CN104904159A

CN104904159A - 实现针对单ip栈ue的多区域服务访问

Info

Publication number: CN104904159A
Application number: CN201280076457.XA
Authority: CN
Inventors: 阿布舍克·米什拉; 齐奥及·塔马斯·沃尔夫纳
Original assignee: Nokia Siemens Networks Oy
Current assignee: Nokia Solutions and Networks Oy
Priority date: 2012-10-16
Filing date: 2012-10-16
Publication date: 2015-09-09
Also published as: US10250557B2; US20150271134A1; WO2014060019A1; EP2909969A1

Abstract

提供了装置和方法，通过所述装置和方法，检测将被用户设备使用用于在第二地址区域中的服务的用户设备的第二地址，所述用户设备在第一地址区域中的第一网络中的第一地址上被服务，连同第一地址一起存储第二地址，并且告知控制与第二地址区域中的服务有关的策略的网络策略控制元件关于第二地址。以这种方式，单栈用户设备也可以访问在不同地址区域中的服务。

Description

实现针对单IP栈UE的多区域服务访问

技术领域

本发明涉及用于实现针对单IP栈UE的多区域（multi-realm）服务访问的装置、方法和计算机程序产品。

背景技术

在本说明书中使用的缩写的以下含义适用：

AAA：AA（认证和/或授权）应答（answer）

AAR：AA（认证和/或授权）请求

APN：接入点名称

AVP：属性值对

CCA：信用控制确认

CCR：信用控制请求

IP：因特网协议

IP-CAN：因特网协议连接性接入网络

NAT：网络地址转换

PCEF：策略和计费执行功能

PCRF：策略和计费规则功能

PDN-GW：分组数据网络网关

P-GW：分组网关

QoS：服务质量

QCI：QoS类标识符

RAA：Re-Auth-应答（RA-应答)

RAR：Re-Auth-请求（RA-请求)

UE：用户设备。

本发明的实施例涉及向单IP栈UE提供附加服务。“单IP栈”UE被定义为在给定时间处仅支持一个IP地址的终端。大部分终端支持单IP栈。此外，当经由单个APN提供到UE的所有连接性并且NAT被用于访问其中部署应用服务器的不同的地址区域时，多个运营商使用单APN概念。因此，在一些部署中，UE将仅得到单个IPv4地址，即便它们可以支持多IP连接性。

在TR 23.975（更详细地，TR 23.975v11.0.0：“IPv6 Migration Guidelines”，3GPP，（06-2011））中，3GPP已经定义了网络部署，其中服务被定义在一个地址区域中，并且UE和核心实体在经由NAT连接的另一地址区域中。该部署允许网络提供商具有可以独立地管理的不同地址区域中的服务。图2示出了取自TR 23.975（章节-附件A）的这样的部署中的一个：

特别地，图2示出了其中UE位于地址区域1中并且使用该地址区域中的地址AP1的情景。也就是说，UE和核心网络位于地址区域1中。UE连接到PDN网关。PDN网关（经由接口SGi）连接到提供到地址区域2的连接的NAT。NAT执行在两个地址区域之间的地址转换，即，针对使用地址区域1中的AP1的UE，地址AP2被分配在地址区域AP2中。借助于该地址，可以到达包括AF的运营商的IP服务。此外，PCRF控制与地址区域2中的为UE提供的服务有关的策略决策等等。PCRF经由接口Rx连接到运营商的IP服务（AF），并且经由接口Gx连接到地址区域1中的PDN网关。

这样的情景可以导致如将在下文中描述的问题：

在初始附着期间，由在地址区域1中的核心网络向单栈UE分配IP地址（AP1）。在多区域部署中，当这样的用户试图访问位于地址区域2中的服务时，这可能产生问题，因为由将地址区域1与地址区域2分离的NAT将该UE的IP地址从AP1转换到AP2。重要的问题是其中用户在单个APN上。此处，用户已经以他的IP地址（AP1）访问某些服务。当用户意图访问地址区域2的服务时，将使用IP地址（AP2）。所以，这样的单栈UE不能访问两个服务，因为所述设备针对给定的IP-CAN会话仅支持一个IP地址。此外，在Rx接口上提供的IP地址（AP2）将绝不与在Gx上提供的IP地址（AP1）匹配。至今为止的唯一可用的解决方案是将IP地址（AP2）再次指派到IP-CAN会话，其可以导致在这样的UE上终止和重新建立现有服务。

在图3中图示了该情景。如上文所提及的那样，在初始附着期间，单栈UE被指派IP地址（AP1）。UE已经创建用于浏览因特网服务的专用承载（QCI=6）。现在该UE想要同时访问在地址区域2中的运营商服务，这需要地址AP2。现在，如果该UE被指派地址AP2，则这将导致在QCI=6上的服务的中断（disruption），因为所述UE是单栈的，这允许他总是在一个地址上。

发明内容

本发明的实施例解决这种情景并且目的在于克服上述问题以及允许单栈UE来使用还在另一地址区域中的服务，其中不同的IP地址被指派到UE。

根据本发明的第一方面，提供了一种装置，其包括连接单元，其被配置成提供到第一地址区域中的第一网络的连接；以及处理器，其被配置成：基于第一网络中的第一地址而服务用户设备，检测将被用户设备使用用于第二地址区域中的服务的第二地址，连同第一地址一起存储第二地址，并且告知控制与第二地址区域中的服务有关的策略的网络策略控制元件关于第二地址。

根据本发明的第二方面，提供了一种装置，其包括连接单元，其被配置成提供到具有第一地址区域的第一网络和具有第二地址区域的第二网络的连接；以及处理器，其被配置成：执行与第二地址区域中提供的服务有关的策略控制功能，从网关元件接收关于将被用户设备使用用于所述服务的第二地址区域中的第二地址的信息，所述用户设备位于第一地址区域中，其中所述用户设备使用第一地址，并且当承担策略控制功能时，匹配用户设备的第一和第二地址。

根据本发明的第三方面，提供了一种装置，其包括连接单元，其被配置成提供到具有第一地址区域的第一网络和具有第二地址区域的第二网络的连接；以及处理器，其被配置成：执行在第一网络和第二网络之间的网络地址转换，将第二地址区域中的第二地址分配到用户设备的第一地址区域中的第一地址，以及将关于被分配到用户设备的第二地址的信息发送到服务第一网络中的用户设备的网关元件。

根据本发明的第四方面，提供了一种方法，其包括：

基于第一地址区域中的第一网络中的第一地址而服务用户设备，

检测将被用户设备使用用于第二地址区域中的服务的第二地址，

连同第一地址一起存储第二地址，以及

告知控制与第二地址区域中的服务有关的策略的网络策略控制元件关于第二地址。

根据本发明的第五方面，提供了一种方法，其包括：

提供到具有第一地址区域的第一网络和具有第二地址区域的第二网络的连接，以及

执行与第二地址区域中提供的服务有关的策略控制功能，

从网关元件接收关于将被用户设备使用用于所述服务的第二地址区域中的第二地址的信息，所述用户设备位于第一地址区域中，其中所述用户设备使用第一地址，以及

当承担策略控制功能时，匹配用户设备的第一和第二地址。

根据本发明的第六方面，提供了一种方法，其包括：

执行在具有第一地址区域的第一网络和具有第二地址区域的第二网络之间的网络地址转换，

将第二地址区域中的第二地址分配到用户设备的第一地址区域中的第一地址，以及

将关于被分配到用户设备的第二地址的信息发送到服务第一网络中的用户设备的网关元件。

在从属权利要求中限定了上述方面的修改。

根据本发明的第七方面，提供了一种计算机程序产品，其包括用于当在处理构件或模块上运行时执行根据第四到第六方面中的任何一个的方法或者它们的修改的代码构件。

因此，根据本发明的实施例，提供了一种机制，通过所述机制，执行策略控制功能等等的网络控制元件（例如PCRF）被告知关于将被UE使用的第二地址，使得所述两个地址被映射在彼此上。

附图说明

根据结合附图的本发明的实施例的以下详细描述，这些和其他目的、特征、细节和优点将变得更加充分明显，其中：

图1A至1C示出了根据本发明的实施例的P-GW、PCRF和NAT的简化的结构，

图2图示了其中UE和核心网络位于地址区域1中而运营商服务位于地址区域2中的设置，

图3图示了试图访问跨地址区域分布的服务的单栈UE，以及

图4图示了根据本发明的实施例的目标呼叫流程。

具体实施方式

在下文中，将对本发明的实施例进行描述。然而，应理解，仅通过示例的方式给出所述描述，并且所描述的实施例绝不应被理解为将本发明限制于此。

图1A至1C示出了本发明的实施例所涉及的一些网络元件，即P-GW 1、PCRF 2和NAT 3。

特别地，在图1A中示出的P-GW 1是根据本发明的更一般的实施例的装置的示例。例如，该装置可以是诸如P-GW或PDN-GW之类的网关元件，或者可以仅是其一部分。P-GW 1包括处理器11和连接单元12。连接单元12被配置成提供到第一地址区域中的第一网络的连接。处理器11被配置成基于第一网络中的第一地址（例如IP地址）而服务用户设备，检测将被该用户设备使用用于第二地址区域中的服务的第二地址（例如IP地址），连同第一地址一起存储第二地址，并且告知控制与第二地址区域中的服务有关的策略的网络策略控制元件（例如在图1A中示出的PCRF 2）关于第二地址。

可选地，P-GW 1还可以包括用于存储数据和程序的存储器13，处理器11可以借助于所述数据和程序执行其对应的功能。

图1B示出作为根据本发明的更一般的实施例的装置的示例的PCRF 2。例如，该装置可以是网络策略控制元件，或者可以仅是其一部分。PCRF 2包括处理器21和连接单元22。连接单元22被配置成提供到具有第一地址区域的第一网络和具有第二地址区域的第二网络的连接。处理器21被配置成执行与第二地址区域中提供的服务有关的策略控制功能，从网关元件（例如在图1A中示出的P-GW）接收关于将由用户设备使用用于所述服务的第二地址区域中的第二地址的信息，所述用户设备位于第一地址区域中，其中所述用户设备使用第一地址，并且被配置成在承担策略控制功能时匹配用户设备的第一和第二地址。

类似于P-GW 1的情况，PCRF 2也可以进一步包括用于存储数据和程序的存储器23，处理器21可以借助于所述数据和程序来执行其对应的功能。

图1C示出作为根据本发明的更一般的实施例的装置的示例的NAT 3。例如，该装置可以是网络地址转换元件，或者可以仅是其一部分。NAT 3包括处理器31和连接单元32。连接单元32被配置成提供到具有第一地址区域的第一网络和具有第二地址区域的第二网络的连接。处理器31被配置成执行在第一网络和第二网络之间的网络地址转换，将第二地址区域中的第二地址分配到用户设备的第一地址区域中的第一地址，并且将关于被分配到用户设备的第二地址的信息发送到服务第一网络中的用户设备的网关元件（例如在图1A中示出的P-GW1）。

此外，NAT 3也可以进一步包括用于存储数据和程序的存储器33，处理器31可以借助于所述数据和程序来执行其对应的功能。

因此，根据本发明的实施例，当UE想要使用位于第二地址区域中的运营商服务时，网络策略控制元件（例如PCRF 2）将要被UE使用的第二地址与第一地址区域中的第一地址匹配。网关元件（例如P-GW 1）检测到第二地址要被UE使用，并且相应地告知网络策略控制元件。可以执行该检测，以使得网络地址转换元件（例如NAT 3）告知网关元件关于为UE在第二地址区域中新近分配的第二地址。

因此，UE可以在没有中断的情况下使用位于第二地址区域中的运营商服务，甚至当在第一地址区域中基于第一地址使用另一服务时。

在下文中，描述了本发明的更详细的实施例。

特别地，P-GW（也被称为PDN-GW）和NAT经由SGi接口（如在图2中示出的）连接。根据本发明，提出一种解决方案，其中，当用户试图调用运营商服务时，则P-GW针对所分配的IP地址（AP2）通过SGi接口消息（例如SGi AAR）查询NAT。P-GW将这保存在IP-CAN会话上下文中，作为新的AVP“引导的IP地址（Guided-IP-Address）”。然后它将使用包含引导的IP地址的Gx CCR-U消息通知PCRF。

当运营商的AF发送包含新的IP地址的Rx消息时，PCRF将进行与可得到的两个IP地址AP1和AP2中的任一个的匹配。因此，PCRF可以基于两个IP地址的该匹配执行策略决策，即，它知道两个地址都被指派到相同的UE。

应注意，例如，在TS 29.061 V11.0.0（“Interworking between the Public Land Mobile Network (PLMN) supporting packet based services and Packet Data Networks (PDN)”，3GPP，（03-2012））中描述了关于SGi接口的一般背景。例如，在TS 23.203 V11.0.0（版本-11）（“Technical Specification Group Services and System Aspects, Policy and charging control architecture”）中描述了IP-CAN会话。例如，在TS 29.212 V11.4.0（“3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Core Network and Terminals; Policy and Charging Control over Gx reference point”，3GPP，2011）中描述了Gx接口。例如，在TS 29.214 V10.0.1（版本-10）（“3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Core Network and Terminals; Policy and Charging Control over Rx Interface”，3GPP，2010）中描述了Rx接口。

在图4中示出了根据实施例的详细的呼叫流程。

在A.1.中，假设UE具有（具有IP地址AP1）已建立的IP-CAN会话。它使用因特网服务（如在图3中示出的）。现在假设UE想要调用在不同区域（即地址区域2）中的运营商服务。

在A.2.中， P-GW通过SGi接口AAR消息针对所分配的新的UE IP地址而请求NAT。该AAR消息包含地址AP1，使得NAT可以使AP1与新近分配的UE IP地址相关。用于P-GW来执行该步骤的触发可以是被发送到另一地址区域的分组。

在A.3.中，NAT发送回具有针对UE保留的新IP地址（即IP地址AP2）的AAA消息。

在A.4.中，P-GW连同地址AP1一起存储用于该IP-CAN会话的IP地址（AP2）作为附加地址，即作为引导的IP地址。

在A.5.中，P-GW通过Gx接口向PCRF发送具有新的IP地址作为新的AVP引导的IP地址的CCR-U消息。

响应于此，在A.6.中，PCRF向P-GW发送回CCA消息。

在A.7.中，在UE和AF之间执行服务特定信令。

在A.8.中，AF可以（可选地）将具有框定的IP地址（Framed-IP-Address）“AP2”的Rx-AAR消息发送到PCRF。

在A.9.中，PCRF将由AF提供的IP地址（在该情况下为AP2）与从Gx可得到的IP地址（AP1）和（AP2）匹配。

在A.10.中，在地址匹配已经发生时，PCRF将AAA消息发送到AF。

在A.11.中，PCRF向P-GW发送用于针对运营商服务的新承载创建的Gx RAR消息（在QCI=4的情况下）。P-GW创建所请求的新的承载。

在A.12中，P-GW将RAA消息发送到PCRF。

在A.13.中，UE现在同时具有针对运营商服务和因特网服务两者的承载。

根据上述实施例的修改，可以在P-GW内实现NAT功能。在该情况下，A.2和A.3为节点间消息。

此外，根据上述实施例的另外的修改，当新的绑定（binding）被创建时，NAT向P-GW发送通知是可能的；例如，当针对UE的IP地址被指派时，P-GW可以“订阅”这种类型的事件通知（基于地址AP1）。

因此，根据上文描述的实施例，对于单IP栈UE而言在不中断给定IP-CAN会话上的现有服务的情况下访问多个区域的服务是可能的。

应注意实施例和本发明一般不被限制于上文给出的特定示例。

例如，在上述实施例中，描述用于告知关于第二IP地址、用于使P-GW发起创建承载等等的特定消息，诸如CCR-U、Rx-AAR、Gx RAR等等。然而，也可以使用其他适合的消息。

因此，根据本发明的一些实施例，提供了装置和方法，通过所述装置和方法，检测将被用户设备使用用于第二地址区域中的服务的用户设备的第二地址，所述用户设备在第一地址区域中的第一网络中的第一地址上被服务，连同第一地址一起存储第二地址，并且告知控制与第二地址区域中的服务有关的策略的网络策略控制元件关于第二地址。以这种方式，单栈用户设备也可以访问在不同地址区域中的服务。

根据本发明的实施例的另外的方面，提供了一种装置，其包括：

用于基于第一地址区域中的第一网络中的第一地址而服务用户设备的构件，

用于检测将被用户设备使用用于第二地址区域中的服务的第二地址的构件，

用于连同第一地址一起存储第二地址的构件，以及

用于告知控制与第二地址区域中的服务有关的策略的网络策略控制元件关于第二地址的构件。

用于提供到具有第一地址区域的第一网络和具有第二地址区域的第二网络的连接的构件，以及

用于执行与第二地址区域中提供的服务有关的策略控制功能的构件，

用于从网关元件接收关于将被用户设备使用用于所述服务的第二地址区域中的第二地址的信息的构件，所述用户设备位于第一地址区域中，其中所述用户设备使用第一地址，以及

用于在承担策略控制功能时匹配用户设备的第一和第二地址的构件。

根据本发明的实施例的又一方面，提供了一种装置，其包括：

用于执行在具有第一地址区域的第一网络和具有第二地址区域的第二网络之间的网络地址转换的构件，

用于将第二地址区域中的第二地址分配到用户设备的第一地址区域中的第一地址的构件，以及

用于将关于被分配到用户设备的第二地址的信息发送到服务第一网络中的用户设备的网关元件的构件。

应理解，上述修改中的任一个可以被单独地或者与它们引用的各个方面和/或实施例组合地被应用，除非它们被明确地声明为排除替代方案。

出于如本文上文描述的本发明的目的，应注意：

- 经由其将信令传送到网络元件以及从网络元件传送信令的接入技术可以是网络元件或传感器节点可以借助于其接入另一网络元件或节点（例如经由基站或一般地经由接入节点）的任何技术。可以使用任何现有的或未来的技术，诸如WLAN（无线局域网）、WiMax（全球微波接入互操作性）、LTE、LTE-A、蓝牙、红外等等；虽然上述技术大部分是无线接入技术，例如在不同的无线电谱中的无线接入技术，但是在本发明的意义上的接入技术也暗指有线技术，例如基于IP的接入技术，比如电缆网或固定线路，并且暗指电路交换的接入技术；接入技术可以在至少两个类别或接入域中是可区别的，诸如分组交换和电路交换，但是多于两个接入域的存在不阻止对其应用本发明，

- 可用的通信网络、站和传输节点可以是或者可以包括任何设备、装置、单元或构件，站、实体或其他用户设备可以通过其连接到和/或可以利用由接入网络提供的服务；这样的服务除其他之外尤其包括数据和/或（音频）视觉通信、数据下载等等；

- 用户设备或通信网络元件（站）可以是任何设备、装置、单元或构件，系统用户或订户可以通过其而体验来自接入网络的服务，诸如移动电话或智能电话、个人数据助理PDA或者计算机，或者具有对应功能的设备，诸如调制解调器芯片集、芯片、模块等等，其也可以是UE的一部分，或者被附着到UE作为单独的元件，等等；

- 有可能被实现为软件代码部分并且使用处理器在网络元件或终端处运行的方法步骤（作为设备、装置和/或其模块的示例，或者作为包括装置和/或因此包括模块的实体的示例）是软件代码独立的，并且可以使用任何已知的或未来开发的编程语言指定，只要保留了由所述方法步骤定义的功能；

- 一般地，在不改变关于所实现的功能的本发明的思想的情况下，任何方法步骤适合于被实现为软件，或者适合于被硬件实现；

- 有可能在上文定义的装置或者其任何（一个或多个）模块（例如执行根据如上文描述的实施例的装置的功能的设备、如上文描述的eNode-B等等）处实现为硬件部件的方法步骤和/或设备、单元或构件是硬件独立的，并且可以使用任何已知的或未来开发的硬件技术或这些的任何混合来实现，诸如MOS（金属氧化物半导体）、CMOS（互补MOS）、BiMOS（双极MOS）、BiCMOS（双极CMOS）、ECL（发射极耦合逻辑）、TTL（晶体管-晶体管逻辑）等等，使用例如ASIC（专用IC（集成电路））部件、FPGA（现场可编程门阵列）部件、CPLD（复杂可编程逻辑器件）部件或DSP（数字信号处理器）部件；

- 设备、单元或构件（例如上文定义的装置，或者它们相应构件中的任何一个）可以被实现为单独的设备、单元或构件，但是这不排除遍及系统以分布式方式实现它们，只要保留了所述设备、单元或构件的功能；

- 装置可以被半导体芯片、芯片集或者包括这样的芯片或芯片集的（硬件）模块表示；然而，这不排除装置或模块的功能代替硬件实现的而被实现为在（软件）模块中的软件的可能性，诸如包括用于执行/在处理器上运行的可执行软件代码部分的计算机程序或计算机程序产品；

- 设备可以被视为装置，或者被视为多于一个装置的组件，例如，无论是功能上彼此协作还是功能上彼此独立但是在相同的设备外壳中。

应注意仅出于说明性目的提供上文描述的实施例和示例，并且绝不意图将本发明限制于此。相反地，意图在于包括落入所附权利要求的精神和范围内的所有变型和修改。

Claims

1.一种装置，其包括：

连接单元，其被配置成提供到第一地址区域中的第一网络的连接，以及

处理器，其被配置成：

基于第一网络中的第一地址而服务用户设备，

检测将被该用户设备使用用于第二地址区域中的服务的第二地址，

连同第一地址一起存储第二地址，以及

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述处理器被配置成通过以下各项来检测第二地址：

通过向位于第一和第二地址区域之间的网络地址转换元件发送查询并从其接收响应，或者

通过从网络地址转换元件接收通知。

3.根据权利要求2所述的装置，其中所述处理器被配置成响应于检测到分组被发送到第二地址区域而向网络地址转换元件发送所述查询。

4.根据权利要求1所述的装置，其中所述处理器被配置成执行在第一和第二地址区域之间的网络地址转换功能。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其中所述处理器被配置成基于第二地址而创建针对由用户设备所请求的服务的承载。

6.根据权利要求5所述的装置，其中所述处理器被配置成响应于从网络策略控制元件接收到请求消息而创建所述承载。

7.一种装置，其包括：

连接单元，其被配置成提供到具有第一地址区域的第一网络和具有第二地址区域的第二网络的连接，以及

处理器，其被配置成：

执行与第二地址区域中提供的服务有关的策略控制功能，

当承担策略控制功能时，匹配用户设备的第一和第二地址。

8.根据权利要求7所述的装置，其中所述处理器被配置成响应于关于第二地址的信息而发送应答消息。

9.根据权利要求7或8所述的装置，其中所述处理器被配置成向网关元件发送用于基于第二地址而创建针对由用户设备所请求的服务的承载的请求消息。

10.一种装置，其包括：

处理器，其被配置成：

执行在第一网络和第二网络之间的网络地址转换，

11.根据权利要求10所述的装置，其中所述处理器被配置成响应于网关元件的查询而发送关于第二地址的信息。

12.一种方法，其包括：

连同第一地址一起存储第二地址，以及

13.根据权利要求12所述的方法，其中检测第二地址通过以下各项来执行：

通过从网络地址转换元件接收通知。

14.根据权利要求13所述的方法，还包括：

响应于检测到分组被发送到第二地址区域而向网络地址转换元件发送查询。

15.根据权利要求12所述的方法，还包括：

执行在第一和第二地址区域之间的网络地址转换功能。

16.根据权利要求12至15中任一项所述的方法，还包括：

基于第二地址而创建针对由用户设备所请求的服务的承载。

17.根据权利要求16所述的方法，还包括：

响应于从网络策略控制元件接收到请求消息而创建所述承载。

18.一种方法，其包括：

执行与第二地址区域中提供的服务有关的策略控制功能，

当承担策略控制功能时，匹配用户设备的第一和第二地址。

19.根据权利要求18所述的方法，还包括：

响应于关于第二地址的信息而发送应答消息。

20.根据权利要求18或19所述的方法，还包括：

向网关元件发送用于基于第二地址而创建针对由用户设备所请求的服务的承载的请求消息。

21.一种方法，其包括：

22.根据权利要求21所述的方法，还包括：

响应于网关元件的查询而发送关于第二地址的信息。

23.一种计算机程序产品，其包括用于当在处理构件或模块上运行时执行根据权利要求12至22中任一项所述的方法的代码构件。

24.根据权利要求23所述的计算机程序产品，其中所述计算机程序产品被体现在计算机可读介质上。