CN1214555C - 公共陆地移动网（plmn）分组网中统一管理资源的一种方法 - Google Patents

Abstract

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。

Description

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多址(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接入点名称(APN)管理、IP地址管理、通用分组无线业务网关支持点(GGSN)接入用户数和带宽管理、对接入点名称计费等。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，即通用分组无线业务网关支持点管理中心(GMC)，该设备在网络中位置如图2所示。

通用分组无线业务网关支持点管理中心设备主要完成功能包括：

1、用户数管理：

对通用分组无线业务网关支持点的最大接入用户数，以及“批发”给各接入点名称的最大接入用户数进行统一

管理。当接入接入点名称的用户数超过最大允许数时，拒绝该接入点名称新用户接入。移动运营商按照”批发“用户数方式向接入点名称运营者收费，提高通用分组无线业务网关支持点接入用户数能力的利用率。

2、带宽管理：

对通用分组无线业务网关支持点的最大接入带宽，以及“批发”给各接入点名称的最大带宽进行统一管理。当接入接入点名称的用户使用的总带宽超过最大允许数时，拒绝该接入点名称的新用户接入。移动运营商按照“批发”的用户数向接入点名称运营者收费，提高通用分组无线业务网关支持点接入带宽能力的利用率。

接入点名称带宽的计算方法：在用户激活上下文和更新上下文时，需要和通用分组无线业务网关支持点协商服务质量，通用分组无线业务网关支持点管理中心根据用户协商后的服务质量(包括用户使用的带宽)累计，可以得出接入点名称使用的总带宽。服务质量的定义参加3GPP协议规定。

3、接入点名称管理：

对通过移动网络接入的接入点名称进行统一的维护管理和统计。接入点名称维护管理包括接入点名称的基本信息管理、接入点名称和通用分组无线业务网关支持点的连接关系管理、提供业务能力管理等，这里和HLR中对接入点名称的管理区别是：HLR主要管理接入点名称的签约信息；接入点名称统计包括接入点名称的业务量统计、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：

对接入点名称的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、对接入点名称计费：

对用户使用外部分组数据网资源的情况进行统计和记录，包括用户接入接入点名称的历史记录，用户接入接入点名称的流量、时间段统计，及记录其它能用于对接入点名称计费的信息。这些信息用于对接入点名称运营者收费的依据。

6、通用分组无线业务网关支持点设备的使用情况和状态监控功能；

7、还可以包含门户(Portal)服务器功能、推送(PUSH)业务域名服务器功能、认证授权计费服务器功能等。

(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，通用分组无线业务网关支持点请求认证授权计费服务器对用户进行鉴权；

(2)鉴权通过后，通用分组无线业务网关支持点向通用分组无线业务网关支持点管理中心发送资源请求消息，消息内容至少包括：

用户标识

通用分组无线业务网关支持点标识

通用分组无线业务网关支持点地址

主叫号码(MSISDN或IMSI)

被叫号码(接入点名称)

用户请求服务质量

是否分配动态地址

(3)通用分组无线业务网关支持点管理中心处理请求消息的功能包括：

a、统计接入接入点名称的用户数，并检测是否超过“批发”的用户数，超过则拒绝接入此接入点名称的用户激活；

b、对用户请求服务质量协商，根据协商后服务质量，统计接入接入点名称的带宽，并检测是否超过“批发”的带宽，如果超过则拒绝用户接入此接入点名称；

c、给用户分配IP地址；

d、对用户使用接入点名称的信息进行记录，以便对接入点名称运营商收费；

e、根据接入点名称基本信息，返回用户访问此接入点名称的方式和权限。

(4)如果用户接入的接入点名称不能满足要求，即不能满足接入接入点名称的用户数未达到最大允许数、且接入接入点名称的带宽也未超过最大允许数的要求，接入点名称则通用分组无线业务网关支持点管理中心返回给通用分组无线业务网关支持点失败消息，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：

用户协商后的服务质量

动态IP地址

是否二次计费及计费方式

与用户相关的接入点名称信息或者权限

(6)通用分组无线业务网关支持点收到失败应答消息后，返回用户激活失败；否则通知认证授权计费服务器开始计费，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)通用分组无线业务网关支持点接收到上下文更新请求，把与计费相关的信息上报给认证授权计费服务器；

(2)如果用户请求服务质量更新，需要通知通用分组无线业务网关支持点管理中心检查接入点名称是否满足更新请求，即接入接入点名称的用户数是否未达到最大允许数、且接入接入点名称的带宽是否也未超过最大允许数；服务质量通用分组无线业务网关支持点管理中心接入点名称如果通用分组无线业务网关支持点管理中心正在对用户进行二次计费，需要把计费相关的信息上报给通用分组无线业务网关支持点管理中心，更新时通用分组无线业务网关支持点发给通用分组无线业务网关支持点管理中心的消息内容至少包括：

用户标识

通用分组无线业务网关支持点标识

通用分组无线业务网关支持点地址

主叫号码(MSISDN或IMSI)

被叫号码(接入点名称)

用户请求服务质量

(3)若接入点名称满足要求，通用分组无线业务网关支持点管理中心给通用分组无线业务网关支持点返回成功应答，消息内容至少包括：

用户标识

协商后的服务质量

(4)否则，返回失败应答给通用分组无线业务网关支持点，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，通用分组无线业务网关支持点上报给通用分组无线业务网关支持点管理中心，上报消息内容至少包括：

用户标识

通用分组无线业务网关支持点标识

通用分组无线业务网关支持点地址

主叫号码(MSISDN或IMSI)

被叫号码(接入点名称)

用户使用的服务质量

用户使用的IP地址

(2)通用分组无线业务网关支持点管理中心释放用户的IP地址；重新统计接入点名称的用户数和使用的带宽；统计记录用户接入接入点名称的情况，作为对接入点名称运营者收费的依据；返回应答给通用分组无线业务网关支持点，消息内容至少包括：

用户标识

是否正常删除

(三)通用分组无线业务网关支持点和通用分组无线业务网关支持点管理中心设备间通讯：

1、通讯可靠性和安全性：

在通用分组无线业务网关支持点和通用分组无线业务网关支持点管理中心之间通讯，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：

通用分组无线业务网关支持点正常运营期间定期向通用分组无线业务网关支持点管理中心发送握手消息，消息内容包括：

通用分组无线业务网关支持点标识

通用分组无线业务网关支持点地址

通用分组无线业务网关支持点在启动后，向通用分组无线业务网关支持点管理中心发送开始正常运营消息，消息内容包括：

通用分组无线业务网关支持点标识

通用分组无线业务网关支持点地址

通用分组无线业务网关支持点在重启前，向通用分组无线业务网关支持点管理中心上报此异常事件，消息内容包括：

通用分组无线业务网关支持点标识

通用分组无线业务网关支持点地址

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。

                             附图说明

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。

Claims (8)

1、公共陆地移动网(PLMN)分组网中统一管理资源的一种方法，该分组网中带有通用分组无线业务网关支持点管理中心(GMC)，其特征在于，具体步骤如下：

a)激活

a-1)用户激活上下文，通用分组无线业务网关支持点请求认证授权计费(AAA)服务器对用户进行鉴权；

a-2)鉴权通过后，通用分组无线业务网关支持点向通用分组无线业务网关支持点管理中心发送资源请求消息，消息内容至少包括：用户标识、通用分组无线业务网关支持点标识、通用分组无线业务网关支持点地址、主叫号码(MSISDN或IMSI)、接入点名称、用户请求服务质量、是否分配动态地址；

a-3)通用分组无线业务网关支持点管理中心处理请求消息；

a-4)如果用户接入的接入点名称不能满足要求，即不能满足接入接入点名称的用户数未达到最大允许数、且接入接入点名称的带宽也未超过最大允许数的要求，则通用分组无线业务网关支持点管理中心返回给通用分组无线业务网关支持点失败消息，失败消息内容至少包括用户标识和失败原因，通用分组无线业务网关支持点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：用户协商后的服务质量、动态IP地址、是否二次计费及计费方式、与用户相关的接入点名称信息或者权限，通用分组无线业务网关支持点收到成功消息后，通知认证授权计费(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)通用分组无线业务网关支持点接收到上下文更新请求，把与计费相关的信息上报给认证授权计费(AAA)服务器；

b-2)如果用户请求服务质量更新，需要通知通用分组无线业务网关支持点管理中心检查接入点名称是否满足更新请求，即接入接入点名称的用户数是否未达到最大允许数、且接入接入点名称的带宽是否也未超过最大允许数；如果通用分组无线业务网关支持点管理中心正在对用户进行二次计费，需要把计费相关的信息上报给通用分组无线业务网关支持点管理中心，更新时通用分组无线业务网关支持点发给通用分组无线业务网关支持点管理中心的消息内容至少包括：用户标识、通用分组无线业务网关支持点地址、主叫号码、接入点名称、用户请求服务质量；

b-3)若接入点名称满足要求，通用分组无线业务网关支持点管理中心给通用分组无线业务网关支持点返回成功应答，消息内容至少包括用户标识和协商后的服务质量；

b-4)否则，返回失败应答给通用分组无线业务网关支持点，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，通用分组无线业务网关支持点上报给通用分组无线业务网关支持点管理中心，上报消息内容至少包括用户标识、通用分组无线业务网关支持点标识、通用分组无线业务网关支持点地址、主叫号码、接入点名称、用户使用的服务质量、用户使用的IP地址；

c-2)通用分组无线业务网关支持点管理中心释放用户的IP地址；重新统计接入点名称的用户数和使用的带宽，统计纪录用户数接入接入点名称的情况，作为对接入点名称运营者收费的依据，返回应答给通用分组无线业务网关支持点，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，所述通用分组无线业务网关支持点管理中心，位于系统的核心网上，连接各个通用分组无线业务网关支持点。

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，所述通用分组无线业务网关支持点管理中心处理请求消息包括如下步骤：

1)统计接入接入点名称的用户数，并检测是否超过“批发”的用户数，超过则拒绝接入此接入点名称的用户激活；

2)对用户请求服务质量协商，根据协商后服务质量，统计接入接入点名称的带宽，并检测是否超过“批发”的带宽，如果超过则拒绝用户接入此接入点名称；

3)给用户分配IP地址；

4)对用户使用接入点名称的信息进行记录，以便对接入点名称收费；

5)根据接入点名称基本信息，返回用户访问此接入点名称的方式和权限；

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，所述通用分组无线业务网关支持点管理中心和通用分组无线业务网关支持点之间通讯，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，所述通用分组无线业务网关支持点管理中心包含有门户(Portal)服务器，推送(PUSH)业务域名服务器以及认证授权计费(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，所述通用分组无线业务网关支持点在正常运营期间向通用分组无线业务网关支持点管理中心发送握手消息，消息内容包括通用分组无线业务网关支持点标识和通用分组无线业务网关支持点地址。

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，所述通用分组无线业务网关支持点在启动后，向通用分组无线业务网关支持点管理中心发送开始正常运营消息，消息内容包括通用分组无线业务网关支持点标识和通用分组无线业务网关支持点地址。

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，所述通用分组无线业务网关支持点在重启前，向通用分组无线业务网关支持点管理中心上报此异常事件，消息内容包括通用分组无线业务网关支持点标识和通用分组无线业务网关支持点地址。

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