技术领域

本发明涉及通信领域， 尤其涉及一种在全业务融合网络中控制资源的 方 法和系统。

背景技术

如图 1所示， 3GPP提出的演进的分组系统（ Evolved Packet System , EPS ) 由演进的通用移动通信系统陆地无线接入网 （Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network, E-UTRAN ) 、 移动管理单元 ( Mobility Management Entity, MME ) 、 服务网关 （ Serving Gateway, S-GW ) 、 分组数据网络网关 ( Packet Data Network Gateway, P-GW或者 PDN GW)、 归属用户服务器 ( Home Subscriber Server, HSS ) 、 3 GPP的认证授权计费 （Authentication, Authorization and Accounting , AAA )服务器、策略和计费规则功能（ Policy and Charging Rules Function, PCRF ) 实体及其他支撑节点组成。

在 EPS的系统中， 移动性管理实体负责移动性管理、 非接入层信令的处 理和用户移动管理上下文的管理等控制面的相 关工作； S-GW是与 E-UTRAN 相连的接入网关设备， 在 E-UTRAN和 P-GW之间转发数据， 并且负责对寻 呼等待数据进行緩存； P-GW是 EPS与分组数据网络（ Packet Data Network, PDN )的边界网关， 负责 PDN的接入及在 EPS与 PDN间转发数据等； S-GW 和 P-GW都属于核心网网关； PCRF是策略和计费规则功能实体， 通过接口 Rx和运营商网络协议（ Internet Protocol , IP )业务网络相连， 获取业务信息， 此外， 还通过 Gx/Gxa/Gxc接口与网络中的网关设备相连， 负责发起 IP承载 的建立， 保证业务数据的 QoS, 并进行计费控制。

EPS系统支持与非 3GPP系统的互通， 通过 S2a/S2b/S2c接口实现， 其中

EPS系统中的 P-GW作为 3GPP与非 3GPP系统间的锚点。 在 EPS的系统中， 非 3GPP接入被分为可信任非 3GPP IP接入和不可信任非 3GPP IP接入。

下面对非 3GPP系统接入 P-GW的方式进行说明: 可信任非 3GPP IP接入可直接通过 S2a接口与 P-GW连接； 不可信任非 3GPP IP接入需经过演进的分组数据网关 （Evolved Packet Data Gateway, ePDG )与 P-GW相连， 其中 ePDG与 P-GW间的接口为 S2b; 用户设备 ( User Equipment, UE )通过接口 S2c与 P-GW连接， 其中 S2c 可实现用户面相关的控制和移动性支持， 其支持的移动性管理协议为支持双 栈的移动 IPv6 ( Mobile IPv6 Support for Dual Stack Hosts and Routers , DSMIPv6)。

在 EPS系统中， PCRF通过如下接口与其他网元进行通信：

当策略和计费执行功能（ Policy and Charging Enforcement Function, PCEF ) 实体驻留在 P-GW中， PCRF与 P-GW之间通过 Gx接口交换信息；

当 P-GW与 S-GW间的接口 ^^于 PMIPv6时， S-GW具有承载绑定和事 件才艮告功能（ Bearer Binding and Event Report Function, BBERF ) 实体对业务 数据流进行 QoS控制的功能， PCRF通过 Gxc接口与 S-GW交换信息；

当用户通过驻留有 BBERF的可信任非 3GPP接入系统接入 EPS系统时， PCRF间通过 Gxa接口与可信任非 3GPP接入网关交换信息；

当 UE漫游时， 拜访地 PCRF和归属地 PCRF通过 S9接口进行通信， 同 时 PCRF通过 Rx接口从提供业务的应用功能（ Application Function, AF )获 取用于制定 PCC策略的业务信息。

在 3GPP中， 通过接入点名称（ Access Point Name, APN )可以找到对应 的 PDN网络。通常将 UE到 PDN网络的一个连接称为一个 IP连接接入网（ IP Connectivity Access Network, IP-CAN )会话。 在建立 IP-CAN会话的过程中， BBERF和 PCEF分别与 PCRF之间建立 Diameter会话，通过这些 Diameter会 话来传送对 IP-CAN会话进行控制的策略计费信息和用于制定 策略的业务信 息等。

在 EPS系统中， 以 PCRF为核心的策略和计费控制与执行等网元和� �能 通常成为 PCC系统。在 PCC系统中， PCRF可以动态地下发 PCC策略给 PCEF , 该 PCC策略中包含 QoS和计费的信息。其中所述 PCC策略是 PCRF根据 AF 提供的业务相关信息、 PCEF上报的承载相关信息以及 SPR中用户签约的业 务信息制定的。 其中 PCC系统如图 2所示：

PCRF负责策略和计费规则的制定， 通过 Gx接口将制定的 PCC策略和 计费规则下发给 PCEF, PCEF安装、 执行 PCC策略， 并上报相关事件， 与计 费系统交互计费信息；

BBERF通过 Gxx接口从 PCRF接收业务的 QoS规则 , 不和计费系统交 互计费信息， 只负责承载绑定和相关事件的上报；

AF通过 Rx接口向 PCRF提供业务信息；

SPR保存用户签约的业务信息， PCRF可以通过 Sp接口向 SPR查询用户 签约的业务信息； PCEF通过 Gy接口将在线计费信息发送给在线计费系统（ Online Charging

System , OSC ) , 以进行在线计费的统计， 通过 Gz接口将离线计费信息发 送给离线计费系统（ Offline Charging System, OFCS ) 。

在 3GPP移动网络中， UE和 GW之间可以建立多条不同 QoS优先级的 承载。 通过将不同 QoS的业务流在对应 Qos优先级的承载上传输， 保证业务 的 QoS。 当 AF根据业务层协商的 QoS向 PCRF发起策略控制请求时， PCRF 会根据用户签约信息（从 SPR中获取 ) 以及运营商策略进行授权， 生成 PCC 策略， 下发给 GW中的 PCEF功能。 其中所述 PCC策略包括如下信息： 业务 流五元组、 QoS信息（如 QCI、 上下行带宽等）、 计费信息（如 Charging Key 等） 。 UE和 GW之间会根据业务的 QoS建立承载或者修改已有承载的 QoS 属性， 并在 UE侧执行上行业务流量的承载绑定， 即记录该业务流应该从哪 个承载传输； 在 GW侧执行下行业务流量的承载绑定， 并且对于上行流量打 相应的 QoS优先级标签（如 DSCP ) , 以保证上行流量在骨干网中的 QoS优 先级， 同时根据 PCC策略中的计费信息对业务流进行计费控制。

在 R8中， S-GW和 P-GW之间可以釆用 GTP或者 PMIP两种协议进行通 信。 当釆用 GTP协议时， 承载是建立在 UE和 P-GW之间， 因此， 只需要在 P-GW上通过 PCEF进行策略和计费控制； 当釆用 PMIP协议时， 承载是建立 在 UE和 S-GW之间， 因此需要在 S-GW上通过 BBERF功能进行承载绑定， 保证业务流在 S-GW到 UE之间的 QoS, 同时在 P-GW上通过 PCEF功能进 行 QoS和计费控制。

当前， 随着电信产业的并购和重组， 大部分运营商成为了既有固定网络 也有移动网络的全网络运营商。 固定网络和移动网络的融合以及全业务运营 成为各大运营商的重要发展方向。 全业务融合网络将以 IP承载为主， 能够提 供丰富的话音、 视频和数据等多媒体综合业务， 同时釆用开放、 标准的体系 结构， 为用户提供个性化、 移动化、 宽带化、 多媒体化服务， 因此实现对用 户资源及服务质量（Quality of Service, QoS )策略的统一部署和管理， 同时 保证单个用户 /业务的精细化控制和 QoS将是全业务运营发展的方向。

策略和计费控制 （Policy and Charging Control, PCC ) 系统处于网络的业 务控制层和承载层之间， 可以为业务层提供 QoS支持和计费控制， 是运营商 实现对业务精细化控制和 QoS保证的重要的运营支撑系统。

PCC 系统是针对第三代合作伙伴计划 （ 3rd Generation Partnership Project , 3GPP )的无线接入方式建立的。 对于全网络运营商来说， 用户的接 入方式还包括固网接入， 现有技术中没有一种基于 QoS策略统一对固定网络 和移动网络进行计费控制的方法， 从而不能基于业务的 QoS进行计费控制。

发明内容

本发明提供的在全业务融合网络中控制资源的 方法和系统， 实现对固定 网络和移动网络统一的 QoS策略控制。

为达到上述发明目的， 本发明提供了如下技术方案：

一种在全业务融合网络中控制资源的方法， 包括：

资源控制功能（RCF )从策略和计费规则功能（PCRF )接收业务流的资 源请求消息； 以及，

所述 RCF根据所述资源请求消息进行资源分配。

上述方法中， RCF根据资源请求消息进行资源分配的步骤可包 括： 判断 是否有足够可用的资源； 以及， 在确定可用资源充足时， 接纳业务流的资源 请求； 在确定可用资源不充足时， 拒绝业务流的资源请求。 该方法还可包括： PCRF在如下任一条件下发送业务流的资源请求� �息： 授权应用功能（AF ) 的策略请求之后； 服务质量策略发生变化时。 其中， 服务质量策略可以是在

PCRF受到内部或外部触发时发生变化，服务� �量策略发生变化可以是指： 用 户的签约信息发生变化， 和 /或， 运营商配置发生变化。

该方法还可包括： 在接纳业务流的资源请求后， RCF 向策略执行功能 ( PEF )发送该业务流的策略。 其中， PEF可以驻留在固定网络的传输层网元 上， 该传输层网元可以包括以下网元的一种或多种 ： 家庭网关 （CNG ) 、 接 入节点（ AN )和宽带网络网关（ BNG )。业务流的策略可包括服务质量（ QoS ) 策略和 /或计费策略。

RCF可通过 R1接口从 PCRF接收业务流的资源请求消息； RCF可通过 R2接口向 PEF发送业务流的策略；该方法还可包括： RCF通过 e4接口与认证 服务器进行通信。

一种在全业务融合网络中控制资源的系统， 包括资源控制功能（RCF ) 和策略和计费规则功能（PCRF ) ， 其中，

所述 PCRF设置成向所述 RCF发送业务流的资源请求消息；

所述 RCF设置成从所述 PCRF接收所述资源请求消息， 并根据所接收的 资源请求消息进行资源分配。 上述系统中， RCF可包括： 判断模块， 其可设置成判断业务流经过的路 径上可用资源是否充足； 以及， 处理模块， 其可设置成： 在判断模块确定可 用资源充足时， 接纳业务流的资源请求； 以及， 在判断模块确定可用资源不 充足时，拒绝业务流的资源请求。 PCRF可设置成在如下任一条件下发送业务 流的资源请求消息： 授权应用功能（AF ) 的策略请求之后； 以及， 服务质量 策略发生变化时。服务质量策略可在 PCRF受到内部或外部触发时发生变化； 服务质量策略发生变化可以是指： 用户的签约信息发生变化， 和 /或， 运营商 配置发生变化。

RCF还可设置成： 在接纳业务流的资源请求后， 向 PEF发送业务流的策 略； 其中， 业务流的策略包括： QoS策略和 /或计费策略。 PEF可驻留在传输 层网元上， 该传输层网元可包括以下网元的一种或多种： 家庭网关（CNG )、 接入节点 （AN )和宽带网络网关 （BNG ) 。 RCF可设置成： 通过 Rl接口从 PCRF接收资源请求消息， 以及， 通过 R2接口向 PEF发送业务流的策略； RCF还可设置成： 通过 e4接口与认证服 务器进行通信。

本发明提供的技术方案， 通过对固定网络中资源请求进行接纳控制， 保 证已接纳业务流的 QoS, 实现对固定网络和移动网络统一的 QoS策略控制。

附图概述

图 1为现有技术中 EPS系统的结构示意图；

图 2为现有技术中 PCC系统的结构示意图；

图 3为现有技术中固定网络的结构示意图；

图 4为本发明提供的 PCC系统的结构示意图；

图 5为本发明提供的全业务融合网络的结构示意� �；

图 6为实施例一提供的在全业务融合网络中接纳� �制的方法流程图； 图 7为实施例二提供的在全业务融合网络中接纳� �制的方法流程图。

本发明的较佳实施方式

下面结合附图对本发明实施例提供的技术方案 作进一步介绍。

如图 3所示， 在固定网络中宽带接入网络（如 DSL ) 包括用户终端 UE (如 PC等）、接入节点 AN (如 DSLAM )和接入服务器 AS (如 BRAS、 BNG 等）。 AN通过多个起汇聚作用的以太交换机接入到 AS, AS上行接入城域网， 城域网上行会接入骨干网。 其中 AS是运营商开展业务的关键节点， AS与认 证服务器（AAA或 NASS )相连， 当 UE接入时， 将 UE的用户名密码发往 认证服务器进行认证， 并为 UE分配 IP地址。

与移动网络不同的是， UE和接入服务器之间并不会通过建立不同的承� �� 来区分不同的优先级业务流。 因此在固网实现基于业务的动态 QoS控制， 需 要一个网元能够维护网络拓朴以及资源状况， 为业务提供基于网络资源状况 的接纳控制， 并且确定策略执行点， 将 QoS策略分发给所确定的执行点， 为 便于描述，我们将该网元称为资源控制功能（ Resource Control Function, RCF ) 实体。

如图 4所示，本发明提供一种固定移动融合的资源� �制系统，在原有 PCC 系统的基础上增加 RCF实体， 用于维护固定网络的网络拓朴和网络的资源状 况。

在本发明提供的 PCC系统中， RCF通过如下方式与其他实体进行通信， 包括：

通过 R1接口从 PCRF实体获取策略以及资源请求；

通过 e4接口与认证服务器进行信息交互；

通过 R2接口将策略下发给策略执行功能 ( Policy Enforcement Function,

PEF ) 实体， 其中 PEF实体驻留在固网传输层网元上， 用于执行从 RCF接 收下发的策略。

下面结合具体组网图对本发明的方案进一步说 明， 如附图 5所示： 固定网络用户终端通过家庭网关 （ Customer Network Gateway, CNG )接 入运营商网络， 连接到 AN实体（如 DSLAM等）； AN实体通过接入网汇聚 层接入到宽带网络网关 （ Broadband Network Gateway, BNG ) 实体； BNG上 行接入到城域骨干网，其中城域骨干网中部署 有运营商提供的 IP业务服务器。 需要说明的是， 如果运营商规模较小， BNG实体会接入到骨干网。

在本发明中， RCF与 PCRF相连， 既维护固网拓朴和资源状况， 为业务 的策略请求提供接纳控制， 同时根据业务的情况和传输层网元的实际能力 ， 向相应的传输层网元下发策略， 其中所述传输层网元包括如下网元的一种或 多种： CNG、 AN和 BNG。

下面结合附图对本发明提供的技术方案进行说 明：

实施例一

本实施例以用户设备请求传输业务流的应用场 景为例进行说明， 具体过 程如图 7所示：

步骤 601、 UE与 AF之间进行业务协商， 包括确定业务流的 QoS参数； 步骤 602、 AF根据协商好的 QoS参数向 PCRF发起策略控制；

步骤 603、 PCRF根据用户的业务签约信息以及运营商的策� �， 和 AF发 来的请求消息中的业务信息制定策略， 其中所述业务签约信息是从 SPR获取 的， 其中所述策略包括 QoS策略和 /或计费策略；

步骤 604、 如果用户是从固网接入， PCRF将策略发送给 RCF;

步骤 605、 RCF收到策略后进行资源可用性检查， 即判断业务流经过的 路径上是否还有足够的可用资源， 如果有， 则接纳用户发起的资源请求， 并 执行步骤 606; 如果没有， 则拒绝所述资源请求， 流程结束；

步骤 606、 RCF向传输层网元下发策略；

步骤 607、 传输层网元执行所述策略， 根据策略内容对业务流进行管理， 包括标记 QoS优先级、 限制带宽等。

实施例二

本发明实施例以 Qos策略发生变化的常见应用为例进行说明， 具体过程 如图 7所示：

步骤 701、 在会话过程中， PCRF受到内部或外部的触发（例如： 用户的 签约信息发生变化； 运营商配置发生变化） ， 对用户的 QoS策略进行修改； 步骤 702、 如果该用户是从固网接入的， PCRF通知 RCF更新后的 QoS 策略；

步骤 703、 RCF对资源更新进行资源可用性检查， 判断该用户的业务流 经过的路径上是否有足够的资源保证更新的执 行， 如果有， 接纳更新请求， 并执行步骤 704; 若没有， 则拒绝所述资源更新请求， 流程结束。

步骤 704、 RCF向相应的传输层网元下发更新的策略， 其中所述策略包 括 QoS策略和 /或计费策略。

步骤 705、 传输层网元执行更新策略， 根据策略内容对业务流进行管理， 包括标记 QoS优先级， 限制带宽等。

下面以图 3所示固定网络为例进行说明：

RCF维护记录有网络拓朴与资源状况列表， 其中路径 al、 a2、 a3、 a4的 带宽上下行均为 10M, 路径 bl、 b2的上下行带宽为 15M。

固定网络中 UE1向城域网中某服务器发起一个需要 QoS保证的业务，需 要 10M上下行带宽； RCF进行资源可用性检查， 接纳了该资源请求， 为 UE1 分配路径 al ; 此时， RCF 中维护的拓朴与资源状况需要进行更新， 路径 al 剩余的上下行为 0M, 路径 bl剩余的上下行带宽为 5M。

进一步地， 为保证该业务的流量在经过的设备中能够优先 被转发， 不会 受到其他流量的冲击。 RCF需要向其他网元下发 QoS策略， 其中在向 AN点 下发的 QoS策略中，对该业务流的上行流量打上高优先 级 QoS标记； 在向城 域网中该服务器的出口路由器下发的 QoS策略中， 对该业务流的下行流量打 上高优先级 QoS标记。

进一步地， RCF还可以向 AN/AS点发送 UE1的计费策略， 由 AN/AS点 根据测量对该业务流进行计费信息统计。

如果该固定网络中 UE2再发起一个上下行带宽为 10M的需要 QoS保证 的业务， 此时， RCF根据本地维护的网络拓朴与资源状况列表， 确定路径 a2 上的可用带宽为 10M, 但是路径 bl上的剩余可用带宽只有 5M, 没有足够的 资源用于 UE2业务流的传输， 则 RCF拒绝 UE2的资源请求， 保证已接纳业 务流（即 UE1的业务流） 的传输不会受到冲击。

当检测到 UE1释放占用的带宽后， RCF更新本地维护的网络拓朴与资源 状况列表， 此次更新后路径 bl的可用带宽为 15M, 则 RCF接纳 UE2的资源 请求。

本发明提供一种在全业务融合网络中控制资源 的系统， 包括资源控制功 能 ( RCF )和策略和计费规则功能（PCRF ) 。

在所述系统中， 所述 PCRF 向所述 RCF发送业务流的资源请求， 所述 RCF在接收到所述业务流的资源请求后， 对所述业务流的资源请求进行接纳 控制。如果所述 RCF接纳了所述业务流的资源请求，则向策略执 行功能（ PEF ) 发送所述业务流的策略， 包括服务质量（QoS )策略和 /或计费策略。 其中所 述 PEF驻留在固定网络传输层网元上， 所述传输层网元包括以下网元的一种 或多种： 家庭网关 （CNG ) 、 接入节点 （AN )和宽带网络网关 （BNG ) 。 其中所述 PCF包括判断模块和处理模块。 所述判断模块判断所述业务流 经过的路径上可用资源是否充足； 在确定可用资源充足时， 所述处理模块接 纳所述业务流的资源请求， ， 若可用资源不足， 则所述处理模块拒绝所述业 务流的资源请求。

本发明中所述业务流的资源请求是在授权 AF的策略请求后和 /或服务质 量策略发生变化后所述 PCRF发送的。 而所述服务质量策略发生变化是所述 PCRF在受到内部或外部触发时发生的， 包括以下变化的一种或多种： 用户的 签约信息发生变化， 运营商配置发生变化。

本发明的所述系统还包括认证服务器， 所述 RCF设置成通过如下方式中 的一种或多种与所述系统中除该 RCF之外的其他网元进行通信： 通过 R1接 口与所述 PCRF进行通信；

通过 R2接口与所述 PEF进行通信；

通过 e4接口与认证服务器进行通信。

本发明提供的技术方案， 通过对固定网络中资源请求进行接纳控制， 保 证已接纳业务流传输的 QoS, 实现对固定网络和移动网络统一的 QoS策略控 制。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例 的全部或部分步骤是可以 通过程序来指令相关的硬件完成， 所述的程序可以存储于一种计算机可读存 储介质中， 该程序在执行时， 包括方法实施例的步骤之一或其组合。

另外， 在本发明各个实施例中的各功能单元可以釆用 硬件的形式实现， 也可以釆用软件功能模块的形式实现。 所述集成的模块如果以软件功能模块 的形式实现并作为独立的产品销售或使用时， 也可以存储在一个计算机可读 取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器， 磁盘或光盘等。

以上所述， 仅为本发明的具体实施方式， 但本发明的保护范围并不局限 于此， 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露 的技术范围内， 可轻易 想到变化或替换， 都应涵盖在本发明的保护范围之内。 因此， 本发明的保护 范围应以权利要求所述的保护范围为准。 工业实用性

与现有技术相比， 本发明通过对固定网络中资源请求进行接纳控 制， 保 证已接纳业务流的 QoS , 实现对固定网络和移动网络统一的 QoS策略控制。