一种移动分组数据业务的计费方法

摘要

本发明提出了一种移动分组数据业务的计费方法，承载业务数据流的传输面功能模块对计费规则中的业务数据流过滤器进行分类，分成用于上行方向分组数据包的过滤器和用于下行方向分组数据包的过滤器，传输面功能模块收到分组数据包后，将上行方向的分组数据包与用于上行方向分组数据包的过滤器进行匹配，将下行方向分组数据包与用于下行方向分组数据包的过滤器进行匹配，根据所述过滤器所对应的计费规则生成计费信息，能够提高TPF的处理效率，从而提高了单位资源的处理能力。

说明书

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，尤其涉及移动分组数据业务中的计费方法。

背景技术

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(General Packet Radio Service，GPRS)网络结构，针对用户数据流只能识别到APN和PDP 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，而当前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计费，如发送或接收一条消息。

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，目前第三代移动通信标准化的伙伴项目(3rd GenerationPartnership Project，3GPP)正在讨论如何实现基于IP流的计费(Flow BasedCharging，FBC)，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(Service Data Flow，SDF)，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。

其中支持在线计费的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：

FBC系统的各个功能模块的作用分别为：

传输面功能模块(Traffic Plane Function，TPF)是承载分组业务数据流的功能模块，可以区分属于不同业务数据流的分组数据包，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接口向基于业务流计费的计费规则功能模块(service dataflow based Charging Rule Function，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，如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。

CRF是保存计费规则的功能模块，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、应用功能模块(Application Function，AF)信息以及在线计费系统(OnlineCharging System，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。

AF代表所有和应用相关的功能模块，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。

信用控制模块(Credit Control，CC)是执行信用控制的功能模块，只用于在线计费系统，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。

计费网关功能模块(Charging Gateway Function，CCF)和计费信息收集功能模块(Charging Collection Function，CGF)这两个功能模块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。

如果承载网络是GPRS网络的话，则TPF位于GGSN处，AF为PDN中的一个业务网关，或是业务服务器，当IMS承载在GPRS网络之上的时候AF就是P-CSCF，CRF为新增的逻辑模块。

同样，这种计费机制也可以应用于3GPP2和WLAN的网络结构中。

根据现有基于业务数据流计费的实现机制，一个业务应用这种计费机制的实现过程如图3所示：

1、UE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。

在执行完步骤6之后，UE就可以在已经建立的承载上执行各种业务请求和数据传输了，比如请求和网络中的一个应用服务器建立业务连接，传送业务请求过程、执行过程以及中止过程中所需的数据，接收来自应用服务器的信息等等，这些数据的传输都要占用承载资源。对于实现了基于业务数据流计费的承载网络来说，在TPF处，根据每个分组数据包所属的业务流的不同，TPF将应用不同的计费规则，生成不同的呼叫细节记录(Call Detail Record，CDR)，是一种计费用的格式化的信息集合，用于在线计费或者离线计费。

上面只说明了当承载建立时候TPF向CRF请求计费规则的情况，除了在承载最初建立的时候TPF需要向CRF上报一些承载相关信息用于选择计费规则之外，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，这时TPF也需要向CRF发起计费规则请求消息，由CRF根据来自TPF、AF和OCS的信息进行选择，决定是否实施新的计费规则。

和TPF向CRF请求计费规则的过程相独立的，AF和OCS也可以向CRF提供选择计费规则的输入信息，其中AF提供的信息和应用层业务相关，OCS提供的信息则和在线计费中业务的信用相关，CRF根据可用的信息综合选择某个业务数据流承载计费应该实施的计费规则。

目前，根据规范23.125v600中对计费规则的定义，计费规则包含的内容有：

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。

在实施一个特定业务的时候，TPF根据选定的计费规则，对该业务数据流的分组数据包进行过滤，生成计费信息。因为应用在一个业务数据流上的计费规则可能会不只一个，所以TPF需要根据计费规则的优先级，依次对收到的分组数据包进行匹配，根据最匹配的那个计费规则来生成计费信息，对于没有匹配上的分组数据包，使用缺省的计费方式，由运营商进行配置，可以是使用缺省的计费规则，也可以采用其他计费机制。

实现基于业务数据流的计费之后，根据现有的实现方案，在承载层面上，TPF需要对每个分组数据包进行过滤，判断该分组数据包属于哪一个业务数据流，然后决定应用哪一个计费规则进行计费，这就需要TPF处进行大量高速的匹配过程，因此对TPF的处理能力提出了很高的要求，在实现上，会造成成本的增加，如果处理能力达不到一定要求，会导致业务时延的加大，从而降低服务质量。

发明内容

本发明的目的是提出一种移动分组数据业务的计费方法，能够提高TPF的处理效率，从而提高了单位资源的处理能力，降低了实现时候对设备的处理能力要求，一定程度上可以降低成本，提高用户容量，而且不必以降低服务质量为代价。

为此，本发明采用如下方案：

一种移动分组数据业务的计费方法，包括以下步骤：

a、承载业务数据流的传输面功能模块对计费规则中的业务数据流过滤器进行分类，分成用于上行方向分组数据包的过滤器和用于下行方向分组数据包的过滤器，如过滤器同时适用于上行方向和下行方向，则既是用于上行方向分组数据包的过滤器，又是用于下行方向分组数据包的过滤器；

b、传输面功能模块收到分组数据包后，判断所述分组数据包是否为上行方向的分组数据包，如果是，则将所述分组数据包与用于上行方向分组数据包的过滤器进行匹配，并转至步骤d；如果否，则转至步骤c；

c、将所述分组数据包与用于下行方向分组数据包的过滤器进行匹配；

d、根据所述过滤器所对应的计费规则生成计费信息。

步骤a中所述的计费规则可以从基于业务数据流的计费规则功能模块获得，也可以直接配置在传输面功能模块上，根据从业务数据流的计费规则功能模块获得的指示来获得。

步骤a中所述对计费规则中的业务数据流过滤器进行分类包括以下步骤：

a1、如果过滤器中源地址是分配给用户终端的IP地址或者目的地址是一个有效的服务器的IP地址，则所述过滤器是用于上行方向分组数据包的过滤器；

a2、如果过滤器中目的地址是分配给用户终端的IP地址或者源地址是一个有效的服务器的IP地址，则所述过滤器是用于下行方向分组数据包的过滤器；

a3、如果过滤器中源地址和目的地址是通配的，没有指定具体的IP地址，则所述过滤器同时适用于上行方向和下行方向，既是用于上行方向分组数据包的过滤器，又是用于下行方向分组数据包的过滤器。

所述基于业务数据流的计费规则功能模块还从应用功能模块和在线计费系统获得选择计费规则的输入信息。

分组数据包的过滤和匹配可以通过软件实现，也可以通过硬件实现。

采用了本发明，对现有基于业务数据流计费的规范和承载网络的实现规范没有任何影响，因此实施该发明不会引起任何互通性和兼容性方面的问题，但是却能够在满足用户服务质量要求的基础上降低对TPF设备实现的处理能力要求，进而能够节约成本。

附图说明

图1是支持在线计费的FBC系统结构图；

图2是支持离线计费的FBC系统结构图；

图3是基于业务数据流计费的信令流程图；

图4是本发明对计费规则中的业务数据流过滤器分类流程图；

图5是本发明基于业务数据流计费的流程图。

具体实施方式

下面结合说明书附图来说明本发明的具体实施方式。

在通信网络中，业务数据流是分为上行和下行来传送的，以GPRS网络为例，上行数据通过Gn/Gp接口从GSN节点传送给GGSN，下行数据通过Gi接口从外部分组网络中发送给GGSN，在GPRS网络中，TPF就是GGSN处的一个逻辑实体，因此，对于TPF来说，在承载层面上是可以区分出上行数据和下行数据的。

对于计费规则来说，根据所应用的业务数据流的不同，对上行数据和下行数据应用的计费规则也可能不同，有的业务对上行数据和下行数据应用相同的计费规则，有的则需要区分上行数据和下行数据，应用不同的计费规则。TPF通过将收到的分组数据包和过滤器相匹配来确定应用哪一个计费规则。

根据以上特点，在TPF处，考虑到实现基于业务数据流的计费中对每个分组数据包的匹配和计数需要大量处理能力，为了提高效率，TPF收到CRF返回的请求计费规则的应答消息之后，首先根据过滤器中的目的地址和源地址，区分是用于上行还是下行的过滤器，从而对计费规则进行一个初步的分类，如图4所示，如果源地址是分配给UE的IP地址或者目的地址是一个有效的服务器的IP地址，说明这个过滤器是用于上行分组数据包的，如果目的地址是分配给UE的IP地址或者源地址是一个有效的服务器的IP地址，说明这个过滤器是用于下行分组数据包的，如果源地址和目的地址是通配的，即没有指定具体的IP地址，说明这个过滤器是同时应用在上行和下行分组数据包上的。然后根据过滤器应用的方向，TPF上对这些过滤器按照上下行进行分类，对于同时应用于上行和下行的过滤器，上下行上都会存在该过滤器。这样，如图5所示，TPF在上行方向上收到的分组数据包，就直接和上行过滤器进行匹配，下行方向上收到的分组数据包，就直接和下行过滤器进行匹配，而在现有技术中，因为没有对过滤器进行区分，每个数据包，不论是上行还是下行的，都需要按照优先级，和当前配置在TPF上的用于该用户的计费规则进行匹配，因此从总体上看来，本发明和现有技术相比可以节省一半的匹配过程，大大提高了匹配的效率。

需要说明的是，TPF可以从CRF得到计费规则，也可以只是从CRF得到一些指示，真正的计费规则可以配置在TPF上。在具体实现中，TPF可能是使用软件，也可能使用硬件，来实现分组数据包的过滤和匹配。

同样，这种计费机制也可以应用于3GPP2和WLAN的网络结构中，技术方案与上述技术方案类似。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。