专利名称：公共陆地移动网(plmn)分组网中统一管理资源的一种方法
技术领域：
本发明涉及到宽带码分复用(WCDMA)/通用分组无线业务(GPRS)移动通信领域，尤其是对网络资源进行管理。
背景技术：
在WCDMA/GPRS系统中，移动运营商联合接入点名称(APN)运营者为移动用户提供高速分组传输业务。分组无线业务网关支持点(GGSN)设备作为PLMN中移动用户接入外部分组数据网APN(包括ISP、Internet、企业用户、PLMN的专用网等)的接入设备，主要包括用户会话管理、用户数据管理、数据转发和计费、接入外部数据网等功能；APN提供外部分组数据的承载功能和接入应用服务器的功能。它们在网络中位置如图1所示。在用户上网时，GGSN负责到APN的AAA服务器对用户鉴权，分配属于APN地址空间的动态IP地址，建立和APN的连接通道，生成用户上下文，成功完成后，用户可以正常的上网；用户上网过程中，GGSN负责用户数据的转发及计费信息的收集；用户下网时，回收用户IP地址，断掉用户链接。
在现在的WCDMA/GPRS网络中，主要有以下问题存在。
1、在一个网络中为方便用户接入，有多个GGSN分布在全网的不同地方，通过这些GGSN都能接入到同一个APN，如果APN很多，这种接入是十分复杂的，目前移动运营商缺少一种对APN进行全网管理的有效方法，如管理通过移动网络可以接入哪些APN、这些APN的属性等信息。在一个GGSN设备上也可以对接入到这个GGSN的APN进行管理，但这种管理是局部的，不完善的。
2、一个网络通过GGSN提供的接入能力，包括用户数和总的带宽，都是有限的，移动运营商对网络进行有效运营管理的方法是把这些接入能力“批发”给各个APN(主要是ISP)。类似于固网，移动运营商关注于无线接入，ISP关注于分组接入和提供业务，共同分享利益。但目前网络上缺少对所有GGSN的接入用户数和带宽进行管理批发的方法。如果让每个APN拥有一个GGSN，也是不经济合理的。
3、用户通过GGSN接入一个APN时，需要为用户分配动态IP地址，目前的IP地址都是各个GGSN设备分别管理APN的地址空间的一部分，地址利用率较低。在APN的地址空间地址紧缺时，全网统一管理IP地址能增加利用率，目前缺少一种能在全网对APN的地址空间进行分配回收管理的方法。
4、移动运营商给APN运营者提供无线网络接入功能，移动运营商需要向APN运营者收取一定的费用。目前的计费方法是移动运营商和APN运营者分别对用户计费，APN运营者按月付费给运营商，或者由移动运营商对用户统一计费，再按比例分成给APN运营者，这种计费方式是一种粗略的计费，移动运营商缺少对APN精确收费的方法，如根据用户接入APN的实际使用情况向APN收费。
发明内容
本发明的目的是提供一种在WCDMA/GPRS网络中对资源进行统一管理方法，统一管理的能力包括APN管理、IP地址管理、GGSN接入用户数和带宽管理、对APN计费等。具体技术方案如下。
(一)系统功能描述在WCDMA/GPRS系统中增加一个对全网资源统一管理的设备GMC(GGSN ManageCenter)，该设备在网络中位置如图2所示。
GMC设备主要完成功能包括1、用户数管理；对GGSN的最大接入用户数，以及“批发”给各APN的最大接入用户数进行统一管理。当接入APN的用户数超过最大允许数时，拒绝该APN新用户接入。移动运营商按照”批发“用户数方式向APN运营者收费，提高GGSN接入用户数能力的利用率。
2、带宽管理对GGSN的最大接入带宽，以及“批发”给各APN的最大带宽进行统一管理。当接入APN的用户使用的总带宽超过最大允许数时，拒绝该APN的新用户接入。移动运营商按照“批发”的用户数向APN运营者收费，提高GGSN接入带宽能力的利用率。
APN带宽的计算方法在用户激活上下文和更新上下文时，需要和GGSN协商QOS，GMC根据用户协商后的QOS(包括用户使用的带宽)累计，可以得出APN使用的总带宽。QOS的定义参加3GPP协议规定。
3、APN管理对通过移动网络接入的APN进行统一的维护管理和统计。APN维护管理包括APN的基本信息管理、APN和GGSN的连接关系管理、提供业务能力管理等，这里和HLR中对APN的管理区别是HLR主要管理APN的签约信息；APN统计包括APN的业务量统计、个人用户的业务量统计等；结合用户数“批发”和带宽“批发”功能，为运营商提供一种方法实现灵活的运营管理策略。4、IP地址管理对APN的IP地址空间进行统一管理，在激活时为用户分配IP地址，去活时回收IP地址，提高IP地址利用率。5、对APN计费对用户使用外部分组数据网资源的情况进行统计和记录，包括用户接入APN的历史记录，用户接入APN的流量、时间段统计，及记录其它能用于对APN计费的信息。这些信息用于对APN运营者收费的依据。6、GGSN设备的使用情况和状态监控功能；7、还可以包含Portal服务器功能、PUSH业务域名服务器功能、AAA服务器功能等。(二)流程说明完成以上描述的功能对系统原有的激活、更新、去活流程有一定影响，需要改变流程以支持新的功能，新的流程如下(没有涉及的流程默认不变)1、如图3所示，激活流程说明如下(1)用户激活上下文，GGSN请求AAA服务器对用户进行鉴权；(2)鉴权通过后，GGSN向GMC发送资源请求消息，消息内容至少包括用户标识GGSN标识GGSN地址主叫号码(MSISDN或IMSI)被叫号码(APN)用户请求QOS是否分配动态地址(3)GMC处理请求消息的功能包括a、统计接入APN的用户数，并检测是否超过”批发“的用户数，超过则拒绝接入此APN的用户激活；b、对用户请求QOS协商，根据协商后QOS，统计接入APN的带宽，并检测是否超过”批发“的带宽，如果超过则拒绝用户接入此APN；c、给用户分配IP地址；d、对用户使用APN的信息进行记录，以便对APN运营商收费；e、根据APN基本信息，返回用户访问此APN的方式和权限，如计费方式、用户能使用的业务等。(4)如果用户接入的APN不能满足要求，则GMC返回给GGSN失败消息，失败消息内容至少包括用户标识失败原因(5)否则，返回成功消息，消息内容至少包括用户协商后的QOS动态IP地址是否二次计费及计费方式与用户相关的APN信息或者权限(6)GGSN收到失败应答消息后，返回用户激活失败；否则通知AAA服务器开始计费，再返回成功应答给用户。激活完成。2、如图4所示，更新流程说明如下(1)GGSN接收到上下文更新请求，把与计费相关的信息上报给AAA服务器；(2)如果用户QOS更新，需要通知GMC检查APN是否能满足更新要求；如果GMC正在对用户进行二次计费，需要把计费相关的信息上报给GMC，更新时GGSN发给GMC的消息内容至少包括用户标识GGSN标识GGSN地址主叫号码(MSISDN或IMSI)被叫号码(APN)用户请求QOS(3)若APN满足要求，GMC给GGSN返回成功应答，消息内容至少包括用户标识协商后的QOS(4)否则，返回失败应答给GGSN，消息内容至少包括用户标识失败原因3、如图5所示，删除流程说明如下(1)上下文删除时，GGSN上报给GMC，上报消息内容至少包括用户标识GGSN标识GGSN地址主叫号码(MSISDN或IMSI)被叫号码(APN)用户使用的QOS用户使用的IP地址(2)GMC释放用户的IP地址；重新统计APN的用户数和使用的带宽；统计记录用户接入APN的情况，作为对APN运营者收费的依据；返回应答给GGSN，消息内容至少包括用户标识是否正常删除(三)GGSN和GMC设备间通讯1、通讯可靠性和安全性在GGSN和GMC之间通讯，可采用超时重发机制确保可靠性；可以使用加密或者隧道技术保证信息的安全性；2、设备间维护消息GGSN正常运营期间定期向GMC发送握手消息，消息内容包括GGSN标识GGSN地址GGSN在启动后，向GMC发送开始正常运营消息，消息内容包括GGSN标识GGSN地址GGSN在重启前，向GMC上报此异常事件，消息内容包括GGSN标识
GGSN地址本发明方法的效果是；能有效解决运营商对PLMN资源的管理问题，提供给运营商一种集中高效的运营管理方法，有效提高网络资源利用率，方法简单实用。
图1原有技术实现网络资源管理。
图2本发明实现网络资源统一管理。
图3本发明的激活流程。
图4本发明的更新流程。
图5本发明的删除流程。
具体实施例方式
在WCDMA/GPRS系统中增加一个对全网资源统一管理的设备GMC，即GGSN ManageCenter，该设备在网络中的核心网上，连接各个GGSN。同时系统原有的激活、更新、删除流程均不能满足要求，因此配合GMC，也对系统流程进行了增改。
当用户提出上网请求时，GGSN接收到激活上下文请求消息，向AAA服务器请求对用户进行鉴权。鉴权通过后，GGSN向GMC发送资源请求消息，如用户标识、GGSN标识、GGSN地址、主叫号码、用户请求QOS和是否分配动态地址。此时，GMC对请求信息进行判断，即是否让用户接入。比如，GMC对于接入APN的用户数进行统计，并检测是否超过“批发”的用户数。当接入APN的用户数超过最大允许数时，则拒绝该APN新用户接入，这样移动运营商按照“批发”用户数方式向APN运营者收费，提高GGSN接入用户数能力的利用率。又比如，GMC对于用户请求QOS协商，根据协商后QOS，统计接入APN的带宽，并检测是否超过“批发”的带宽。当接入APN的用户使用的总带宽超过最大允许数时，拒绝该APN的新用户接入，这样移动运营商按照“批发”的用户数向APN运营者收费，提高GGSN接入带宽能力的利用率。
如果用户接入的APN满足要求，即接入APN的用户数未达到最大允许数，接入APN的带宽也未超过最大允许数，则GMC将给用户分配IP地址，对用户使用APN的信息进行记录，作为对APN计费的依据，并根据APN基本信息，返回用户访问此APN的方式和权限，如计费方式、用户能使用的业务。GMC返回给GGSN成功消息，消息内容包括用户协商后的QOS、动态IP地址、是否二次计费及计费方式和与用户相关的APN信息或者权限，此时用户处于激活状态。此时，GMC开始对APN计费，包括用户接入APN的流量、时间段统计，并监控GGSN设备的使用情况和状态。
当用户QOS更新，GGSN发给GMC的消息内容包括用户标识、GGSN标识、GGSN地址、主叫号码、被叫号码以及用户请求QOS，此时需要通知GMC检查APN是否能满足更新要求，即接入APN的用户数是否达到最大允许数以及接入APN的带宽是否超过最大允许数。如果接入APN的用户数未达到最大允许数，接入APN的带宽也没有超过最大允许数，则GMC给GGSN返回成功应答，如用户标识和协商后的QOS信息，用户更新成功；否则，GMC给GGSN返回失败应答，如用户标识和失败原因信息，用户更新失败。
当用户下网时，GGSN上报给GMC诸如用户标识、GGSN标识、GGSN地址、主叫号码、被叫号码、用户使用的QOS以及用户使用的IP地址消息，此时GMC释放用户的IP地址，提高了IP地址的利用率，并重新统计APN的用户数和使用的带宽，统计记录用户接入APN的情况，作为对APN运营者收费的依据，返回应答给GGSN，包括用户标识和是否正常删除的信息。
权利要求
1.公共陆地移动网(PLMN)分组网中统一管理资源的一种方法，其特征在于，在原有的宽带码分复用(WCDMA)/通用分组无线业务(GPRS)系统中增加一个对全网资源统一管理的设备GMC(GGSN Manage Center)，增改了系统的流程，具体步骤如下a)激活a-1)用户激活上下文，GGSN请求AAA服务器对用户进行鉴权；a-2)鉴权通过后，GGSN向GMC发送资源请求消息，消息内容至少包括用户标识、GGSN标识、GGSN地址、主叫号码(MSISDN或IMSI)、APN、用户请求QOS、是否分配动态地址；a-3)GMC处理请求消息；a-4)如果用户接入的APN不能满足要求，则GMC返回给GGSN失败消息，失败消息内容至少包括用户标识和失败原因，GGSN收到失败应答消息后，返回用户激活失败；a-5)否则，返回成功消息，消息内容至少包括用户协商后的QOS、动态IP地址、是否二次计费及计费方式、与用户相关的APN信息或者权限，GGSN收到成功消息后，通知AAA服务器开始计费，再返回成功应答给用户，激活完成；a-6)结束。b)更新b-1)GGSN接收到上下文更新请求，把与计费相关的信息上报给AAA服务器；b-2)如果用户请求QOS更新，需要通知GMC检查APN是否能满足更新要求；如果GMC正在对用户进行二次计费，需要把计费相关的信息上报给GMC，更新时GGSN发给GMC的消息内容至少包括用户标识、GGSN标识、GGSN地址、主叫号码、APN、用户请求QOS；b-3)若APN满足要求，GMC给GGSN返回成功应答，消息内容至少包括用户标识和协商后的QOS；b-4)否则，返回失败应答给GGSN，消息内容至少包括用户标识和失败原因；b-5)结束。c)删除c-1)上下文删除时，GGSN上报给GMC，上报消息内容至少包括用户标识、GGSN标识、GGSN地址、主叫号码、APN、用户使用的QOS、用户使用的IP地址；c-2)GMC释放用户的IP地址；重新统计APN的用户数和使用的带宽；统计记录用户接入APN的情况，作为对APN运营者收费的依据；返回应答给GGSN，消息内容至少包括用户标识和是否正常删除；c-3)结束。
2.如权利要求1所述的PLMN分组网中统一管理资源的一种方法，其进一步特征在于，所述GMC，位于系统的核心网上，连接各个GGSN。
3.如权利要求1所述的PLMN分组网中统一管理资源的一种方法，其进一步特征在于，所述GMC处理请求消息包括如下步骤1)统计接入APN的用户数，并检测是否超过“批发”的用户数，超过则拒绝接入此APN的用户激活；2)对用户请求QOS协商，根据协商后QOS，统计接入APN的带宽，并检测是否超过“批发”的带宽，如果超过则拒绝用户接入此APN；3)给用户分配IP地址；4)对用户使用APN的信息进行记录，以便对APN收费；5)根据APN基本信息，返回用户访问此APN的方式和权限，如计费方式、用户能使用的业务等；6)结束。
4.如权利要求1所述的PLMN分组网中统一管理资源的一种方法，其进一步特征在于，所述GMC和GGSN之间通讯，采用超时重发机制以及加密或者隧道技术。
5.如权利要求1所述的PLMN分组网中统一管理资源的一种方法，其进一步特征在于，所述GMC包含有Portal服务器，PUSH业务域名服务器以及AAA服务器。
6.如权利要求1所述的PLMN分组网中统一管理资源的一种方法，其进一步特征在于，所述GGSN在正常运营期间向GMC发送握手消息，消息内容包括GGSN标识和GGSN地址。
7.如权利要求1所述的PLMN分组网中统一管理资源的一种方法，其进一步特征在于，所述GGSN在启动后，向GMC发送开始正常运营消息，消息内容包括GGSN标识和GGSN地址。
8.如权利要求1所述的PLMN分组网中统一管理资源的一种方法，其进一步特征在于，所述GGSN在重启前，向GMC上报此异常事件，消息内容包括GGSN标识和GGSN地址。
全文摘要
本发明涉及到宽带码分复用(WCDMA)/通用分组无线业务(GPRS)移动通信领域，公共陆地移动网(PLMN)分组网中统一管理资源的一种方法。该方法在原有的WCDMA/GPRS系统中增加一个对全网资源统一管理的设备GMC(GGSN Manage Center)，并相应增改了系统的激活流程、更新流程和删除流程，实现通用分组无线业务网关支持点(GGSN)接入用户数管理、GGSN带宽管理、接入点名称(APN)管理、IP地址管理、APN计费管理等，有效解决运营商对PLMN资源的管理问题，提供给运营商一种集中高效的运营管理方法，有效提高网络资源利用率，方法简单实用。
文档编号H04W48/06GK1452333SQ0211135
公开日2003年10月29日 申请日期2002年4月15日 优先权日2002年4月15日
发明者陈诚 申请人:华为技术有限公司