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DE60305671T2 - Gebuehrenberechnung in einem kommunikationsnetzwerk - Google Patents

Gebuehrenberechnung in einem kommunikationsnetzwerk Download PDF

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DE60305671T2
DE60305671T2 DE60305671T DE60305671T DE60305671T2 DE 60305671 T2 DE60305671 T2 DE 60305671T2 DE 60305671 T DE60305671 T DE 60305671T DE 60305671 T DE60305671 T DE 60305671T DE 60305671 T2 DE60305671 T2 DE 60305671T2
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Description

  • Um schnelle Datenübertragungen zu mobilen Endgeräten zu ermöglichen, werden paketvermittelte Datendienste in digitalen Zellularfunknetzen eingeführt. Zum Beispiel wird gegenwärtig der General Packet Radio Service (GPRS) in vielen GSM-Netzen eingeführt. Im Unterschied zu Wählverbindungen belegt eine GPRS-Verbindung (als ein PDP-Kontext bezeichnet) für einen gegebenen Benutzer nicht unbedingt einen Slot pro Frame auf einem gegebenen TDMA-Kanal. Vielmehr werden Slots nur verwendet, wenn der Benutzer Daten zu senden oder zu empfangen hat. Wenn kein Verkehr zu übertragen ist, werden dem Benutzer keine Slots zugewiesen. Wenn eine große Menge an Daten zu übertragen ist, können dem Benutzer ein oder mehrere Slots pro Frame zugewiesen werden. GPRS wird in den künftigen Netzen der dritten Generation wie etwa UMTS-Netzen zur Verfügung stehen. Die Einführung von paketvermittelten Diensten und die hieraus resultierende Verfügbarkeit hoher Datenübertragungsgeschwindigkeiten werden Netzbetreibern ermöglichen, die Palette der Dienste zu erweitern, die für Teilnehmer verfügbar sind, sowie bereits verfügbare Dienste zu verbessern. Zum Beispiel werden sich Multimediadienste wie etwa Videoconferencing und Dokumentenaustausch (Document Sharing) wahrscheinlich als äußerst beliebt erweisen.
  • Um die Bereitstellung von Multimediadiensten zu ermöglichen, entwickelt das 3rd Generation Partnership Project (3GPP) ein so genanntes IP-Multimedia-Kernnetz-Untersystem (Multimedia Core Network Subsystem, IMS). IMS kommuniziert mit dem GPRS-Kernnetz und enthält alle Elemente, welche verwendet werden, um IP-basierte Multimediadienste bereitzustellen. Für einen Anruf von Mobiltelefon zu Mobiltelefon wird sich das IMS zwischen zwei GPRS-Kernnetzen befinden (wenn angenommen wird, dass die Mobiltelefone zu verschiedenen Netzen gehören). Bestimmte Knoten des IMS können dem Betreiber eines ersten der GPRS-Netze gehören, während die restlichen Knoten dem Betreiber des zweiten Netzes gehören (einige IMS-Knoten können einem Dritten gehören). Das Basisprotokoll für Multimediadienste ist das IETF Session Initiation Protocol (SIP). SIP ermöglicht einem rufenden Teilnehmer, eine Verbindung zu einem gerufenen Teilnehmer herzustellen, selbst wenn der rufende Teilnehmer die aktuelle IP-Adresse des gerufenen Teilnehmers nicht kennt, bevor er den Ruf einleitet. SIP stellt noch weitere Funktionalität zur Verfügung, einschließlich der Verhandlung von Verbindungsparametern (z.B. Dienstgüte und Codecs).
  • Die Einführung neuer Dienste wird für die Betreiber sowohl Chancen als auch Herausforderungen mit sich bringen, was die Gebührenberechnung für die Teilnehmer anbelangt. Bestimmte Betreiber könnten sich dafür entscheiden, Teilnehmern gesondert Gebühren für die Benutzung des GPRS-Zugangsnetzes (z.B. auf der Basis einer Gebühr pro Dateneinheit) und für die Benutzung eines Dienstes (z.B. auf der Basis einer Gebühr pro Zeiteinheit) zu berechnen. Es ist jedoch wahrscheinlicher, dass Betreiber wünschen werden, nur eine einzige Gebühr für die Benutzung eines Multimediadienstes in Rechnung zu stellen, zum Beispiel derart, dass sie in der Lage sind, einen niedrigeren Gesamttarif anzubieten, welcher kleiner ist als die Summe der zwei separaten Tarife. Gebührendaten, die durch das GPRS-Zugangsnetz erzeugt werden (entweder an einem GGSN oder an einem SGSN), werden unter Verwendung einer GPRS-Abrechnungskennung gekennzeichnet, während Gebührendaten, die durch das IMS erzeugt werden, unter Verwendung einer IMS-Abrechnungskennung gekennzeichnet werden. Die GPRS-Abrechnungskennung wird zu dem IP-Multimediasystem übertragen, so dass die Gebührendaten des IMS mit der zugehörigen Abrechnungsinstanz des GPRS-Zugangs korreliert werden können. Es wird auf das 3GPP Dokument 32.200 verwiesen.
  • Betreiber, die IP-Multimediadienste gemäß der 3GPP Architektur anbieten möchten, haben darauf hingewiesen, dass sie Gebühren nach den GSM-Abrechnungsprinzipien berechnen möchten. Dies bedeutet unter anderem, dass die Nutzung des GPRS-Netzes auf Zeit und Dienstgüte (Quality of Service, QoS) beruhen sollte. Es bedeutet außerdem, dass es möglich sein muss, die Gebührenberechnung für die betroffenen Anrufkomponenten miteinander zu verbinden, um in der Lage zu sein, alle Informationen zu sammeln, auf welchen die GSM-Abrechnung beruht (Zeit, Standorte der Teilnehmer, Art des Dienstes, Art des Zugriffs auf ankommende Rufe usw.).
  • Innerhalb des 3GPP fand eine Diskussion darüber statt, wie man (innerhalb eines GPRS-Systems) einen PDP-Kontext, der zum Transportieren von Signalisierungsverkehr verwendet wird, und einen PDP-Kontext, der zum Transportieren von Benutzerdaten verwendet wird, unterscheiden soll. Dies könnte erforderlich sein, weil den zwei unterschiedlichen Datenströmen verschiedene Dienstgüten zur Verfügung gestellt werden können. Zum Beispiel kann einem PDP-Kontext, der zum Transportieren von Signalisierungsdaten verwendet wird, eine höhere Dienstgüte zugewiesen sein als einem PDP-Kontext, der zum Transportieren von Benutzerdaten verwendet wird. Es wurde eine Lösung vorgeschlagen, welche die Verwendung eines Flags in der PDP-Kontext-Aktivierungsnachricht beinhaltet, die vom Teilnehmergerät zum GGSN gesendet wird.
  • Die Erfinder haben sich mit dem Problem beschäftigt, wie zwischen PDP-Kontexten (die für die Signalisierung und für Benutzerdaten verwendet werden) unterschieden werden kann, um zu ermöglichen, dass für diese unterschiedliche Abrechnungsweisen angewendet werden. Zum Beispiel, um PDP-Kontexte für Signalisierungsdaten gebührenfrei zur Verfügung zu stellen, während für PDP-Kontexte, die für Benutzerdaten verwendet werden, Gebühren berechnet werden. Sie haben erkannt, dass ein Flag in die PDP-Kontext-Aktivierungs- oder -Änderungsnachrichten eingefügt werden kann, die von den Teilnehmergeräten zu den GGSNs gesendet werden, d.h. derselbe Mechanismus angewendet werden kann, der im 3GPP erörtert wurde. Die Neuheit des neuen Vorschlages besteht in der Verwendung dieses Flags zum Treffen einer Gebührenentscheidung.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Vergebührung eines Teilnehmers für die Nutzung von GPRS-Diensten, die von einem Mobilfunknetz zur Verfügung gestellt werden, bereitgestellt, wobei das Verfahren umfasst:
    Einfügen eines Flags, das angibt, ob der PDP-Kontext für Signalisierungsdaten oder Benutzerdaten verwendet werden soll, in PDP-Aktivierungs- oder -Änderungsnachrichten, die von einem von dem Teilnehmer verwendeten Teilnehmergerät zu einem GGSN des Netzes gesendet werden; und
    Untersuchen des Flags innerhalb des Netzes oder an einem bezüglich des Netzes externen Knoten, und falls das Flag angibt, dass der PDP-Kontext zum Transportieren von Signalisierungsdaten verwendet werden soll, Anwenden eines ersten Vergebührungsmodus auf den Teilnehmer für das Aufbauen und Verwenden des Kontextes, und falls das Flag angibt, dass der PDP-Kontext zum Transportieren von Benutzerdaten verwendet werden soll, Anwenden eines anderen Vergebührungsmodus auf den Teilnehmer für das Aufbauen und/oder Verwenden des Kontextes.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden Flags, die in PDP-Aktivierungs- oder -Änderungsnachrichten enthalten sind, an dem empfangenden GGSN überprüft, um ihre Authentizität zu überprüfen. Dies ist notwendig, weil die Nachrichten von einem Teilnehmergerät stammen, wo die potentielle Möglichkeit eine betrügerischen Eingriffes durch den Benutzer besteht. Sobald das in einer Nachricht enthaltene Flag überprüft worden ist, kann es zu Knoten verteilt werden, die für die Vergebührung verantwortlich sind (z.B. SGSN).
  • 1 zeigt schematisch ein typisches Szenario, in dem ein Teilnehmergerät (TG) 1 ein Teilnehmer eines Funktelefonnetzes 2 ist. Der Teilnehmer, der das TG verwendet, ist in dem Netz 2 durch eine eindeutige Teilnehmerkennung gekennzeichnet. Das Funktelefonnetz umfasst ein Funkzugangsnetz 3 und ein General Packet Radio Service (GPRS) Netz 4 (sowie ein leitungsvermitteltes Kernnetz, welches in 1 nicht dargestellt ist). Innerhalb des GPRS-Netzes 4 können zwei Knoten bezeichnet werden, die für das TG 1 von Bedeutung sind. Dies sind der Serving GPRS Support Node (SGSN) 5 und der Gateway GPRS Support Node (GGSN) 6. Die Aufgabe des SGSN 5 ist es, Anmeldungsdaten (Kennungen und Adressen) zu unterhalten und den Standort des TG innerhalb des Netzes zu verfolgen. Die Aufgabe des GGSN 6 ist es, Anmeldungsinformationen und zugewiesene IP-Adressen zu unterhalten und den SGSN zu verfolgen, an welchen das TG 1 angeschlossen ist. Der GGSN 6 ist mit einem IP-Netz gekoppelt. Wenn das TG 1 eingeschaltet wird, "meldet" es sich normalerweise bei dem GGSN "an", und es werden ein oder mehrere PDP-Kontexte zwischen dem TG 1 und dem GGSN 6 aufgebaut. Der Kontext stellt "Rohre" zum Transportieren von Daten von dem TG 1 zu dem GGSN 6 bereit. Dieser Prozess ist mit der Zuweisung einer IP-Adresse zu dem TG 1 verbunden.
  • Ebenfalls in 1 dargestellt ist ein IP-Multimedia-Kernnetz-Untersystem (Multimedia Core Network Subsystem, IMS) 7, welches sämtliche Elemente enthält, die erforderlich sind, um IP-basierte Multimediadienste zur Verfügung zu stellen. Die Funktionalität, die von dem IMS 7 zur Verfügung gestellt wird, ist in 3GPP TS 23.228 dargelegt. Das IMS 7 besteht aus einer Menge von Knoten, welche an ein IP-Backbone-Netz gekoppelt sind. Dieses Netz ist außerdem mit dem GGSN 6 des GPRS-Netzes 4 verbunden. Innerhalb des IMS 7 sind ein Proxy Call State Control Function (P-CSCF) Knoten 9 und ein Serving Call State Control Function (S-CSCF) Knoten 10 dargestellt. Es wir hier angenommen, dass das IMS dem Betreiber des Funktelefonnetzes 2 gehört (obwohl dies nicht unbedingt der Fall sein muss).
  • Der S-CSCF 10 führt die Sitzungssteuerungsdienste für das TG aus und hält einen Sitzungszustand aufrecht, der von dem Netzbetreiber für die Unterstützung von Diensten benötigt wird. Die Hauptfunktion, die von dem S-CSCF 10 während einer Sitzung erfüllt wird, ist das Routing ankommender und abgehender Verbindungsaufbauanforderungen. Die Hauptfunktion, die von dem P-CSCF 9 erfüllt wird, besteht darin, SIP-Nachrichten zwischen dem TG und dem Heimatnetz zu routen.
  • Eine Multimediaverbindung erfordert gewöhnlich mindestens zwei Sitzungen auf der Trägerebene (in GPRS zwei PDP-Kontexte), eine für die Signalisierung der Anruf- /Sitzungssteuerung und (eine) andere, um die Benutzerebene zu transportieren. Vom Standpunkt der Gebührenberechnung aus betrachtet sind dies unabhängige Sitzungen auf der Trägerebene, und sie werden separat abgerechnet. Das heißt, dem Endbenutzer können für das Datenvolumen, welches durch die Steuersignalisierung (z.B. SIP) selbst erzeugt wird, und für die auf der Benutzerebene transportierten Daten Gebühren berechnet werden.
  • Es ist vorauszusehen, dass die Betreiber wünschen werden, für den zur Signalisierung verwendeten Träger anders Gebühren zu berechnen als für den Träger, der für die Datenübertragung auf der Benutzerebene verwendet wird. Jedoch bis jetzt existiert kein klares Verfahren bei dem Mechanismus der Gebührenberechnung auf der Trägerebene, um die verschiedenen Typen von Trägern zu unterscheiden. Eine Lösung besteht darin, spezielle Zugangspunktnamen (Access Point Names, APNs) für die PDP-Kontexte zu benutzen, die für die SIP-Signalisie rung verwendet werden. Diese Lösung erfordert jedoch, dass das Gebührensystem über eine detaillierte Kenntnis über die Netzkonfigurationen verfügt (nicht nur des Heimatnetzes, sondern auch der besuchten Netze, mit welchen der Betreiber Roaming-Vereinbarungen hat). Vom Standpunkt der Verwaltung aus betrachtet ist dies in großen Netzen keine praktikable Lösung.
  • 3GPP standardisiert derzeit einen Parameter "Signalisierungs-Flag" für Zwecke der Dienstgüte in den GPRS Zugangsprotokollen. Dies wird es ermöglichen, dass verschiedenen Trägern verschiedene Serviceniveaus zugewiesen werden (z.B. verschiedene Bandbreiten). Um die PDP-Kontexte, die für die Signalisierung auf der Anwendungsebene und für die Übertragung von Nutzinformation verwendet werden, zu unterscheiden, kann dieser Parameter "Signalisierungs-Flag" in dem Onlineprotokoll, das für die Vergebührung der Teilnehmer verwendet wird (z.B. CAMEL Application Part (CAP) Operation InitialDPGPRS in GPRS oder in der Nachricht Diameter Accounting Request), und in den Gebührendatensätzen, die von Netzelementen wie z.B. SGSN erzeugt werden, hinzugefügt werden.
  • Normalerweise wir das Flag in der PDP-Kontext-Aktivierungs- oder -Änderungsnachricht (für die Signalisierungskontext) gesetzt, welcher unter Verwendung des GTP-Protokolls von dem TG 1 zu dem GGSN 6 gesendet wird. Das Flag kann unter Verwendung z.B. der GTP-Nachricht "Create PDP Context Response" (PDP-Kontext-Antwort erzeugen) von dem GGSN 6 zurück zu dem SGSN 5 übertragen werden. Ferner muss das Signalisierungs-Flag zu allen Netzelementen verteilt werden, die an der Vergebührung beteiligt sind.
  • In 1 ist ein TG 12 dargestellt, das zu einem Teilnehmer gehört, der weiter unten als der B-Teilnehmer bezeichnet wird. Das TG 12 ist an sein eigenes Netz 13 angeschlossen. Dieses Netz kann aus einem Funkzugangsnetz (RAN), einem GPRS-Netz und einem IMS-Netz bestehen, welche analog zu den Netzen sind, die von dem TG 1 verwendet werden. Der A-Teilnehmer kann zum Beispiel unter Verwendung bekannter Mechanismen eine Multimediaverbindung zu dem B-Teilnehmer aufbauen, sobald ein Signalisierungs-PDP-Kontext aufgebaut worden ist.
  • Wie bereits oben erläutert wurde, können Echtzeit-Gebührennachrichten (z.B. unter Verwendung des CAP oder Diameter Protokolls) innerhalb des GPRS-Zugangsnetzes 4 erzeugt werden. Insbesondere kann der SGSN 5 oder der GGSN 6 Echtzeit-Gebührennachrichten für eine gegebene Verbindung erzeugen. Die Echtzeit-Gebührennachrichten, die von dem SGSN 5 oder GGSN 6 erzeugt wurden, können die Datenmenge betreffen, die während des Anrufes gesendet wurde. Normalerweise werden alle Echtzeitnachrichten, die mit dem Anruf verknüpft sind, zu einer Vergebührungssteuerfunktion (Charging Control Function, CCF) 14, z.B, einer Online-Vergebührungsfunktion (Online Charging Function, OCF) gesendet, die dem Betreiber des Funktelefonnetzes 2 gehört. Für den betreffenden Anruf (d.h. vom TG 1 zum TG 2) werden Echtzeit-Gebührennachrichten durch das GPRS-Zugangsnetz 4 erzeugt.
  • Sobald der Signalisierungs-PDP-Kontext aufgebaut worden ist, haben der SGSN 5 und der GGSN 6 das entsprechende Signalisierungs-Flag empfangen, das ihnen anzeigt, dass der fragliche PDP-Kontext Signalisierung betrifft. Das Flag ist in die Gebührennachrichten (z.B. CAP Operation InitialDPGPRS oder Nachricht Diameter Accounting Request) eingebettet, die an das OCS für diesen Kontext gesendet werden, und in Gebührendatensätze (Charging Data Records). Die OCF und/oder das Gebührenabrechnungssystem (Billing-System) enthalten Mittel, um zu bestimmen, ob das Flag gesetzt ist, und um dem Teilnehmer entsprechend Gebühren zu berechnen (oder nicht zu berechnen). Für PDP-Kontexte, die anschließend aufgebaut werden, um Daten der Benutzerebene zu transportieren, werden die Signalisierungs-Flags, die zu den verschiedenen Vergebührungsknoten (SGSN und GGSN) übertragen werden, nicht gesetzt. Gebührennachrichten, die von diesen Knoten an die OCF gesendet werden, enthalten dann diese Information, und die OCF kann für die Kontexte dementsprechend Gebühren berechnen.
  • Für den Fachmann ist klar, dass an den oben beschriebenen Ausführungsformen verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen, der durch die beigefügten Ansprüche definiert ist.

Claims (8)

  1. Verfahren zur Vergebührung eines Teilnehmers für die Nutzung von GPRS-Diensten, die von einem Mobilfunknetz zur Verfügung gestellt werden, wobei das Verfahren umfasst: Einfügen eines Flags, das angibt, ob der PDP-Kontext für Signalisierungsdaten oder Benutzerdaten verwendet werden soll, in PDP-Aktivierungs- oder -Änderungsnachrichten, die von einem von dem Teilnehmer verwendeten Teilnehmergerät zu einem GGSN des Netzes gesendet werden; und Untersuchen des Flags innerhalb des Netzes oder an einem bezüglich des Netzes externen Knoten, und falls das Flag angibt, dass der PDP-Kontext zum Transportieren von Signalisierungsdaten verwendet werden soll, Anwenden eines ersten Vergebührungsmodus auf den Teilnehmer für das Aufbauen und Verwenden des Kontextes, und falls das Flag angibt, dass der PDP-Kontext zum Transportieren von Benutzerdaten verwendet werden soll, Anwenden eines anderen Vergebührungsmodus auf den Teilnehmer für das Aufbauen und/oder Verwenden des Kontextes.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Flag in Sitzungs-/Verkehrssteuerungsnachrichten enthalten ist, die zwischen an der Vergebührung beteiligten Netzelementen gesendet werden, um anzugeben, ob der PDP-Kontext für Signalisierungsdaten oder Benutzerdaten verwendet werden soll.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der erste Vergebührungsmodus zur Folge hat, dass das Konto des Teilnehmers mit einer bestimmten Gebühr oder mit keiner Gebühr belastet wird und der zweite Vergebührungsmodus zur Folge hat, dass das Konto des Teilnehmers mit einer anderen Gebühr belastet wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der GGSN die Flags in empfangenen Aktivierungsnachrichten aus Sicherheitsgründen überprüft und die Flags an einen SGSN weiterleitet.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches das Einfügen des Signalisierungs-Flags in Gebührendatensätze, die in Netzelementen erzeugt werden, umfasst.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches das Einfügen des Signalisierungs-Flags in Echtzeit-Gebührennachrichten, die zu einer Online-Vergebührungsfunktion gesendet werden, umfasst.
  7. Entität, die in der Lage ist, die Vergebührung eines Teilnehmers für die Nutzung von GPRS-Diensten, die von einem Mobilfunknetz zur Verfügung gestellt werden, durchzuführen, wobei ein Knoten in der Lage ist, ein Flag zu untersuchen, das in PDP-Aktivierungs- oder -Änderungsnachrichten enthalten ist, die von einem von dem Teilnehmer verwendeten Teilnehmergerät zu einem GGSN des Netzes gesendet werden, und wobei das Flag angibt, ob der PDP-Kontext für Signalisierungsdaten oder Benutzerdaten verwendet werden soll; und falls das Flag angibt, dass der PDP-Kontext zum Transportieren von Signalisierungsdaten verwendet werden soll, Anwenden eines ersten Vergebührungsmodus auf den Teilnehmer für das Aufbauen und Verwenden des Kontextes, und falls das Flag angibt, dass der PDP-Kontext zum Transportieren von Benutzerdaten verwendet werden soll, Anwenden eines anderen Vergebührungsmodus auf den Teilnehmer für das Aufbauen und/oder Verwenden des Kontextes.
  8. Entität nach Anspruch 7, wobei sich der Knoten entweder innerhalb des Mobilfunknetzes befindet oder ein bezüglich des Netzes externen Knoten ist.
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