专利名称：一种移动分组数据业务中实现用户设备重定向的方法
技术领域：
本发明涉及移动通信领域，尤其涉及一种移动分组数据业务中实现用户设备重定向的方法技术背景随着移动分组数据业务应用的逐渐广泛，如何对移动分组数据业务进行准确合理地进行计费，已成为移动运营商普遍关注的课题。当前通用分组无线业务(GPRS)网络结构，针对用户数据流只能识别到接入点名(APN，Access PointName)和分组数据协议上下文(PDP，Context Packet Data Protocol Context)这一级别。而现实中，并行的多个业务数据流很可能使用同一个PDP Context承载，而不同业务则可能采用不同的计费方式，当前GPRS网络无法满足这一需求。例如，用户可能同时进行流媒体业务和多媒体消息业务，两个业务同时承载在同一个APN和PDP Context中，但计费规则不同，如流媒体业务根据用户数据流量或时间计费，多媒体消息业务则根据事件(如发送或接收一条消息)计费。
分组数据协议，是分组数据包以离散形式传送的各种协议的通称，如IP协议和X.25协议，可以用于外部数据网与核心网的交互，以及核心网络功能实体之间的交互。PDP上下文是在移动台(MS，Mobile Station)和GPRS支持节点(GSN)内，为一个会话保存的信息集合。
APN是标识终端要接入的网络或者业务的一个标识，采用类似域名的格式。
为了对不同类型的IP连接网络能使用相同的计费解决方案，需要对当前GPRS提出一种新的承载计费结构，采用一种通用的基于流的计费机制。
针对这种情况，目前3GPP正在讨论如何实现基于IP流的计费(FBC，FlowBased Charging)，对于一个分组数据业务来说，用户在使用该项业务所消耗的数据量称为业务数据流(SDF，Service Data Flow)，业务数据流是多个IP流组成的集合。而在一个PDP context中可以承载多个不同的业务，因此基于IP流的计费粒度可以小于基于PDP context的计费粒度，从而能够为运营商以及业务提供商提供更为丰富的计费手段。
在3GPP的TS 23.125中对FBC的系统结构、功能要求以及消息流程等方面进行了描述。
支持在线计费的FBC系统结构如图1所示支持离线计费的FBC系统结构如图2所示其中各个功能实体的作用分别为1、传输面功能实体(TPF，Traffic Plane Function)是承载分组数据流的功能实体，可以区分属于不同业务数据流程的分组包，用于离线计费信息收集和执行在线信用控制，当承载发生变化的时候，比如承载的建立，修改和删除过程中，TPF通过Gx接口向CRF请求计费规则，消息中可以携带用户和终端相关的信息(如移动台国际ISDN号码MSISDN、国际移动用户标识IMSI)，承载特性(Qos信息)以及网络相关的信息(如移动网编码MNC，移动国家码MCC)。根据CRF返回的计费规则，TPF在对应的业务数据流上执行分组过滤和计费数据收集。
一个TPF可以由一个或者多个CRF服务，根据UE的标识信息来选择，可以支持预定义的计费规则以及预定义的过滤器。
2、基于业务流计费的计费规则功能实体(CRF，Service Data Flow BasedCharging Rule Function)是保存计费规则的功能实体，支持动态(根据业务准则实时生成一些计费规则数据)和静态(在用户使用数据业务过程中计费规则是一成不变的，静态计费规则可以被动态的激活)的计费规则。CRF通过接收到的TPF信息、AF信息以及OCS信息作为输入，用于选取适当的计费规则，在TPF请求或者有特定事件触发的时候将选取的计费规则发送给TPF一个CRF可以对应多个TPF。
3、应用功能实体(AF，Application Function)代表所有和应用相关的功能实体，可以是运营商自己的，也可以是第三方业务提供商的，AF向CRF提供相应的信息使得CRF可以选择或配置相应的计费规则，AF提供的信息包括业务数据流的标识信息(可以通配)；计费规则选择的信息；应用/业务标识，应用/业务计费规则触发事件，流类型(视频，音频)(可选)，流速率(可选)。
一个AF可以对应于多个CRF。AF可以根据UE的标识信息选择CRF进行交互。
4、信用控制功能实体(CCF，Credit Control Function)是执行信用控制的功能实体，只用于在线计费系统(OCS，Online Charging System)，是通过在现有的OCS中增加新的功能来实现的，通过Ry接口，OCS可以向CRF提供计费规则选择的输入信息。
5、计费收集功能/计费网关功能(CCF/CGF，Charging CollectionFunction/Charging Gateway Function)这两个功能实体是用于离线计费系统的，可以沿用现有的GPRS网络计费中的实现。
目前，根据规范23.125v600中对计费规则的定义，计费规则包含的主要内容有一个特定业务数据流的计费方式在线计费还是离线计费；在离线计费时，是按流量、时长还是流量和时长进行记录；计费键；一个或者多个业务数据流过滤器；优先级其中，过滤器是用来区分属于一个特定业务数据流的分组数据包的，基本的构成是IP五元组，包括源IP地址，目的IP地址，源端口号，目的端口号，传输协议号或者应用协议号。计费键是用于确定费率的。优先级是在计费规则出现重叠的时候用于确定应用哪一个计费规则用的。
如果承载网络是GPRS网络，则TPF位于GPRS网关支持节点(GGSN，Gateway GPRS Supporting Node)处，AF为PDN中的一个业务网关，或者是业务服务器，当IP多媒体子系统(IMS，IP Multimedia Subsystem)承载在GPRS网络之上的时候AF就是P-CSCF，CRF为新增的逻辑实体。TPF作为位于GGSN的一个逻辑实体，通过内部接口进行通信，所以可以将二者作为一个功能实体来看待，统称为传输层面功能实体。
这种计费机制也可以应用于3GPP2和WLAN的网络结构中。
基于FBC的在线计费机制根据现有基于业务数据流计费的实现机制，一个业务如果使用在线计费，那么实现过程可以用下面的流程加以说明1、用户设备(UE，User Equipment)向TPF发送承载建立请求消息。对于GPRS，就是GGSN接收到Create PDP context Request消息；2、TPF向CRF请求计费规则，消息中携带决定CRF选择计费规则的输入信息；3、CRF根据得到的信息来选择相应的计费规则，除了TPF带上来的承载以及用户相关的信息之外，此时CRF处可能也会得到来自AF的应用和业务相关信息和来自OCS的信用控制相关信息；4、CRF将计费规则下发给TPF，作为计费规则请求消息的应答；5、TPF根据CRF提供的对计费规则的操作指示，对相应的计费规则执行应用或者删除的动作；6、TPF检查应用的计费规则，如果发现其中的计费方式是在线计费，那么需要向OCS发起信用请求，请求可用的信用，同时提供相关的输入信息供OCS决定信用时使用；7、OCS提供信用信息给TPF；
8、如果返回可用信用，则TPF向UE返回承载建立接受消息，UE就可以在已经建立的承载上传输数据了；如果没有可用信用，则TPF拒绝此次承载建立请求。
上面只说明了当承载建立时候TPF向OCS请求信用，实现在线计费的情况，除了在承载最初建立之前的时候TPF需要根据得到的计费规则中的计费方式向OCS请求是否有可用信用之外，在承载修改或者承载删除等涉及到承载使用变化的情况，也会导致相应计费规则的变化，对于在线计费可能会影响到信用的分配和使用，这时TPF也需要向OCS发起信用请求消息，由OCS根据用户的帐户信息以及信用信息决定信用的分配和使用。
当OCS发现目前用户的信用已经用光了，那么将下发终结动作信息(TA，Termination Action)给TPF，用于指示TPF执行一些在信用用光时需要执行的动作，这些动作包括丢弃那些通过TPF的，和当前特定业务数据流对应的数据包；指示TPF使用缺省的终结流程，比如让那些和当前特定业务数据流对应的数据包都通过；将那些和当前特定业务数据流对应的数据包重定向到一应用服务器(AS，Application Server)；如果TA是指示TPF丢弃那些和当前特定业务数据流对应的数据包，那么对于用户来说正在应用的业务将被突然中断，因为事先没有任何提示给用户，所以会给用户造成不愉快的使用经历，影响用户对该业务或者该网络运营商的印象；如果TA是指示TPF让那些和当前特定业务数据流对应的数据包都通过而不再产生计费信息，则不利于网络运营商和业务提供商的利益，不符合计费的基本原则；考虑到以上因素，也可以在TA中携带一个AS地址，指示TPF将那些和当前特定业务数据流对应的数据包重定向到一个AS，这个AS可以执行一些和信用过期相关的过程，比如通知用户会话被终结的原因，提供途径供用户进行在线充值等。
在使用基于业务数据流的计费机制实现在线计费的时候，当OCS发现该用户用于当前特定业务数据流的信用已经过期，将发送TA给TPF，如果这个TA中带有AS的地址，说明是OCS指示TPF对当前的业务数据流进行重定向，现有的实现用户重定向的做法是TPF根据得到的AS的地址，将收到的上行数据包的目的地址改写为AS的地址，将收到的下行数据包的源地址改写为AS的地址，这样，用户如果再次发起业务请求，会直接发送到重定向之后的AS去，该AS可以发送一些信息给用户设备，比如接入被限制的原因，如何进行在线充值等。
根据现有技术，为了实现将用户正在使用的某个特定业务数据流重定向到一个有特殊作用的应用服务器，需要这个有特殊作用的应用服务器能够支持这个特定的业务，才能够根据后续用户的请求，执行信息下发等操作，这就带来一个问题网络中存在多少种需要实现在线计费的应用协议，这个特殊的应用服务器就必须支持同样数目的应用协议，否则无法实现重定向之后对特定的业务数据流进行适当处理，然后重用当前的承载实现在线充值等操作。对于这个能够实现在线充值功能的应用服务器来说，既不灵活，也不具备可扩展性。
此外，改写上行和下行数据包中地址的方法，在实际操作时会有一些问题，比如对于GPRS网络来说，TPF是GGSN的一个逻辑实体，本来只是用于对分组数据包进行统计和匹配，进而生成基于业务数据流产生的计费信息，不会影响现有GGSN设备的使用，现在增加了TPF改写上下行数据的需求之后，会对现有的GPRS计费，网管、合法监听以及统计信息收集等很多方面产生影响，从而在互通方面会有问题。
还有一个可能需要考虑的因素，因为OCS是归属网络中的实体，因此OCS在TA中携带的AS地址对应的很可能也是归属网络中的设备，而TPF可能是归属网络的，也可能是拜访网络的，如果用户使用的TPF是拜访网络中的实体，那么OCS下发的AS地址不一定会被TPF所认识，或者GGSN出于安全考虑，不会和另一个网络中的AS建立连接。
发明内容
本发明的目的，就是提出一种移动分组数据业务中实现用户设备重定向的方法，通过利用现有承载网络(如GPRS网络)的实现机制，完成指示UE到一个有特殊作用的应用服务器进行相关在线操作，接收业务终结相关的信息的过程。
为此，本发明采用如下技术方案一种移动分组数据业务中实现用户设备重定向的方法，其特征在于包括以下步骤S1、在线计费系统向传输面功能实体发送终结动作信息，所述的终结动作信息携带第一应用服务器地址，指示传输面功能实体发起重定向操作；S2、传输面功能实体向用户设备发起操作请求，将第一应用服务器地址作为应用信息下发给用户设备；S3、用户设备接收操作请求，保存第一应用服务器地址并返回应答消息；S4、用户设备向第一应用服务器发起业务请求，完成用户设备的重定向。
所述的步骤S2，所述的操作请求为承载修改请求。
所述的步骤S4，用户设备通过已有的承载向第一应用服务器发起业务请求。
所述的步骤S2，所述的操作请求为承载建立请求。
所述的步骤S2，所述的操作请求为承载删除请求。
所述的步骤S4，还包括用户设备与第一应用服务器建立新的承载的过程。
所述的步骤S4，用户设备通过新建立的承载向第一应用服务器发起业务请求。
所述的第一应用服务器为WAP服务器，所述的步骤S4中，所述的用户设备向第一应用服务器发起业务请求使用WAP协议。
所述的第一应用服务器为SIP服务器，所述的步骤S4中，所述的用户设备向第一应用服务器发起业务请求使用SIP协议。
本发明实现用户设备重定向的方法，通过在现有的承载协议基础上进行扩展，将应用服务器地址使用现有的规范从网络侧带给用户设备，可以使得承载网络不需要为了支持一个重定向功能对现有设备和实现进行改动，而用户设备本身就可以支持和各种应用服务器的交互，所以不会增加用户设备的负担，而且，应用这种方法可以重用现有承载网络支持的安全，漫游等多种机制，因此实现方便灵活。
图1是现有技术中支持在线计费的FBC系统结构示意图；图2是现有技术中支持离线计费的FBC系统结构示意图；图3是现有技术中的在线计费流程示意图；图4是本发明在不要求终结当前对话条件下的重定向流程示意图；图5是本发明在要求终结当前对话条件下的重定向流程示意图；图6是本发明另一个重定向流程示意图；图7是本发明在GPRS网络中实施时，不要求终结当前对话条件下的重定向流程示意图；图8是本发明在GPRS网络中实施时，要求终结当前对话条件下的重定向流程示意图；图9是本发明在GPRS网络中实施时，另一个重定向流程示意图。
具体实施例方式
下面结合说明书附图来说明本发明的具体实施方式
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在使用基于业务数据流的计费机制实现在线计费的时候，当OCS发现该用户用于当前特定业务数据流的信用已经过期，将发送TA给TPF，如果这个TA中带有AS的地址，说明是OCS指示TPF对当前的业务数据流进行重定向，那么TPF将这个AS地址通知给承载网络的关口设备，作为和应用相关的信息，通过扩展现有协议，增加一个AS地址类型，使用现有承载网络使用的消息将这个AS地址发送给用户设备，用户设备根据得到的地址，可以使用已经建立的连接，也可以对现有连接进行修改，或者重新建立一个连接，和这个特殊的应用服务器建立会话，接收AS发送的一些信息或者执行在线充值等过程。
考虑到OCS需要向TPF指示的信息可能有多种，如，指示是否终结当前的会话，指示是否发起重定向，指示是否丢包等，所以OCS向TPF下发的TA可能不止一个，也就是说，OCS可能在一个消息中指示TPF执行多个动作。
当OCS指示TPF发起重定向，但是不要求终结当前的会话时，实现方式则如图4所示，从图中可见，具体包括以下步骤S1、当OCS发现信用用光的时候，向TPF下发TA，其中携带一个AS的地址，用于指示TPF发起重定向，不指示TPF终结当前会话；S2、TPF根据TA的指示向UE发起承载修改请求，将AS地址作为应用相关信息下发给UE；S3、UE接受承载修改请求，保存AS地址，返回承载修改的应答消息；S4、然后UE就可以利用现有的承载，向AS发起业务请求，使用的应用协议根据AS的地址类型决定，如果AS是WAP Server，则使用WAP和AS建立连接，如果AS是SIP AS，则使用SIP协议和AS通信。
当OCS指示TPF发起重定向，同时要求终结当前的会话时，实现方式如图5所示，从图中可见，具体包括以下步骤S1、当OCS发现信用用光的时候，向TPF下发TA，其中携带一个AS的地址，用于指示TPF发起重定向，同时指示TPF终结当前会话；S2、TPF根据TA的指示向UE发起承载删除请求，将AS地址作为应用相关信息下发给UE；S3、UE接受承载删除请求，保存AS地址，返回承载删除的应答消息；S4、UE利用得到的AS地址，建立一个新的承载，向AS发起业务请求，使用的应用协议根据AS的地址类型决定，如果AS是WAP Server，则使用WAP和AS建立连接，如果AS是SIP AS，则使用SIP协议和AS通信。
当OCS指示TPF发起重定向，实现方式如图6所示，从图中可见，具体包括以下步骤S1、当OCS发现信用用光的时候，向TPF下发TA，其中携带一个AS的地址，用于指示TPF发起重定向，同时可以指示TPF是否终结当前会话；S2、TPF根据TA的指示向UE发起承载建立请求，将AS地址作为应用相关信息下发给UE；S3、UE接受承载建立请求，保存AS地址，返回承载建立的应答消息；S4、UE利用得到的AS地址，建立一个新的承载，向AS发起业务请求，使用的应用协议根据AS的地址类型决定，如果AS是WAP Server，则使用WAP和AS建立连接，如果AS是SIP AS，则使用SIP协议和AS通信。
下面我们以GPRS网络作为承载网络，描述本发明的具体实现方式，如果使用了其他承载网络，比如CDMA2000或者无线局域网(WLAN)，可以应用类似的思路来实现用户设备的重定向，在此不多加描述。
如图7所示，是不要求终结当前的会话时的重定向过程，从图中可见，包括以下步骤1)OCS下发TA给TPF，其中带有AS的地址；2)作为GGSN的一个逻辑实体，TPF根据TA的指示，通知GGSN，GGSN决定发起更新PDP上下文请求，消息中的PCO IE(refix Control OperationInformation Element)中带有AS的地址；3)GPRS服务支持节点(SGSN，Serving GSN)收到GGSN发送的更新PDP上下文请求消息后，对一些参数进行处理，但是对PCO IE是透传的，然后发起修改PDP上下文请求；4)MS返回修改PDP上下文接受消息作为确认，如果MS不接受此次修改，可以去激活该上下文然后重新发起新的PDP上下文激活过程；
5)执行无线接入承载的修改(该过程是可选的)；6)SGSN收到修改PDP上下文接受消息之后，或者RAB修改过程完成之后，发送更新PDP上下文应答消息给GGSN；其中C1是触发智能网的过程，在此略过。
如图8所示，是要求终结当前的会话时的重定向过程，从图中可见，包括以下步骤1)OCS下发TA给TPF，其中带有AS的地址；2)作为GGSN的一个逻辑实体，TPF根据TA的指示，通知GGSN，GGSN决定发起删除PDP上下文请求，消息中的PCO IE中带有AS的地址；3)SGSN收到GGSN发送的删除PDP上下文请求消息后，发起去激活PDP上下文请求，其中对PCO IE是透传的；MS删除这个PDP上下文，返回去激活PDP上下文接受消息作为确认；4)SGSN可以在收到MS返回的去激活PDP上下文接受消息之前或者之后发送删除PDP上下文应答消息给GGSN；5)执行无线接入承载的释放过程(该过程是可选的)；其中C1是触发智能网的过程，在此略过。
如图9所示，是要求终结当前的会话时的重定向过程，从图中可见，包括以下步骤1)OCS下发TA给TPF，其中带有AS的地址；2)作为GGSN的一个逻辑实体，TPF根据TA的指示，通知GGSN，GGSN决定通知MS发起一次新的PDP上下文激活过程，消息中的PCO IE中带有AS的地址；步骤2中的发送路由信息过程是为了向HLR查询当前为MS服务的SGSN的位置信息，在本发明的这种情况下，因为用户已经建立了一个激活的PDP连接，所以，可选的步骤2就不需要执行了；3)所以GGSN直接发送一个PDU通知请求消息给SGSN，其中的PCOIE带有AS的地址，SGSN返回对应的应答作为确认；
4)SGSN发送请求PDP上下文激活消息给MS，其中PCO IE透传给MS；5)MS根据得到的信息，发起一般的PDP上下文激活过程。
在本发明中，为了实现以上过程，要求GGSN向MS发送的消息中要携带PCO IE这个参数，这个参数是现有GTP协议中就有的一个参数，是可选的，用于在需要的时候从MS到GGSN，或者从GGSN到MS携带一些和应用层相关的信息，为了能够实现从GGSN到MS方向能够携带AS地址，需要在现有的GTP协议规范(TS 24.008)中定义一个新的ID，比如0005H，用于指示PCO是传送一个应用服务器地址的，如下-0001H(P-CSCF Address)；-0002H(IM CN Subsystem Signaling Flag)；-0003H(DNS Server Address)；and-0004H(Policy Control rejection code)；-0005H(Application Server Address)。
权利要求
1.一种移动分组数据业务中实现用户设备重定向的方法，其特征在于包括以下步骤S1、在线计费系统向传输面功能实体发送终结动作信息，所述的终结动作信息携带第一应用服务器地址，指示传输面功能实体发起重定向操作；S2、传输面功能实体向用户设备发起操作请求，将第一应用服务器地址作为应用信息下发给用户设备；S3、用户设备接收操作请求，保存第一应用服务器地址并返回应答消息；S4、用户设备向第一应用服务器发起业务请求，完成用户设备的重定向。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的步骤S2，所述的操作请求为承载修改请求。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于所述的步骤S4，用户设备通过已有的承载向第一应用服务器发起业务请求。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的步骤S2，所述的操作请求为承载建立请求。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的步骤S2，所述的操作请求为承载删除请求。
6.如权利要求4或5所述的方法，其特征在于所述的步骤S4，还包括用户设备与第一应用服务器建立新的承载的过程。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于所述的步骤S4，用户设备通过新建立的承载向第一应用服务器发起业务请求。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的第一应用服务器为无线应用协议(WAP)服务器，所述的步骤S4中，所述的用户设备向第一应用服务器发起业务请求使用WAP协议。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的第一应用服务器为会话发起协议(SIP)服务器，所述的步骤S4中，所述的用户设备向第一应用服务器发起业务请求使用SIP协议。
全文摘要
本发明涉及一种移动分组数据业务中实现用户设备重定向的方法。包括S1、在线计费系统向传输面功能实体发送终结动作信息，所述的终结动作信息携带第一应用服务器地址，指示传输面功能实体发起重定向操作；S2、传输面功能实体向用户设备发起操作请求，将第一应用服务器地址作为应用信息下发给用户设备；S3、用户设备接收操作请求，保存第一应用服务器地址并返回应答消息；S4、用户设备向第一应用服务器发起业务请求，完成用户设备的重定向。本发明将应用服务器地址使用现有的规范从网络侧带给用户设备，可以使得承载网络不需要为了支持一个重定向功能对现有设备和实现进行改动，不会增加用户设备的负担，实现方便灵活。
文档编号H04L12/28GK1753370SQ20041008301
公开日2006年3月29日 申请日期2004年9月22日 优先权日2004年9月22日
发明者武亚娟, 段小琴 申请人:华为技术有限公司