫游场景下UE的IP-CAN会话相关的所有的PCEF、GWCF和AF都关联到同一个PCRF上。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种非漫游场景下策略和计费规则功能实体的选择方法，包括步骤：Diameter路由代理DRA接收到IP连通性会话网络IP-CAN会话建立的指示消息时，为该IP-CAN会话分配策略和计费规则功能PCRF实体，并保存该IP-CAN会话与该PCRF的关联关系；DRA根据关联关系，向该PCRF转发该会话建立的指示消息，并向该IP-CAN会话对应的具有策略和计费执行功能的网元和运营商IP业务接口AF返回该PCRF为该会话做出的相应的策略和计费控制PCC策略。
进一步地，DRA根据该指示消息携带的分组数据网标识PDN ID或根据本地配置情况分配该PCRF实体。
进一步地，本发明方法包括具体步骤：
(a)当用户设备UE发起一个IP-CAN会话建立请求时，具有策略和计费执行功能的网元向DRA发送所述指示消息；
(b)DRA收到该指示消息后，查询本地保存的关联关系，若该关联关系不存在该IP-CAN会话，则将为该IP-CAN会话分配的该PCRF的地址、IP-CAN会话标识IP-CAN ID以及PDN ID绑定保存在本地的关联关系中；DRA按照与该IP-CAN会话关联的PCRF的地址转发所述指示消息；
(c)PCRF收到该指示消息后，为该IP-CAN会话做出PCC策略，且将该PCC策略包含在响应消息中通过DRA转发给具有策略和计费执行功能的实体网元；
(d)AF通过DRA向PCRF下发IP-CAN会话业务的消息；DRA查询本地保存的所述关联关系，按照与该IP-CAN会话关联的PCRF的地址将该会话业务的消息转发给PCRF；
(e)PCRF收到该会话业务的消息后，为该会话业务做出相应的PCC策略，并将包含该PCC策略的响应消息通过DRA转发给AF。
进一步地，该具有策略和计费执行功能的实体为策略和计费执行功能PCEF实体，或为网关控制功能GWCF实体。
进一步地，该IP-CAN会话建立的指示消息由PCEF实体或GWCF实体发出，在此后DRA又接收到与该IP-CAN会话相关的不同的会话建立指示消息时，所述方法还包括步骤：
DRA按查询到的PCRF的地址向PCRF转发该会话建立的指示消息；
PCRF收到该会话建立的指示消息后，为该会话做出相应的PCC策略，并将包含PCC策略的响应消息通过DRA转发给发送不同的会话建立指示消息的实体。
进一步地，所述指示消息中携带的信息还包括IP-CAN ID、UE的标识UE ID以及UE的IP地址UE IP Address；DRA保存的与该IP-CAN会话的关联关系还包括PCEF实体的地址或GWCF实体的地址、AF的地址、UE ID、UE IP Address以及所述PCRF的地址。
进一步地，PCEF实体驻留在分组数据网络网关中或驻留在可信任非3GPP接入网关中；GWCF实体驻留在服务网关中。
采用本发明的方法，能够保证3GPP的EPS通过DRA将处于非漫游场景下的UE的与IP-CAN会话相关的所有的PCEF、GWCF和AF都关联到同一个PCRF上，从而确保一个IP-CAN会话的PCC策略只由一个PCRF决定。
附图说明
图1是3GPP的EPS系统架构图；
图2是本发明的方法实例1的流程图；
图3是本发明的方法实例2的流程图；
图4是本发明的方法实例3的流程图。
具体实施方式
本发明提供了一种非漫游场景下策略和计费规则功能实体的选择方法，包括步骤：
(a)当UE发起一个IP-CAN会话建立时，PCEF实体或GWCF实体向DRA发送告知该会话建立的请求消息，以通过DRA向PCRF请求下发与该IP-CAN会话相关的PCC策略；
这里，PCEF实体或GWCF实体包括P-GW、S-GW以及可信任非3GPP接入网关中的任意一种或多种。
(b)DRA收到来自PCEF实体或GWCF实体的请求消息后，查询本地保存的关联关系表，如果存在该IP-CAN会话，就将与该IP-CAN会话关联的PCRF地址作为目的地址；如果不存在该IP-CAN会话，就为该IP-CAN会话分配一个PCRF，将分配结果保存在本地的关联关系表中，且将该IP-CAN会话与分配的PCRF的地址绑定；同时，将收到的来自PCEF实体或GWCF实体消息转发给该PCRF；
这里，DRA根据消息中携带的分组数据网络标识PDN ID或本地配置情况(譬如本地负荷均衡规则)分配PCRF。
(c)PCRF收到来自PCEF实体或GWCF实体的消息后，为IP-CAN会话做出PCC策略，且将该策略作为响应通过DRA转发给对应的P-GW或S-GW；
(d)当AF需要向PCRF下发IP-CAN会话业务消息时，先向DRA发送消息；DRA查询本地保存的IP-CAN会话关联的PCRF地址信息，将该消息转发到给该PCRF；DRA将收到的PCRF的响应消息转发给对应的AF。
其中，DRA保存的与该IP-CAN会话的关联关系为IP-CAN会话标识IP-CAN ID、PCEF地址PCEF Address/GWCF地址GWCF Address/AF地址AF Address、UE的标识UE ID、UE的IP地址UE IP Address、PDN ID以及PCRF的地址PCRF Address。
以下将结合实施例和附图对本发明上述技术方案进行详细地阐述。其中例举的实施例中3GPP核心网采用的均为EPC架构。
实施例1
本实施例描述的是在EPC中S-GW与P-GW之间的接口协议基于PMIP、处于3GPP覆盖范围内的UE发起IP-CAN会话的过程。UE首先向P-GW发起IP-CAN会话建立请求，P-GW通过DRA转发消息给PCRF，DRA选择PCRF，并在本地保存该IP-CAN会话和PCRF关联关系后，S-GW和AF分别通过DRA将网络控制会话建立消息和应用/业务消息转发到相同的PCRF，其流程图如图2所示，各步骤描述如下：
202：P-GW向DRA发送指示IP-CAN会话建立的消息，以告知PCRF该IP-CAN会话建立，消息中包括UE ID、UE IP Address、PDN ID以及IP-CAN会话ID信息；
在此，P-GW根据本地配置或PDN ID来选择DRA。
204：DRA收到上述指示消息后，根据消息中带有的UE ID、UE IPAddress、PDN ID以及IP-CAN会话ID作为IP-CAN会话的查询条件，查询与该IP-CAN会话关联的PCRF信息。由于是初次提出会话建立的请求，故此时在DRA上还没有该IP-CAN会话关联的PCRF信息，DRA根据PDN ID或本地配置为IP-CAN会话选择一个PCRF，并保存该IP-CAN会话与PCRF的关联关系；同时，向PCRF转发来自P-GW的告知IP-CAN会话建立的消息；
206：PCRF收到告知IP-CAN会话建立的消息后，为该会话做出相应的PCC策略，并将包含该PCC策略的响应消息向DRA返回；
208：DRA将收到的PCRF的响应消息转发给P-GW；
210：S-GW向DRA发送网关控制会话建立的消息，以告知PCRF该网关控制会话建立，消息中包括UE ID及PDN ID信息；
212：DRA收到该消息后，根据消息中带有的UE ID及PDN ID信息作为IP-CAN会话的查询条件，查询与该IP-CAN会话关联的PCRF信息。由于在此前DRA已经保存了该IP-CAN会话和PCRF的关联关系，DRA将查询到的PCRF地址作为目的地址转发来自S-GW的网关控制会话建立消息；
214：PCRF收到网关控制会话建立消息后，为该会话做出相应的PCC策略，并将含有该PCC策略的响应消息向DRA返回；
216：DRA收到来自PCRF的响应消息，将该响应消息转发给S-GW；
218：AF向DRA发送该IP-CAN会话的应用/业务的消息，以向PCRF下发应用/业务，消息中携带UE IP Address及PDN ID；
220：DRA收到该消息后，根据消息中带有的UE IP Address及PDN ID作为IP-CAN会话的查询条件，查询与该IP-CAN会话关联的PCRF信息。由于DRA中已经保存了该IP-CAN会话和PCRF的关联关系，DRA将查询到的PCRF地址作为目的地址转发来自AF的应用/业务的消息；
222：PCRF收到该应用/业务的消息后，为其做出相应的PCC策略，并将含有该PCC策略的响应消息向DRA返回；
224：DRA将收到的PCRF的响应消息转发给AF。
其中，DRA保存的与该IP-CAN会话的关联关系为IP-CAN会话标识IP-CAN ID、P-GW Address/S-GW Address/AF Address、UE ID、UE IP Address、PDN ID以及PCRF Address。
实施例2
本实施例描述的是在可信任非3GPP接入网关和P-GW之间使用移动IP协议(MIP，Mobile Internet Protocol)并建立MIP隧道，处于可信任非3GPP接入网覆盖范围内的UE发起IP-CAN会话的过程。UE首先发起会话IP-CAN建立请求，P-GW通过DRA转发消息给PCRF，DRA收到P-GW的消息后选择PCRF，并在本地保存该IP-CAN会话与PCRF的关联关系，之后可信任非3GPP接入网关和AF分别通过DRA将网络控制会话建立消息和应用/业务消息转发到相同的PCRF，其流程图如图3所示，各步骤描述如下：
302：P-GW向DRA发送指示IP-CAN会话建立的消息，以告知PCRF该IP-CAN会话建立，消息中包括UE ID、UE IP Addreess以及PDN ID信息；
304：DRA收到该消息后，根据消息中带有的UE ID、UE IP Addreess及PDN ID信息作为IP-CAN会话的查询条件，查询与该IP-CAN会话关联的PCRF信息。由于是初次提出会话建立的请求，故此时在DRA上还没有与该IP-CAN会话关联的PCRF的信息，DRA根据PDN ID或本地配置为IP-CAN会话选择一个PCRF，并保存该IP-CAN会话与该PCRF的关联关系，同时，向PCRF转发来自P-GW的告知IP-CAN会话建立的消息；
306：PCRF收到告知IP-CAN会话建立的消息后，为该会话做出相应的PCC策略，并将含有该PCC策略的响应消息向DRA返回；
308：DRA将收到的PCRF的响应消息转发给P-GW；
310：可信任非3GPP接入网关向DRA发送网关控制会话建立的消息，以告知PCRF该网关控制会话建立，消息中包括UE ID及PDN ID信息；
312：DRA收到该消息后，根据消息中带有的UE ID及PDN ID信息作为IP-CAN会话的查询条件，查询与该IP-CAN会话关联的PCRF信息。由于在此前DRA已经保存了该IP-CAN会话和PCRF的关联关系，DRA将查询到的PCRF地址作为目的地址转发来自可信任非3GPP接入网关的网关控制会话建立消息；
314：PCRF收到该网关控制会话建立消息后，为其做出相应的PCC策略，并向DRA返回响应消息；
316：DRA将收到的PCRF的响应消息转发给可信任非3GPP接入网关；
318：AF向DRA发送该IP-CAN会话应用/业务消息，以向PCRF下发应用/业务，消息中携带UE IP Address及PDN ID信息；
320：DRA收到该消息后，根据消息中带有的UE IP Address及PDN ID信息作为IP-CAN会话的查询条件，查询与该IP-CAN会话关联的PCRF信息。由于DRA中已经保存了该IP-CAN会话和PCRF的关联关系，DRA将查询到的PCRF地址作为目的地址转发来自AF的应用/业务的消息；
322：PCRF收到该应用/业务的消息后，为其做出相应的PCC策略，并将含有该PCC策略的响应消息向DRA返回；
324：DRA将收到的PCRF的响应消息转发给AF。
其中，DRA保存的与该IP-CAN会话的关联关系为IP-CAN会话标识IP-CAN ID、P-GW Address/S-GW Address/AF Address、UE ID、UE IP Address、PDN ID以及PCRF Address。
实施例3
本实施例描述的是处于非可信任非3GPP覆盖范围内的UE发起IP-CAN会话的过程。UE首先发起会话IP-CAN建立请求，P-GW通过DRA转发消息给PCRF，DRA收到P-GW发送的消息后选择PCRF，并在本地保存该IP-CAN会话和PCRF关联关系，之后AF通过DRA将该IP-CAN会话应用/业务消息转发到相同的PCRF，其流程图如图4所示，各步骤描述如下：
402：P-GW向DRA发送指示IP-CAN会话建立的消息，以告知PCRF该IP-CAN会话建立，消息中包括UE ID、UE IP Addreess及PDN ID信息；
404：DRA收到该消息后，根据消息中带有的UE ID、UE IP Addreess及PDN ID信息作为IP-CAN会话的查询条件，查询与该IP-CAN会话关联的PCRF信息。由于是初次提出会话建立的请求，故此时在DRA上还没有与该IP-CAN会话关联的PCRF的信息，DRA根据PDN ID或本地配置为IP-CAN会话选择一个PCRF，并保存该IP-CAN会话与该PCRF的关联关系；同时，向PCRF转发P-GW的告知IP-CAN会话建立的消息；
406：PCRF收到告知IP-CAN会话建立的消息后，为该会话做出相应的PCC策略，并向DRA返回响应消息；
408：DRA将收到的PCRF的响应消息转发给P-GW；
410：AF向DRA发送该IP-CAN会话应用/业务消息，以向PCRF下发应用/业务，消息中携带UE IP Address及PDN ID信息；
412：DRA收到该消息后，根据消息中带有的UE IP Address及PDN ID信息作为IP-CAN会话的查询条件，查询与该IP-CAN会话关联的PCRF信息。由于DRA中已经保存了该IP-CAN会话和PCRF的关联关系，DRA将查询到的PCRF地址作为目的地址转发来自AF的应用/业务消息；
414：PCRF收到该应用/业务消息后，为其做出相应的PCC策略，并向DRA返回响应消息；
416：DRA将收到的PCRF的响应消息转发给AF。
其中，DRA保存的与该IP-CAN会话的关联关系为IP-CAN会话标识IP-CAN ID、P-GW Address/AF Address、UE ID、UE IP Address、PDN ID以及PCRF Address。
通过以上三个实施例可以看出，本发明的方法能够保证3GPP的EPS通过DRA将任何处于非漫游场景下的UE的与IP-CAN会话相关的所有的PCEF、GWCF和AF都关联到同一个PCRF上，从而确保一个IP-CAN会话的PCC策略只由一个PCRF决定。
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 (5)

1.一种非漫游场景下策略和计费规则功能实体的选择方法，其特征在于，所述方法步骤为：Diameter路由代理DRA接收到IP连通性会话网络IP-CAN会话建立的指示消息时，为所述IP-CAN会话分配策略和计费规则功能PCRF实体，并保存所述IP-CAN会话与所述PCRF的关联关系；所述DRA根据所述关联关系，向所述PCRF转发所述会话建立的指示消息，并向所述IP-CAN会话对应的具有策略和计费执行功能的网元和运营商IP业务接口AF返回所述PCRF为所述会话做出的相应的策略和计费控制PCC策略；
所述DRA根据所述指示消息携带的分组数据网标识PDN ID或根据本地配置情况分配所述PCRF实体；
所述方法进一步包括步骤：
(a)当用户设备UE发起一个IP-CAN会话建立请求时，所述具有策略和计费执行功能的网元向所述DRA发送所述指示消息；
(b)所述DRA收到所述指示消息后，查询本地保存的关联关系，若所述关联关系不存在所述IP-CAN会话，则将为所述IP-CAN会话分配的所述PCRF的地址、IP-CAN会话标识IP-CAN ID以及所述PDN ID绑定保存在本地的所述关联关系中；所述DRA按照与所述IP-CAN会话关联的所述PCRF的地址转发所述指示消息；
(c)所述PCRF收到所述指示消息后，为所述IP-CAN会话做出所述PCC策略，且将所述PCC策略包含在响应消息中通过所述DRA转发给所述具有策略和计费执行功能的网元；
(d)所述AF通过所述DRA向所述PCRF下发IP-CAN会话业务的消息；所述DRA查询本地保存的所述关联关系，按照与所述IP-CAN会话关联的所述PCRF的地址将所述会话业务的消息转发给所述PCRF；
(e)所述PCRF收到所述会话业务的消息后，为所述会话业务做出相应的PCC策略，并将包含所述PCC策略的响应消息通过所述DRA转发给所述AF。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述具有策略和计费执行功能的实体为策略和计费执行功能PCEF实体，或为网关控制功能GWCF实体。
3.按照权利要求2所述的方法，其特征在于，所述IP-CAN会话建立的指示消息由所述PCEF实体或所述GWCF实体发出，在此后所述DRA又接收到与所述IP-CAN会话相关的不同的会话建立指示消息时，所述方法还包括步骤：
所述DRA按查询到的所述PCRF的地址向所述PCRF转发所述IP-CAN会话建立的指示消息；
所述PCRF收到所述IP-CAN会话建立的指示消息后，为所述IP-CAN会话做出相应的PCC策略，并将包含所述PCC策略的响应消息通过所述DRA转发给发送所述不同的会话建立指示消息的实体。
4.按照权利要求2所述的方法，其特征在于，所述指示消息中携带的信息还包括IP-CAN ID、UE的标识UE ID以及所述UE的IP地址UE IPAddress；所述DRA保存的与所述IP-CAN会话的关联关系还包括所述PCEF实体的地址或所述GWCF实体的地址、所述AF的地址、所述UE ID、所述UE IP Address以及所述PCRF的地址。
5.按照权利要求2所述的方法，其特征在于，所述PCEF实体驻留在分组数据网络网关中或驻留在可信任非3GPP接入网关中；所述GWCF实体驻留在服务网关中。
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