CN102833718B - 支持非3gpp接入的演进分组核心网计费方法及*** - Google Patents

支持非3gpp接入的演进分组核心网计费方法及*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种支持非3GPP接入的演进分组核心网计费方法，包括：计费触发功能实体CTF基于非第三代合作伙伴计划3GPP接入网的演进分组数据用量产生计费信息，并发送给离线计费网关或在线计费***用于计费处理。本发明同时公开了一种实现前述方法的支持非3GPP接入的演进分组核心网计费***。本发明实现了对通过非3GPP接入网络接入的用户基于数据流量的计费，技术方案简单且实用。

Description

支持非3GPP接入的演进分组核心网计费方法及***
技术领域
本发明涉及计费技术，尤其涉及一种支持非第三代合作伙伴计划(3GPP，3rdGeneration Partnership Project)接入的演进分组核心网计费方法及***。
背景技术
长期演进(LTE，Long Term Evolution)预期不久以后将主要通过固定技术迎合宽带市场的需求，为适应无线侧的速度增长，对核心网构架进行进一步的演进就成为3GPP组织研究的一个重点课题，这也是“***构架演进(SAE，System Architecture Evolution)项目的重要内容，也称为演进的分组核心网(EPC，Evolved Packet Core)即EPC。演进分组***(EPS，Evolved PacketSystem)是未来移动网络演进的方向，主要特征包括：全面分组化，提供真正意义上的纯分组接入；支持多接入技术，除支持现有3GPP***接入外，同时支持非3GPP网络(如码分多址(CDMA，Code Division Multiple Access)、无线局域网络(WLAN，Wireless Local Area Network))的接入，并支持在3GPP网络和非3GPP网络之间的漫游和切换；支持端到端的服务质量(QoS，Qualityof Service)保证，增加了对实时业务的支持，通过简化网络架构和信令流程，降低业务连接的时延；网络层次扁平化，在用户面进行节点压缩，取消了无线网络控制器(RNC，Radio Network Controller)，核心网用户面节点在非漫游时可合并为一个。
EPC网络实现了核心网的融合，支持各种3GPP接入方式和non-3GPP网络的共接入，并支持多模终端用户的无缝移动性。运营商全业务运营的发展趋势，使得运营商开始面对运营多种制式网络。支持多种网络共接入的EPC网络，实现核心网的融合，使得网络结构更加简单，降低了网络运营成本。同时EPC网络支持各种接入方式之间的无缝移动性，提高LTE用户在LTE部署初期局部覆盖时的使用感受。
由于EPC***同时支持3GPP接入(如LTE)、信任的非3GPP网络接入(如CDMA)和非信任非3GPP IP网络接入(如WLAN等)，3GPP也定义了支持非3GPP接入的EPC架构图，其中分组数据网(PDN，Packet Data Network)网关(GW，Gateway)作为接入的核心设备，不同接入网络的接入网关(LTE无线网对应S-GW，CDMA无线网对应HSGW，WLAN无线网对应ePDG)分别接入P-GW(PDN GW)实现异质网络的接入。归属用户服务器(HSS，HomeSubscriber Server)作为EPC网络鉴权认证的核心，除支持LTE网络认证外，对于CDMA和WLAN的网络认证，则先通过3GPPAAA服务器统一处理后，也在HSS实现最终的接入认证和鉴权。
图1为支持非3GPP接入方式的EPC漫游架构a的示意图，图2为支持非3GPP接入方式的EPC漫游架构b的示意图，图3为支持非3GPP接入方式的EPC漫游架构c的示意图，图1、图2和图3分别表示支持非3GPP网络接入EPC的三种可能漫游架构(P-GW位于家乡网络的Home-Routed的漫游情况)。三者的区别在于，图1使用P-GW作为非3GPP接入的锚定点及S8、S2a和S2b接口，信任的非3GPP(如CDMA等)接入通过3GPP AAA进行接入认证和鉴权；非信任的非3GPP(如WLAN等)接入通过3GPP AAA进行接入认证和鉴权，用户面信息经由ePDG接入P-GW。图2使用S-GW作为非3GPP接入的锚定点及S8、S2a-PMIP和S2b接口；图3使用S8和UE与P-GW之间的S2c接口。P-GW产生计费标识(Charging ID)用于从计费角度指示同一个IP-CAN承载，ePDG可以通过GTP(GPRS Tunnel Protocol)隧道直接获知或者以代理移动互联网协议(PMIP，Proxy Mobile Internet Protocol)方式通过策略控制和计费(PCC，Policy andCharging Control)架构间接获知这一信息。ePDG产生PDN链接标识PDN Connection ID用于指示同一个IP-CAN会话；P-GW也可以通过GTP隧道直接获知或者以PMIP方式通过PCC架构间接获知这一信息。
目前对于以上描述的图1、图2及图3这种支持非3GPP网络接入EPC的增强架构，已知P-GW通过特定的计费接口会产生计费信息，但是对于访问网络和归属网络属于不同运营商的情况，当P-GW位于归属网络，ePDG位于访问网络时，仅依靠P-GW的计费是无法完成不同运营商网络的清分和对账的。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种支持非3GPP接入的演进分组核心网计费方法及***，能为通过非3GPP接入网络接入的用户提供计费服务。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种支持非3GPP接入的演进分组核心网计费方法，包括：
CTF基于非第三代合作伙伴计划3GPP接入网的演进分组数据用量产生计费信息，并发送给离线计费网关和/或在线计费***用于计费。
优选地，所述CTF设置于ePDG中，和/或设置于所述ePDG之外。
优选地，所述CTF设置于所述ePDG之外，为：
所述CTF设置于3GPP AAA中或其他网元中。
优选地，所述离线计费网关中设置有CDF和CGF。
优选地，所述CDF和所述CGF设置于所述ePDG中；
或者，所述CDF设置于所述ePDG中，所述CGF设置于所述ePDG之外；
或者，所述CDF和所述CGF设置于所述3GPP AAA中；
或者，所述CDF设置于所述3GPP AAA中，所述CGF设置于所述3GPP AAA之外。
优选地，所述CTF设置于所述3GPP AAA中时，所述3GPP AAA从所述ePDG和/或归属服务网关HSGW获取所述非3GPP接入网的演进分组数据用量。
优选地，所述计费信息包括所述非3GPP接入网络接入的用户的演进分组数据用量、Charging ID和PDN Connection ID。
一种支持非3GPP接入的演进分组核心网计费***，包括CTF，以及离线计费网关和/或在线计费***；其中，
CTF，用于基于非第三代合作伙伴计划3GPP接入网的演进分组数据用量产生计费信息，并发送给离线计费网关和/或在线计费***；
离线计费网关和/或在线计费***，用于基于所述计费信息进行离线计费数据记录生成和/或在线计费信用控制。
优选地，所述CTF设置于演进分组数据网关ePDG中，和/或设置于所述ePDG之外。
优选地，所述CTF设置于3GPP AAA中或其他网元中。
优选地，所述离线计费网关中设置有CDF和CGF。
优选地，所述CDF和所述CGF设置于所述ePDG中；
或者，所述CDF设置于所述ePDG中，所述CGF设置于所述ePDG之外；
或者，所述CDF和所述CGF设置于所述3GPP AAA中；
或者，所述CDF设置于所述3GPP AAA中，所述CGF设置于所述3GPP AAA之外。
本发明中，通过在ePDG中或ePDG之外的网元中(如3GPP AAA中)设置计费逻辑功能实体CTF，在ePDG或ePDG之外的网元获取非3GPP接入网络接入网的演进分组数据用量后，产生计费信息并发送给离线计费网关和/或在线计费***用于计费，从而实现了对通过非3GPP接入网络接入的用户的基于数据流量的计费，技术方案简单且实用。
附图说明
图1为支持非3GPP接入方式的EPC漫游架构a的示意图；
图2为支持非3GPP接入方式的EPC漫游架构b的示意图；
图3为支持非3GPP接入方式的EPC漫游架构c的示意图；
图4为本发明支持非3GPP接入方式的离线计费结构示意图；
图5为本发明支持非3GPP接入方式的在线计费结构示意图；
图6为本发明ePDG与P-GW统一部署的计费接口示意图；
图7为本发明ePDG与S-GW统一部署的计费接口示意图；
图8为本发明离线计费机制下的计费流程图；
图9为本发明在线计费机制下的计费流程图；
图10为本发明离线计费机制下的计费流程图；
图11为本发明在线计费机制下的计费流程图。
具体实施方式
本发明的基本思想是：计费逻辑功能实体CTF接收到EPC中用于负责非3GPP接入网络接入的网元发送的、通过非3GPP接入网络接入网的演进分组数据用量后，产生计费信息并发送给离线计费网关和/或在线计费***用于计费；计费***基于所述演进分组数据的计费信息进行计费。
上述CTF，具体设置于ePDG中，和/或设置于所述ePDG之外。上述CTF设置于所述ePDG之外，具体为：CTF设置于3GPP AAA中或其他网元中。
上述离线计费网关中设置有CDF和CGF。
上述CDF和CGF可设置于ePDG中；CDF和CGF设置于ePDG中时，ePDG和离线计费网关合设。
或者，CDF设置于所述ePDG中，CGF设置于所述ePDG之外；
或者，CDF和CGF设置于3GPP AAA中；CDF和CGF设置于3GPP AAA中时，3GPP AAA和离线计费网关合设。
或者，CDF设置于3GPP AAA中，CGF设置于所述3GPP AAA之外。
CTF设置于3GPP AAA中时，3GPP AAA从ePDG和/或HSGW获取非3GPP接入网的演进分组数据用量。
以下结合附图，对本发明的支持非3GPP接入的演进分组核心网计费***作进一步详细阐述。
具体的，本发明的支持非3GPP接入的演进分组核心网计费***包括用户设备、信任的和/或非信任的非3GPP接入网络、EPC核心网网元、ePDG、用于生成演进分组数据计费信息的计费逻辑功能实体、以及、离线和/或在线计费***；其中，EPC核心网网元包括S-GW、P-GW、HSS、策略控制和计费PCC相关网元等；演进分组数据网关和计费信息的逻辑实体及离线/在线计费***相连。
其中，演进分组数据计费逻辑功能实体为CTF、CDF和CGF的一种或多种组合，可以内嵌于ePDG或3GPP AAA，也可以部分或全部独立部署。
图4为本发明支持非3GPP接入方式的离线计费结构示意图，如图4所示，计费方式为离线计费时，CTF、CDF和CGF可以都内嵌于ePDG，此时，ePDG通过Bsw接口发送CDR文件到离线计费***Billing Domain；当CGF独立于ePDG部署时，CTF、CDF内嵌于ePDG中，ePDG通过SWz接口发送用户的计费信息到CGF，CGF在采集这些计费信息进行后续处理后封装为CDR文件，通过Bsw接口发送到离线计费***Billing Domain。当CDF独立于ePDG部署时，而CTF内嵌于ePDG，ePDG产生SWf接口发送计费请求消息ACR到CDF。图4中说明了本发明中可能的计费逻辑功能实体的可能部署方式，实际***中选取一种部署方式即可。对于其他可能的计费信息的逻辑实体的部署方式，不再一一列举。
需要说明的是，上述的计费逻辑功能实体也可以设置于3GPP AAA中，部署方式与ePDG中的部署方式基本相同，这里不再赘述。如图4所示，信任的和/或非信任的非3GPP接入网发送计费相关的信息给3GPP AAA，然后3GPPAAA发送计费数据给离线计费***。在这种方式里，3GPP AAA可以接收来自信任的和/或非信任的非3GPP接入网的计费相关的信息，在下文的实施例里用HSGW和ePDG来分别表示信任的和非信任的非3GPP接入网接入3GPP AAA的网关，实际上信任的和/或非信任的非3GPP接入网有多种可能的网关，不局限于此。如：某些固网接入的情况或者有些WLAN接入被认为是非信任的非3GPP接入，而有些WLAN接入则被认为是信任的非3GPP接入(比如***的WLAN接入***的网络)。
实际上，不论计费逻辑功能实体以何种部署方式进行部署，其与ePDG或3GPP AAA交互的方式基本是确定的，即对于离线计费结构，ePDG或3GPPAAA(内设置有CTF)向CDF发送ACR消息，ACR消息中携带有用户的演进分组数据用量；CDF接收到ACR消息后，向CGF发送计费数据请求CDR消息，CDR消息中携带有用户的演进分组数据用量；CGF基于用户的演进分组数据用量生成CDR文件，并发送给离线计费***；离线计费***基于CDR文件进行计费。
图5为本发明支持非3GPP接入方式的在线计费结构示意图，如图5所示，计费方式为在线计费时，CTF内嵌于ePDG，ePDG通过SWy接口与在线计费***(OCS，Online ChargingSystem)交互信用控制请求/信用控制响应消息进行实时在线计费。也可以信任的和/或非信任的非3GPP接入网发送计费相关的信息给3GPP AAA，然后3GPP AAA发送在线计费数据给在线计费***。如：通过HSGW/ePDG(信任的和/或非信任3GPP网络通过HSGW/ePDG接入)将计费相关信息传递到3GPP AAA，由3GPP AAA(内设置有CTF)通过SWo接口与在线计费***(OCS，Online Charging System)交互信用控制请求/信用控制响应消息进行实时在线计费。
本发明中，根据不同的漫游架构的特点及运营商部署的需要，ePDG可以和P-GW统一部署，如图1所示的架构中，ePDG即可以与P-GW统一部署，本发明中，所谓统一部署即是ePDG与P-GW一体设置。图6为本发明ePDG与P-GW统一部署的计费接口示意图，如图6所示，P-GW功能子设备通过离线计费接口Ga/SWz与离线计费网关CGF连接，通过在线计费接口Gy/SWy与在线计费***连接。在这样的离线计费接口和在线计费接口上，原本ePDG单独部署产生的计费信息要做到P-GW产生的计费信息的映射，生成统一的由P-GW产生的新的计费信息。
本发明中，根据不同的漫游架构的特点及运营商部署的需要，ePDG可以和S-GW统一部署，如图2所示的架构中，ePDG即可以与S-GW统一部署，本发明中，所谓统一部署即是ePDG与S-GW一体设置。图7为本发明ePDG与S-GW统一部署的计费接口示意图，如图7所示，S-GW功能子设备通过离线计费接口Ga/SWz与离线计费网关CGF连接；原本ePDG单独部署产生的计费信息要做到S-GW产生的计费信息的映射，生成统一的由S-GW产生的新的计费信息。同时统一部署的S-GW依然通过S5/S8接口和P-GW相连。
以下，结合本发明的支持非3GPP接入的演进分组核心网计费***，对本发明的支持非3GPP接入的演进分组核心网计费方法作详细阐述。
图8为本发明离线计费机制下的计费流程图，如图8所示，本示例离线计费机制下的计费方法具体包括以下步骤：
步骤801：经3GPP AAA的接入认证和鉴权，非信任的非3GPP接入网如WLAN被允许接入EPC核心网；
步骤802：ePDG发送携带用户当前数据流量、计费标识(Charging ID)和PDNConnection ID等计费相关信息发送给离线计费网关；本步骤中，根据计费逻辑功能实体的不同部署情况，ePDG可以发送ACR(CDF独立于ePDG部署)消息到CDF，也可以发送CDR(CDF和CTF都内嵌于ePDG)消息到CGF，也可以发送CDR文件到Billing Domain(CTF、CDF和CGF都内嵌于ePDG)；具体方式可参见前文的相关描述。接口离线计费网关采集计费信息生成CDR文件，离线计费***Billing Domain根据CDR文件产生账单。
步骤803：离线计费网关响应计费数据请求返回计费数据响应到ePDG。
图9为本发明在线计费机制下的计费流程图，如图9所示，本示例在线计费机制下的计费方法具体包括以下步骤：
步骤901：经3GPP AAA的接入认证和鉴权，非信任的非3GPP接入网如WLAN被允许接入EPC核心网；
步骤902：内嵌CTF的ePDG发送携带用户当前数据流量、Charging ID和PDNConnection ID的信用控制信息给在OCS，OCS根据计费策略和当前数据流量的份额请求及对应的业务类型做相应的信用控制。
步骤903：OCS返回信用控制响应到ePDG，信用控制响应中携带保证的业务单元GSU；
步骤904：当在线计费和离线计费都被支持的情况下，计费域(BillingDomain)接收ePDG发送来的计费数据，进一步生成账单。
图10为本发明离线计费机制下的计费流程图，如图10所示，本示例离线计费机制下的计费方法具体包括以下步骤：
步骤1001：经3GPP AAA的接入认证和鉴权，信任的非3GPP接入网如CDMA和/或非信任的非3GPP接入网如WLAN等均被允许接入EPC核心网，其中HSGW(家乡服务网关)是一种信任的非3GPP接入网关；
步骤1002：信任的非3GPP接入网关和/或非信任的非3GPP接入网关如HSGW/ePDG上报当前用户流量信息到3GPP AAA，携带计费标识(Charging ID)和PDN Connection ID等相关计费信息。
步骤1003：3GPP AAA发送含有当前用户流量信息、计费标识(Charging ID)和PDNConnection ID等相关计费信息到离线计费网关/离线计费***；其中计费逻辑功能实体在3GPP AAA的部署也如同实施例一的情况存在多种可能，这里不再一一赘述。
步骤1004：离线计费网关响应计费数据请求返回计费数据响应到3GPPAAA。
图11为本发明在线计费机制下的计费流程图，如图11所示，本示例在线计费机制下的计费方法具体包括以下步骤：
步骤1101：经3GPP AAA的接入认证和鉴权，信任的非3GPP接入网如CDMA和/或非信任的非3GPP接入网如WLAN等均被允许接入EPC核心网，其中HSGW是一种信任的非3GPP接入网关；
步骤1102：信任的非3GPP接入网关和/或非信任的非3GPP接入网关如HSGW/ePDG上报当前用户流量信息、计费标识(Charging ID)和PDNConnection ID等相关计费信息到3GPP AAA。
步骤1103：内嵌CTF的3GPP AAA发送携带用户当前数据流量的信用控制信息给在线计费***OCS，OCS根据计费策略和当前数据流量的份额请求及对应的业务类型做相应的信用控制。
步骤1104：OCS返回信用控制响应到3GPP AAA，其中会携带保证的业务单元GSU；
步骤1105：当在线计费和离线计费都被支持的情况下，计费域接收3GPPAAA发送来的计费数据，进一步生成账单。
本发明中，当根据支持非3GPP接入EPC的不同的漫游架构及运营商的部署需求，决定统一部署P-GW和ePDG时，原本由ePDG与离线/在线计费接口连接，此时由P-GW与离线/在线计费接口连接，如图8所示，此时P-GW上出的离线/在线计费接口将在原本P-GW的接口上映射属于ePDG的计费接口的内容。
当根据支持非3GPP接入EPC的不同的漫游架构及运营商的部署需求，决定统一部署S-GW和ePDG时，原本由ePDG与离线计费接口连接，此时由S-GW与离线计费接口连接，如图9所示，此时S-GW上出的离线计费接口将在原本S-GW的接口上映射属于ePDG的计费接口的内容。而通过S-GW和P-GW之间的S5/S8接口，在线计费的信息交互交由P-GW与OCS进行。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种支持非3GPP接入的演进分组核心网计费方法，其特征在于，所述方法包括：
计费触发功能实体CTF基于非第三代合作伙伴计划3GPP接入网的演进分组数据用量产生计费信息，并发送给离线计费网关和/或在线计费***用于计费，所述CTF设置于演进分组数据网关ePDG中；
所述ePDG与分组数据网关P-GW或服务网关S-GW一体设置。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述离线计费网关中设置有计费数据功能实体CDF和计费网关功能实体CGF。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述CDF和所述CGF设置于所述ePDG中；
或者，所述CDF设置于所述ePDG中，所述CGF设置于所述ePDG之外；
或者，所述CDF和所述CGF设置于3GPP AAA中；
或者，所述CDF设置于所述3GPP AAA中，所述CGF设置于所述3GPP AAA之外。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述CTF设置于所述3GPP AAA中时，所述3GPP AAA从所述ePDG和/或归属服务网关HSGW获取所述非3GPP接入网的演进分组数据用量。
5.根据权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，所述计费信息包括所述非3GPP接入网络接入的用户的演进分组数据用量、计费标识Charging ID和分组数据网络连接标识PDN Connection ID。
6.一种支持非3GPP接入的演进分组核心网计费***，包括CTF，以及离线计费网关和/或在线计费***；所述CTF设置于演进分组数据网关ePDG中；其特征在于，所述ePDG与分组数据网关P-GW或服务网关S-GW一体设置；
CTF，用于基于非第三代合作伙伴计划3GPP接入网的演进分组数据用量产生计费信息，并发送给离线计费网关和/或在线计费***；
离线计费网关和/或在线计费***，用于基于所述计费信息进行离线计费数据记录生成和/或在线计费信用控制。
7.根据权利要求6所述的***，其特征在于，所述离线计费网关中设置有CDF和CGF。
8.根据权利要求7所述的***，其特征在于，所述CDF和所述CGF设置于所述ePDG中；
或者，所述CDF设置于所述ePDG中，所述CGF设置于所述ePDG之外；
或者，所述CDF和所述CGF设置于3GPP AAA中；
或者，所述CDF设置于所述3GPP AAA中，所述CGF设置于所述3GPP AAA之外。
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