СПОСОБ ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ IP-ПАКЕТОВ, ПРИСВАИВАЕМЫХ К СПЕЦИФИЧЕСКИМ ГРУППАМ, И IP-ПАКЕТ Российский патент 2008 года по МПК H04L12/56 

Изобретение относится к способу для разделения IP-пакетов, присваиваемых к специфическим группам, и IP-пакету. В беспроводных и проводных сетях связи часто применяют способы связи, которые основываются на передаче пакетов данных (например, IP-пакетов, IP=межсетевой протокол). При этом говорят о сетях мобильной радиосвязи, основанных на передаче пакетов. Подобные IP-пакеты состоят из заголовка (головной части) и примыкающего к нему контейнера данных. Структура подобного заголовка описана, например, в публикации "Рабочая группа сеть, предложение для комментария 2460, Межсетевой протокол, версия 6 (IPv6) спецификация", С.Диринг и Р.Хайнден, декабрь 1998, в частности, в главе 3 "Структура IPv6-заголовка". Заголовок и контейнер данных образуют IP-пакет. В заголовке запомнены данные, которые необходимы для передачи IP-пакета от передатчика IP-пакета к приемнику IP-пакета.

В сетях мобильной радиосвязи, основанных на передаче пакетов, тарификация основывается между прочим на регистрации переданных IP-пакетов. Тарифы вычисляются при этом из общего объема IP-пакетов, переданных от пользователя и к пользователю. В потоке IP-пакетов, в частности, в случае применения версии IPv6, наряду с чисто полезными данными приложений содержатся также внутренние данные сигнализации, как например, для конфигурации (без запоминания) или сегментирования (MTU-discovery = обнаружение модуля передачи электронной почты). Переданные IP-пакеты сигнализации передаются внутри туннеля с помощью элементов сети сети мобильной радиосвязи. При этом их передают внутри того же туннеля, как и полезные IP-пакеты. Поэтому IP-пакеты сигнализации нельзя различать или, соответственно, отделять без проблем от полезных IP-пакетов. За счет этого соответствующие пользователи с количественной тарификацией, которые, как описано выше, обременяются сборами за эти IP-пакеты, хотя они не передают никаких полезных данных. Более того, IP-пакеты сигнализации служат требованиям и необходимости оператора сети и не имеют значения для пользователя. В экстремальном случае не реализуется никакое прикладное программное обеспечение. В случае так называемых "always-on"-сеансов, например, передают IP-пакеты, которые содержат IPv6 параметры сигнализации, как адреса маршрутов, то есть IP-пакет соединений. Даже если пользователь не пользуется никакими услугами, как, например, Web-доступом, эти IP-пакеты регистрируются при тарификации и включаются пользователю в счет.

Кроме того, многие приложения могут использовать поток IP-пакетов для передачи своих данных. Одновременное использование потока IP-пакетов многими приложениями, как раз при передаче не облагаемых сборами данных за счет специфического приложения, приводит к проблеме, как должны различаться или соответственно разделяться данные.

Кроме того, существует возможность, что оператор в определенных случаях хотел бы предложить пользователю бесплатно любые услуги, то есть не определенные отдельные приложения, а комплектные PDP-контексты для любых передач данных. Также и здесь встает проблема разделения IP-пакетов, присвоенных этим PDP-контекстам, от других IP-пакетов.

Задачей настоящего изобретения тем самым было предоставление в распоряжение способа и IP-пакета, с помощью которых является возможным реализовать разделение IP-пакетов, присваиваемых к специфическим группам, надежным и недорогим образом.

Эта задача решается соответствующим изобретению способом согласно п.1 формулы изобретения и соответствующим изобретению IP-пакетом согласно п.15 формулы изобретения. Предпочтительные формы выполнения приведены в соответствующих зависимых пунктах формулы изобретения.

Соответственно изобретению в распоряжение предоставляется способ для разделения IP-пакетов, присваиваемых к специфическим группам, в основанной на передаче пакетов сети мобильной радиосвязи, при котором в первом санкционированном элементе сети мобильной радиосвязи проверяют все приходящие в сети мобильной радиосвязи IP-пакеты относительно их возможности присваивания к по крайней мере одной группе и по крайней мере для присваиваемых к одной специфической группе IP-пакетов производят специфическую по группам маркировку в поле заголовка по крайней мере одного, в частности каждого из этих пакетов. При этом, в частности, является выгодным, что маркировку производят в поле того заголовка, который предназначен для приема данных передачи.

Соответствующий изобретению способ может быть выполнен таким образом, что применяют поле того заголовка, элементы поля которого не заняты полностью предусмотренными для передачи IP-пакета данными передачи. За счет этого предпочтительным образом можно разумно использовать "неиспользованные" элементы поля. Это относится к таким элементам поля соответствующего заголовка, которые при передаче не требуются или требуются не полностью для приема данных передачи, которые, однако, передаются тем не менее при известных условиях заполненными "нулями".

Для соответствующего изобретению способа предпочтительно используют IP-пакет, который структурирован согласно заданиям 6-й версии межсетевого протокола (IPv6).

Предпочтительным образом в качестве поля соответствующего заголовка можно использовать поле "идентификатора потока" ("Flow Label"). Это поле часто не требуется для запоминания данных передачи так, что элементы поля этого поля не заняты и предоставляют место для маркировки.

Также предпочтительным образом в качестве поля соответствующего заголовка можно использовать поле "идентификатор интерфейса" ("Interface-ID") адресного поля соответствующего заголовка IP-пакета. Поле "идентификатор интерфейса" адресного поля заголовка часто имеет такие большие размеры, что не все элементы поля (биты или, соответственно, байты) требуются для приема информации идентификатора интерфейса. За счет этого неиспользованные биты или, соответственно, байты могут использоваться согласно изобретению для маркировки.

Далее предпочтительным образом может определяться дополнительный IPv6-заголовок, в который включают маркировку. Этот дополнительный заголовок обозначают затем как "заголовок расширения" ("extension header"). В настоящее время в IPv6 определены многие заголовки расширения. В рамках настоящего изобретения является также возможным брать уже существующий заголовок расширения, например, типа "заголовка опции промежуточных участков" ("hop-by-hop option header") и формировать его по содержанию таким образом, что его снабжают предваряющим описанием собственно содержания; в области информатики при этом говорят о типе, размере, значении TLV (type, length, value).

Способ согласно изобретению может быть выполнен таким образом, что маркировку в поле соответствующего заголовка вносят или, соответственно, предпринимают на первом санкционированном элементе сети сети мобильной радиосвязи, причем первый элемент сети расположен между IP-стеком на стороне передачи и IP-стеком на стороне приема на канале передачи данных. За счет этого предпочтительно для устройств, которые имеют доступ к каналу передачи данных, как, например, для узлов коммутации оператора канала передачи данных или для вычислительной машины приложений, становится возможным снабжать маркировкой IP-пакеты, транспортируемые через этот канал передачи данных.

В предпочтительной форме выполнения соответствующего изобретению способа маркировку IP-пакетов распознают с помощью по крайней мере второго санкционированного элемента сети и соответствующие IP-пакеты подвергают специфической обработке.

Предпочтительно в случае второго санкционированного элемента сети речь идет о пункте тарификации и маркированные IP-пакеты распознаются как не подлежащие оплате. Затраты на разделение или, соответственно, отделение и маркировку существенных для оплаты от не существенных для оплаты пакетов только в первом санкционированном элементе сети являются значительно ниже, чем выполнение различения или, соответственно, распознавания во всех элементах сети, которые в состоянии формировать так называемые наборы данных оплаты (tickets). Если речь идет, например, о пакетах сигнализации, которые не должны таксифицироваться, то тарификация, основанная на прямом IP-пакете, за счет отделения IP-пакетов, один раз распознанных и маркированных таким образом в качестве пакетов сигнализации, значительно упрощает процессы, так как, например, в случае n элементов сети экономят n-1 раз классификацию и отделение. Остальные элементы сети, которые формируют так называемые наборы данных оплаты (charging ticket) должны согласно изобретению только обращать внимание на наличие маркировки и затем, при известных обстоятельствах, не регистрировать для этого пакета никакие данные оплаты (charging ticket). Если поставщик хочет предложить какое-либо приложение без взимания платы, то согласно изобретению IP-пакеты, которые могут присваиваться этому приложению, маркируются соответствующей вычислительной машиной приложения в первом санкционированном элементе сети. Эту маркировку затем оценивают с помощью пунктов тарификации и распознают маркированные IP-пакеты в качестве не подлежащих оплате. Также и здесь затраты на разделение или, соответственно, отделение и маркировку подлежащих оплате от не подлежащих оплате IP-пакетов только в одном санкционированном элементе сети являются значительно ниже, чем выполнение различения или, соответственно, разделения во всех элементах сети, которые формируют наборы данных оплаты. Для этой цели эти элементы сети должны располагать банком данных с не подлежащими оплате приложениями или, соответственно, банком данных с адресами получателей и исходными адресами приложений.

Далее еще имеется возможность, что оператор в определенных случаях хотел бы предложить своим пользователям какие-либо услуги без взимания платы. При этом речь идет, например, не об определенных отдельных приложениях на определенных TCP-UDP-портах внутри существующих PDP-контекстов, а о комплектных PDP-контекстах без взимания платы для любых IP-передач данных. Согласно изобретению теперь все присваиваемые этому PDP-контексту IP-пакеты можно маркировать с помощью сервера приложений. Таким образом, все IP-пакеты, присваиваемые этому PDP-контексту, распознаются и не тарифицируются пунктами тарификации.

В дальнейшей предпочтительной форме выполнения соответствующего изобретению способа на граничных элементах сети мобильной радиосвязи, подлежащих прохождению IP-пакетами, между которыми лежат санкционированные элементы сети сети мобильной радиосвязи, вводят функцию обеспечения надежности, которая удаляет маркировку во всех маркированных IP-пакетах, приходящих в сети мобильной радиосвязи.

Это имеет преимуществом то, что можно исключить все риски надежности на границах сети мобильной радиосвязи, как и на терминале. При передаче IP-пакетов на границе сети, подлежащей прохождению сети мобильной радиосвязи, как и на терминале, имеются исходные точки для злоупотребления. Нарушитель мог бы для этой цели снабдить все IP-пакеты маркировкой, которая характеризует IP-пакеты как не подлежащие оплате. Пункты тарификации тогда не стали бы учитывать IP-пакеты при тарификации, а нарушитель мог бы передавать данные бесплатно. Согласно изобретению эту опасность предотвращают таким образом, что на граничных элементах сети мобильной радиосвязи, подлежащих прохождению передаваемыми IP-пакетами, или в другой точке перед местами тарификации вводят функцию обеспечения надежности, которая удаляет маркировку во всех маркированных IP-пакетах, приходящих в сеть мобильной радиосвязи. В случае граничных элементов речь идет, например, о дистанционном сетевом контроллере RNC (Radio Network Controller) или о вычислительной машине переходов (Gateway = межсетевой шлюз) для мобильной пакетной сети. С помощью этой функции обеспечения надежности предотвращают несанкционированное использование маркировки. Граничные элементы сети мобильной радиосвязи, в которые вводят функцию обеспечения надежности, при этом выбирают таким образом, что все элементы сети вне этих граничных элементов не имеют никакого приложения для маркировки, это означает, что здесь не происходит ни тарификация, ни санкционированное использование маркировки. Следовательно, маркировка IP-пакетов, которые проходят элементы сети вне граничных элементов, несущих функцию обеспечения надежности, не имеет никакого влияния на тарификацию. Пункты тарификации сети мобильной радиосвязи, а также элементы сети, санкционированные для введения маркировки, находятся между граничными элементами, несущими функцию обеспечения надежности. Путем введения функции обеспечения надежности маркировка IP-пакета, проходящего пункт тарификации, является санкционированной, а не возникшей в результате злоупотребления.

В предпочтительной форме выполнения соответствующего изобретению способа функция обеспечения надежности использует битовую маску. Использование битовой маски, как, например, прибавление нуля битовой маски к байту с установленным битом, является очень простым способом, с помощью которого может быть удалена маркировка, служащая для разделения. Функция обеспечения надежности является очень простой функцией, которая не нуждается в высоких требованиях к производительности и не загружает сеть мобильной радиосвязи. Не требуются никакие банки данных и сложные способы оценки. Функция обеспечения надежности может быть без проблем введена в существующие элементы сети мобильной радиосвязи и приводит только к очень малой загрузке производительности элементов сети.

В дальнейшей предпочтительной форме выполнения соответствующего изобретению способа в терминале на стороне приема предусматривают функцию для оценки маркировки приходящих IP-пакетов и оценку соответствующей индикации.

При использовании маркировок, например, для сигнализации не подлежащей оплате передачи в IP-пакетах является желательным указывать пользователю, например, количество передаваемых IP-пакетов, не подлежащих оплате. Цель подобной индикации - сделать для пользователя прозрачным, что для передачи IP-пакетов соответственно использования определенной услуги не возникают никакие тарифы. Кроме того, пользователю должен быть указан весь объем принятых IP-пакетов, не подлежащих тарификации. Предпочтительно функция, предусмотренная для оценки, в терминале на стороне приема накладывает битовую маску на приходящий IP-пакет, за счет чего можно оценивать, передан ли IP-пакет маскированным, то есть, например, не подлежащим оплате. Путем суммирования на счетчик можно накапливать общий объем IP-пакетов, передаваемых без оплаты. Подходящая функция индикации может обращаться к этому счетчику.

Далее, настоящее изобретение относится к IP-пакету с заголовком и контейнером данных, причем IP-пакет является присваиваемым специфической группе IP-пакетов и в поле заголовка внесена специфическая для группы маркировка.

В предпочтительной форме выполнения IP-пакета, соответствующего изобретению, поле заголовка является полем, элементы поля которого не заняты полностью данными передачи, предусмотренными для передачи IP-пакета.

Далее, предпочтительно соответствующий изобретению IP-пакет структурирован по заданиям IPv6.

Предпочтительно IP-пакет выполнен таким образом, что маркировка показывает, что IP-пакет не подлежит оплате.

Дальнейшие преимущества форм выполнения изобретения поясняются более подробно на основе следующих чертежей:

фиг.1 - схематическое представление IP-инфраструктуры для пояснения выполнения формы реализации способа, соответствующего изобретению;

фиг.2 - схематическое представление IP-инфраструктуры для пояснения следующего выполнения другой формы реализации способа, соответствующего изобретению.

На фиг.1 схематически показан вырез IP-инфраструктуры. Представленным является так называемое "оборудование пользователя" UE, которое подключено к мобильному терминалу МТ. Через этот мобильный терминал МТ оборудование пользователя получает доступ к сети мобильной радиосвязи MF. От сети мобильной радиосвязи MF представлены только существенные в рамках этого изложения элементы сети. В этом примере выполнения представлена сеть мобильной радиосвязи третьего поколения, которая работает по заданиям системы GPRS (GPRS = General Packet Radio System). Представленным является дистанционный сетевой контроллер RNC (Radio Network Controller) или соответственно контроллер базовой станции BSC (Base Station Controller), который образует узел доступа. От RNC подлежащие передаче IP-пакеты направляют к узлу поддержки обслуживания SGSN (Servicing GPRS Support Node). SGSN является управляющим узлом сети, который контролирует мобильность мобильного терминала. Исходя из SGSN, IP-пакеты направляют затем к узлу GGSN (Gateway GPRS Support Node). GGSN является центральной точкой ветвления GPRS-сети, которая в настоящем случае обеспечивает привязку к системе управления пакетов данных IMS (IMS = IP Multimedia Subsystem) или к сети пакетных данных, как, например, Интернет. Если теперь, например, IP-пакеты, которые структурированы согласно заданиям IPv6 и согласно этому содержат заголовок и контейнер данных, передаются от Интернета или IMS к оборудованию пользователя UE, причем, например, чисто пакеты сигнализации должны передаваться бесплатно, то IP-пакеты сначала должны проверяться относительно того, транспортируют ли они чисто данные сигнализации. GGSN проверяет теперь все IP-пакеты, приходящие к нему от Интернета или IMS. Если IP-пакет содержит только данные сигнализации, то GGSN в качестве первого санкционированного элемента сети сети мобильной радиосвязи предпринимает маркировку в поле заголовка. Эта маркировка сигнализирует теперь всем следующим элементам сети, еще подлежащим прохождению IP-пакетом, что этот IP-пакет передается бесплатно. Как SGSN, так и RNC могут служить в качестве пунктов тарификации и и могут выставлять так называемые комплекты данных оплаты. Далее они в состоянии, то есть санкционированы, оценивать маркировку и распознавать IP-пакет, в качестве не подлежащего оплате. Маркировку при этом предпочтительно предпринимают в поле заголовка IP-пакета, элементы поля которого не заняты полностью данными передачи, предусмотренными для передачи соответствующего IP-пакета. При этом IP-пакет структурирован согласно заданиям IPv6. Маркировка может, например, вводиться в поле "идентификатора потока" ("Flow Label"). Далее, возможно производить маркировку в поле "идентификатор интерфейса" ("Interface-ID"). Последнее часто имеет такие большие размеры, что не все элементы поля требуются для приема информации идентификатора интерфейса (Interface-ID). За счет этого неиспользованные биты или, соответственно, байты могут использоваться согласно изобретению для введения маркировки. Кроме того, является возможным определять дополнительный IРv6-заголовок, так называемый "заголовок расширения" ("extension header") и в нем производить маркировку. Если хотят маркировать только пакеты сигнализации, то они должны быть сначала распознаны как таковые. Для этой цели можно, например, предпринимать так называемый поиск по шаблону (Pattern-Matching) заголовка IP-пакета с масками известных типов пакетов сигнализации. Распознавание IP-пакета в качестве пакета сигнализации не нужно, если соответствующий пакет был образован именно в том элементе сети, в котором в последующем шаге затем сразу также предпринимают маркировку.

Другая возможность применения способа, соответствующего изобретению, может представлять собой, например, вид сигнала бедствия, основывающегося на передаче пакетов. Если пользователь обращается к возможному IMS-emergency-серверу приложений с основанным на IPv6 сигналом бедствия через PDP-контекст, то этот сервер приложений маркирует соответствующие IP-пакеты, присваиваемые определенному PDP-контексту, таким образом, что они распознаются пунктами тарификации при оценке маркировки в качестве не подлежащих оплате. За счет этого предотвращается, что сигнал бедствия прерывается вследствие возможного отсутствия кредита.

Другая возможность применения соответствующего изобретению способа может являться, например, бесплатной услугой для актуализации программы операционной системы (Firmware) мобильного телефона. Если пользователь для актуализации операционной системы обращается к возможному серверу приложений с основанным на IPv6 требованием актуализации через PDP-контекст, то сервер приложений производит согласно изобретению в соответствующих заголовках соответствующих IP-пакетов, присваиваемых соответствующему PDP-контексту, маркировку таким образом, что эти IP-пакеты распознаются пунктами тарификации при оценке маркировки в качестве не подлежащих оплате. За счет этого становится возможным, что оператор сети мобильной радиосвязи может следовать своим обязанностям по актуализации и обслуживанию им терминалов, без взимания за это тарифов с пользователя.

Фиг.2 показывает вырез из IP-инфраструктуры. Представленными являются два мобильных терминала МТ1, МТ2. Эти мобильные терминалы МТ1 и МТ2 соединены друг с другом через сеть мобильной радиосвязи и Интернет (INET). Для сети мобильной радиосвязи представлены только некоторые существенные элементы сети. Через RNC мобильный терминал МТ1 получает доступ к сети мобильной радиосвязи. Далее показан SGSN в качестве управляющего узла сети и GGSN, который обеспечивает доступ к представленному здесь оператору MNO (Mobile Network Operator) Интрасети. Через шлюз Gateway Интрасети становится возможным доступ к Интернету INET. Наконец, через Интернет становится возможным установление соединения ко второму мобильному терминалу МТ2. Для передачи IP-пакетов в настоящем примере применяют 6-ю версию IP, то есть IPv6. При применении способа, соответствующего изобретению, при этом должны снабжаться маркировкой все пакеты сигнализации для того, чтобы они оценивались пунктами тарификации и соответствующие IP-пакеты распознавались как не подлежащие тарификации и соответственно обрабатывались. На границах сети, также как и на мобильных терминалах могут теперь существовать потенциальные исходные точки для злоупотребления. Для этой цели нарушитель мог бы снабдить все IP-пакеты специфической маркировкой, которая оценивалась бы пунктом тарификации, и соответствующие IP-пакеты распознавались бы как не подлежащие тарификации. Как следствие, пункты тарификации в качестве санкционированных элементов сети не учитывали бы эти IP-пакеты при тарификации и нападающий мог бы передавать данные бесплатно. В двух важных граничных элементах, между которыми лежат санкционированные элементы сети сети мобильной радиосвязи, теперь вводят функцию обеспечения надежности, которая удаляет маркировку во всех маркированных IP-пакетах, приходящих в сети мобильной радиосвязи. В настоящем случае в качестве важных граничных элементов применяют RNC и Gateway Интрасети MNO. В этом граничном элементе сети мобильной радиосвязи вводят функцию обеспечения надежности SF. Эта функция SF имеет задачей, предотвращать несанкционированное использование маркировки. Оба граничных элемента RNC и Gateway (шлюз) выбраны таким образом, что все элементы сети вне этих граничных элементов не имеют санкционирования для использования маркировки. Все элементы сети внутри этих граничных элементов могут использовать маркировку и не подвергаются никакому отрицательному воздействию также посредством введения функции обеспечения надежности в граничных элементах. Функция обеспечения надежности является предпочтительным образом, со своей стороны, простым способом для удаления маркировки во всех IP-пакетах, которые проходят через функцию обеспечения надежности или, соответственно, соответствующие граничные элементы. Для удаления маркировки можно применять, например, простую битовую маску. Так как все IP-пакеты, проходящие через функцию обеспечения надежности, маскируются, сложные способы оценки являются не нужными. Функцию обеспечения надежности в этом виде можно интегрировать в каждый шлюз Gateway. Кроме того, она не предъявляет высоких требований к производительности и не загружает сеть мобильной радиосвязи. Не требуются никакие банки данных.

Настоящее изобретение относится к способу для разделения IP-пакетов. Технический результат заключается в повышении надежности. Заявлен способ разделения IP-пакетов, присваиваемых к специфическим группам, в основанной на передаче пакетов сети мобильной радиосвязи, при котором в первом санкционированном сетевом элементе сети мобильной радиосвязи все IP-пакеты, приходящие в сети мобильной радиосвязи, проверяют относительно присваиваемости к, по меньшей мере, одной группе и, по меньшей мере, для присваиваемых к специфической группе IP-пакетов производят специфическую для группы маркировку в поле заголовка, по меньшей мере, одного, в частности каждого из этих IP-пакетов, при этом маркировка отделяет существенные для оплаты пакеты от несущественных для оплаты пакетов. 2 н. и 30 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ разделения IP-пакетов, присваиваемых к специфическим группам, в основанной на передаче пакетов сети мобильной радиосвязи, при котором

в первом санкционированном сетевом элементе сети мобильной радиосвязи все IP-пакеты, приходящие в сети мобильной радиосвязи, проверяют относительно присваиваемости к, по меньшей мере, одной группе и,

по меньшей мере, для присваиваемых к специфической группе IP-пакетов производят специфическую для группы маркировку в поле заголовка, по меньшей мере, одного, в частности каждого, из этих IP-пакетов, при этом маркировка отделяет существенные для оплаты пакеты от несущественных для оплаты пакетов.