[發明專利]一種基于FPGA的IMS離線計費系統及話單保護方法

在審

• 申請號: 201710515981.7
• 申請日: 2017-06-29
• 公開（公告）號: CN107332677A
• 公開（公告）日: 2017-11-07
• 發明（設計）人: 段成德;于治樓;金長新
• 申請（專利權）人: 濟南浪潮高新科技投資發展有限公司
• 主分類號: H04L12/14
• 分類號: H04L12/14;H04L29/06
• 代理公司: 濟南信達專利事務所有限公司37100
• 代理人: 姜明

技術領域

本發明涉及通信技術領域，特別涉及一種基于FPGA的IMS離線計費系統及話單保護方法。

背景技術

CCF（Charging Colletion Function）是IMS（IP Multimedia Subsystem，IP多媒體系統）域中離線計費體系的核心網元，主要為IMS網元提供計費采集功能。通過RF接口與IMS域中的網絡業務單元相連接，通過Diameter協議定義接受會話過程中的計費信息。并將這些信息進行預處理后構建一個CDR話單（call detail record）送給計費系統。

異構計算主要是指使用不同體系的計算單元（CPU、GPU、FPGA等）組成計算系統的方式。專有的計算單元工作頻率較低，但是具備更高的并行計算能力，總體性能和功耗較低。

當呼叫會話建立和結束后，IMS業務實體網元(P-CSCF、S-CSCF、MMtel AS、SCC AS)向CCF發送ACR（Accounting Request，計費請求）消息時創建初始話單、中間話單和結束話單，CCF將這些話單合并成最終話單。收到網絡惡意攻擊時容易被獲取和篡改，用戶的計費信息得不到安全保護。

基于上述情況，本發明提出了一種基于FPGA的IMS離線計費系統及話單保護方法。將FPGA（Field-Programmable Gate Array，現場可編程門陣列）芯片應用到計費采集功能服務器CCF中，通過FPGA芯片支持的AES（Advanced Encryption Standard，高級加密標準）加密算法，對CDR話單文件進行實時加密，保證整個計費服務的安全可靠。

發明內容

本發明為了彌補現有技術的缺陷，提供了一種簡單高效的基于FPGA的IMS離線計費系統及話單保護方法。

本發明是通過如下技術方案實現的：

一種基于FPGA的IMS離線計費系統，其特征在于：包括計費采集功能服務器CCF，計費中心和IMS業務網元；所述計費采集功能服務器CCF內置FPGA芯片，計費網關功能模塊CGF和計費數據功能模塊CDF，所述FPGA芯片和計費網關功能模塊CGF均連接到計費數據功能模塊CDF；所述計費網關功能模塊CGF和計費數據功能模塊CDF分別連接計費中心和IMS業務網元。

所述FPGA芯片作為異構加速卡，采用PCIe接口與計費采集功能服務器CCF的CPU相連，采用OpenCL接口與計費數據功能模塊CDF相連；所述計費數據功能模塊CDF通過RF接口與IMS網元連接。

所述計費數據功能模塊CDF用于處理來自IMS業務網元的計費信息并構建CDR話單；所述FPGA芯片用于采用AES加密算法對CDR話單進行加密；所述計費網關功能模塊CGF用于將加密后的CDR話單傳送至計費中心，完成IMS離線會話計費流程。

一種基于FPGA的IMS離線計費系統的話單保護方法，其特征在于：當用戶發起呼叫，會話建立并且呼叫接通后，IMS業務網元通過ACR消息攜帶呼叫相關的屬性值對AVP發送給計費數據功能模塊CDF；計費數據功能模塊CDF收到ACR消息中的每個屬性值對AVP進行解析處理并生成ASN.1格式的CDR話單；通過調用OpenCL接口將數據傳入至FPGA芯片采用AES加密算法對CDR話單進行加密，計費網關功能模塊CGF將加密后的CDR話單傳送至計費中心。

本發明基于FPGA的IMS離線計費系統的話單保護方法，包括以下步驟：

（1）當終端發起呼叫時，IMS業務網元的P-CSCF網元會給本次會話分配唯一一個IMS計費標識ICID，并通過邀請invite消息中P-Charging-Vector頭域帶給IMS業務網元中的P-CSCF網元、S-CSCF網元、MMtel AS網元和SCC AS網元；

（2）當呼叫接通或者發生媒體更新時，IMS業務網元側收到200/ACK消息時，構造StartACR消息通過RF接口發送給計費采集功能服務器CCF；消息中攜帶ICID、會話ID、主被叫號碼等屬性對值AVP；計費采集功能服務器CCF的計費數據功能模塊CDF收到ACR消息后解析消息中攜帶的屬性對值AVP信息，并生成一個ASN.1格式的計費數據信息后，發送給計費網關功能模塊CGF并向業務網元回復計費響應消息ACA；同時計費數據功能模塊CDF模塊通過調用OpenCL接口clEnqueueNDRange傳入待加密話單數據參數和對應加密算法核函數將數據傳入至FPGA芯片完成起始話單數據加密；