專利名稱：一種保證網(wǎng)絡業(yè)務質(zhì)量的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種保證網(wǎng)絡業(yè)務質(zhì)量的方法，特別是一種在通用移動通信系統(tǒng)網(wǎng)絡中，保證業(yè)務的服務質(zhì)量的方法。
背景技術：
3G網(wǎng)絡中，業(yè)務的IP QoS保證是一個十分重要的問題。在現(xiàn)有的GPRS網(wǎng)絡中，引入了GPRS服務支持節(jié)點(Serving GPRS Supporting Node，簡稱SGSN)和GPRS網(wǎng)關支持節(jié)點(Gateway GPRS Supporting Node，簡稱GGSN)。SGSN跟蹤用戶，并實現(xiàn)安全功能和接入控制；GGSN支持與外部分組網(wǎng)絡的互通，并通過GPRS骨干網(wǎng)和SGSN相連。在GPRS骨干網(wǎng)中，通過建立分組數(shù)據(jù)協(xié)議(Packet Data Protocol，簡稱PDP)上下文實現(xiàn)預留資源。
在3G R6的因特網(wǎng)多媒體子系統(tǒng)(Internet Mutimedia Subsystem，簡稱IMS)網(wǎng)絡中，引入了策略決定功能(Policy Dicision Function，簡稱PDF)和應用功能(Application Function，簡稱AF)。AF向PDF提供業(yè)務的有關參數(shù)；PDF根據(jù)從AF獲得的信息，對業(yè)務進行策略控制。3G R6的PS域網(wǎng)絡結構示意圖如圖1所示。
目前，在3GPP R6中，對業(yè)務的QoS保證有如下方案(3GPP TS23.207)在用戶終端(User Equipment，簡稱UE)與用戶終端之間協(xié)商好QoS參數(shù)后，源端的用戶終端和目的端的用戶終端同時在其所在的通用移動通信系統(tǒng)(Universal Mobile Telecommunications System，簡稱UMTS)網(wǎng)絡內(nèi)建立PDP上下文，進行資源預留，其過程為UE向SGSN發(fā)送“激活PDP上下文”請求，SGSN向GGSN發(fā)送“激活PDP上下文”請求。當GGSN收到SGSN發(fā)送的PDP上下文激活請求后，它向PDF發(fā)送這個流的信息(流的標識，以便使PDF獲知目前是哪個流在建立PDP上下文)。如果這個流在SIP協(xié)商過程中沒有在PDF中對業(yè)務質(zhì)量資源(QoS Resource)進行鑒權，則PDF向AF發(fā)送鑒權請求，然后AF向PDF返回這個流的有關業(yè)務信息。根據(jù)PDF所存儲的基于業(yè)務的本地策略信息(Service Based Local Poilcy，簡稱SBLP)，對用戶的這個業(yè)務流進行策略控制，然后將有關的判決結果返回GGSN，以向GGSN指示是否繼續(xù)建立PDF上下文。之后GGSN向SGSN返回相應消息，以指示是否繼續(xù)建立PDP上下文。
從上述方案中可以看出UMTS網(wǎng)絡的PS域中，資源預留機制(PDP上下文激活機制)有如下缺陷沒有考慮UMTS之外網(wǎng)絡(以下簡稱“外網(wǎng)”)的資源狀況。一般來講，外網(wǎng)的資源相對UMTS網(wǎng)絡來講要更為充足。但是，外網(wǎng)上承擔著多種業(yè)務，如果要保證端到端業(yè)務的QoS，需要首先在外網(wǎng)上檢查資源是否足夠，并且為其保留資源，然而，目前尚無這種機制。
在UMTS網(wǎng)絡PS核心網(wǎng)中，目前的PDP上下文激活過程只考慮了SGSN和GGSN的局部資源狀況，沒有對SGSN和GGSN之間的承載網(wǎng)資源進行檢查和預留，因此在原理上存在缺陷。
另外，隨著業(yè)務IP化和網(wǎng)絡IP化這一趨勢的發(fā)展，運營商需要在一個IP網(wǎng)絡上承載多種業(yè)務，包括傳統(tǒng)的電信業(yè)務，如話音業(yè)務。如何在IP網(wǎng)絡上保證業(yè)務的QoS，已成為目前電信網(wǎng)絡重點研究的熱點問題。
運營商的IP網(wǎng)絡由邊緣路由器和核心路由器組成。邊緣路由器負責管理用戶，以及與核心路由器交互用戶數(shù)據(jù)流量。核心路由器負責用戶IP數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)。在較大規(guī)模的網(wǎng)絡中，運營商的網(wǎng)絡會分為若干個區(qū)域(如按照省進行劃分)，整個網(wǎng)絡由很多網(wǎng)絡區(qū)域及區(qū)域間的連接所組成。
為了解決IP網(wǎng)絡的QoS問題，目前已有相應的技術提出。目前主要有區(qū)分業(yè)務模型DiffServ和集成業(yè)務模型InteServ兩類。
在DiffServ中，在網(wǎng)絡邊緣將每個數(shù)據(jù)包分為不同的類別，然后在網(wǎng)絡中的各個節(jié)點根據(jù)其所屬的類別對其進行轉(zhuǎn)發(fā)處理。其優(yōu)點是可以在網(wǎng)絡中將不同類型的數(shù)據(jù)流分離，避免了普通業(yè)務的流量(如Internet流量)對高優(yōu)先級業(yè)務的流量(如傳統(tǒng)話音業(yè)務的流量)的沖擊。其問題是網(wǎng)絡規(guī)劃的復雜度較大，要求對用戶流量的預測較為準確。如果網(wǎng)絡中用戶的實際流量和預測流量有較大差異，則業(yè)務的服務質(zhì)量難以保證。
為了解決這一問題，一些標準化組織和廠商考慮為IP網(wǎng)絡引入信令機制。在由IETF、廠商和研究機構共同推動的Internet 2中，在Qbone試驗網(wǎng)上，使用帶寬管理器(Bandwidth Broker，簡稱BB)管理網(wǎng)絡資源和拓撲。這種有專門網(wǎng)絡資源管理的區(qū)分服務方式稱為有獨立承載控制層的區(qū)分服務模型。
在這種有獨立承載控制層的區(qū)分服務模型中，網(wǎng)絡的邊緣路由器和核心路由器的工作方式?jīng)]有變化。新引入承載網(wǎng)控制層的服務器，負責為用戶的業(yè)務分配帶寬。不同的服務器之間通過信令傳遞用戶的帶寬申請請求和資源確認結果。但是，此類方案的缺點在于主要用于固定網(wǎng)絡，尤其是MPLS網(wǎng)絡中，而不能直接用于移動網(wǎng)絡中。
另外，在現(xiàn)有的分組數(shù)據(jù)協(xié)議上下文建立流程中，只考慮了移動網(wǎng)絡中GPRS網(wǎng)關支持節(jié)點的資源狀況。雖然GPRS網(wǎng)關支持節(jié)點有足夠資源，但因承載網(wǎng)資源不足，很可能出現(xiàn)無法保證分組數(shù)據(jù)協(xié)議上下文服務質(zhì)量的情況。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對上述現(xiàn)有技術的不足，提供一種保證網(wǎng)絡業(yè)務質(zhì)量的方法，該方法通過將分組數(shù)據(jù)協(xié)議上下文激活過程與承載網(wǎng)的資源狀況聯(lián)系起來，從而可以滿足端到端業(yè)務的業(yè)務質(zhì)量要求。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種保證網(wǎng)絡業(yè)務質(zhì)量的方法，包括以下步驟步驟1、用戶終端通過GPRS服務支持節(jié)點向GPRS網(wǎng)關支持節(jié)點發(fā)送分組數(shù)據(jù)協(xié)議上下文激活請求；步驟2、GPRS網(wǎng)關支持節(jié)點收到上下文激活請求后，向策略決定功能發(fā)送該業(yè)務請求的標識信息；步驟3、策略決定功能向承載網(wǎng)的承載網(wǎng)控制功能發(fā)送資源預留申請；步驟4、承載網(wǎng)控制功能判斷承載網(wǎng)中是否有足夠的資源，如果有，則將滿足需求的資源進行預留，并向策略決定功能返回資源預留成功的消息，執(zhí)行步驟6；否則，執(zhí)行步驟5；步驟5、承載網(wǎng)控制功能向策略決定功能返回資源預留失敗的消息；步驟6、策略決定功能收到承載網(wǎng)控制功能返回的消息后，向GPRS網(wǎng)關支持節(jié)點返回該消息；步驟7、結束本次預留。
本發(fā)明將分組數(shù)據(jù)協(xié)議上下文激活過程與承載網(wǎng)的資源狀況聯(lián)系起來。在判定是否建立分組數(shù)據(jù)協(xié)議上下文時，同時考慮了移動網(wǎng)絡和承載網(wǎng)的資源狀況。在上述兩個網(wǎng)絡確實都能夠提供足夠資源的前提下，才建立分組數(shù)據(jù)協(xié)議上下文，并且在相應網(wǎng)絡中進行資源預留。因此可以有效保證分組數(shù)據(jù)協(xié)議上下文的服務質(zhì)量。
下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術方案做進一步的詳細描述。


圖1為現(xiàn)有技術中3G R6的PS域網(wǎng)絡結構示意圖；圖2為本發(fā)明保證網(wǎng)絡業(yè)務質(zhì)量方法的實施例一的網(wǎng)絡拓撲圖；圖3為本發(fā)明保證網(wǎng)絡業(yè)務質(zhì)量方法的實施例一的流程圖；圖4為本發(fā)明保證網(wǎng)絡業(yè)務質(zhì)量方法的實施例二的網(wǎng)絡拓撲圖；圖5為本發(fā)明保證網(wǎng)絡業(yè)務質(zhì)量方法的實施例二的流程圖。
具體實施例方式
如圖2所示，為本發(fā)明保證網(wǎng)絡業(yè)務質(zhì)量方法的實施例一的網(wǎng)絡拓撲圖，其中，BCF1為承載網(wǎng)控制功能，BCF2為管理外部網(wǎng)絡資源的承載網(wǎng)控制功能圖，圖3為本發(fā)明保證網(wǎng)絡業(yè)務質(zhì)量方法的實施例一的流程圖，該方法包括以下步驟步驟101、用戶終端通過SGSN向GGSN發(fā)送PDP上下文激活請求；步驟102、GGSN收到上下文激活請求后，向PDF發(fā)送該業(yè)務請求的標識信息(如，業(yè)務請求的標識號，或者IP五元組)；步驟103、PDF向管理UMTS網(wǎng)絡所使用IP承載網(wǎng)的BCF發(fā)送資源預留申請；步驟104、BCF判斷承載網(wǎng)中是否有足夠的資源，如果有，則將滿足需求的資源進行預留，并向PDF返回“資源預留成功”的消息，執(zhí)行步驟106；否則，執(zhí)行步驟105；步驟105、BCF向PDF返回“資源預留失敗”的消息；步驟106、PDF收到BCF返回的消息后，向GGSN返回該消息；步驟107、如果消息為“資源預留成功”，則PDF向管理外部網(wǎng)絡(非UMTS網(wǎng)絡，如Gi接口所連網(wǎng)絡)資源的BCF發(fā)送資源預留請求，執(zhí)行步驟109；否則，執(zhí)行108；步驟108、結束本次預留；步驟109、管理外部網(wǎng)絡資源的BCF判斷是否有足夠的資源，如果有，則將滿足需求的資源進行預留，并向PDF返回“資源預留成功”的消息，執(zhí)行步驟111；否則執(zhí)行步驟110；步驟110、管理外部網(wǎng)絡資源的BCF向PDF返回“資源預留失敗”的消息；步驟111、PDF收到管理外部網(wǎng)絡資源的BCF返回的消息后，如果該消息為“資源預留成功”，則PDF向GGSN發(fā)送繼續(xù)建立PDP上下文激活信息，執(zhí)行步驟113；否則執(zhí)行步驟112步驟112、發(fā)送結束建立PDP上下文激活信息，結束；步驟113、GGSN將該信息返回給SGSN，并向SGSN發(fā)送PDP上下文激活響應；步驟114、結束本次預留。
通過該方法，當PDP上下文激活后，在移動網(wǎng)絡和該移動網(wǎng)絡的承載網(wǎng)絡上都已預留了足夠的資源，因此該PDP上下文的服務質(zhì)量是完全得到保證的。
如圖4所示，為本發(fā)明保證網(wǎng)絡業(yè)務質(zhì)量方法的實施例二的網(wǎng)絡拓撲圖，將實現(xiàn)對IP承載網(wǎng)進行資源管理的功能模塊稱為承載網(wǎng)控制功能(BearerControl Function，簡稱BCF)，它可以是一個單獨的網(wǎng)絡設備，也可以和其它網(wǎng)絡設備合設。其中，兩個用戶終端(UE)分別屬于不同的IP承載網(wǎng)，UE1所經(jīng)過的IP承載網(wǎng)由BCF1管轄，UE2所經(jīng)過的IP承載網(wǎng)由BCF2管轄，兩個UMTS網(wǎng)絡之間的網(wǎng)絡由BCF3管轄，圖5為本發(fā)明保證網(wǎng)絡業(yè)務質(zhì)量方法的實施例二的流程圖，具體包括以下步驟步驟201、UE1通過SGSN1向GGSN1發(fā)起PDP激活請求；步驟202、GGSN1收到該請求后，向PDF1發(fā)送該業(yè)務的綁定信息(BindingInformation，具體內(nèi)容由3GPP R6中規(guī)定)，以及SGSN1和GGSN1的IP地址；步驟203、PDF1根據(jù)該綁定信息，確定該業(yè)務具體的QoS需求；并根據(jù)SGSN1和GGSN1的IP地址，確定管理該IP承載網(wǎng)的BCF1；之后，由PDF1向BCF1發(fā)送資源預留申請，其中包括IP五元組、帶寬需求等信息；步驟204、當BCF1接收到該信息后，根據(jù)SGSN1和GGSN1的IP地址確定其管轄范圍內(nèi)與SGSN1和GGSN1相連的邊緣路由器；然后根據(jù)預先在其內(nèi)部配置好的拓撲和資源信息，檢查在這兩個邊緣路由器之間，是否有足夠的資源，是，則執(zhí)行205；否則執(zhí)行206；步驟205、如果存在滿足需求的資源，BCF1則在其存儲的數(shù)據(jù)中，扣除為該業(yè)務分配的資源，并將用于對該業(yè)務進行分類的數(shù)據(jù)下放到與SGSN1和GGSN1相連的邊緣路由器上(當PDP上下文激活完成，用戶終端發(fā)送和接收數(shù)據(jù)時，在網(wǎng)絡邊緣節(jié)點，將根據(jù)分類信息，將這些數(shù)據(jù)包發(fā)送到預先分配好的路徑上)；之后，BCF1向PDF1返回“資源預留成功”的消息，執(zhí)行步驟207；步驟206、如果不存在滿足需求的資源，BCF1返回給PDF1的消息是“資源預留失敗”；步驟207、PDF1將該消息通知GGSN1；步驟208、如果該消息為“資源預留成功”，則PDF1根據(jù)該業(yè)務的目的IP地址，找到管轄外網(wǎng)資源的BCF3，并將該資源預留申請(包括該流的IP五元組、帶寬需求等信息)，以及GGSN1的IP地址發(fā)送給BCF3，執(zhí)行步驟210；否則，執(zhí)行步驟209；步驟209、停止建立PDP上下文，結束；步驟210、BCF3將該業(yè)務信息發(fā)送到與目的終端所在UMTS網(wǎng)絡直接相連網(wǎng)絡的BCF2，BCF2將信息傳遞給目的終端所在UMTS網(wǎng)絡的PDF2；步驟211、PDF2根據(jù)業(yè)務的信息(目的IP地址)，確定自己是目的終端所在域的PDF，根據(jù)其本身的策略，進行相關檢查，如對GGSN2 Gi接口的資源進行檢查；如果Gi接口資源充足，則預留該資源，并將“資源預留成功”的消息返回給BCF3，執(zhí)行步驟213；，否則執(zhí)行步驟212；步驟212、如果資源不足，結束本次預留；步驟213、BCF3確定與相鄰網(wǎng)絡相連的邊緣路由器IP地址，并根據(jù)其存儲的網(wǎng)絡拓撲和帶寬信息，確定在這兩個邊緣路由器之間是否有滿足需求的資源，如果有，BCF3則在其存儲的數(shù)據(jù)中，扣除為該業(yè)務分配的資源，然后將用于有關分類的數(shù)據(jù)下放到邊緣路由器上，之后，BCF3將“資源預留成功”的消息返回給PDF1，執(zhí)行步驟215；否則執(zhí)行步驟214；步驟214、如果沒有滿足需求的資源，BCF3將“資源預留失敗”的消息返回給PDF1；步驟215、PDF1收到消息后，如果該消息為“資源預留成功”，則對GGSN1Gi接口資源進行檢查，執(zhí)行步驟217；否則，執(zhí)行步驟216；
步驟216、如果該消息為“資源預留失敗”，發(fā)送結束建立PDP上下文激活信息，結束；步驟217、如果Gi接口資源充足，則預留相應資源，并按照3GPP R6的現(xiàn)有流程，將有關命令返回給GGSN1，執(zhí)行步驟219；否則執(zhí)行步驟218；步驟218、如果Gi接口資源不足，資源預留失敗，結束本次預留；步驟219、GGSN1將該信息返回給SGSN1，并向SGSN1發(fā)送PDP上下文激活響應PDP上下文的建立成功；步驟220、結束本次預留。
以上是從源端UE1發(fā)起的流程，在目的端UE2執(zhí)行等同的步驟，則可以建立一條從UE1到UE2之間的雙向鏈路資源預留。
在以上的過程中，如果BCF或Gi接口沒有足夠的資源，則在結束本次資源預留的同時，還要釋放已預留的資源。
最后所應說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發(fā)明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術方案的精神和范圍。
權利要求
1.一種保證網(wǎng)絡業(yè)務質(zhì)量的方法，其中包括以下步驟步驟1、用戶終端通過GPRS服務支持節(jié)點向GPRS網(wǎng)關支持節(jié)點發(fā)送分組數(shù)據(jù)協(xié)議上下文激活請求；步驟2、GPRS網(wǎng)關支持節(jié)點收到所述上下文激活請求后，向策略決定功能發(fā)送該業(yè)務請求的標識信息；步驟3、所述策略決定功能向承載網(wǎng)的承載網(wǎng)控制功能發(fā)送資源預留申請；步驟4、所述承載網(wǎng)控制功能判斷承載網(wǎng)中是否有足夠的資源，如果有，則將滿足需求的資源進行預留，并向所述策略決定功能返回資源預留成功的消息，執(zhí)行步驟6；否則，執(zhí)行步驟5；步驟5、所述承載網(wǎng)控制功能向所述策略決定功能返回資源預留失敗的消息；步驟6、所述策略決定功能收到所述承載網(wǎng)控制功能返回的消息后，向所述GPRS網(wǎng)關支持節(jié)點返回該消息；步驟7、結束本次預留。
2.根據(jù)權利要求1所述的保證網(wǎng)絡業(yè)務質(zhì)量的方法，在所述步驟6之后步驟7之前還進一步包括步驟61、如果所述消息為資源預留成功，則所述策略決定功能向管理外部網(wǎng)絡資源的承載網(wǎng)控制功能發(fā)送資源預留請求，然后執(zhí)行步驟62；否則，結束本次預留；步驟62、所述管理外部網(wǎng)絡資源的承載網(wǎng)控制功能判斷是否有足夠的資源，如果有，則將滿足需求的資源進行預留，并向所述策略決定功能返回資源預留成功的消息，執(zhí)行步驟64；否則執(zhí)行步驟63；步驟63、所述管理外部網(wǎng)絡資源的承載網(wǎng)控制功能向所述策略決定功能返回資源預留失敗的消息；步驟64、所述策略決定功能收到所述管理外部網(wǎng)絡資源的承載網(wǎng)控制功能返回的消息后，如果該消息為資源預留成功，則所述策略決定功能向所述GPRS網(wǎng)關支持節(jié)點發(fā)送繼續(xù)建立分組數(shù)據(jù)協(xié)議上下文激活信息，執(zhí)行步驟65；否則，發(fā)送結束建立分組數(shù)據(jù)協(xié)議上下文激活信息，結束；步驟65、所述GPRS網(wǎng)關支持節(jié)點將所述信息返回給所述GPRS服務支持節(jié)點，并向所述GPRS服務支持節(jié)點發(fā)送分組數(shù)據(jù)協(xié)議上下文激活響應；
3.根據(jù)權利要求1或2所述的保證網(wǎng)絡業(yè)務質(zhì)量的方法，其中步驟4中所述承載網(wǎng)控制功能進行資源預留時，向其管轄網(wǎng)絡的邊緣路由器發(fā)送信息，該信息中包括數(shù)據(jù)包的分類信息及已預留資源路徑的標識。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的保證網(wǎng)絡業(yè)務質(zhì)量的方法，其中步驟4中所述承載網(wǎng)控制功能及步驟62中所述管理外部網(wǎng)絡資源的承載網(wǎng)控制功能進行資源預留的具體過程為利用多協(xié)議標簽交換技術預留數(shù)個標簽交換路徑，并為每一條標簽交換路徑預留帶寬，或利用區(qū)分服務技術，為不同類別的業(yè)務預留資源。
5.根據(jù)權利要求1或2所述的保證網(wǎng)絡業(yè)務質(zhì)量的方法，其中步驟4中所述承載網(wǎng)控制功能及步驟62中所述管理外部網(wǎng)絡資源的承載網(wǎng)控制功能采用單向或雙向方式進行資源預留。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種保證網(wǎng)絡業(yè)務質(zhì)量的方法，該方法是用戶終端通過SGSN向GGSN發(fā)送PDP上下文激活請求；GGSN收到該激活請求后，向PDF發(fā)送該業(yè)務請求的標識信息；PDF向承載網(wǎng)的BCF發(fā)送資源預留申請；BCF判斷承載網(wǎng)中是否有足夠的資源，如果有，則將滿足需求的資源進行預留，并向PDF返回資源預留成功的消息，否則返回資源預留失敗的消息；PDF收到BCF返回的消息后，向GGSN返回該消息；結束本次預留。本發(fā)明將分組數(shù)據(jù)協(xié)議上下文激活過程與承載網(wǎng)的資源狀況聯(lián)系起來，在判定是否建立分組數(shù)據(jù)協(xié)議上下文時，同時考慮移動網(wǎng)絡和承載網(wǎng)的資源狀況，有效保證分組數(shù)據(jù)協(xié)議上下文的服務質(zhì)量。
文檔編號H04L29/06GK1777146SQ20051012594
公開日2006年5月24日 申請日期2005年11月28日 優(yōu)先權日2005年11月28日
發(fā)明者李連源, 孫少陵, 黃宇紅 申請人:中國移動通信集團公司