基于数据量监视和报告记帐数据的系统和方法 【发明背景】
发明的技术领域
本发明涉及电信系统并且，更特别的，涉及在基于互联网协议(IP)的电信网中监视和报告记帐数据的基于数据量的系统和方法。
相关技术描述
预付费电信业务众所周知。但是，分组数据通信技术的出现以及分组数据业务的提供提出了关于计费的新问题。因为数据速率变化很大，传统的每分钟费用不是首选。更合适的，费用优选地应该基于发送去往以及来自参与分组数据会话的给定用户的数据量(字节/千字节)。因此在每个会话里发送给每个用户的数据量被尽可能准确地监视和报告极其重要。
维护发送去往和来自预付费用户的数据数量的准确计数特别重要。目前，对于CDMA 2000分组核心网的预付费解决方案的实现正在被研究。预付费解决方案将基于在每个用户和IP网之间传递地数据量来向CDMA 2000用户引入预付费业务。但是，已有的过程不能够准确地报告在切换过程期间发送到和来自移动用户的数据量，并且被设计为基于每个呼叫的时间长度而不是传递的数据的数据量来报告使用量。
今天用来向如认证、授权以及记帐(AAA)服务器的记帐服务器报告来自如分组数据业务节点(PDSN)的业务节点的记帐数据的协议是RADIUS协议。今天RADIUS协议将记帐请求中间消息用于中间记帐更新。这些中间记帐更新是基于流逝的时间而不是传递的数据量，并且向AAA服务器提供用于整个记帐会话的累积信息。因此，在用户超过其被分配的数据量的情况下已有的过程不能正确地控制基于传递的数据量的预付费业务。
目前，利用RADIUS协议，记帐请求中间消息在认证的时候基于从AAA服务器返回的记帐中间间隔属性的值被在一个RADIUS接入接受消息中间歇地从客户端PDSN发送到AAA服务器。时间间隔还可以被本地地在PDSN中设置，并且然后从AAA服务器返回的间隔被忽视。很显然，时间间隔仅提供基于流逝的时间执行记帐更新的方式。除此之外，AAA服务器目前不向PDSN发送响应这些中间消息的应答。AAA服务器仅向PDSN发送响应记帐请求开始或停止消息的记帐应答消息。因此关于记帐的记帐请求中间消息是从PDSN到AAA服务器单向的。对于预付费数据会话的正确控制(也就是说，当满足预定标准时终止该会话)是不可接受的。
IS-835的第一个修订版提出了记帐停止记录触发器的概念。当记帐记录超过可配置阈值大小或在实现指示的任何其他阈值时，记帐停止记录触发器用于利用记帐停止消息来关闭记帐会话。如果可应用的数据会话在相同的PDSN中继续，则记帐停止消息立即由开始另一个记帐会话的记帐开始消息跟随。然后两个记帐会话用关联ID相关联。
对于从一个旧(服务)PDSN切换到一个新(目标)PDSN的移动用户，在记帐过程中加入了额外的复杂性。已经提出一个建议来增加在移动IPv4会话期间两个PDSN之间出现的移动站的切换速度。在建议的快速切换过程中，允许MS在完成在新的PDSN中所有必须的建立过程之前恢复发送和接收数据。在移动IP的概念中，MS保持其IP地址因此其总是可到达的，即使位于不同的PDSN中。因此，在旧的PDSN和新的PDSN之间建立隧道，并且在切换过程期间任何去往该MS的数据分组被通过该隧道发送直到MS在新的PDSN中成功地注册为止，并且该隧道被拆除。
在切换期间，来自无线电接入网的释放过程指示释放从旧的PDSN到MS的所有连接，并且因此通过从旧的PDSN向AAA服务器发送最终记帐停止消息来指示关闭记帐多个会话。当满足几个条件时新的PDSN开始一个新的记帐会话：MS发送移动IP注册消息，MS被新的PDSN认证，并且MS成功地注册到归属代理(HA)。新的记帐会话可以与旧的记帐会话关联，但是无法计算出在切换过程期间已经通过隧道发送到MS的任何额外的数据。因为MS仍没有成功地在新的PDSN中注册到HA，所以额外的分组可以继续通过从旧的PDSN到新的PDSN的隧道发送。因为为MS隧道发送的业务量在记帐会话在旧的PDSN中终止之后并且在新的PDSN中打开新的记帐会话之前被发送或接收，所以这个业务量目前没有被计算。为记帐目的发送的数据量需要被考虑。对于预付费用户保持关于其数据量使用的准确的记帐数据特别重要，因为这是其被计费的基础，并且额外的数据量被购买。
为了克服已有解决方案的缺点，有一种基于数据量来监视和报告基于IP的电信网中的记帐数据并且准确地跟踪在MS切换期间发送的数据量的系统和方法很有利。本发明提供了这样的系统和方法。
【发明内容】
一方面，本发明是用于监视和报告在数据会话期间在终端用户和数据网之间发送的数据量的系统。该系统包括为终端用户提供接入数据网的网络接入服务器(NAS)，以及与NAS通信为网络维护记帐记录的记帐服务器。记帐服务器包括为终端用户维护包括该终端用户被批准发送的数据量的帐户余额的预付费服务器(PPS)功能。PPS功能还可以作为与记帐服务器通信的单独的节点来实现。在数据会话建立期间，PPS功能通知记帐服务器该终端用户在该会话期间可发送的预定数据量。NAS监视在数据会话期间在终端用户和数据网之间发送的数据量，并且向记帐服务器发送中间记帐消息。每个中间记帐消息报告在发送该中间记帐消息之前在数据会话期间发送的数据的累积量。记帐服务器从NAS接收该中间记帐消息，确定何时预定数量的数据被发送，并且通知PPS功能该预定数量的数据已经被发送。PPS功能通知记帐服务器何时该终端用户的记帐余额低于数据的阈值量，并且然后记帐服务器通知NAS该数据会话应该被终止。
另一方面，本发明是监视和报告在终端用户和具有NAS的数据网，以及与NAS通信的记帐服务器之间发送的数据量的方法。记帐服务器包括PPS功能。该方法包括步骤：由PPS功能为终端用户维护包含该终端用户被批准发送的数据量的帐户余额；为终端用户提供通过NAS接入该数据网；以及在数据会话建立期间将接入接受消息从PPS功能发送到记帐服务器，该接入接受消息指示该终端用户在数据会话期间可发送的数据的预定数量。然后NAS监视在数据会话期间在终端用户和数据网之间发送的数据量，并且向记帐服务器发送中间记帐消息报告在发送该中间记帐消息之前在数据会话期间发送的数据的累积量。然后由记帐服务器通知PPS功能预定量的数据已经被发送。跟着由PPS功能通知记帐服务器该终端用户的帐户余额已经低于数据的阈值量；并且由记帐服务器通知NAS该数据会话应该被终止。替代的，数据的新的预定量可以被返回NAS。NAS监视这个预定量直到其开始无效(expire)，或者用户终止该会话。NAS向记帐服务器，进而向PPS功能报告使用量。
另一方面，本发明是监视和报告在切换过程期间移动站(MS)和数据网之间发送的数据量的方法，所述切换过程中MS在数据会话期间被从第一个分组数据业务节点(PDSN-1)切换到第二个分组数据业务节点(PDSN-2)。该方法包括步骤：通过PDSN-1建立数据会话；将切换请求从PDSN-2发送到PDSN-1；以及由PDSN-1停止PDSN-1和记帐服务器之间的第一个记帐会话。接着在PDSN-1和PDSN-2之间建立数据隧道，如点对点协议(PPP)连接；在切换过程期间通过该数据隧道将数据从PDSN-1传递到MS，并且由PDSN-1监视通过该隧道传递的数据量。当切换过程完成时，PDSN-2请求该隧道被拆除。接着将在切换过程期间通过该隧道传递的数据量的指示从PDSN-1发送到PDSN-2；由PDSN-2开始PDSN-2和记帐服务器之间的第二个记帐会话；并且将在切换过程期间通过该隧道传递的数据量的指示从PDSN-2发送到记帐服务器。
另一方面，本发明是监视和报告在切换过程期间在移动站(MS)和数据网之间发送的数据量的系统，所述切换过程中MS被从建立会话的第一个PDSN(PDSN-1)切换到在数据会话期间向PDSN-1发送切换请求的第二个PDSN(PDSN-2)。本系统包括监视在数据会话期间的一系列记帐会话的数据网中的记帐服务器；以及当PDSN-1从PDSN-2接收切换请求时，停止PDSN-1和记帐服务器之间的第一个记帐会话的PDSN-1中的记帐停止机制。本系统还包括在PDSN-1和PDSN-2之间建立数据隧道，并且在切换过程期间通过该数据隧道将数据从PDSN-1传递到MS的隧道建立机制。随着切换过程完成，隧道拆除机制当由PDSN-2请求时拆除该隧道。本系统还包括在PDSN-1中的数据监视机制，其监视通过该隧道传递的数据量，并且将在切换过程期间通过该隧道传递的数据量的指示从PDSN-1发送到PDSN-2。当从PDSN-1接收到通过该隧道传递的数据量的指示时，PDSN-2中的记帐开始机制开始PDSN-2和记帐服务器之间的第二个记帐会话。最后，本系统包括在PDSN-2中的记帐通信机制，其将在切换过程期间通过该隧道传递的数据量的指示从PDSN-2发送到记帐服务器。
附图简述
通过与所附说明书一起，参考下列附图，对于本领域的技术人员本发明将被更好地理解并且其目的和优点将变得更明显，其中：
图1是说明当利用停止记录触发器实现基于发送的预定数据量的开始无效的记帐方法时，接入及记帐节点和IP网之间的消息流的信令图；以及
图2是说明当准确地计算移动站在PDSN间切换期间发送的数据时，接入及记帐节点和IP网之间的消息流的信令图。
实施方案详述
除了基于时间间隔执行累积更新之外，为了实现基于量对预付费用户计费的解决方案，必须尽可能准确地控制和监视为每个用户发送的数据量。(发送的数据量可以都去往或来自网络)。有多种方式来实现基于使用量向AAA服务器发送记帐数据的触发器：
●在PDSN中本地设置中间数据量。当用户消费等于中间量的数据量时触发记帐消息。记帐数据被在中间记帐消息中从PDSN发送到AAA服务器，并且从AAA服务器没有应答消息返回。
●在AAA服务器中设置中间数据量，并且在认证时在RADIUS接入接受消息中向PDSN返回中间数据量。当用户消费等于中间量的数据量时中间记帐消息被触发。记帐数据在中间记帐消息中被从PDSN发送到AAA服务器，并且从AAA服务器没有返回应答消息。
上述的替代方法是在接入接受消息中从AAA服务器返回指示该用户被允许的最大数据量的第一个属性，以及指示表示用于发送记帐停止消息的触发点的阈值量的第二个属性。这些新属性还被引入从AAA服务器发送到PDSN的应答记帐停止或记帐开始消息的记帐应答消息中。
预付费服务器(PPS)的功能可以在AAA服务器中实现以便形成这里称为“记帐服务器”的节点，或者在与AAA服务器通信的单独节点中。PPS跟踪预付费用户在其帐户中可用的数据量，并且控制该会话以便保证该用户不超过可用的数据量。然后PDSN监视在特定分组数据会话中为该预付费用户处理的数据量，并且当到达数据量阈值时，PDSN向AAA服务器发送记帐停止消息。AAA服务器或PPS用记帐响应消息应答记帐停止消息。记帐响应消息包含该用户被允许的新的最大数据量(考虑已经使用的量)，以及后续记帐停止消息要被触发的新的阈值数据量。
这个过程可以重复直到预付费用户用完其帐户或购买额外的数据量。如果该用户购买额外的数据量，则这个机制为PDSN提供机会来报告使用的数据量，以及被用在用户的帐户余额中的新的数据量更新。
本发明提供一种机制来从PPS向预付费用户触发一个消息来警告该用户信用度或帐户余额可能用完并且需要购买额外的单元。除此之外，其提供一种机制来向在进行会话期间监视该用户余额的PDSN提供最新的帐户余额。其还提供一种方法用于为CDMA 2000实现基于使用的数据量的停止记录触发器。
图1是说明当利用停止记录触发器实现基于发送的预定数据量开始无效的记帐方法时接入及记帐节点和IP网之间的消息流的信令图。由预付费用户使用的如MS 11的终端使用如PDSN 12的网络接入服务器(NAS)来接入IP网或互联网13。AAA服务器14执行授权、认证和记帐业务。预付费服务器(PPS)15的功能可以实现在AAA服务器中以便形成记帐服务器18，或者在与AAA服务器通信的单独节点中。PPS包括协议服务器16和预付费用户的帐户17。PPS跟踪预付费用户在其帐户中可用的数据量，并且控制该会话以便保证该用户不超过可用的数据量。
在21，MS 11向PDSN 12发送连接请求消息。在22，PDSN向在23执行MS的认证的AAA服务器14发送接入请求消息。一旦肯定地认证MS，AAA服务器就在24将接入请求消息转发到PPS15。PPS在25执行授权过程，确定该预付费用户的预付费属性。然后该预付费属性在接入接受消息26中被返回给AAA服务器。然后在27，AAA服务器向PDSN 12发送接入接受消息，并且包括指示该用户被允许的最大数据量(最大量“V”)的第一个属性，以及指示表示用于发送记帐停止消息的触发点的阈值量(最小量“v”)的第二个属性。
在28，PDSN 12向AAA服务器14发送记帐请求开始消息，并且AAA服务器在29将该消息转发到PPS15。PPS用记帐响应消息31响应AAA服务器，并且包括这些预付费属性。AAA服务器在32将记帐响应消息转发到PDSN，指示被允许给用户的最大量“V”以及表示用于发送记帐停止消息的触发点的阈值量(最小量“v”)。然后PDSN在MS 11和IP网或互联网13之间建立连接33，并且该会话开始。周期性地，记帐中间消息34和35可以被从PDSN发送到AAA服务器，以时间间隔“t”报告从该记帐会话开始以来使用的数据量。该时间间隔可以在PDSN中本地地确定或者从AAA服务器在接入接受消息27中被返回PDSN。在36，当PDSN计算在会话(V-v)中发送的数据量已经使该预付费用户的帐户中可用的数据数量减少到阈值量(v)时，该PDSN向AAA服务器发送记帐请求停止消息。AAA服务器进而在37将记帐请求停止消息发送到在38执行额外的授权过程的PPS。
此时，PPS 15向预付费用户发送一条消息警告该用户信用度或帐户余额可能用完并且需要购买额外的单元。该用户可购买额外的量，或者PPS仅计算该用户被允许的新的最大量“W”(考虑已经使用的量)，以及其中随后的记帐停止消息要被触发的新的阈值量“w”。这些量被作为记帐响应消息39中的预付费属性返回AAA服务器14，并且AAA服务器将这些属性在记帐响应消息41中转发到PDSN 12。
然后PDSN通过向AAA服务器14发送记帐请求开始消息42开始一个新的记帐会话，并且AAA服务器在43将这个消息转发到PPS15。PPS用记帐响应消息44响应AAA服务器，并且AAA服务器在45将记帐响应消息转发到PDSN。在46，记帐中间消息被从PDSN发送到AAA服务器，所述消息以时间间隔“t”报告从记帐会话开始以来使用的数据量。在47，当PDSN计算在会话(W-w)中发送的数据量已经使该预付费用户的帐户中可用的数据数量减少到阈值量(w)时，该PDSN向AAA服务器发送记帐请求停止消息。AAA服务器进而在48将记帐请求停止消息发送到在49执行额外的授权过程的PPS。
作为在49的授权过程的结果，PPS确定预付费用户已经使用了其可用的所有数据量，并且他的帐户17现在已经用完。在这种情况下，PPS向AAA服务器14发送记帐响应消息51并且包括指示预付费用户的帐户被用完的预付费属性。在52，AAA服务器向PDSN 12发送具有指示该会话应该被终止的终止指示器的记帐响应消息。然后PDSN在53结束该连接。
用于基于数据量的记帐报告来满足分组数据的预付费解决方案的这种结构还适合于其中通过网络接入服务器(NAS)接入并且在网络结构中存在AAA服务器的其他分组数据网。预付费功能可包含在AAA服务器中或者在作为PPS的另一个节点中。这个结构可以被其他协议支持，并且不限于RADIUS协议。
在预付费移动用户切换期间，在该预付费用户的帐户中剩余的数据量的余额继续被准确地监视和报告很重要。当切换是PDSN间的切换时这一点特别关注。在这种情况下，建立隧道来连接两个涉及的PDSN用于在切换过程期间传送分组。在记帐会话在旧的PDSN中被终止之后但是在新的PDSN中的记帐会话被建立之前，可能分组由旧的PDSN传送。为了确保预付费帐户余额的准确，这个隧道传输的数据量必须被监视和报告。
现有技术在接入特定层2切换(CDMA 2000，3GPP2/IS2001规范)之后传统地建立A10连接。这带来了显著的延迟。为解决这个问题，并且因此减少延迟等级，建议的快速切换过程在切换过程中更早地并且优选地在来自旧的(服务)PDSN的切换命令发布之前建立A10连接。更特别的，在目标基站控制器(BSC)用A9-Setup-A8消息响应PDSN切换请求之后，A10连接的预建立被完成。A10连接的预建立为新的(目标)PDSN提供旧的PDSN的地址。然后新的PDSN向旧的PDSN发送切换请求。对其响应，旧的PDSN提供与用户相关的所有的安全性、移动性和PPP上下文信息。
PPP上下文信息的发送消除了切换后在新的PDSN重新协商PPP链路的需要并且最小化链路层建立的延迟。新的PDSN的地址与A9-AL断开一起被提供给旧的PDSN以便停止到无线电接入网中旧的BSC的分组传输，并且这个地址被用于建立路径来向新的PDSN隧道传输分组。移动站切换之后，A9-AL连接消息被提供以便利用PDSN到PDSN隧道触发分组数据传输的恢复。
切换情景中一个重要的问题涉及由旧PDSN的记帐停止消息发送的定时。在新的PDSN发送记帐开始消息之前，其请求该隧道被拆除。根据本发明，旧的PDSN通过向新的PDSN发送表示切换过程期间隧道传输的数据的数量的量计数器信息来响应。然后旧的PDSN生成记帐停止消息。然后这个隧道传输量信息被新的PDSN包含在发送到AAA服务器的记帐开始消息中包含的新的记帐属性中。新的记帐属性指示“因移动性的预付费量”或“在切换期间隧道传输的数据”以及旧的PDSN的地址。在为检查目的需要关联事件的情况下，旧的PDSN的地址被包括。为验证目的，AAA服务器或PPS还使用旧的PDSN的地址来将其与最后的记帐停止消息的PDSN地址相匹配。
在将记帐响应消息从AAA服务器发送到客户端PDSN之前，AAA服务器或PPS通过从帐户余额中扣除在切换期间隧道传输的数据来更新预付费用户的帐户余额。这个信息还被用于计算预付费用户被允许通信的最大数据量，以及表示用于由PDSN发送额外的帐户停止消息的触发点的阈值数据量。新的属性被包含在记帐响应消息中以便向PDSN发送这个信息。
图2是说明当准确地计算移动站在PDSN间切换期间发送的数据时，接入及记帐节点和IP网之间的消息流的信令图。MS 11，互联网13，AAA服务器14，PPS15以及记帐服务器18如图1所示和所述。源基站控制器(BSC)61和源分组控制功能(PCF)62与源PDSN-163相关联。同样的，目标BSC64和目标PCF65与目标PDSN-266相关联。
在图2开始，MS 11通过互联网13参与分组数据会话。在MS、源PCF 62和源PDSN-1 63之间建立连接67。在68，确定需要PDSN间切换，因为，例如，MS从PDSN-1的服务区域移动到目标PDSN-2 66的服务区域。然后目标PCF 65向PDSN-2发送A11注册请求消息。在71，由PDSN-2向PDSN-1发起切换请求，其导致在72点到点协议(PPP)连接的建立。然后PDSN-2向目标PCF发送A11注册应答73。此时，通过向源PCF和目标PCF递送数据，MS、源PCF和PDSN-1之间的连接67被增强。如在74所示，PDSN-1和PDSN-2之间的连接被建立，并且在75，PDSN-2和目标PCF之间的连接被建立。
在成功地完成切换之后，目标PCF 65在A11注册请求消息76中向目标PDSN-266指示这一点。目标PDSN-2，进而将这个指示在77转发到源PDSN-163。当在78 PDSN-1保留到互联网的连接时，数据被通过PDSN-1和PDSN-2之间的PP连接79、通过PDSN-2和目标PCF65之间的连接以及通过目标PCF和MS之间的连接8 2递送到MS 11。
然后记帐请求停止消息83被从源PDSN-1 63发送到AAA服务器14。在84，AAA服务器将记帐请求停止消息转发到PPS 15，其中在步骤85指示该会话在PDSN-1中终止。在86，PPS向AAA服务器发送记帐响应消息，其在87将记帐响应消息转发到PDSN-1。
在步骤88，该会话进入休止。通过将PP释放请求消息89从PDSN-2发送到PDSN-1，PDSN-1和PDSN-2之间的PP连接被释放。在91，PP释放请求应答消息与和在切换过程期间在PP连接上发送的数据量(也就是移动性数据量)有关的记帐消息一起被从PDSN-1发送到PDSN-2。然后目标PCF 65将A11注册请求消息92发送到PDSN-2，并且PDSN-2将接入请求消息93发送到AAA服务器。因此PDSN-2成为服务PDSN。在94，AAA服务器14执行MS的认证。一旦肯定地认证MS，AAA服务器就在95将接入请求消息转发到PPS 15。PPS在96执行授权过程，确定预付费用户的预付费属性。然后预付费属性被在接入接受消息97中返回AAA服务器。在98，然后AAA服务器向PDSN-2发送接入接受消息，并且包括预付费属性。如上所述，该属性包括指示该用户被允许的最大数据量(最大量“V”)的第一个属性，以及指示表示用于发送记帐停止消息的触发点的阈值量(最小量“v”)的第二个属性。
然后目标PDSN-266向归属代理(HA)101发送移动IP注册消息99，其返回确认消息102。然后PDSN-2向AAA服务器14发送记帐请求开始消息103，其在104将该开始消息转发到PPS 15。记帐请求开始消息包括在切换过程期间发送的数据量(也就是，移动性数据量)，如在步骤91在PP释放请求应答消息中所报告的。在步骤105，PPS执行授权过程来确定在移动性数据量被计算之后终端用户是否仍被批准进行该会话。然后记帐响应消息106被返回AAA服务器，其在107将记帐响应消息转发到PDSN-2。
虽然新的记帐属性在这里被描述为加在RADIUS消息中，只要该数据在PDSN和本地记帐存储器或采集记帐数据的节点之间传递，还可以使用其他协议。然后PPS可以被通知在执行切换的时间期间额外的数据量被隧道发送到MS。
因此认为从上述描述中本发明的操作和构造将变得很显然。虽然所示和所述的系统和方法已经被描述为优选的，很显然在不背离如所附权利要求书中所规定的本发明的范围的情况下可以进行各种变化和修改。