一種IP航空電信網空地通信QoS保障方法與系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種IP航空電信網空地通信過程中的服務質量(Quality ofService，簡稱QoS)保障方法與系統(tǒng)，屬于航空電信網和通信技術領域。
【背景技術】
[0002]傳統(tǒng)的航空電信網(AeronauticalTelecommunicat1ns Network,簡稱ATN)依據國際標準化組織(Internat1nal Standard Organizat1n,簡稱ISO)的七層開放式系統(tǒng)互聯(lián)參考模型(Open System Interface,簡稱0SI)組建網絡，由于協(xié)議復雜、產品開發(fā)周期長等原因，成熟產品極少，已經越來越不適用于航空發(fā)展的需求。而航空電信網的IP協(xié)議族(ATN/IP Suite，簡稱ATN/IPS)標準則是基于IP已成為通信行業(yè)事實協(xié)議標準的情況下，所制定的基于IP協(xié)議族的航空電信網協(xié)議標準。該標準可以利用成熟的IP技術和通信設備來滿足航空電信網的通信需求，以降低航空電信網技術開發(fā)的風險、時間周期以及成本，已成為航空電信網的發(fā)展方向。為與傳統(tǒng)的航空電信網相區(qū)別，本發(fā)明中將使用IP技術的航空電/[目網統(tǒng)稱為IP航空電?目網。
[0003]航空電信網主要由三個子網組成，即:地地通信子網、空地通信子網和空空通信子網。目前航空電信網的空地通信子網主要由甚高頻數據鏈、航空移動衛(wèi)星通信、二次監(jiān)視雷達、S模式數據鏈等組成。但目前的空地通信子網所使用的無線通信技術帶寬窄，無法支持IP航空電信網所要求的IP協(xié)議族，也越來越無法滿足航空電信服務的發(fā)展需求，因此，空地通信子網采用支持IP協(xié)議的寬帶無線通信技術成為IP航空電信網的發(fā)展方向。
[0004]另一方面，隨著2012年我國低空空域管理改革的展開，我國的通用航空發(fā)展將駛入快車道，屆時低空空域內活動的航空器數量和種類必將出現(xiàn)快速增長的態(tài)勢，如何有效的對低空飛行的飛機進行飛行指揮和調度，是保障低空空域飛行安全的基礎。
[0005]長期演進(Long Term Evolut1n,簡稱LTE)技術作為移動通信領域已經成熟的寬帶無線通信技術，能夠提供抗干擾性強、帶寬大和多業(yè)務的無線寬帶通信，可以作為低空環(huán)境下空地通信子網的寬帶無線通信技術之一。
[0006]在ATN/IPS協(xié)議體制下，航空電信網服務的服務質量QoS是通過區(qū)分服務(Differentiated Service,簡稱DiffServ)機制實現(xiàn)的。DiffServ機制是簡化網絡內部節(jié)點的服務機制，通過在網絡內部的核心路由器中只保存簡單的區(qū)分服務代碼點(Differentiated Services Code Point,簡稱 DSCP)與逐跳行為(Per Hop Behav1r,簡稱PHB)的對應機制，在數據流進入核心路由器時只根據報文頭部區(qū)分服務域中的DSCP進行簡單的轉發(fā)服務。
[0007]但在實際網絡建設過程中，空地通信子網使用的無線寬帶通信技術可能存在多種，且并不一定支持DiffServ。如LTE技術使用QoS分類標識(QoS Class Identifier,簡稱QCI)來標識QoS等級，以控制承載分組轉發(fā)方式。因此，需為IP航空電信網的空地通信子網提供滿足具體無線寬帶通信技術QoS控制方式要求的QoS保障機制，以保證IP航空電信網空地通信過程中的服務質量，同時需為空地通信子網和地地通信子網提供不同QoS保障機制的適配，以保障IP航空電信網實現(xiàn)端到端的QoS。

【發(fā)明內容】

[0008]本發(fā)明提供了一種用于基于LTE技術的低空IP航空電信網的空地通信QoS保障方法，在飛機的機載系統(tǒng)接入IP航空電信網后，實現(xiàn)空地通信過程滿足無線寬帶通信技術QoS控制要求的QoS保障機制，以及實現(xiàn)空地通信子網和地地通信子網不同QoS保障機制的適配，同時也發(fā)明了一種基于以上方法的系統(tǒng)。
[0009]本發(fā)明提供了一種用于基于LTE技術的低空IP航空電信網的空地通信QoS保障方法，包括:
[0010]接入網關配置航空電信服務信息與QoS映射規(guī)則，并根據配置信息構造靜態(tài)QoS保障策略；接入網關處理用于建立空地語音通信過程的控制信令，提取控制信令中攜帶的實時媒體流信息，構造動態(tài)QoS保障策略；接入網關根據靜態(tài)QoS保障策略和動態(tài)QoS保障策略，構造接入路由器用于流表控制的維護指令，并下發(fā)給接入路由器，構造空地通信子網用于QoS策略控制的維護指令，并下發(fā)給空地通信子網。
[0011]接入路由器根據流表維護指令管理流表，設置IP報文轉發(fā)優(yōu)先級，并填寫轉發(fā)目標網絡能夠識別的QoS等級，從而保障空地通信過程中的QoS。
[0012]空地通信子網根據QoS策略維護指令管理QoS策略，設置空地通信子網內的QoS保障方法，從而保障空地通信子網內的QoS。
[0013]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。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明所提供的一種用于IP航空電信網的空地通信QoS保障系統(tǒng)總體架構。
[0015]圖2為本發(fā)明所提供的一種用于IP航空電信網的空地通信QoS保障處理方法的實施例。
[0016]圖3為本發(fā)明所提供的一種用于IP航空電信網空地通信QoS保障的接入網關系統(tǒng)結構圖。
【具體實施方式】
[0017]為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加明白清楚，下文將結合附圖對本發(fā)明的實施例進行詳細的說明。
[0018]本發(fā)明所提供的一種用于IP航空電信網的空地通信QoS保障系統(tǒng)總體架構示意圖，如圖1所示，該系統(tǒng)架構包括:IP航空電信網的空地通信子網和地地通信子網、接入路由器和接入網關。接入路由器部署在空地通信子網和地地通信子網之間，用于橋接兩個子網，完成機載終端和航空電信服務之間的通信報文轉發(fā)。機載終端和航空電信服務之間的通信包括三類，分別是Sll呼叫控制信令，S12實時媒體流，S13報文通信；接入網關部署在地地通信子網中，并通過專用端口連接接入路由器和空地通信子網，通過S14設備控制協(xié)議完成接入網關對接入路由器的控制，通過S15策略控制協(xié)議完成接入網關對空地通信子網的QoS策略控制。在實施過程中，Sll呼叫控制信令可采用SIP(Sess1n Initiat1nProtocol,簡稱 SIP), S12 實時媒體流可米用 RTP (Real-time Transport Protocol,簡稱RTP)，S13報文通信可采用航空電信服務所要求的ASTERIX CAT033等報文通信協(xié)議，S14設備控制協(xié)議可采用OpenFlow協(xié)議，S15策略控制協(xié)議可采用Diameter協(xié)議；
[0019]如果空地通信子網采用LTE技術，則接入網關所連接的空地通信子網的設備是LTE體系中的PCRF。
[0020]如圖2所示，本發(fā)明所提供的一種用于IP航空電信網的空地通信QoS保障處理方法的實施例，該方法的處理步驟為:
[0021]S21，接入網關維護航空電信服務信息，維護操作包括航空電信服務的添加和刪除；航空電信服務信息包括:服務類型、服務的IP地址和IP端口、轉發(fā)優(yōu)先級、最大時效值；其中，每一個航空電信服務會被分配一個唯一的服務標識；
[0022]S22，接入網關根據航空電信服務信息，構造靜態(tài)QoS保障策略；
[0023]S221，建立一條靜態(tài)QoS保障策略，通信類型為地空通信，IP報文轉發(fā)優(yōu)先級設置為航空電信服務信息中的轉發(fā)優(yōu)先級，源端的IP地址和IP端口設置為航空電信服務的IP地址和IP端口，之后根據服務類型查詢QoS映射策略表，獲取該航空電信服務應提供的QoS等級；當采用LTE作為空地通信子網的通信技術，則用于提供空地語音通信的航空電信服務，其Sll呼叫控制信令應映射為LTE的QoS等級為QCI = 5，其S12實時媒體流應映射為LTE的QoS等級為QCI = I ;用于提供空地CPDLC通信的航空電信服務，其S13報文通信應映射為LTE的QoS等級為QCI = 3 ;
[0024]S222，建立一條靜態(tài)QoS保障策略，通信類型為空地通信，IP報文轉發(fā)優(yōu)先級設置為航空電信服務信息中的轉發(fā)優(yōu)先級，目標端的IP地址和IP端口設置為航空電信服務的IP地址和IP端口，之后根據服務類型查詢QoS映射策略表，獲取該航空電信服務應提供的QoS等級；當采用DiffServ作為地地通信子網的QoS保障技術，則用于提供空地語音通信的航空電信服務，其Sll呼叫控制信令應映射QoS等級為DSCP = 100010，其S12實時媒體流應映射QoS等級為DSCP = 101110 ;用于提供空地CPDLC通信的航空電信服務，其S13報文通信應映射QoS等級為DSCP = 100000 ；
[0025]S223，如果航空電信服務被刪除，則刪除指定的靜態(tài)QoS保障策略；
[0026]S23，接入網關處理并轉發(fā)空地語音通信的呼叫控制信令，監(jiān)控呼叫過程中的空地媒體協(xié)商，提取為建立空地語音通信而在通信兩端交換的實時媒體流信息；如Sii呼叫控制信令采用SIP協(xié)議，則SIP協(xié)議中交換的SDP會攜帶實時媒體流信息；在SIP協(xié)議完成媒體協(xié)商后，SDP中將攜帶通信兩端的媒體協(xié)商結果，包括協(xié)商后的媒體類型，包括通信兩端的IP地址和IP端口；
[0027]S24，接入網關根據實時媒體流信息，構造動態(tài)QoS保障策略；
[0028]S241，建立一條動態(tài)QoS保障策略，通信類型為地空通信，IP報文轉發(fā)優(yōu)先級設置為用于提供實時語音通信的航空電信服務的轉發(fā)優(yōu)先級，源端的IP地址和IP端口設置為實時媒體流信息中，IP地址與用于提供實時語音通信的航空電信服務的IP地址一致的IP地址和IP端口，目的端的IP地址和IP端口則設置為實時媒體流信息中的另一組IP地址和端口，QoS等級設置為QCI = I ;
[0029]S242，建立一條動態(tài)QoS保障策略，通信類型為空地通信，IP報文轉發(fā)優(yōu)先級設置為用于提供實時語音通信的航空電信服務的轉發(fā)優(yōu)先級，目的端的IP地址和IP端口設置為實時媒體流信息中，IP地址與用于提供實時語音通信的航空電信服務的IP地址一致的IP地址和IP端口，源端的IP地址和IP端口則設置為實時媒體流信息中的另一組IP地址和端口，QoS等級設置為DSCP = 101110 ；
[0030]S243，當呼叫結束，刪除指定動態(tài)QoS保障策略；
[0031]S25，根據動態(tài)QoS保障策略和靜態(tài)QoS保障策略，構造流表控制指令；如果使用OpenFlow協(xié)議控制接入路由器,則流表控制指令為OpenFlow協(xié)議的Modify-state消息；動態(tài)QoS保障策略和靜態(tài)QoS保障策略