专利名称：一种计费方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信技术，特别是指一种全球微波互联接入(Wimax， WorldwideInteroperability for Microwave Access) N ^ ^ Λ H H^ ^ # f^C # if ^lJ (3GPP，3rd Generation Partnership Project)网络的计费方法及系统。
背景技术：
3GPP演进的分组系统( EPS，Evolved Packet System)由演进的陆地通用无线接入 网络(E-UTRAN，Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network)、移动管理单元 (MME,MobiIity Management Entity)、服务网关(S-GW，ServingGateway)、分组数据网络网 关(P-GW，PDN Gff, Packet Data Network Gateway)、归属用户服务器(HSS，Home Subscriber Server)、3GPP 认证授权计费(AAA, Authentication Authorization Accounting)月艮务器、 策略和计费规则功能(PCRF，Policy and Charging Rules Function)、及其他支撑节点组 成。其中，MME负责非接入层信令的处理、核心网节点之间的移动性管理信令的处理、 P-GW及S-GW的选择、空闲状态下用户设备(UE，User Equipment)可达性管理、以及跟踪区 列表的选择等功能。S-Gff的功能包括作为eNodeB间切换的本地锚点，空闲模式下下行数据的缓存， 合法监听，数据报文路由，以及跨运营商时基于用户与服务质量等级标识(QCI，QoS Class Identifier)的计费。P-GW 是 3GPP EPS 与分组数据网络(PDN，Packet Data Network)的边界网关， 其功能包括基于用户的报文过滤，合法监听，UE的地址分配，传输层报文服务质量(QoS， Quality of Service)标签，上行与下行基于业务的计费，基于聚合最大比特速率(AMBR， Aggregate Maximum Bit Rate)的下行速率保证，动态主机分配协议(DHCP，Dynamic Host Configuration Protocol) v4/v6 功能，基于相同保证比特率(GBR，Guaranteed Bit Rate) QCI的累积最大比特速率(MBR，MaXimum Bit Rate)的下行速率保证，另外还负责上下行的 承载绑定。PCRF是实现策略和计费规则的功能实体，通过Rx接口获取上层的业务信息，生 成QoS策略和计费策略，通过S7/S7x接口将QoS策略和计费策略下达到位于P-GW的策略 与计费执行功能(PCEF，Policy and Charging EnforcementFunction)、及位于 S-GW 或非 3GPP(non-3GPP)接入网关的承载绑定和事件报告功能(BBERF，Bearer Binding and Event Report Function)，并要求强制实施。接口 S7c与S-GW相连，接口 S7a与非3GPP接入网关 相连。计费分为在线计费与离线计费两种计费方式。其中，在线计费包括两个子功能额 度计算(unit determination)与计费(rating)，额度计算是指在进行业务之前对非钱额 度(所剩的流量、时间之类)进行计算，而计费则是将由额度计算获得的非钱单位转换为具 体的钱值。这两个功能均可以位于计费触发功能(CTF，Charging Trigger Function)中，即PCEF中。额度计算的功能依赖于对当前业务类型的获知，从而确定其费率EPS的网络架构如图1所示，其中，非3GPP网络被分为可信任非3GPP IP接入网络 和不可信任非3GPP IP接入网络。可信任非3GPP IP接入网络可直接通过S2a接口与P-GW 相连；不可信任非3GPP IP接入网络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。S2c是UE和P-GW之间的接口， 提供了 UE与接入网关之间用户面的控制以及移动性的支持。S2c接口可适用于3GPP网关 或者信任/非信任的非3GPP接入网关。随着 3GPP 系统架构演进(SAE, System Architecture Evolution)网络的发展， 3GPP SAE网络的架构与原有3GPP网络的架构相比，已经有了很大变化，这些变化有引入 了 S-GW/非3GPP接入网关功能实体，引入了策略和计费控制(PCC，Policy and Charging Control)架构中的BBERF，等等。Wimax网络目前定义了适配3GPP PCC R7的网络架构以及相关协议，Wimax PCC R7的网络架构如图3所示。其中，锚定接入服务网络(ASN，AccessService Network)网 关(AnchorASN Gff)作为代理PCEF (A-PCEF)，接收从PCRF下达的经策略分发功能(PDF， Policy Distribution Function)转发的PCC策略，ASN GW支持离线计费和在线计费，其离 线计费接口 PCC-R3-0FC与AAA服务器相连，AAA服务器通过3GPP的Gz接口与离线计费系 统(0FCS，Offline Charging System)相连。ASN GW 的在线计费接口 PCC-R3-0C 经计费分 发功能(CDF, Charging Distribution Function)与在线计费系统(0CS, OnlineCharging System)相连。如果锚定ASN Gff与PCRF通过PDF进行PCC策略的交互，则该锚定ASN Gff 为A-PCEF ；如果锚定ASN Gff不需要通过PDF与PCRF进行PCC策略的交互，则该锚定ASN Gff 为 PCEF。3GPP PCC R8网络架构如图2所示。其中，BBERF位于S-GW或非3GPP接入网关， PCEF则位于P-GW。这对于Wimax网络接入3GPP R8网络提出了新的要求，考虑到Wimax论 坛目前已经制定了基于3GPP PCC R7的资源控制方式，那么，如何尽量在保存现有3GPP PCC R7可用功能的同时适应3GPPPCCR8的网络架构，成为一个亟待解决的问题。例如，接入服务 网络网关ASNGW需要动态的计费参数，而在3GPP PCC R8架构中却无法获取这些参数，无法 进行计费。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种计费方法及系统，实现Wimax网络接 入3GPP R8网络的计费。为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的一种计费方法，该方法包括策略和计费规则功能PCRF向认证授权计费AAA/用户签约数据库SI5R发送计费信 息；AAA/SPR向接入服务网络网关ASN Gff发送所述计费信息；接入服务网络网关ASN GW根据接收的所述计费信息，进行计费。该方法具体包括PCRF向AAA/Sra转发应用功能AF下发的业务信息；AAA/STO根 据所述业务信息确定计费信息，并向ASN Gff发送所述计费信息。
该方法具体包括PCRF向AAA/Sra转发AF下发的业务信息；AAA/STO向ASN Gff发 送所述业务信息；ASN GW根据收到的所述业务信息确定计费信息所述AAA/Sra向ASN Gff发送业务信息，包括直接向ASN Gff转发收到的所述业务信息；或者，将收到的所述业务信息转换为AAA/Sra与ASN Gff约定的格式后发送给ASN GW。一种计费系统，包括PCRF,用于向AAA/Sra发送计费信息；AAA/SPR，用于向ASN Gff发送计费信息；ASN GW，用于根据接收的所述计费信息，进行计费。所述PCRF具体用于向AAA/Sra转发AF下发的业务信息；所述AAA/Sra具体用于根据所述业务信息确定计费信息，并向ASN GW发送所述计 费fn息。所述PCRF具体用于向AAA/Sra转发AF下发的业务信息；所述AAA/Sra具体用于向ASN Gff发送业务信息；所述ASN Gff具体用于根据收到的业务信息确定计费信息。所述AAA/Sra用于向ASN Gff发送业务信息，具体为直接向ASN Gff转发收到的所述业务信息；或者，将收到的所述业务信息转换为AAA/SPR与ASN Gff约定的格式后发送给ASN GW。根据本发明提供的方案，Wimax网络能够获得计费的相关参数，从而实现Wimax网 络的独立计费；并且，尽量在保存现有3GPP PCC R7可用功能的同时，适应了 3GPP PCC R8 的网络架构，能够做到对3GPP PCC R7的兼容，有利于3GPP SAE网络的发展。
图1为EPS的网络架构示意图；图2为3GPP PCC R8网络架构示意图；图3为Wimax PCC R7的网络架构示意图；图4为Wimax与3GPP R8互联的网络架构示意图；图5为本发明中Wimax网络动态业务离线计费流程示意图；图6为本发明中Wimax网络动态业务在线计费流程示意图。
具体实施例方式演进的分组核心(EPC，Evolved Packet Core)网络架构如图1所示，3GPPPCC R8网络架构如图2所示。其中，BBERF位于S-GW或非3GPP接入网关，PCEF则位于P-GW。 Wimax与3GPP R8互联的网络架构如图4所示，可以很自然地看出，Wimax的锚定接入服务 网络(ASN，Access Service Network)网关即为3GPP EPC网络中的非3GPP接入网关，因 此，BBERF物理上位于锚定ASN网关(Anchor ASN Gff)。3GPP 23. 402中规定了非3GPP接入网关中的计费功能为根据QCI为每个UE搜 集上行与下行的数据流量。与此相对应地，3GPP PCC中规定PCRF只对BBERF下达QoS策略 而非PCC策略，即PCRF下达给BBERF的策略仅是QoS策略，不包含计费方面的内容、即计费策略。计费策略包括计费键(Charging key)、业务标识(Service ID)应用功能计费标识(AF-Charging ID)、测量方法如按流量、计费方式如离线还是在线、计费报告的粒度等。其 中，AF-Charging ID用于关联承载层与上层应用层的计费，由应用功能(AF，Application Function)直接提供，例如，在部署了 IP多媒体子系统(IMS)业务的情况下，IMS服务器通 过向PCRF提供AF-Charging ID，来关联应用层与承载层的计费；而Service ID、Charging key则对应着具体业务的费率；计费方式通常是用户签约信息；而测量方法则与具体的业 务类型相关，如网络电话(VoIP，Voice over Internet Protocol)业务需要按时间计费、而 基于文件传输协议(FTP，File Transfer Protocol)的业务则需要按流量计费。在线计费中，业务信息是必不可少的一个参数。如果实行动态计费，且额度计算等 功能位于ASN GW，若ASN GW无法获得实时的业务信息，则无法实现动态的在线计费。但是 如果根据动态业务对用户进行计费，则不仅仅需要搜集流量，还需要以上各参数。如果ASN GW作为BBERF接入3GPP EPC网络，在现有3GPP PCC R8网络架构下是无法获得Wimax网络 独立计费所需的这些参数的，通过本发明提供的方案中，Wimax网络将能够获得计费的相关 参数，从而实现Wimax网络的独立计费。本发明中，PCRF向AAA (SPR)发送计费所需信息，AAA (SPR)向ASN Gff发送计费所 需信息。存储有用户签约数据的用户签约数据库(SPR)功能实体与AAA服务器可以部署于 同一网络实体；也可以分离部署于不同网络实体，此时，二者之间存在交互接口，这里，统一 简称为 AAA (SPR)或 AAA/SPR。具体地，PCRF向AAA (SPR)发送计费信息；AAA (SPR)向ASN Gff发送计费信息，如将 计费信息包含在发送给ASN GW的授权改变(CoA，Change ofAuthorization)消息中，从而 使ASN GW获得计费信息。或者，PCRF向AAA(SPR)转发AF下发的业务信息，AAA(SPR)根据收到的业务信息 确定计费信息，并向ASN GW发送计费信息，如将计费信息包含在发送给ASN GW的CoA消息 中。或者，PCRF向AAA(SPR)转发AF下发的业务信息，AAA(SPR)向ASN Gff发送业务 信息，ASN GW根据收到的业务信息确定计费信息。AAA(SPR)可以直接将收到的业务信息 向ASN GW转发，也可以将收到的业务信息转换为AAA(SPR)与ASN GW约定的格式后发送给 ASN GW0ASN GW最后获得的计费信息包括所进行业务的类别等内容。下面通过两个具体实施例对本发明的具体实现进行更为详细的描述。图5为本发明中Wimax网络动态业务离线计费流程示意图，如图5所示，Wimax网 络动态业务离线计费的具体处理过程包括步骤501 用户在Wimax网络中附着成功后，发起某种业务、如IMS业务，向AF发 送业务请求(Service Request)消息。步骤502 为了使应用层计费与承载层计费能够关联，AF需要分配AF-Charging ID。步骤503 由于网络中部署了 PCC功能，AFjB IMS中的呼叫会话控制功能(SCSF) 需要向PCRF提供业务信息，业务信息包括业务类型、媒体流的描述、及QoS的需求等，因此， AF fflil Rx Π W^tX %StXit^c (Diameter AAR, Diameter Authentication and/or Authorization Request)消息向 PCRF 下发 AF-Charging ID 和业务信息步骤504 步骤505 =PCRF收到AAR消息后，根据本地配置信息和/或用户签约信 息等产生PCC策略，PCC策略包含计费策略和QoS策略。PCC策略需要下发到PCEF、即P-GW 上，而PCC策略中的QoS策略需要下发到BBERF，即Wimax网络中的PDF。PCRF向PDF发送 Hfe (^MM) it^c (RAR, Re-Authentication and/or Authorization Request) ffil、， 该RAR消息中包含AF-Charging ID和QoS策略；PCRF通过向PCEF发送RAR消息来提供PCC 策略。PCEF对收到的PCC策略进行安装。步骤506 =PCEF收到RAR消息后，向PCRF返回重鉴权(或授权)应答(RAA， Re-Authentication and/or Authorization Answer)消息。步骤507 =PDF收到RAR消息后，通过Wimax的PCC-R3接口发送RAR消息向作为 A-PCEF的ASN Gff提供QoS策略、及计费关联所需的AF-ChargingID。步骤508 步骤509 作为A-PCEF的ASN Gff收到RAR消息后，产生接入网络计费 标识(ANCID，Access Network Charging ID)，并为业务数据流标识(SDFID，Service Data Flow Identifier)赋值为 AF-Charging ID，即令 SDFID 取值为 AF-Charging ID，为 PDFID 赋值为ANCID，即令PDFID取值为ANCID。Wimax网络中，业务数据流(SDF，Service Data Flow)包括一个或多个分组数据流 (PDF, Packet Data FloW)，这些PDF共同为一个上层业务提供数据传输。上层业务可以包 含一个音频的PDF，以及一个视频的PDF，而PDF则对应了 Wimax网络中的SDF、即承载流。步骤510 步骤511 作为A-PCEF的ASN GW通过资源预留请求(RR_Req，Resource Reservation Request)消息向UE发起数据通道的建立；UE收到RR_Req消息后，与作为 A-PCEF的ASN GW建立数据通道，然后向作为A-PCEF的ASN GW返回资源预留响应(RR_Rsp， Resource Reservation Response)消息。步骤512 步骤514 作为A-PCEF的ASN Gff收到RR_Rsp消息后，向PDF发送包含 PDFID的RAA消息，PDFID的取值为ANCID。PDF收到RAA消息后，向PCRF发送包含PDFID 的RAA消息。步骤514 =PCRF收到RAA消息后，向AF发送包含PDFID的AAA (AAAnswer)消息。步骤515 =AF收到AAA消息后，向UE返回业务请求的响应(Response)消息。步骤516 =AF通过与OFCS的Rf接口发送计费请求(ACR，AccountingRequest)消 息，该ACR消息中包含SDFID和PDFID等计费相关参数，其中，SDFID的取值为AF-Charging ID, PDFID 的取值为 ANCID。步骤517 作为A-PCEF的ASN Gff通过PCC-R3-0FC接口向AAA服务器发送ACR消 息，该ACR消息中包含SDFID和PDFID等计费相关参数，其中，SDFID的取值为AF-Charging ID, PDFID 的取值为 ANCID。步骤518 =AAA服务器收到来自ASN Gff的ACR消息后，向PCRF发起计费参数的获 取，请求PCRF提供计费参数，此时，AAA服务器需要向PCRF提供终端标识、PDFID等信息。 PCRF根据AAA服务器的请求，向AAA(SPR)提供计费组(Rating Group)、Service ID等计 费参数。步骤519 =AAA服务器通过PCC-R3-0FCT接口向OFCS发送ACR消息，该ACR消 息中包含SDFID、PDFID、Rating Group、Service ID等计费参数，其中，SDFID的取值为AF-Charging ID, PDFID 的取值为 ANCID。
步骤520 步骤521 =OFCS收到ACR消息后，进行应用层的计费记录与承载层的计 费记录的关联；向账单系统(Billing System)发送话单。以上所述作为A-PCEF的ASN Gff为UE的锚定ASN GW。图6为本发明中Wimax网络动态业务在线计费流程示意图，如图6所示，Wimax网 络动态业务在线计费的具体处理过程包括步骤601 初始接入流程，即根据802. 16e协议，UE在搜索到无线信号后与ASN进 行用户台基本能力(SBC, Subscriber Station Basic Capability)协商，确定密钥管理 (PKM)协议版本，PKMv2安全能力、及包括设备鉴权需求在内的安全策略。步骤602 =UE与ASN以及AAA服务器之间进行EAP消息的交互，进行Wimax网络 与UE共享的MSK与EMSK的建立，完成鉴权与授权过程。AAA服务器下发静态的计费策略到 ASN GW0步骤603 =Wimax网络与UE之间建立初始业务流(ISF)，初始业务流可以用于进行 IP地址配置的信令，如DHCP信令。UE可执行基于DHCP的地址获得过程，UE发起DHCPv4或 DHCPv6以获取IPv4或IPv6的地址。之后，Wimax网络与UE之间建立预备业务流。步骤604 由于网络中部署了 PCC功能，建立初始业务流时，ASN GW需要与AF之间 建立网关控制会话与IP-CAN会话。ASN GW通过网关控制会话建立流程向PCRF获取缺省的 QoS策略等信息。步骤605 步骤607 完成会话建立后，AF向PCRF提供业务信息，业务信息包括 AF-Charging ID ；PCRF收到业务信息后，向AF返回响应(Ack)消息。PCRF根据业务信息、 还可以结合本地配置信息和/或用户签约信息等进行策略决策，生成PCC策略。PCC策略包 含计费策略和QoS策略。步骤608 步骤610 =PCRF向作为BBERF的ASN GW发送网关控制QoS策略提 供(Gateway Control and QoS Provision)消息，该网关控制QoS策略提供消息中包含 AF-Charging ID和QoS策略。作为BBERF的ASN GW收到网关控制QoS策略提供消息后，执 行承载绑定，对QoS策略进行安装。作为BBERF的ASN Gff向PCRF返回网关控制QoS策略 提供口向应消息(Gateway Control andQoS Provision Ack)。步骤611 步骤613 =PCRF向PCEF、即P-GW发送包含PCC策略的PCC策略提供消 息。PCEF收到PCC策略提供消息后，对PCC策略进行安装，然后向PCRF返回响应消息。步骤614 步骤615 :PCRF向AAA (SPR)发送计费策略及计费相关参数(如需要进 行计费的数据流的五元组)。AAA(SPR)收到计费策略后，向PCRF返回响应消息。步骤616 步骤617 =AAA (SPR)通过向作为BBERF的ASN Gff发送CoA消息提供计 费策略及计费相关参数。作为BBERF的ASN GW收到CoA消息后，向AAA (SPR)返回响应消 肩、ο步骤618 作为BBERF的ASN Gff收到计费相关参数后，进行额度计算获得有关额 度的计费信息，并向OCS发出额度请求(Credit Request)消息，该额度请求消息中包含 Service ID、Rating Group, AF-Charging ID、有关额度的计费信息等计费相关参数。进行 额度计算时，作为BBERF的ASN Gff除了依据计费相关参数进行计算，还可以将计费相关参 数结合本地配置信息和/或用户签约信息进行计算。
步骤619 =OCS收到额度请求消息后，根据计费相关参数分配使用额度，即还能使用多少流量、时间、或者直接是可以用多少钱，通过向作为BBERF的ASN GW返回额度响应 (Credit Response)消息提供使用额度。另外，有关额度的计费信息也可以由AAA(SPR)计算后提供给作为BBERF的ASN Gff ；也可以由PCRF直接确定，然后通过AAA(SPR)提供给作为BBERF的ASN GW。本发明中提供的实现Wimax网络计费的系统包括PCRF、AAA(SPR)和ASN GW，其 中，PCRF用于向AAA(SPR)发送计费所需信息；AAA(SPR)用于向ASN GW发送计费所需信息。 SI3R功能实体与AAA服务器可以部署于同一网络实体；也可以分离部署于不同网络实体，此 时，二者之间存在交互接口。具体地，PCRF用于向AAA (SPR)发送计费信息；AAA (SPR)用于向ASN Gff发送计费信息。或者，PCRF用于向AAA(SPR)转发AF下发的业务信息；AAA(SPR)用于根据收到的 业务信息确定计费信息，并向ASN Gff发送计费信息。或者，PCRF用于向AAA(SPR)转发AF下发的业务信息；AAA (SPR)用于向ASN GW发 送业务信息；ASN GW用于根据收到的业务信息确定计费信息。AAA(SPR)可以直接将收到的 业务信息向ASN GW转发，也可以将业务信息转换为ASN GW能够识别的格式后发送给ASN Gff,如转换为AAA (SPR)与ASNGW约定的格式后发送给ASN GW。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。
权利要求
一种计费方法，其特征在于，该方法包括策略和计费规则功能PCRF向认证授权计费AAA/用户签约数据库SPR发送计费信息；AAA/SPR向接入服务网络网关ASN GW发送所述计费信息；接入服务网络网关ASN GW根据接收的所述计费信息，进行计费。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法具体包括PCRF向AAA/Sra转发应 用功能AF下发的业务信息；AAA/Sra根据所述业务信息确定计费信息，并向ASN GW发送所 述计费信息。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法具体包括PCRF向AAA/STO转发AF 下发的业务信息；AAA/Sra向ASN GW发送所述业务信息；ASN GW根据收到的所述业务信息确定计费信息。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述AAA/Sra向ASNGW发送业务信息，包括直接向ASN GW转发收到的所述业务信息；或者，将收到的所述业务信息转换为AAA/Sra与ASN GW约定的格式后发送给ASN GW。
5.一种计费系统，其特征在于，包括 PCRF，用于向AAA/Sra发送计费信息； AAA/SPR，用于向ASN GW发送计费信息；ASN GW，用于根据接收的所述计费信息，进行计费。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述PCRF具体用于向AAA/SH 转发AF下发的业务信息；所述AAA/Sra具体用于根据所述业务信息确定计费信息，并向ASN GW发送所述计费信肩、ο
7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述PCRF具体用于向AAA/SH 转发AF下发的业务信息； 所述AAA/Sra具体用于向ASN Gff发送业务信息； 所述ASN Gff具体用于根据收到的业务信息确定计费信息。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述AAA/Sra用于向ASNGW发送业务信 息，具体为直接向ASN GW转发收到的所述业务信息；或者，将收到的所述业务信息转换为AAA/Sra与ASN GW约定的格式后发送给ASN GW。
全文摘要
本发明公开了一种Wimax网络接入3GPP网络的计费方法及系统。本发明方案中，PCRF向AAA/SPR发送计费所需信息，AAA/SPR向ASN GW发送计费所需信息，从而Wimax网络能够获得计费的相关参数，进而实现Wimax网络的独立计费；并且，尽量在保存现有3GPP PCC R7可用功能的同时，适应了3GPP PCC R8的网络架构，能够做到对3GPP PCC R7的兼容，有利于3GPP SAE网络的发展。
文档编号H04W4/18GK101969629SQ20091015738
公开日2011年2月9日 申请日期2009年7月28日 优先权日2009年7月28日
发明者施晓峰 申请人:中兴通讯股份有限公司