专利名称：一种获取网络负荷的方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及移动通信系统中的策略决策技术，尤其涉及一种获取网络负荷的方法及系统。
背景技术：
自第三代合作伙伴计划阶段7(3GPP Release7)标准体系以来，策略和计费功能由策略和计费控制(PCC，Policy and Charging Control)框架来实现。PCC架构是一个能够应用于多种接入技术的功能框架，例如，PCC架构可以应用于通用移动通信系统(UMTS，Universal Mobile Telecommunications System)的陆上无线接入网(UTRAN， UMTS Terrestrial Radio Access Network)、全球移动通信系统(GSM，Global system for Mobile Communication)/GSM数据增强演进(EDGE)无线接入网、互通无线局域网(I-WLAN) 以及演进的分组系统(EPS，Evolved Packet System)等。图1为现有PCC的组成架构示意图，PCC主要实现了策略控制和计费两大功能，如图1所示，PCC架构中的各个逻辑功能实体及其接口功能包括应用功能实体(AF，Application Function)为用于提供业务应用的接入点，业务应用所使用的网络资源需要进行动态的策略控制。在业务面进行参数协商时，AF将相关业务信息传递给策略控制与计费规则功能实体(PCRF，Policy andCharging Rules Function)。如果这些业务信息与PCRF的策略相一致，则PCRF接受该协商；否则，PCRF拒绝该协商，并在向AF反馈时提供PCRF可接受的业务参数。随后，AF可将获得的PCRF可接受的业务参数返回给用户设备(UE，User Equipment) 0其中，AF和PCRF之间的接口是Rx 接口。IP多媒体子系统(IMS，IP Multimedia Subsystem)中的代理-呼叫会话控制功能 (P-CSCF, Proxy Call Session Control Function)可以认为是一种 AF。PCRF是PCC的核心功能实体，用于制定策略决策和计费规则。PCRF提供基于业务数据流的网络控制规则，这些网络控制规则包括业务数据流的检测、门控(Gating Control)、服务质量(QoS，Quality of Service)控制以及基于数据流的计费规则等。PCRF 将其制定的策略和计费规则发送给策略和计费执行功能实体(PCEF，Policy and Control Enforcement Function)执行；同时，PCRF还需要保证这些规则和用户的签约信息一致。其中，PCRF制定策略和计费规则的依据是从AF获得的与业务相关的信息、从用户签约数据库(SH ，Subscription Profile Repository)获得的与策略控制和计费相关的用户策略计费控制签约信息、以及通过Gx接口从PCEF获得的与承载相关网络的信息。PCEF通常位于网关(GW，Gate-Way)内，在承载面执行PCRF所制定的策略和计费规则。PCEF按照PCRF所发送的规则中的业务数据流过滤器对业务数据流进行检测，进而对这些业务数据流执行PCRF所制定的策略和计费规则；在承载建立时，PCEF按照PCRF发送的规则进行QoS授权，并根据AF的执行进行门控控制；同时，PCEF根据PCRF订阅的事件触发上报承载网络上发生的事件；P CEF根据PCRF发送的计费规则，执行相应的业务数据流计费操作，其中，计费可以是在线计费，也可以是离线计费。如果是在线计费，则PCEF需要与在线计费系统(OCS，Online Charging System) 一起进行信用管理；如果离线计费，则 PCEF与离线计费系统(0FCS，0ffline Charging System)之间交换相关的计费信息。PCEF 与PCRF之间的接口是Gx接口，PCEF与OCS之间的接口是Gy接口，PCEF与OFCS之间的接口是Gz接口。PCEF—般都设置在网络的网关中，如EPS的分组数据网络网关(PDN-GW)、通用无线分组业务(GPRS，General Packet Radio Service)中的GPRS网关支持节点(GGSN)，以及互联无线网局域网(I-WLAN，Interworking WLAN)中的分组数据网关(PDG，Packet Data Gateway)等。承载绑定和事件报告功能实体(BBERF，Bearer Binding and Event ReportingFunction)通常位于接入网网关(Access Network Gateway)内。如当用户设备通过E-UTRAN接入EPS、服务网关(S-GW)与P-GW之间采用代理移动互联网协议版本 6(PMIPv6, Proxy Mobile Internet Protocol version 6)十办i义0^， S—GW 中BBERF。 当用户设备通过可信任非3GPP接入网接入时，可信任非3GPP接入网关中也存在BBERF。用户签约数据库(SPR)，存储有与策略控制和计费相关的用户策略计费控制签约信息。SI3R和PCRF之间的接口是Sp接口。OCS和PCEF共同完成在线计费方式下用户信用的控制和管理。OFCS与PCEF共同完成离线计费方式下的计费操作。 此外，现有技术中，为了能够使得PCRF对非会话类的业务(即没有AF提供业务信息)进行策略控制，现有技术中又引入了业务检测功能TDFCTrafficDetection Function) 用于检测业务信息并上报给PCRF。图2为现有引入TDF的PCC增强架构示意图，TDF通过 Gx或者Rx接口与PCRF交互。TDF可以与PCEF合设，也可以和PCEF分设。UE通过无线通讯系统(如GRPS、UMTS、EPS)建立分组数据网络(PDN，Packet Date Network)连接，也称 IP 连接接入网(IP-CAN，IP-Connectivity AccessNetwork)会话，实现对运营商或第三方提供的IP业务的访问。PCRF根据用户访问的业务的QoS需求进行策略决策，并在无线通讯系统中发起资源预留过程以提供业务访问的QoS保障。为了保障QoS，PCRF需要感知到网络的负荷后再进行策略决策。这样，当网络出现拥塞时，PCRF才会拒绝某些业务的请求或是降低QoS来传输该业务，从而能够避免在网络出现拥塞时进一步加剧网络的负荷，进而将严重影响业务质量。但现，目前现有技术中没有提供PCRF如何获得网络负荷的具体实现方案。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种获取网络负荷的方法及系统，能够使策略服务器获知网络负荷情况，从而保证业务质量。为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的一种获取网络负荷的方法，该方法包括负荷检测功能LDF检测用户设备的用户面数据；LDF根据检测出的拥塞指示，向策略服务器上报用户设备当前接入的无线基站的负荷情况。该方法之前还包括基站将表示自身发生拥塞的拥塞指示携带在用户数据中，经网关传输至所述LDF，或者用户设备将基站发生拥塞的拥塞指示作为用户数据发送至所述LDF ； 所述LDF检测用户设备的用户面数据为所述LDF对接收到的用户数据进行解析以获取是否携带有拥塞指示。所述LDF向策略服务器上报用户设备当前接入的网络负荷情况包括所述LDF向策略服务器发送负荷上报消息，并在负荷上报消息中携带拥塞指示；如果拥塞指示标记为上行拥塞，则所述策略服务器获知用户设备当前接入的网络负荷情况是用户设备当前接入的基站上行发生拥塞；如果拥塞指示标记为下行拥塞，则所述策略服务器获知用户设备当前接入的网络负荷情况是用户设备当前接入的基站下行发生拥塞；如果拥塞指示标记为上下行同时拥塞，则所述策略服务器获知用户设备当前接入的网络负荷情况是用户设备当前接入的基站上行和下行均发生了拥塞。所述拥塞指示携带在所述用户数据的数据载荷、和/或内部IP包头部、和/或GTP 头部，和/或外部IP包头部。该方法还包括当所述拥塞指示发生变化时，所述LDF向策略服务器上报用户设备当前接入的无线基站负荷发生变化的情况。所述LDF向策略服务器上报用户设备当前接入的无线基站负荷发生变化的情况包括所述LDF向策略服务器发送负荷上报消息，并在负荷上报消息中携带拥塞解除指示；如果拥塞解除指示标记为上行拥塞解除，则所述策略服务器获知用户设备当前接入的网络负荷情况是用户设备当前接入的基站上行拥塞解除；如果拥塞解除指示标记为下行拥塞解除，则所述策略服务器获知用户设备当前接入的网络负荷情况是用户设备当前接入的基站下行拥塞解除；如果拥塞解除指示标记为上下行拥塞同时解除，则所述策略服务器获知用户设备当前接入的网络负荷情况是用户设备当前接入的基站上行和下行拥塞均解除。该方法还包括所述策略服务器获知用户设备当前接入的无线基站负荷情况后， 向LDF返回确认消息。该方法还包括所述用户设备向通讯对端发送其当前接入的无线基站的下行发生拥塞的信令；所述LDF根据内部IP包数据载荷的信令这一拥塞指示判断出UE当前接入的无线基站下行拥塞，通知所述PCRF该用户设备当前接入的无线基站下行拥塞。所述发送的当前接入的无线基站的下行发生拥塞的信令为传输控制协议TCP、流控制传输协议SCTP或实时传输控制协议RTCP的信令通知。所述LDF在向策略服务器上报拥塞指示或拥塞解除指示时，在所述LDF位于PCEF中，或所述LDF与PCEF合设时，所述LDF在向PCRF上报拥塞指示时，PCEF同时携带当前用户设备接入的无线基站的基站标识信息；所述LDF向PCRF上报拥塞解除时同时携带当前用户设备接入的无线基站的标识 fn息ο所述LDF位于PCEF中作为PCEF的功能增强；或者，所述LDF位于业务检测功能 TDF中作为TDF的功能增强；或者，所述LDF为独立的功能实体。
一种获取网络负荷的系统，主要包括用户设备、负荷检测功能LDF及策略服务器， 其中，LDF，用于检测用户设备的用户面数据，根据检测出的拥塞指示，向策略服务器上报用户设备当前接入的无线基站负荷情况；策略服务器，用于接收来自LDF上报的信息，获知用户设备当前接入的无线基站负荷情况。所述LDF，进一步用于向策略服务器上报用户设备当前接入的无线基站负荷发生变化的情况。所述策略服务器，进一步用于获知用户设备当前接入的无线基站负荷情况后，向 LDF返回确认消息。所述LDF，还用于在向策略服务器上报用户设备当前接入的无线基站负荷情况或无线基站负荷发生变化的情况时，同时上报当前用户设备接入的无线基站的基站标识信息。该系统还包括基站和网关，其中，基站，用于在来自用户的业务数据的传输过程中，将表示自身发生拥塞的拥塞指示携带在用户数据中，经网关传输至所述LDF ；网关，用于在基站与LDF间转送并处理用户数据。在演进的分组系统EPS中，所述网关包括服务网关S-GW和分组数据网关P_GW，所述策略服务器为策略控制与计费规则功能实体PCRF ；在通用移动通信系统UMTS中，所述网关包括服务GPRS支持节点SGSN和GPRS网关支持节点GGSN，所述策略服务器为PCRF。所述用户设备，还用于向通讯对端发送其当前接入的无线基站的下行发生拥塞的信令；所述LDF根据内部IP包数据载荷的信令这一拥塞指示判断出UE当前接入的无线基站下行拥塞，通知所述PCRF该用户设备当前接入的无线基站下行拥塞。所述发送的当前接入的无线基站的下行发生拥塞的信令为传输控制协议TCP、流控制传输协议SCTP或实时传输控制协议RTCP的信令通知。所述LDF位于PCEF中作为PCEF的功能增强；或者，所述LDF位于业务检测功能 TDF中作为TDF的功能增强；或者所述LDF为独立的功能实体。从上述本发明提供的技术方案可以看出，LDF检测用户设备的用户面数据，并根据检测出的拥塞指示，向策略服务器上报用户设备当前接入的网络负荷情况。通过本发明方法，策略服务器获知了网络负荷情况，从而保证了业务质量。
图1为现有PCC的组成架构示意图；图2为现有引入TDF的PCC增强架构示意图；图3为以EPS系统为例的UE发送的上行数据传输的示意图；图4为在EPS系统中用户发送上行IP数据包时，eNodeB发送给S_GW，以及S-GW 发送给P-GW的数据包的格式示意图5为现有下行数据的ECN检测流程示意图；图6为现有上行数据的ECN检测示意流程图；图7为本发明获取网络负荷的系统的第一实施例的架构示意图；图8为本发明获取网络负荷的系统的第二实施例的架构示意图；图9为本发明获取网络负荷的方法的流程图；图10为本发明获取网络负荷的方法的实施例的流程示意图。
具体实施方式
如果用户需要通过无线通讯系统如EPS、UMTS、GPRS等访问PDN业务，必须首先通过无线通讯系统建立到该PDN的PDN连接(也称为IP-CAN会话)。当用户需要访问某种业务时，网络将根据业务的属性等信息为传输该业务建立具有QoS保障的承载(即网络分配相应的资源)，即用户面User Plane，当网络建立承载后，用户才可以进行业务访问。图3以EPS系统为例的UE发送的上行数据传输的示意图，如图3所示，UE向 PDN网络发送上行IP数据包时，首先根据UE中预先安装的上行业务过滤器模板(UL-TFT， Uplink Traffic Filter Template)将该上行IP数据包过滤到网络为传输该业务而建立的承载，UE用无线侧协议将用户数据进行封装，并用无线承载标识(RB-ID，Radio Bearer Identifier)来标识承载后发送给eNodeB，eNodeB将IP数据包解封装后，用GTP协议进行封装，并用与RB-ID对应的隧道端点标识(Sl-TEID，Tunnel Endpoint Identifier)来标识该GTP-U数据包(可表示为Sl GTP-U) ；eNodeB再将Sl GTP-U数据包发送给S_GW，S-Gff将 IP数据包解封装后，用GTP协议继续进行封装，此时，采用与Sl-TEID对应的S5/S8-TEID封装该GTP-U数据包(可表示为S5/S8GTP-U) ；S-Gff将S5/S8GTP-U数据包发送给P-GW ；P-Gff 将IP数据包解封装后，根据IP数据包的IP包头进行路由，发送给相应的PDN网络。图4为在EPS系统中用户发送上行IP数据包时，eNodeB发送给S_GW，以及S-GW 发送给P-GW的数据包的格式示意图，如图4所示，其中，数据载荷，为UE要发送的业务数据以及UE与通信对端交互的信令，如传输控制协议(TCP，Transmission Control Protocol)，流控制传输协议(SCTP，Stream Control Transmission Protocol),实时传输协议/实时传输控制协议(RTP/RTCP，Realtime Transport Protocol/Realtime Transport Control Protocol),以及会话初始协议(SIP, Session Initial Protocol)信令等；内部IP包头部，为IP协议的头部，其中的目的地址为UE的数据要发往的通讯对端的IP地址，源地址为UE的IP地址；数据载荷和内部IP包头部构成了 UE发送的数据IP数据包。UDP为GTP协议的传输层协议；GTP头部为GTP协议的头部，其内容包括在该承载建立时协商的隧道端点标识 (TEID, Tunnel Endpoint Identifier)。对于 eNodeB 和 S-GW 之间，TEID 为 S1-TEID，是在承载建立时由S-GW分配的；对于S-GW和P-GW之间，TEID为S5/S8-TEID，是在承载建立时由P-GW分配的；外部IP包头部为IP协议的头部，对于eNodeB和S-GW之间，目的地址为S-GW的用户面IP地址，源地址为eNodeB的用户面IP地址；对于S-GW和P-GW之间，目的地址为P-Gff的用户面IP地址，源地址为S-GW的用户面IP地址。图 5和图6为现有技术中，采用显示拥塞通知(ECN，Explicit CongestionNotification)机制来实现通信双方根据网络拥塞情况来调整传输速率的方法。首先UE和无线基站都支持ECN机制。目前有多种协议支持ECN的反馈机制，如TCP、 SCTP、RTP/RTCP 等。图5为现有下行数据的ECN检测流程示意图，如图5所示，UE B向UE A以较高速率发送数据，该数据的IP包头ECN标记位设置为ECT(O)(即不拥塞)，当该数据包经过无线基站A时，若无线基站A发生了拥塞，则无线基站A将数据包的ECN标记位设置为ECN-CE (即拥塞)；当UE A检测到ECN-CE值后，判断它的下行路径上出现了拥塞，UE A将向UE B发送降低速率的速率调整请求消息；UE B收到速率调整请求消息后，将以较低速率发送数据。 这样，无线基站的负荷降低，数据包就不会因为无线基站拥塞而出现丢包现象，保证业务能够正常访问。图6为现有上行数据的ECN检测示意流程图，如图6所示，UE A向UE B以较高速率发送数据，该数据的IP包头ECN标记位设置为ECT (0)(即不拥塞)，当该数据包经过无线基站A时，若无线基站A发生了拥塞，无线基站A将数据包的ECN位设置为ECN-CE (即拥塞)；当UE B检测到ECN-CE值后，判断其上行路径上出现了拥塞，UE B将向UE A发送降低速率的速率调整请求消息；UE A收到速率调整请求消息后，以较低速率发送数据。从图5和图6所示现有技术可见，虽然可以对网络拥塞情况有一些缓解，但是，并没有提供PCRF如何获得网络负荷的具体实现方案，这样，是很难避免在网络出现拥塞时进一步加剧网络的负荷的情况的，从而严重影响业务质量。本发明为了获得网络负荷，引入负荷检测功能(LDF，Load DetectionFunction), 用于检测无线通讯系统用户面数据中的拥塞指示位，并通知PCRF当前的负荷情况。LDF可以通过多种架构实现。图7为本发明获取网络负荷的系统的第一实施例的架构示意图，如图7所示，LDF作为PCEF或者TDF的一个功能子集，即PCEF或TDF进行功能增强以支持网络负荷检测和上报功能，其中PCEF和TDF根据现有技术可以合设，也可以分离。图8为本发明获取网络负荷的系统的第二实施例的架构示意图如图8所示，LDF作为一个独立的逻辑功能实体存在，在部署时可以与PCEF或TDF分离，也可以合设。图9为本发明获取网络负荷的方法的流程图，如图9所示，本发明方法主要包括以下步骤步骤900 =LDF检测用户设备的用户面数据。在图3和图4所示的来自UE的用户数据的传输过程中，基站可以将表示自身发生拥塞的拥塞指示携带在用户数据中，经网关传输至LDF，或者UE把基站发生拥塞的拥塞指示作为用户数据发送给LDF ;LDF对接收到的用户数据进行解析以获取是否携带有拥塞指
7J\ ο拥塞指示可以携带在图4所示的数据载荷、和/或内部IP包头部、和/或GTP头部，和/或外部IP包头部。步骤901 :LDF根据检测出的拥塞指示，向策略服务器上报用户设备当前接入的网络负荷情况。LDF可以通过向策略服务器发送负荷上报消息，并在负荷上报消息中携带拥塞指示。如果拥塞指示标记为上行拥塞，则策略服务器获知用户设备当前接入的网络负荷情况是UE当前接入的基站上行发生了拥塞；如果拥塞指示标记为下行拥塞，则策略服务器获知用户设备当前接入的网络负荷情况是UE当前接入的基站下行发生了拥塞；如果拥塞指示标记为上下行同时拥塞，则策略服务器获知用户设备当前接入的网络负荷情况是UE当前接入的基站上行和下行均发生了拥塞。本发明方法还包括步骤902 当拥塞指示发生变化时，LDF向策略服务器上报用户设备当前接入的无线基站负荷发生变化的情况。当网络的负荷减轻，如在某个方向或两个方向的拥塞解除时，基站将不再在用户数据中携带拥塞指示。如果上行拥塞解除，则不再标记上行拥塞；如果下行解除，则不再标记下行拥塞；如果上下行拥塞均解除，则不再标记上下行拥塞。而LDF通过对接收到的用户数据的解析，获得UE当前接入的基站在某个方向或两个方向的拥塞解除。此外，当下行方向的拥塞解除，UE可以发送解除拥塞的指示作为用户数据发送至 LDF, LDF通过对接收到的用户数据的解析，获得UE当前接入的基站的下行方向的拥塞解除。此时，LDF可以通过向策略服务器发送负荷上报消息，并在负荷上报消息中携带拥塞解除指示。如果拥塞解除指示标记为上行拥塞解除，则策略服务器获知用户设备当前接入的网络负荷情况是UE当前接入的基站上行拥塞解除；如果拥塞解除指示标记为下行拥塞解除，则策略服务器获知用户设备当前接入的无线基站负荷情况是UE当前接入的基站下行拥塞解除；如果拥塞解除指示标记为上下行拥塞同时解除，则策略服务器获知用户设备当前接入的无线基站负荷情况是UE当前接入的基站上行和下行拥塞均解除。同样地， 拥塞解除指示可以携带在图4所示的数据载荷和/或内部IP包头部、和/或GTP头部，和 /或外部IP包头部，具体实现可参见下文对拥塞指示的详细描述。进一步地，策略服务器获知用户设备当前接入的无线基站负荷情况后，向LDF返回确认消息。根据现有技术，位于P-GW或GGSN的PCEF可以获取当前UE接入的无线基站 (eNodeB或NodeB)的基站标识信息。因此，本发明方法还包括当PCEF检测出某个UE发送的用户面数据中携带有拥塞指示时，在LDF位于PCEF中或LDF与PCEF合设时，LDF在向 PCRF上报拥塞指示时，PCEF同时携带当前UE接入的无线基站的基站标识信息。这样，对于其他接入同一无线基站的UE，在该无线基站的拥塞情况未发生变化时，LDF就不需要再向 PCRF上报该基站拥塞的情况了。相应的，当LDF检测出接入该无线基站的某个UE的用户面数据的拥塞指示解除时，LDF向PCRF上报拥塞解除时携带该无线基站的标识信息，PCRF也能获知该无线基站拥塞解除。针对本发明方法还提供一种获取网络负荷的系统，主要包括用户设备、LDF及 策略服务器，其中，LDF，用于检测用户设备的用户面数据，根据检测出的拥塞指示，向策略服务器上报用户设备当前接入的无线基站负荷情况；进一步用于向策略服务器上报用户设备当前接入的网络负荷发生变化的情况；策略服务器，用于接收来自LDF上报的信息，获知用户设备当前接入的无线基站负荷情况。
策略服务器，进一步用于获知用户设备当前接入的无线基站负荷情况后，向LDF 返回确认消息。本发明系统还包括基站和网关，其中，用户设备，用于向通讯对端发送其当前接入的无线基站的下行发生拥塞的信令；
基站，用于在来自用户的业务数据的传输过程中，将表示自身发生拥塞的拥塞指示携带在用户数据中，经网关传输至LDF;网关，用于在基站与LDF间转送并处理用户数据。在EPS中，网关包括S_GW和 P-Gff,所述策略服务器为PCRF ；在UMTS中，网关包括服务GPRS支持节点(SGSN)和GGSN，所述策略服务器为PCRF。所述LDF位于PCEF中作为PCEF的功能增强；或者，所述LDF位于业务检测功能 TDF中作为TDF的功能增强；或者所述LDF为独立的功能实体。下面结合几个实施例对本发明方法进行详细描述。图10为本发明获取网络负荷的方法的实施例的流程示意图，本实施例以EPS系统为例，UE通过附着流程或PDN连接请求流程(即UE在附着以后，还建另外一个PDN连接) 建立IP-CAN后，通过该IP-CAN会话进行业务访问。在本实施例中，LDF位于PCEF中，或者 LDF与PCEF合设。如图10所示，包括以下步骤步骤1000 =UE发送上行IP数据包给eNodeB，eNodeB将该IP数据包封装在eNodeB 与S-GW为传输该IP数据包而建立的Sl GTP-U中发送给S-GW。S-GW将IP数据包从Sl GTP-U中解封装，再将它封装在S-GW与P-GW之间为传输该IP数据包而建立的S5/S8 GTP-U 中发送给P-GW，P-Gff将IP数据包从S5/S8 GTP-U中解封装，并根据IP数据包的IP包头目的地址进行路由。步骤1001 =UE继续发送上行IP数据包给eNodeB。步骤1002 此时，假设eNodeB出现拥塞。eNodeB将在IP数据包的包头标记拥塞指示后(即在图3的内部IP包头部标记拥塞指示)，再将标记有拥塞指示的IP数据封装在 eNodeB 与 S-GW 的 Sl GTP-U 中发送给 S-GW。本步骤中，如果eNodeB上行拥塞，则拥塞指示标记为上行拥塞；如果eNodeB下行拥塞，则拥塞指示标记为下行拥塞；如果eNodeB上下行同时拥塞，则拥塞指示标记为上下行拥塞。步骤1003 =S-Gff将标记有拥塞指示的IP数据包从Sl GTP-U中解封装，再将它封装在S-GW与P-GW之间的S5/S8G TP-U中发送给P-GW。步骤1004 =P-Gff将标记有拥塞指示的IP数据包从S5/S8 GTP-U中解封装。。步骤1005 若LDF位于P-GW中的PCEF或与PCEF合设，那么LDF根据IP数据包中携带的拥塞指示(即图3中内部IP包头部的拥塞指示位)，获知UE当前接入的eNodeB 发生了拥塞。PCEF向PCRF发送IP-CAN会话修改指示消息，消息中携带拥塞指示或LDF向 PCRF发送负荷上报消息，携带拥塞指示。如果拥塞指示标记为上行拥塞，那么PCRF获知UE 当前接入的eNodeB上行发生了拥塞；如果拥塞指示标记为下行拥塞，那么PCRF获知UE当前接入的eNodeB下行发生了拥塞；如果拥塞指示标记为上下行同时拥塞，那么PCRF获知 UE当前接入的eNodeB上行和下行均发生了拥塞。步骤1006 =PCRF获知拥塞情况后，向PCEF或LDF返回确认消息。
步骤1007 —段时间后，假设eNodeB的负荷减轻，在某个方向或两个方向的拥塞解除。eNodeB不再在IP数据包头(即图3中的内部IP包头部)标记拥塞指示。如果上行拥塞解除，则不再标记上行拥塞；如果下行解除，则不再标记下行拥塞；如果上下行拥塞均解除，则不再标记上下行拥塞。步 骤1008 =LDF根据IP数据包中拥塞指示变化，获知UE当前接入的eNodeB某个方向或两个方向的拥塞解除。位于P-GW的PCEF向PCRF发送IP-CAN会话修改指示，携带拥塞解除指示，通知UE当前接入的eNodeB的某个方向或两个方向的拥塞解除；或者，LDF 向PCRF发送负荷上报消息，携带拥塞解除指示，通知UE当前接入的eNodeB的某个方向或两个方向的拥塞解除。步骤1009 =PCRF获取eNodeB解除拥塞后，向PCEF或LDF返回确认消息。若LDF位于TDF中，或者LDF与PCEF分设，那么，在步骤1004中，P-Gff将IP数据包解封装后，将IP数据包转发给TDF或LDF，LDF根据IP数据包中携带的拥塞指示(即图 3中内部IP包头部的拥塞指示位)，获知UE当前接入的eNodeB发生了拥塞。TDF或LDF向 PCRF发送携带拥塞指示的负荷上报消息通知PCRF的负荷情况。解除拥塞的过程也是如此。图10是以EPS系统为例进行描述的，对于UMTS系统，具体实现流程与图10完全一致，只是对应的一些实体有所变化eNodeB应为NodeB，S-Gff应为SGSN，P-Gff应为GGSN， PCEF位于GGSN，LDF可以位于GGSN的PCEF中，也可以与PCEF合设或分设。另外在NodeB 与SGSN之间，通过无线网络控制器(RNC，Radio Network Controler转发信息。图10所示的实施例中，拥塞指示是携带在内部IP包头部的，另外，拥塞指示也可以携带在Sl GTP-U的头部。仍以EPS为例，此时，图10中的某些步骤会发生变化，具体变化如下步骤1002应为步骤1002'此时，假设eNodeB出现拥塞。eNodeB将IP数据包封装在eNodeB与S-GW的Sl GTP-U中发送给S-GW，并在Sl GTP-U的头部标记拥塞指示。本步骤中，如果eNodeB上行拥塞，则拥塞指示标记为上行拥塞；如果eNodeB下行拥塞，则拥塞指示标记为下行拥塞；如果eNodeB上下行同时拥塞，则拥塞指示标记为上下行拥塞。步骤1003应为步骤1003' :S_GW将IP数据包从Sl GTP-U中解封装，再将它封装在S-GW与P-GW之间的S5/S8 GTP-U中发送给P-GW。由于eNodeB与S-GW之间的GTP-U的头部标记有拥塞指示，所以，S-GW在它与P-GW之间的GTP-U的头部标记相同的拥塞指示。步骤1004应为步骤1004' :P_GW将IP数据包从S5/S8 GTP-U中解封装。位于 PCEF中的LDF或与PCEF合设的LDF根据S5/S8 GTP-U头部的拥塞指示获知UE当前接入的 eNodeB发生了拥塞。步骤1007应为步骤1007'—段时间后，假设eNodeB的负荷减轻，在某个方向或两个方向的拥塞解除。eNodeB不再在Sl GTP-U的头部标记拥塞，S-Gff也不再在它与P-GW 之间的GTP-U的头部标记相同的拥塞指示。此外，拥塞指示也可以携带在外部IP包头部。仍以EPS为例，实现大致包括 eNodeB在eNodeB与S-GW的外部IP包头部(见图3)标记拥塞指示，同样，如果eNodeB上行拥塞，则拥塞指示标记为上行拥塞；如果eNodeB下行拥塞，则拥塞指示标记为下行拥塞； 如果eNodeB上下行同时拥塞，则拥塞指示标记为上下行拥塞；S-GW根据该拥塞指示，在它与P-GW的外部IP包头同样标记相应的拥塞指示。位于P-GW的PCEF中的LDF或与PCEF合设的LDF根据该拥塞指示向PCRF上报UE当前接入的无线基站拥塞的情况。具体实现流程与将拥塞指示也可以携带在Sl GTP-U的头部相似，本领域技术人员是容易获得的，这里不再详述。以上本发明内容中，是将拥塞指示携带在用户数据的同一个部位，如内部IP包头部、或GTP头部，或外部IP包头部；同样，也可以根据拥塞指示的情况即上行拥塞和下行拥塞，在用户数据的不同部位分别进行标识。比如在内部IP包头部携带拥塞指示，用于标识上行拥塞；在Sl GTP-U包头部或外部IP包头部携带拥塞指示用于标识下行拥塞；如果在内部IP包头部，以及Sl GTP-U包头部或外部IP包头部都携带有拥塞指示，则表示上下行同时拥塞。实现大致包括eNodeB在向S-GW发送数据时，在内部IP包头部设置拥塞指示，用于标识上行拥塞，在Sl GTP-U包头部或外部IP包头部设置拥塞指示用于标识下行拥塞。当在内部IP包头部，以及Sl GTP-U包头部或外部IP包头部都设置拥塞指示表示上下行同 时拥塞；S-GW将 IP数据包从Sl GTP-U包中解封装后，再将封装到它与P-GW之间的S5/S8 GTP-U中，此时， 如果eNodeB发送的SlGTP-U包头部或外部IP包头部中携带有拥塞指示，那么，S-GW也在它发送给P-GW的S5/S8 GTP-U包头部或外部IP包头部设置同样的拥塞指示；P-GW检测S-GW 发送的数据包，如果仅在S5/S8 GTP-U包头部或外部IP包头携带有拥塞指示，位于P-GW的 PCEF中的LDF或与PCEF合设的LDF向PCRF指示UE当前接入的无线基站下行拥塞；如果仅在内部IP包头部携带有拥塞指示，则位于P-GW的PCEF中的LDF或与PCEF合设的LDF或与PCEF分设的LDF或位于TDF中的LDF向PCRF指示UE当前接入的无线基站上行拥塞。如果在内部IP包头部，以及Sl GTP-U包头部或外部IP包头部都携带有拥塞指示，则LDF (此时LDF可能会位于不同的位置)向PCRF指示UE当前接入的无线基站上下行均拥塞。此外，利用现有技术中，TCP、SCTP、RTCP等协议支持ECN机制的特点，当UE收到下行数据的内部IP包头设置的拥塞指示，UE会发送特定TCP、SCTP或RTCP的信令通知通信对端，其当前接入的无线基站下行发生了拥塞，该信令也就是图4中的数据载荷。因此，在其他实施例中，仍以EPS为例，还可以如下实现eNodeB在向S-GW发送数据时，当eNodeB发生上行拥塞时，在内部IP包头部设置拥塞指示，用于标识上行拥塞。位于P-GW的PCEF中的LDF，或与PCEF合设的LDF，或与PCEF 分设的LDF，或位于TDF中的LDF，根据内部IP包头部设置拥塞指示判断出UE当前接入的无线基站上行拥塞，通知PCRF该UE当前接入的无线基站上行拥塞。当UE收到下行数据的内部IP包头设置的拥塞指示，UE发送特定TCP、SCTP或RTCP 的信令通知通信对端，其当前接入的无线基站下行发生了拥塞，该信令也就是图4中的数据载荷。位于P-GW的PCEF中的LDF，或与PCEF合设的LDF，或与PCEF分设的LDF，或位于 TDF中的LDF。根据内部IP包数据载荷的信令这一拥塞指示判断出UE当前接入的无线基站下行拥塞，通知PCRF该UE当前接入的无线基站下行拥塞。根据现有技术，位于P-GW或GGSN的PCEF可以获取当前UE接入的无线基站 (eNodeB或NodeB)的基站标识信息。因此，本发明方法还包括当LDF检测出某个UE发送的用户面数据中携带有拥塞指示时，在LDF位于PCEF中或LDF与PCEF合设时，LDF在向PCRF 上报拥塞指示时，PCEF同时携带当前UE接入的无线基站的基站标识信息。这样，对于其他接入同一无线基站的UE，在该无线基站的拥塞情况未发生变化时，LDF就不需要再向PCRF上报该基站拥塞的情况了。相应的，当LDF检测出接入该无线基站的某个UE的用户面数据的拥塞指示解除时，LDF向PCRF上报拥塞解除时携带该无线基站的标识信息，PCRF也能获知该无线基站拥塞解除。
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，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种获取网络负荷的方法，其特征在于，该方法包括负荷检测功能LDF检测用户设备的用户面数据；LDF根据检测出的拥塞指示，向策略服务器上报用户设备当前接入的无线基站的负荷情况。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法之前还包括基站将表示自身发生拥塞的拥塞指示携带在用户数据中，经网关传输至所述LDF，或者用户设备将基站发生拥塞的拥塞指示作为用户数据发送至所述LDF ；所述LDF检测用户设备的用户面数据为所述LDF对接收到的用户数据进行解析以获取是否携带有拥塞指示。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述LDF向策略服务器上报用户设备当前接入的网络负荷情况包括所述LDF向策略服务器发送负荷上报消息，并在负荷上报消息中携带拥塞指示；如果拥塞指示标记为上行拥塞，则所述策略服务器获知用户设备当前接入的网络负荷情况是用户设备当前接入的基站上行发生拥塞；如果拥塞指示标记为下行拥塞，则所述策略服务器获知用户设备当前接入的网络负荷情况是用户设备当前接入的基站下行发生拥塞；如果拥塞指示标记为上下行同时拥塞，则所述策略服务器获知用户设备当前接入的网络负荷情况是用户设备当前接入的基站上行和下行均发生了拥塞。
4.根据权利要求要求1 3任一项所述的方法，其特征在于，所述拥塞指示携带在所述用户数据的数据载荷、和/或内部IP包头部、和/或GTP头部，和/或外部IP包头部。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，该方法还包括当所述拥塞指示发生变化时，所述LDF向策略服务器上报用户设备当前接入的无线基站负荷发生变化的情况。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述LDF向策略服务器上报用户设备当前接入的无线基站负荷发生变化的情况包括所述LDF向策略服务器发送负荷上报消息，并在负荷上报消息中携带拥塞解除指示；如果拥塞解除指示标记为上行拥塞解除，则所述策略服务器获知用户设备当前接入的网络负荷情况是用户设备当前接入的基站上行拥塞解除；如果拥塞解除指示标记为下行拥塞解除，则所述策略服务器获知用户设备当前接入的网络负荷情况是用户设备当前接入的基站下行拥塞解除；如果拥塞解除指示标记为上下行拥塞同时解除，则所述策略服务器获知用户设备当前接入的网络负荷情况是用户设备当前接入的基站上行和下行拥塞均解除。
7.根据权利要求3或6所述的方法，其特征在于，该方法还包括所述策略服务器获知用户设备当前接入的无线基站负荷情况后，向LDF返回确认消息。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括所述用户设备向通讯对端发送其当前接入的无线基站的下行发生拥塞的信令；所述LDF根据内部IP包数据载荷的信令这一拥塞指示判断出UE当前接入的无线基站下行拥塞，通知所述PCRF该用户设备当前接入的无线基站下行拥塞。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述发送的当前接入的无线基站的下行发生拥塞的信令为传输控制协议TCP、流控制传输协议SCTP或实时传输控制协议RTCP的信令通知。
10.根据权利要求3、6或8所述的方法，其特征在于，所述LDF在向策略服务器上报拥塞指示或拥塞解除指示时，在所述LDF位于PCEF中，或所述LDF与PCEF合设时，所述LDF在向PCRF上报拥塞指示时，PCEF同时携带当前用户设备接入的无线基站的基站标识信息；所述LDF向PCRF上报拥塞解除时同时携带当前用户设备接入的无线基站的标识信息。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述LDF位于PCEF中作为PCEF的功能增强；或者，所述LDF位于业务检测功能TDF中作为TDF的功能增强；或者，所述LDF为独立的功能实体。
12.一种获取网络负荷的系统，其特征在于，主要包括用户设备、负荷检测功能LDF及策略服务器，其中，LDF，用于检测用户设备的用户面数据，根据检测出的拥塞指示，向策略服务器上报用户设备当前接入的无线基站负荷情况；策略服务器，用于接收来自LDF上报的信息，获知用户设备当前接入的无线基站负荷情况。
13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述LDF，进一步用于向策略服务器上报用户设备当前接入的无线基站负荷发生变化的情况。
14.根据权利要求12或13所述的系统，其特征在于，所述策略服务器，进一步用于获知用户设备当前接入的无线基站负荷情况后，向LDF返回确认消息。
15.根据权利要求12或13所述的系统，其特征在于，所述LDF，还用于在向策略服务器上报用户设备当前接入的无线基站负荷情况或无线基站负荷发生变化的情况时，同时上报当前用户设备接入的无线基站的基站标识信息。
16.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，该系统还包括基站和网关，其中，基站，用于在来自用户的业务数据的传输过程中，将表示自身发生拥塞的拥塞指示携带在用户数据中，经网关传输至所述LDF ；网关，用于在基站与LDF间转送并处理用户数据。
17.根据权利要求16所述的系统，其特征在于，在演进的分组系统EPS中，所述网关包括服务网关S-GW和分组数据网关P-GW，所述策略服务器为策略控制与计费规则功能实体 PCRF ；在通用移动通信系统UMTS中，所述网关包括服务GPRS支持节点SGSN和GPRS网关支持节点GGSN，所述策略服务器为PCRF。
18.根据权利要求16所述的系统，其特征在于，所述用户设备，还用于向通讯对端发送其当前接入的无线基站的下行发生拥塞的信令；所述LDF根据内部IP包数据载荷的信令这一拥塞指示判断出UE当前接入的无线基站下行拥塞，通知所述PCRF该用户设备当前接入的无线基站下行拥塞。
19.根据权利要求18所述的系统，其特征在于，所述发送的当前接入的无线基站的下行发生拥塞的信令为传输控制协议TCP、流控制传输协议SCTP或实时传输控制协议RTCP的信令通知。
20.根据权利要求12或18所述的系统，其特征在于，所述LDF位于PCEF中作为PCEF 的功能增强；或者，所述LDF位于业务检测功能TDF中作为TDF的功能增强；或者所述LDF为独立的功能 实体。
全文摘要
本发明公开了一种获取网络负荷的方法及系统，包括负荷检测功能(LDF)检测用户设备的用户面数据，并根据检测出的拥塞指示，向策略服务器上报用户设备当前接入的网络负荷情况。通过本发明方法，策略服务器获知了网络负荷情况，从而保证了业务质量。
文档编号H04W24/10GK102223663SQ20101014918
公开日2011年10月19日 申请日期2010年4月15日 优先权日2010年4月15日
发明者周晓云, 宗在峰 申请人:中兴通讯股份有限公司