專利名稱：一種寬帶無線城域網(wǎng)中語音通信的服務(wù)質(zhì)量保證方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于寬帶無線城域網(wǎng)絡(luò)(IEEE 802.16 WirelessMAN)技術(shù)領(lǐng)域，是一種在寬帶無線城域網(wǎng)中提供語音通信服務(wù)質(zhì)量保障的方法。
背景技術(shù)：
802.16 WirelessMAN是一種能夠在城域范圍內(nèi)提供高速無線接入的寬帶網(wǎng)絡(luò)[1]Carl Eklund，Roger B.Marks，“IEEE Standard 802.16ATechnical Overview of the WirelessMANTMAir Interface for BroadbandWireless Access”，IEEE C802.16-02/05，2002。IEEE 802.16工作組已于2004年10月1日發(fā)布了IEEE Std 802.16-2004，該標(biāo)準(zhǔn)定義固定寬帶無線接入系統(tǒng)空中接口物理層(PHY)和媒體接入控制層(MAC)規(guī)范。IEEE Std802.16e將于2005年10月發(fā)布，該標(biāo)準(zhǔn)定義了移動寬帶無線接入系統(tǒng)的空中接口規(guī)范。IEEE 802.16工作組只制定了寬帶無線接入系統(tǒng)的空中接口規(guī)范，而沒有對整個寬帶無線城域網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中控制部分提供任何參考建議，802.16協(xié)議只能保證無線接入網(wǎng)的服務(wù)質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種寬帶無線城域網(wǎng)語音通信系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量保證方法。用戶可以指定通信的服務(wù)等級，通過無線臺(SS)端的信令系統(tǒng)把服務(wù)等級參數(shù)傳送到基站(BS)信令系統(tǒng)，基站根據(jù)自身維護的服務(wù)等級與802.16媒體接入控制(MAC)服務(wù)質(zhì)量(QOS)參數(shù)對應(yīng)表以及服務(wù)等級與核心網(wǎng)服務(wù)質(zhì)量參數(shù)對應(yīng)表，建立具有相應(yīng)服務(wù)質(zhì)量的無線和有線鏈路，保證用戶應(yīng)用提出的服務(wù)質(zhì)量?；靖鶕?jù)服務(wù)等級對應(yīng)的MACQOS(Quality of Service)參數(shù)以及核心網(wǎng)服務(wù)質(zhì)量參數(shù)請求預(yù)留無線資源和核心網(wǎng)資源，保證語音通信的服務(wù)質(zhì)量。
本發(fā)明建立在無線接入的分組城域網(wǎng)絡(luò)之上，其拓撲結(jié)構(gòu)如圖1所示，整個網(wǎng)絡(luò)由802.16無線網(wǎng)絡(luò)，具有服務(wù)質(zhì)量保證體系的有線核心網(wǎng)絡(luò)組成。無線網(wǎng)絡(luò)由802.16無線臺和802.16基站組成，有線核心網(wǎng)絡(luò)包括接入路由器，AAA(Authentication，Authorization，Account)服務(wù)器，注冊服務(wù)器，管理服務(wù)器等實體組成。其中無線臺通過無線方式與基站互連，基站通過接入路由器連接到核心網(wǎng)，核心網(wǎng)運行資源預(yù)留和標(biāo)簽交換等協(xié)議提供服務(wù)質(zhì)量支持。核心網(wǎng)上的AAA服務(wù)器負責(zé)記錄本區(qū)域內(nèi)無線臺的授權(quán)信息。
為了支持語音業(yè)務(wù)，本發(fā)明要求無線臺和基站系統(tǒng)都包含支持呼叫接續(xù)功能的信令系統(tǒng)，用來傳送用戶指定的服務(wù)等級和完成語音通信的呼叫接續(xù)過程。
對于無線臺，可以支持不同種類語音應(yīng)用程序，不同的語音應(yīng)用程序使用不同的端口。本發(fā)明要求無線臺的信令系統(tǒng)維持一張應(yīng)用程序端口號/被叫號碼和服務(wù)等級的對應(yīng)表。在無線臺的信令系統(tǒng)收到用戶的撥號事件以后，首先判斷用戶是否顯示指定服務(wù)等級，如果沒有指定，無線臺優(yōu)先對被叫號碼進行分類，分為緊急呼叫類(110，120等緊急呼叫)、特殊呼叫類(運營商可以允許每個用戶指定幾個親情號碼等)，普通呼叫類，對于緊急呼叫類和特殊呼叫類對應(yīng)較高的服務(wù)等級，對于普通呼叫類再根據(jù)用戶使用的應(yīng)用程序的端口來匹配不同的服務(wù)等級；如果這兩個過程都沒有匹配成功，則使用默認(rèn)的服務(wù)等級，一般也是最低的服務(wù)等級。應(yīng)用程序端口號/被叫號碼和服務(wù)等級對應(yīng)表可以由管理員手動配置也可以從核心網(wǎng)注冊服務(wù)器上下載。
本發(fā)明要求基站上的信令系統(tǒng)維持兩張列表一張服務(wù)等級與802.16媒體接入控制(MAC)服務(wù)質(zhì)量(QOS)參數(shù)對應(yīng)表，一張服務(wù)等級與核心網(wǎng)服務(wù)質(zhì)量參數(shù)對應(yīng)表。802.16協(xié)議中規(guī)定了多種服務(wù)質(zhì)量參數(shù)，當(dāng)基站收到無線臺發(fā)送的服務(wù)等級參數(shù)，查詢服務(wù)等級與802.16媒體接入控制服務(wù)質(zhì)量參數(shù)對應(yīng)表，獲取MAC服務(wù)質(zhì)量參數(shù)，填入DSA-REQ(802.16-2004協(xié)議中定義的一種消息)管理消息中，向MAC層發(fā)起無線連接請求。無線連接建立成功后，基站信令系統(tǒng)根據(jù)服務(wù)等級與核心網(wǎng)服務(wù)質(zhì)量參數(shù)對應(yīng)表把服務(wù)等級映射為資源預(yù)留過程需要的QOS參數(shù)，向核心網(wǎng)發(fā)起資源預(yù)留過程。
對于核心網(wǎng)，要求是有服務(wù)質(zhì)量保證體系的有線網(wǎng)，802.16協(xié)議中只提供無線接入網(wǎng)的服務(wù)質(zhì)量保證。為了保證核心網(wǎng)上的服務(wù)質(zhì)量，核心網(wǎng)需要運行多協(xié)議標(biāo)簽交換(Multiprotocol Label Switching)和資源預(yù)留(Resource Reservation Protocol)等協(xié)議。核心網(wǎng)還要包含AAA服務(wù)器，以實現(xiàn)對用戶提出的服務(wù)質(zhì)量進行鑒權(quán)與資費。
技術(shù)方案寬帶無線城域網(wǎng)中語音通信的服務(wù)質(zhì)量保證方法其特征在于利用802.16無線傳輸技術(shù)的分級服務(wù)能力實現(xiàn)不同服務(wù)質(zhì)量的語音通信；利用信令系統(tǒng)來完成呼叫接續(xù)；用戶在使用服務(wù)的時候可以指定服務(wù)等級，在用戶不顯示指定服務(wù)等級的情況下，無線臺信令系統(tǒng)可以根據(jù)應(yīng)用程序端口和被叫號碼映射服務(wù)等級；基站可以根據(jù)無線臺發(fā)送的服務(wù)等級參數(shù)映射MAC服務(wù)質(zhì)量參數(shù)和核心網(wǎng)服務(wù)質(zhì)量參數(shù)，發(fā)起無線連接建立和核心網(wǎng)資源預(yù)留過程，以實現(xiàn)不同的呼叫根據(jù)服務(wù)等級的不同而享受不同的服務(wù)質(zhì)量。
一種寬帶無線城域網(wǎng)中語音通信的服務(wù)質(zhì)量保證方法，接入網(wǎng)采用基于802.16協(xié)議的寬帶無線城域網(wǎng)絡(luò)，核心網(wǎng)采用基于IPv6的具有服務(wù)質(zhì)量保證體系的有線網(wǎng)絡(luò)，利用自行設(shè)計的信令系統(tǒng)來保證語音通信的建立，用戶可以在使用服務(wù)的時候指定服務(wù)等級，通過無線臺SS端的信令系統(tǒng)把服務(wù)等級參數(shù)傳送到基站BS信令系統(tǒng)，如果用戶沒有指定服務(wù)等級，無線臺信令系統(tǒng)根據(jù)用戶所使用應(yīng)用程序的端口號或者電話號碼類型(緊急呼叫類、普通呼叫類、特殊呼叫類等)查找此次服務(wù)的默認(rèn)服務(wù)等級，根據(jù)選定的服務(wù)等級向基站信令系統(tǒng)發(fā)起服務(wù)請求，基站信令系統(tǒng)根據(jù)無線臺發(fā)送的服務(wù)等級參數(shù)查找服務(wù)等級與802.16媒體接入控制MAC服務(wù)質(zhì)量QOS參數(shù)對應(yīng)表以及服務(wù)等級與核心網(wǎng)服務(wù)質(zhì)量參數(shù)對應(yīng)表，獲取本服務(wù)等級對應(yīng)的802.16MAC服務(wù)質(zhì)量參數(shù)，基站根據(jù)這些服務(wù)質(zhì)量參數(shù)向無線臺發(fā)起動態(tài)服務(wù)流添加請求DSA-REQ，建立對應(yīng)服務(wù)質(zhì)量的無線通道，根據(jù)查到的核心網(wǎng)服務(wù)質(zhì)量參數(shù)向核心網(wǎng)發(fā)起核心網(wǎng)資源預(yù)留過程，一次有服務(wù)質(zhì)量保證的數(shù)據(jù)通道建立完成。
本發(fā)明需要一套自行設(shè)計的信令系統(tǒng)來支持，這套信令協(xié)議包含認(rèn)證、授權(quán)、計費、資源預(yù)留、加密等過程，能夠提高無線分組網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下語音通信的安全性和可靠性，并且確保語音通信的服務(wù)質(zhì)量。方法步驟包括移動臺開機后，需要通過認(rèn)證授權(quán)計費服務(wù)器的認(rèn)證，并把它的當(dāng)前地址注冊到注冊服務(wù)器；當(dāng)一個移動臺發(fā)起對另一個移動臺的語音呼叫時，首先需要通過基站的認(rèn)證，然后從注冊服務(wù)器得到被叫移動臺的地址和公鑰，用戶可以指定此次服務(wù)的服務(wù)等級，將語音通信的服務(wù)等級和安全性信息封裝到連接建立信令消息中發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點預(yù)留足夠的有線和無線資源，并最終把呼叫請求轉(zhuǎn)發(fā)給被叫移動臺，從而實現(xiàn)兩個移動臺之間的語音通信。
基站根據(jù)自身維護的服務(wù)等級與802.16媒體接入控制MAC服務(wù)質(zhì)量QOS參數(shù)對應(yīng)表以及服務(wù)等級與核心網(wǎng)服務(wù)質(zhì)量參數(shù)對應(yīng)表，建立具有相應(yīng)服務(wù)質(zhì)量的無線和有線鏈路，所述的寬帶無線城域網(wǎng)中語音通信的服務(wù)質(zhì)量保證方法，其中，無線臺信令系統(tǒng)需要維持一張應(yīng)用程序端口號/被叫號碼和服務(wù)等級對應(yīng)表，這張表可以由管理員手動配置也可以從核心網(wǎng)注冊服務(wù)器下載；基站信令系統(tǒng)需要維護兩張表，一張服務(wù)等級與802.16媒體接入控制MAC服務(wù)質(zhì)量QOS參數(shù)對應(yīng)表，一張服務(wù)等級與核心網(wǎng)服務(wù)質(zhì)量參數(shù)對應(yīng)表。


圖1是寬帶無線城域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)圖。
圖2一次有服務(wù)質(zhì)量保證的數(shù)據(jù)通道的建立過程流程圖。
具體實施例方式
圖2一次有服務(wù)質(zhì)量保證的數(shù)據(jù)通道的建立過程流程寬帶無線城域網(wǎng)中語音通信服務(wù)質(zhì)量保證方法，其中一次有服務(wù)質(zhì)量保證的數(shù)據(jù)通道的建立過程如下S2.1用戶啟動某種語音通信應(yīng)用程序并發(fā)出服務(wù)請求，無線臺收到用戶的服務(wù)請求；S2.2無線臺信令系統(tǒng)收到撥號事件，判斷用戶是否指定此次服務(wù)的服務(wù)等級，若是，則轉(zhuǎn)到S2.7；否則進入S2.3；S2.3用戶沒有顯示指定服務(wù)等級，根據(jù)應(yīng)用程序使用的端口號和被叫號碼查詢應(yīng)用程序端口號/被叫號碼和服務(wù)等級對應(yīng)表；S2.4判斷是否成功獲取對應(yīng)的服務(wù)等級參數(shù)，若是，則轉(zhuǎn)到S2.7；否則進入S2；S2.5使用默認(rèn)的服務(wù)等級，一般也是最低的服務(wù)等級；S2.6根據(jù)確定的服務(wù)等級，向基站信令系統(tǒng)發(fā)送服務(wù)請求；S2.7基站解析收到的服務(wù)請求，獲得用戶使用的服務(wù)等級，向AAA服務(wù)器鑒定本無線臺是否有權(quán)利使用此服務(wù)等級；S2.8判斷鑒權(quán)是否通過，若是，進入S2.9；否則轉(zhuǎn)到S2.16；S2.9基站信令系統(tǒng)查詢服務(wù)等級與802.16媒體接入控制MAC服務(wù)質(zhì)量QOS參數(shù)對應(yīng)表，獲取本服務(wù)等級對應(yīng)的802.16MAC QOS參數(shù)，如果沒有匹配項可以使用默認(rèn)的服務(wù)等級參數(shù)；S2.10根據(jù)查詢到的MAC QOS參數(shù)向MAC層發(fā)起動態(tài)服務(wù)流添加請求DSA-REQ；S2.11判斷動態(tài)服務(wù)流建立是否成功，如果成功，則具有服務(wù)質(zhì)量保證的無線鏈路建立成功，進入S.2.12；否則該鏈路建立失敗，轉(zhuǎn)到S.16；S2.12基站信令系統(tǒng)查詢服務(wù)等級與核心網(wǎng)服務(wù)質(zhì)量參數(shù)對應(yīng)表，獲取本服務(wù)等級對應(yīng)的核心網(wǎng)服務(wù)質(zhì)量參數(shù)，如果沒有匹配項可以使用默認(rèn)的服務(wù)等級參數(shù)；S2.13根據(jù)查詢到的QOS參數(shù)向核心網(wǎng)發(fā)起資源預(yù)留過程；S2.14判斷核心網(wǎng)資源預(yù)留是否成功，如果成功，則具有服務(wù)質(zhì)量的核心網(wǎng)鏈路建立成功，進入S2.15；否則該鏈路建立失敗，轉(zhuǎn)到S.16；S2.15BS信端令系統(tǒng)向SS端信令系統(tǒng)發(fā)送請求成功回復(fù)，過程結(jié)束；S2.16BS信令端系統(tǒng)向SS端信令系統(tǒng)發(fā)送包含錯誤碼的失敗回復(fù)，SS端可根據(jù)不同的錯誤碼做不同的處理，過程結(jié)束。
權(quán)利要求
1.一種寬帶無線城域網(wǎng)中語音通信的服務(wù)質(zhì)量保證方法，其特征在于，接入網(wǎng)采用基于802.16協(xié)議的寬帶無線城域網(wǎng)絡(luò)，核心網(wǎng)采用基于IPv6的具有服務(wù)質(zhì)量保證體系的有線網(wǎng)絡(luò)，利用自行設(shè)計的信令系統(tǒng)來保證語音通信的建立，用戶可以在使用服務(wù)的時候指定服務(wù)等級，通過無線臺SS端的信令系統(tǒng)把服務(wù)等級參數(shù)傳送到基站BS信令系統(tǒng)，如果用戶沒有指定服務(wù)等級，無線臺信令系統(tǒng)根據(jù)用戶所使用應(yīng)用程序的端口號或者電話號碼類型查找此次服務(wù)的默認(rèn)服務(wù)等級，根據(jù)選定的服務(wù)等級向基站信令系統(tǒng)發(fā)起服務(wù)請求，基站信令系統(tǒng)根據(jù)無線臺發(fā)送的服務(wù)等級參數(shù)查找服務(wù)等級與802.16媒體接入控制MAC服務(wù)質(zhì)量QOS參數(shù)對應(yīng)表以及服務(wù)等級與核心網(wǎng)服務(wù)質(zhì)量參數(shù)對應(yīng)表，獲取本服務(wù)等級對應(yīng)的802.16MAC服務(wù)質(zhì)量參數(shù)，基站根據(jù)這些服務(wù)質(zhì)量參數(shù)向無線臺發(fā)起動態(tài)服務(wù)流添加請求DSA-REQ，建立對應(yīng)服務(wù)質(zhì)量的無線通道，根據(jù)查到的核心網(wǎng)服務(wù)質(zhì)量參數(shù)向核心網(wǎng)發(fā)起核心網(wǎng)資源預(yù)留過程，一次有服務(wù)質(zhì)量保證的數(shù)據(jù)通道建立完成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬帶無線城域網(wǎng)中語音通信的服務(wù)質(zhì)量保證方法，其中，自行設(shè)計的信令系統(tǒng)，這套信令協(xié)議包含認(rèn)證、授權(quán)、計費、資源預(yù)留、加密過程，方法步驟包括移動臺開機后，需要通過認(rèn)證授權(quán)計費服務(wù)器的認(rèn)證，并把它的當(dāng)前地址注冊到注冊服務(wù)器；當(dāng)一個移動臺發(fā)起對另一個移動臺的語音呼叫時，首先需要通過基站的認(rèn)證，然后從注冊服務(wù)器得到被叫移動臺的地址和公鑰，用戶可以指定此次服務(wù)的服務(wù)等級，將語音通信的服務(wù)等級和安全性信息封裝到連接建立信令消息中發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點預(yù)留足夠的有線和無線資源，并最終把呼叫請求轉(zhuǎn)發(fā)給被叫移動臺，從而實現(xiàn)兩個移動臺之間的語音通信。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬帶無線城域網(wǎng)中語音通信的服務(wù)質(zhì)量保證方法，其中，無線臺信令系統(tǒng)需要維持一張應(yīng)用程序端口號/被叫號碼和服務(wù)等級對應(yīng)表，這張表可以由管理員手動配置也可以從核心網(wǎng)注冊服務(wù)器下載；基站信令系統(tǒng)需要維護兩張表，一張服務(wù)等級與802.16媒體接入控制MAC服務(wù)質(zhì)量QOS參數(shù)對應(yīng)表，一張服務(wù)等級與核心網(wǎng)服務(wù)質(zhì)量參數(shù)對應(yīng)表。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬帶無線城域網(wǎng)中語音通信的服務(wù)質(zhì)量保證方法，一次有服務(wù)質(zhì)量保證的數(shù)據(jù)通道的建立過程如下S2.1用戶啟動某種語音通信應(yīng)用程序并發(fā)出服務(wù)請求，無線臺收到用戶的服務(wù)請求；S2.2無線臺信令系統(tǒng)收到撥號事件，判斷用戶是否指定此次服務(wù)的服務(wù)等級，若是，則轉(zhuǎn)到S2.7，否則進入S2.3；S2.3用戶沒有顯示指定服務(wù)等級，根據(jù)應(yīng)用程序使用的端口號和被叫號碼查詢應(yīng)用程序端口號/被叫號碼和服務(wù)等級對應(yīng)表；S2.4判斷是否成功獲取對應(yīng)的服務(wù)等級參數(shù)，若是，則轉(zhuǎn)到S2.7，否則進入S2.5；S2.5使用默認(rèn)的服務(wù)等級，一般也是最低的服務(wù)等級；S2.6根據(jù)確定的服務(wù)等級，向基站信令系統(tǒng)發(fā)送服務(wù)請求；S2.7基站解析收到的服務(wù)請求，獲得用戶使用的服務(wù)等級，向AAA服務(wù)器鑒定本無線臺是否有權(quán)利使用此服務(wù)等級；S2.8判斷鑒權(quán)是否通過，若是，進入S2.9，否則轉(zhuǎn)到S2.16；S2.9基站信令系統(tǒng)查詢服務(wù)等級與802.16媒體接入控制MAC服務(wù)質(zhì)量QOS參數(shù)對應(yīng)表，獲取本服務(wù)等級對應(yīng)的802.16MAC QOS參數(shù)，如果沒有匹配項可以使用默認(rèn)的服務(wù)等級參數(shù)；S2.10根據(jù)查詢到的MAC QOS參數(shù)向MAC層發(fā)起動態(tài)服務(wù)流添加請求DSA-REQ；S2.11判斷動態(tài)服務(wù)流建立是否成功，如果成功，則具有服務(wù)質(zhì)量保證的無線鏈路建立成功，進入S.2.12，否則該鏈路建立失敗，轉(zhuǎn)到S.16；S2.12基站信令系統(tǒng)查詢服務(wù)等級與核心網(wǎng)服務(wù)質(zhì)量參數(shù)對應(yīng)表，獲取本服務(wù)等級對應(yīng)的核心網(wǎng)服務(wù)質(zhì)量參數(shù)，如果沒有匹配項可以使用默認(rèn)的服務(wù)等級參數(shù)；S2.13根據(jù)查詢到的QOS參數(shù)向核心網(wǎng)發(fā)起資源預(yù)留過程；S2.14判斷核心網(wǎng)資源預(yù)留是否成功，如果成功，則具有服務(wù)質(zhì)量的核心網(wǎng)鏈路建立成功，進入S2.15，否則該鏈路建立失敗，轉(zhuǎn)到S.16；S2.15BS信端令系統(tǒng)向SS端信令系統(tǒng)發(fā)送請求成功回復(fù)，過程結(jié)束；S2.16BS信令端系統(tǒng)向SS端信令系統(tǒng)發(fā)送包含錯誤碼的失敗回復(fù)，SS端可根據(jù)不同的錯誤碼做不同的處理，過程結(jié)束。
全文摘要
本發(fā)明屬于寬帶無線城域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，它是一種利用802.16無線傳輸技術(shù)構(gòu)建提供分級服務(wù)的寬帶無線城域網(wǎng)絡(luò)的方法。本方法提出了一種寬帶無線城域網(wǎng)絡(luò)中語音通信服務(wù)質(zhì)量的保證方法。用戶可以在使用服務(wù)的時候指定服務(wù)等級，通過無線臺(SS)端的信令系統(tǒng)把服務(wù)等級參數(shù)傳送到基站(BS)信令系統(tǒng)，基站根據(jù)自身維護的服務(wù)等級與802.16媒體接入控制(MAC)服務(wù)質(zhì)量(QOS)參數(shù)對應(yīng)表以及服務(wù)等級與核心網(wǎng)服務(wù)質(zhì)量參數(shù)對應(yīng)表，建立具有相應(yīng)服務(wù)質(zhì)量的無線和有線鏈路，保證用戶應(yīng)用提出的服務(wù)質(zhì)量。
文檔編號H04L12/28GK1777176SQ20051008697
公開日2006年5月24日 申請日期2005年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月24日
發(fā)明者胡金龍, 龐迪, 孫毅, 石晶林 申請人:中國科學(xué)院計算技術(shù)研究所