СПОСОБ И УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ПОЛИТИКОЙ ДЛЯ ТЕКУЩИХ СОЕДИНЕНИЙ PDN В СЕТИ, СОДЕРЖАЩЕЙ ШЛЮЗ, ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ МОДУЛЬ ДОСТУПА И ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ МОДУЛЬ ПРАВИЛ ПОЛИТИКИ И ОПЛАТЫ
METHOD AND APPARATUS FOR POLICY CONTROL FOR CURRENT PDN CONNECTIONS IN NETWORK COMPRISING GATEWAY, ACCESS FUNCTION AND POLICY AND CHARGING RULES FUNCTION

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к способу управления политикой в инфраструктурной сети, содержащей шлюз, GW, функциональный модуль доступа, AF, и, по меньшей мере, один функциональный модуль правил политики и оплаты, PCRF. Изобретение также относится к PCRF и GW, которые выполнены с той же целью.
Уровень техники
3GPP определил архитектуру управления политикой и оплатой (РСС), чтобы дать возможность управления QoS (качеством обслуживания) и дифференцированной оплаты за поток данных услуг. Последнее определяется как пакеты плоскости пользователя в доступе, который соответствует определенному правилу РСС.
Отдельный узел, функциональный модуль правил политики и оплаты (PCRF), является функциональным элементом, который ответственен за активацию подходящего правила РСС для каждого доступа. Он реализует функциональные возможности решения управления политикой и управления оплатой, основанной на потоке. PCRF предоставляет управление сетью, касающееся обнаружения потока данных услуг, управления пропусканием, QoS и оплаты, основанной на потоке (за исключением управления кредитом), функциональному модулю управления и осуществления политики (PCEF). PCRF принимает информацию, связанную с сеансом и медиа-информацией, из функционального модуля приложений (AF) и информирует AF о событиях плоскости трафика.
Функциональный модуль приложений (AF) является элементом, предлагающим приложения, в которых услугу доставляют на другом уровне (т.е. транспортном уровне), отличном от уровня, на котором услуга была запрошена (т.е. сигнальном уровне), в соответствии с которым согласовано управление ресурсами IP-канала. Одним примером AF является P-CSCF подсистемы CN (базовой сети) IM. AF должен связываться с PCRF, чтобы передавать динамическую информацию сеанса (т.е. описание доставляемой медиа-информации на транспортном уровне). Эту связь выполняют с использованием интерфейса Rx.
PCEF осуществляет обнаружение потока данных услуг (на основе определений фильтров, включенных в правила РСС), а также интерактивный и автономный обмен данными об оплате (не описанный в настоящем документе) и осуществление политики. Поскольку PCEF является функциональный модулем, обрабатывающим каналы, QoS осуществляют для канала в соответствии с информацией о QoS, поступающей из PCRF. Этот функциональный объект расположен в шлюзе (например, GGSN в случае GPRS и PDG в случае WLAN). Для случаев, в которых имеется PMIP вместо протокола GTP между BBERF и PCEF, управление каналом вместо этого выполняют в BBERF.
PCRF должен предоставлять правила РСС в PCEF через опорную точку Gx. PCRF должен информировать PCEF посредством использования правил РСС относительно обработки каждого потока данных услуг, который находится под управлением РСС, в соответствии с решением (решениями) о политике PCRF. Архитектура Rel-8 3GPP проиллюстрирована на фиг. 1. Архитектура не будет описана подробно в настоящем документе. Дополнительная информация относительно архитектуры может быть получена с помощью изучения проекта 3GPP.
Архитектура РСС определена в 3GPP без учета механизмов восстановления после отказа и восстановления рассматриваемых объектов. 3GPP специфицирует механизмы восстановления после отказа и восстановления для большинства из элементов базовой сети в TS 23.007 3GPP. Однако архитектура РСС пока была вне рамок этой спецификации. В 3GPP ведется некоторая деятельность по включению РСС в будущие версии.
С другой стороны, 3GPP проанализировал разные сценарии восстановления после отказа и восстановления PCRF, которые документированы в TR 29.816 3GPP, TR 29.816 3GPP; решения 3 (корректное завершение услуг), решение 4 (строгое завершение услуг) и решение 9 (унифицированное решение для завершения услуг каналов) описывают процедуру завершения в клиентах PCRF применительно к каналам/сеансам, для которых требовалось бы управление PCRF, но оно не возымело действия вследствие отказа или недоступности PCRF.
Решение 9 является объединением решения 3 с решением 4 и состоит из механизма, в котором PCRF может предоставлять время отсрочки (со значениями от 0 до бесконечности), чтобы указывать клиенту PCRF, когда должно быть разъединено соединение услуги/канала/PDN, если клиент PCRF обнаружил, что PCRF является недоступным. Время отсрочки будет предоставлено во время создания сеанса на основе протокола DIAMETER. Фиг. 2 взята из TR 29.816 3GPP и описывает решение 9.
Эти решения учитывают, что PCRF может восстанавливать правила РСС, данные доступа или другую информацию, связанную с сеансом, ранее сохраненную в клиенте (например, PCEF), таким образом, что он может воссоздавать активные сеансы без прерывания услуги.
Однако эти решения не учитывают, что данные сеанса стали бы устаревшими, поскольку они не были обновлены в течение времени, когда PCRF был недоступным. Когда PCRF перезапущен, управление РСС будет потеряно. Клиенты (BBERF, PCEF и AF) должны будут предпринимать разные действия, зависящие от политик оператора. Даже если управление РСС будет восстановлено (т.е. восстановлен сеанс Gx/Gxx), восстановление управления РСС для определенных услуг не всегда является возможным.
Для предварительно определенных услуг (т.е. тех, которыми PCRF управляет без взаимодействия с AF) восстановление управления РСС будет возможным с помощью извлечения всей информации о сеансе, необходимой для получения применимых правил PCC/QoS для этого сеанса. Для того чтобы сделать это, PCRF должен извлечь текущие данные доступа (например, информацию о местоположении, тип RAT, тип IP-CAN и т.д.) и соответствующую информацию пользователя (сохраненную в энергонезависимой базе данных или во внутреннем или внешнем хранилище). Управление РСС может быть восстановлено с помощью разных средств (например, PCEF может инициировать создание нового сеанса IP-CAN для этого сеанса).
Однако для динамических услуг (т.е. тех, которые динамически создают на остове взаимодействия с AF) невозможно восстановить предыдущий сеанс AF, если AF не контактирует с PCRF и не предоставляет все соответствующие данные услуг. Для текущих услуг, связанных с AF (например, IMS), это является неосуществимым. Для услуг IMS P-CSCF будет взаимодействовать с PCRF только после взаимодействия с UE и будет предоставлять медиа-информацию, предоставленную посредством UE. Поскольку P-CSCF является модулем-посредником, ранее согласованные данные сеанса могли бы быть не сохранены и, таким образом, не восстановлены. Следовательно, PCRF не будет иметь достаточной информации, чтобы получить правила РСС, связанные с определенным сеансом AF.
Для этого вида услуг, связанных с AF (речевых вызовов, потоковых передач и т.д.), предполагают, что оператор будет разрешать непрерывность услуги, чтобы дать возможность пользователю иметь хорошее восприятие услуги, даже если управление РСС не восстановлено. Управление РСС в этом случае будет основано на локальной информации о политике, которую BBERF/PCEF принял до отказа PCRF.
Установка таймеров отсрочки в бесконечность дает возможность поддержания услуги активной. Однако, поскольку сеанс AF не может быть восстановлен, нет механизма, чтобы освобождать зарезервированные ресурсы, если услуга естественно завершена с помощью вызывающих сторон. Фиг. 3 иллюстрирует описанную проблему. Каналы сохраняются в соответствии с предыдущей информацией AF. Нет механизма, чтобы прервать этот канал, когда услуга закончена (AF не может уведомить PCRF).
Подводя итог, следует отметить, что в зависимости от характера услуги, APN или политики оператора, операторы могли бы быть заинтересованы в том, чтобы:
- восстанавливать динамическое управление РСС всякий раз, когда это возможно,
- завершать текущие услуги и поддерживать управление РСС только для новых созданных сеансов,
- когда управление РСС не может быть восстановлено для услуг, связанных с AF, поддерживать определенные услуги активными до тех пор, пока UE не решит завершить их,
- и т.д.
В настоящее время эта гибкость является невозможной.
В настоящее время не существует гибкость, которая дает возможность оператору конфигурировать, как клиент PCRF вел бы себя после отказа и восстановления PCRF. TR 29.816 3GPP описывает, как обеспечивать таймеры отсрочки, чтобы указывать, будут ли сеанс или услуга завершены как можно скорее или нет. Тот же TR указывает некоторые механизмы, чтобы извлекать данные сеанса из клиента, если PCRF восстановлен. Но невозможно указывать, должен ли клиент пытаться восстановить ранее созданные сеансы Gxx/Gx для определенного UE или APN. Также невозможно указывать действия, которые должны предприниматься клиентом PCRF, когда управление РСС не восстановлено для определенных услуг.
Раскрытие изобретения
Таким образом, задача изобретения состоит в том, чтобы гарантировать поддержание или прерывание услуг конечных пользователей в зависимости от предпочтений оператора, когда обнаружен отказ PCRF.
Задачу изобретения решают посредством способа управления политикой в инфраструктурной сети, содержащей шлюз, GW, функциональный модуль доступа, AF и, по меньшей мере, один функциональный модуль правил политики и оплаты, PCRF. Сеть для каждого текущего соединения PDN выполняет этапы, на которых:
- GW создает сеанс Gx или Gxx для того, чтобы установить текущее соединение PDN под управлением РСС,
- GW дополнительно предоставляет информацию о текущем соединении PDN в первый PCRF,
- первый PCRF принимает решение о предоставлении права на доступ и политике на основе информации о соединении PDN и посылает его вместе с инструкциями восстановления в GW,
- GW при обнаружении, что первый PCRF является недоступным, применяет инструкции восстановления, причем упомянутые инструкции требуют, чтобы GW пытался восстановить управление РСС, и/или требуют, чтобы GW корректно удалял услуги, связанные с управлением РСС.
Задачу изобретения также решают посредством функционального модуля правил политики и оплаты, PCRF, выполненного с возможностью управлять политикой в инфраструктурной сети, содержащей шлюз, GW, функциональный модуль доступа, AF и, по меньшей мере, один PCRF. PCRF для каждого текущего соединения PDN выполнен с возможностью принимать решение о предоставлении права на доступ и политике на основе информации о текущем соединении PDN, принятой из GW, PCRF дополнительно выполнен с возможностью посылать решение вместе с инструкциями восстановления в GW, причем упомянутые инструкции требуют, чтобы GW пытался восстановить управление РСС, и/или требуют, чтобы GW корректно удалял услуги, связанные с управлением РСС.
Задачу изобретения, наконец, решают посредством шлюза, GW, выполненного с возможностью управлять политикой в инфраструктурной сети, содержащей GW, функциональный модуль доступа, AF, и, по меньшей мере, один функциональный модуль правил политики и оплаты, PCRF; для каждого текущего соединения PDN GW выполнен с возможностью создавать сеанс Gx или Gxx для того, чтобы установить текущее соединение PDN под управлением РСС, GW дополнительно выполнен с возможностью предоставлять информацию о текущем соединении PDN в первый PCRF по п. 13 формулы изобретения, GW дополнительно выполнен с возможностью при обнаружении, что первый PCRF является недоступным, применять инструкции восстановления, принятые из первого PCRF.
Изобретение предоставляет механизм, который дает возможность того, что услуги конечных пользователей поддерживают или прерывают в зависимости от предпочтений оператора, когда обнаружен отказ PCRF. Услугами динамически управляют либо с помощью контроллеров политики оператора на основе соглашения о подписке и текущем обслуживании UE, либо с помощью конфигураций в узле GW. Преимуществом является то, что улучшается восприятие пользователя, когда потеряно управление РСС, а оператор решает поддерживать обслуживание действующим.
Краткое описание чертежей
Изобретение будет описано более подробно в дальнейшем со ссылкой на варианты осуществления, которые изображены на прилагаемых чертежах.
Фиг. 1 иллюстрирует архитектуру РСС Rel-8 3GPP.
Фиг. 2 иллюстрирует решение 9 в соответствии с TR 29.816 3GPP.
Фиг. 3 иллюстрирует проблему с таймерами отсрочки, когда сеанс AF не может быть восстановлен.
Фиг. 4 иллюстрирует механизмы, в соответствии с настоящим изобретением, для управления РСС, когда одноранговый PCRF является недоступным.
Фиг. 5 иллюстрирует блок-схему последовательности этапов способа в соответствии с настоящим изобретением.
Осуществление изобретения
Варианты осуществления изобретения с дополнительными усовершенствованиями, описанные в дальнейшем, должны рассматриваться только как примеры, и никоим образом не должны ограничивать объем защиты, обеспеченной с помощью формулы изобретения.
Изобретение относится к способу управления политикой в инфраструктурной сети, содержащей шлюз 13, GW, функциональный модуль 12 доступа, AF, и функциональный модуль 11 правил политики и оплаты, PCRF, причем GW содержит, по меньшей мере, одно предварительно определенное правило управления политикой и оплатой, РСС. Даже если подробное описание описывает способ, выполняемый с помощью этих объектов/этой сети, специалист в данной области техники поймет, что эти объекты/эта сеть, выполненные с возможностью осуществлять эти этапы способа, также раскрыты в описании.
Функциональный модуль правил политики и оплаты (PCRF) (фиг. 1) является функциональным элементом, который ответственен за активацию соответствующего правила РСС для каждого доступа. Он осуществляет функциональные возможности решения управления политикой и управления оплатой, основанной на потоке. PCRF с помощью опорной точки Gx предоставляет правила РСС, чтобы информировать PCEF в GW 12 об обработке каждого потока данных услуг, который находится под управлением РСС, в соответствии с решением (решениями) о политике PCRF. К такой обработке относится управление сетью, касающееся обнаружения потока данных услуг, управления пропусканием, QoS и оплаты, основанной на потоке (за исключением управления кредитом).
PCRF принимает информацию, связанную с сеансом и медиа-информацией, из функционального модуля приложений (AF) и информирует AF о событиях плоскости трафика. AF (фиг. 1) является элементом, предлагающим приложения, в которых услугу доставляют на другом уровне (т.е. транспортном уровне), отличном от уровня, на котором услуга была запрошена (т.е. сигнальном уровне), в соответствии с которым согласовано управление ресурсами IP-канала. AF 12, например, является функциональным прокси-модулем управления сеансом вызова (P-CSCF). AF должен связываться с PCRF с помощью интерфейса Rx (фиг. 1), чтобы передавать динамическую информацию сеанса (т.е. описание медиа-информации на транспортном уровне).
PCEF в GW или BBERF в S-GW (фиг. 1) осуществляет обнаружение потока данных услуг (на основе определений фильтров, включенных в правила РСС), а также интерактивный и автономный обмен данными об оплате (применимый только к PCEF, и который не будет описан в настоящем документе) и осуществление политики. Поскольку PCEF/BBERF является функциональным модулем, обрабатывающим каналы, причем QoS осуществляют для канала в соответствии с информации о QoS, поступающей из PCRF. Этот функциональный объект расположен в шлюзе (например, GGSN в случае GPRS и PDG в случае WLAN). Для случаев, в которых имеется PMIP вместо протокола GTP между BBERF и PCEF, управление каналом вместо этого выполняют в BBERF. В дальнейшем специалист в данной области техники понял бы, что этапы, выполняемые с помощью GW, могут быть интерпретированы как эти этапы, которые выполняют с помощью PCEF или BBERF в GW.
Задача изобретения состоит в том, чтобы гарантировать поддержание или прерывание услуг конечных пользователей в зависимости от предпочтений оператора, когда обнаружен отказ PCRF.
Эту задачу решают посредством следующих этапов (фиг. 4 и 5):
1. GW 13 создает 23 сеанс Gx или Gxx для того, чтобы установить текущее соединение PDN под управлением РСС.
2. GW 13 дополнительно предоставляет 24 информацию о текущем соединении PDN в первый PCRF 11.
3. Первый PCRF 11 принимает 25 решение о предоставлении права на доступ и политике на основе информации о соединении PDN и посылает его вместе с инструкциями восстановления в GW 13.
4. GW 13 при обнаружении, что первый PCRF 11 является недоступным, применяет 26 инструкции восстановления, причем упомянутые инструкции требуют, чтобы GW 13 пытался восстановить управление РСС, и/или требуют, чтобы GW 13 корректно удалял услуги, связанные с управлением РСС.
Вследствие предоставления инструкций восстановления в GW, GW дает возможность того, что услуги конечных пользователей поддерживают или прерывают при предпочтениях оператора, когда обнаружен отказ PCRF. Услугами динамически управляют либо с помощью контроллеров политики оператора на основе соглашения о подписке и текущем обслуживании UE, либо с помощью конфигураций в узле GW. Преимуществом является то, что улучшается восприятие пользователя, когда потеряно управление РСС, а оператор решает поддерживать обслуживание действующим.
Первый PCRF 11 будет посылать отдельную инструкцию восстановления для каждого из правил РСС и/или для соединения PDN. Другими словами, инструкции восстановления предназначены для соединения PDN и/или правила РСС.
Когда GW 13 обнаруживает, что первый PCRF 11 является недоступным, в одном примере он будет удалять упомянутую услугу, связанную с правилами РСС, и/или соединение PDN на основе таймера/таймеров отсрочки, принятых с инструкциями восстановления. GW при обнаружении, что первый PCRF 11 является недоступным, также может начать выполнять мониторинг неактивности услуги и в случае неактивности услуги в течение некоторого периода времени может удалить услугу. Это действие может быть выполнено до окончания таймера отсрочки, если период времени является короче, чем период таймера. Тогда услугу удаляют до истечения таймера/таймеров отсрочки.
GW (13) при обнаружении, что первый PCRF (11) является недоступным, в другом примере будет пытаться восстановить управление РСС для упомянутого соединения PDN на основе инструкций восстановления. GW восстанавливает управление РСС с помощью создания нового сеанса Gx или Gxx. При обнаружении, что первый PCRF 11 является недоступным, GW 13 на основании инструкций восстановления будет выбирать второй PCRF (14) или будет ожидать, когда первый PCRF (11) восстановится после отказа.
Если первый PCRF 11 предоставляет адрес во второй PCRF 14, GW 13 будет пытаться восстановить управление РСС с упомянутым вторым PCRF 14. Если первый PCRF 11 не предоставил адреса во второй PCRF 14, GW 13 будет вместо этого пытаться восстановить управление РСС с первым PCRF 11.
Фиг. 14 иллюстрирует пример механизма в соответствии с изобретением для управления РСС, когда одноранговый PCRF является недоступным:
1. UE запрашивает установку соединения PDN, т.е. сеанса IP-CAN.
2. GW (13), такой как PCEF или BBERF, будет создавать соответствующий сеанс Gx, чтобы поставить этот сеанс под управление РСС. GW будет предоставлять необходимую информацию об этом сеансе IP-CAN, как специфицировано в TS23.203-vaOO.
3. Первый PCRF (11) принимает решение о предоставлении права на доступ и политике и посылает его в PCEF в GW (13), которое включает в себя правило РСС и другие параметры, как специфицировано в TS23.203-va00. Кроме того, первый PCRF может предоставить множество инструкций восстановления для сеансов IP-CAN и/или правил РСС, если это необходимо. Детали этой части будут описаны позже.
4. UE запрашивает динамическую услугу, в которой требуется взаимодействие с AF (12), AF создает соответствующий сеанс AF через интерфейс Rx (фиг. 1) и предоставляет информацию о сеансе в первый PCRF (11).
5. Первый PCRF (11) подтверждает прием запроса.
6. Первый PCRF (11) посылает новое решение о политике, включающее в себя одно или более правил РСС, соответствующих сеансу AF, в PCEF.
7. PCEF/BBERF подтверждает прием нового правила (правил) РСС и осуществляет его в сети ЕРС.
8), 9), 10), 11) PCEF/BBERF в GW (13) обнаруживает, что первый PCRF (11) является недоступным. На основе инструкции восстановления, принятой на этапе 2, PCEF/BBERF может выбрать новый второй PCRF (14) или ожидать, когда первый PCRF восстановится после отказа. PCEF/BBERF должен пытаться восстановить управление РСС для этих активных соединений PDN с помощью создания нового сеанса Gx (фиг. 1).
На основе инструкций восстановления, принятых из первого PCRF (11), поведение GW (13) будет другим. Некоторые примеры изображены ниже:
- если первый PCRF (11) указывает, что сеанс IP-CAN не требует управления РСС, первый PCRF будет удалять каналы/соединения PDN на основе принятого таймера отсрочки. PCEF не будет пытаться восстановить управление РСС для этих текущих соединений PDN.
- если первый PCRF (11) указывает, что сеанс IP-CAN запрашивает управление РСС:
если первый PCRF (11) предоставил адрес альтернативного PCRF, когда клиент PCEF обнаруживает, что первый PCRF является недоступным, он будет пытаться восстановить управление РСС со вторым PCRF (14);
если первый PCRF (11) не предоставил адреса альтернативного PCRF, по меньшей мере, для одного второго PCRF (14), когда клиент обнаруживает, что недоступный первый PCRF опять находится в состоянии готовности, он будет пытаться восстановить управление РСС с тем же PCRF для текущих сеансов IP-CAN.
- если первый PCRF (11) указал, что услуга (правило РСС) подлежит мониторингу неактивности в течение некоторого периода времени, когда клиент обнаруживает, что первый PCRF (11) является недоступным, он начнет мониторинг неактивности услуги. Это будет сделано с помощью инспектирования входящих/поступающих пакетов для соответствующих фильтров пакетов. Когда услуга является неактивной в течение некоторого периода времени (не принимают никаких пакетов для этой услуги), он будет удалять соответствующие правила PCC/QoS и будет освобождать ресурсы.
В дальнейшем описаны влияния протокола на интерфейсы Gx и Gxx (фиг. 1). Множество инструкций восстановления передают из первого PCRF (11) в PCEF/BBERF во время первоначального создания сеанса Gx/Gxx. Инструкции передают для сеанса IP-CAN и/или правила РСС.
Информация восстановления могла бы быть изменена в течение времени существования сеанса IP-CAN, например модифицирована с помощью оператора. Она могла бы включать в себя предпочтительно следующие параметры:
1. Указание, должно ли быть поддержано соединение PDN/сеанс IP-CAN или нет, когда обнаружен отказ первого PCRF (11).
2. Должен ли PCEF/BBERF в GW (13) восстановить управление РСС и какой PCRF должен контактировать, если он доступен. Когда первый PCRF (11) не предоставляет альтернативный второй PCRF (14), восстановление управления РСС имело бы место, когда клиент PCRF (PCEF/BBERF) обнаруживает, что вышедший из строя PCRF восстановлен.
3. Таймер корректного завершения. Он указывает, что GW (13) должен завершить услугу после того, как истечет таймер отсрочки.
4. Таймер для обнаружения отсутствия действия в течение определенного периода. Он указывает, что GW (13) будет завершать услугу с помощью удаления соответствующего правила РСС только до тех пор, пока он не обнаружит, что никакое действие не выполняется в соответствующем потоке данных услуг. Отсутствие действий не означает, что абсолютно никакие пакеты не передаются в потоке данных услуг, поскольку может быть некоторая сигнализация управления маршрутом, каким бы то ни было способом передающаяся через поток данных услуг. То, как узлы GW определяют, имеется ли полезная нагрузка или нет, является специфическим для осуществления.
Специалист в данной области техники поймет, что изобретение не должно быть рассмотрено как ограниченное вариантами осуществления, описанными выше, некоторое число дополнительных вариантов и модификаций являются возможными в пределах объема нижеследующей формулы изобретения.
Например, GW может быть PDN-GW или GGSN, что означает, что PCEF действует как клиент PCRF. В качестве альтернативы, GW может быть S-GW, что означает, что BBERF действует как клиент PCRF.