CN1324537A - 支持无线网络中服务质量的方法和系统 - Google Patents

Abstract

提供了一种机制,用于支持无线电网络中的分级业务(服务质量)。提供了一种无线电接入系统,它支持通过它的空中接口的数据包传输的服务质量。该系统包括具有不同服务质量特性的一组预定默认无线电流,以及从这一组中选择具有适当服务质量特性的一个无线电流,供数据包通过这个空中接口传输的装置(4,52)。

Description

支持无线网络中服务质量的方法和系统

本发明涉及支持无线电网络中服务质量的一种机制。具体而言，本发明涉及在无线电网络中支持分组数据传输服务质量的一种方法、系统和通信装置。

例如，无线因特网协议(IP)需要这种机制。

“因特网”这个术语通常都被用于描述这样一个信息资源，利用个人计算机(PC)这样的数据处理器能够从它获得信息。这个数据处理器通过调制解调器跟一个通信网络通信。这一信息资源分布在全世界，包括同样跟这一通信网通信的几个存储单元。通过规定特定的数据通信标准和协议，比方说TCP(传输控制协议)、UPD(用户数据报协议)和IP(因特网协议)，使因特网能够工作，这些协议用于控制因特网内不同部分之间的数据传输。TCP和UDP涉及防止和纠正因特网内传输的数据的数据传输差错；IP涉及数据包寻址和路由选择。目前规定的因特网协议版本是IPv4和IPv6。IPv4在RFC791里定义，IPv6在RFC1883里定义。

多亏了开放式数据系统的日益普及，传输控制协议/因特网协议(TCP/IP)这一通信协议已经成为广泛使用的协议，利用这个协议，不同规模和不同品牌的计算机能够互相通信。目前，几乎所有的操作系统都支持TCP/IP。TCP/IP的网络层协议，也就是因特网协议IP，是用来给网关，也就是路由器，为数据包选择路由的。这一路由选择是用四个字节的IP地址和路由选择表来进行的。多亏了因特网协议，利用TCP/IP的计算机能够在路由选择网中传输消息，甚至传输给地球的另一面。

因特网业务的快速发展要求有高数据率和高服务质量(QoS)的宽带网。视频广播和其它多媒体信息发布服务正在迅速发展。用户同样希望在无线环境中访问这些业务。目前，在固定的IP网络里，IP数据包通常都是作为最佳努力数据通信信号来传输的。在网络拥挤的情况下，所有的数据流都以相同的优先级进行处理，这种方式会对多媒体业务产生巨大的影响。主要存在两个问题：首先，目前的无线网络不能提供足够的服务质量机制，其次，现有的无线网络不能高数据率和高服务质量同时为几个连接提供服务。为了满足顾客已经提高了的要求，需要新的无线宽带网络技术。

因特网工程任务组(IETF)是一个发展因特网结构和因特网操作方式的组织。他们已经制定了基于服务质量概念的两个不同IP：不分级业务和分级业务(integrated and differentiated services)，用于提供一种标准机制，支持因特网内的实时应用。不分级业务是基于具有预约协议(RSVP,RFC2205)和允许控制的抽象流模型的。网络为每一个网络装置中的实时连接静态地预约资源，因而没有达到最高效率。因此，出现了分级业务。这一概念的基础是，利用IP报头为数据包说明所请求的通信信号类型。结果，每一个IP数据包报头都携带了服务质量信息，不再需要任何静态预约。尽管IETF建议使用IP报头来说明服务质量，但是实际的数据包处理机制不会标准化。

本发明提供一种无线IP网络结构，它能够支持服务质量，特别是在空中接口里涉及分级业务。

根据本发明的第一个方面，提供了一种方法，用于支持无线电网络中分组数据传输的服务质量，其中空中接口上的传输是以无线电流的方式进行的，这一方法包括，从具有不同服务质量特性的一组预定默认无线电流中，选择对于要通过这一空中接口传输的数据包而言具有合适的服务质量的无线电流。

提供默认无线电流使得无线电网络能够支持分级业务，从而支持无线宽带业务。特别是，它防止了在IP网络中无线电部分出现数据的瓶颈。

无线电流的选择可以通过为要传输的数据包提供一个无线电流标识符来进行，这个无线电流标识符是从代表不同服务质量特性的预定默认无线电流标识符中选择出来的。然后可以将这一数据包转换成标识过的默认无线电流，通过空中接口发射出去。

这一方法能够对具有活动连接的移动通信装置从一个无线电子网切换到另一个无线电子网进行检测，并根据检测结果为这一活动连接选择默认的无线电流。

这样做进一步地改善了域间移动性。例如，当移动终端进入一个新的无线电子网的时候(例如，一个新的移动路由器的区域)，这个默认的无线电流可以用来提高切换性能。这个新的路由器通常都没有终端连接和被请求的服务质量的有关信息。因此，它不能事先建立服务质量流。为了在切换期间减少数据包丢失，这个终端和网络可以临时地将现有的连接(“旧流”)切换成一个默认的无线电流。这样就能够分配更高的服务质量给特定的连接，直到这个新的路由器检测到服务质量(IP)流，并将这一连接切换到另一个无线电流上去。

这一方法最好还支持不分级业务。例如，在本发明的一个优选实施方案里，这一方法还包括对要通过空中接口发射的数据包进行监视，以检测IP流，并将检测到的IP流切换到具有相应服务质量特性的一个专用无线电流里去。一般情况下，首先会选择一个默认的无线电流，然后，一旦建立起这一无线电流，就将一个IP流转给另一个无线电流。

将检测到的IP流切换到专用的无线电流里去可以通过为检测到的这一IP流的数据包提供一个专用无线电流的标识符，并将检测到的这一IP流的数据包转换成标识过的这一专用无线电流，通过空中接口发射出去。

提供了一种系统和通信装置，用来实现上述方法。

例如，根据本发明的另一方面，提供了一种无线电接入系统，用于支持通过空中接口进行的数据包传输的服务质量，这一系统包括选择具有不同服务质量特性的预定默认无线电流，还包括选择具有适当服务质量的无线电流，让这一数据包通过空中接口传输的装置。

这一无线电流选择装置有选择地包括为要传输的数据包提供一个无线电标识符的装置，这个标识符是从对应于预定默认无线电流的标识符中选出来的，还包括将这一数据包转换成标识了的默认无线电流，通过空中接口传输。

还有，这一系统最好包括检测装置，用来检测具有活动连接的移动通信装置从一个无线电子网切换到另一个子网。在这种情况下，这个选择装置在检测到切换以后，为这一活动连接选择一个默认无线电流。

这一系统还包括监视要通过这一空中接口传输的数据包，以检测IP流的装置，以及将检测到的IP流切换成具有相应服务质量特性的无线电流的装置。这个切换装置可以包括这样的装置，用来为检测到的IP流的数据包提供一个专用无线电流的标识符，还包括将检测到的IP流的数据包转换成标识过的专用无线电流，通过空中接口传输的装置。

再一方面，本发明提供一种通信装置，用于支持通过空中接口进行数据包传输的服务质量的系统，并包括具有不同服务质量特性的预定默认无线电流，其中的装置用于选择具有适当服务质量特性的默认无线电流，让数据包通过空中接口传输。这一通信装置可以，例如，是一个移动通信装置、一个接入点控制器或者一个移动路由器。

根据本发明的一个实施方案，无线电调制解调器提供一些不同的服务类型，它使得这一无线电网络能够支持分级业务，从而支持无线宽带业务。特别是，它能够防止因特网接入网中无线电部分对时间有严格要求的数据发生堵塞。无线电服务质量类型的选择可以通过定义业务比特的IP类型，也就是diffs.bits，选择性的预定默认无线电服务质量等级来进行。然后就可以将这一数据包转换成标识过的默认无线电队列，通过空中接口传输。

通过空中接口的传输可以基于例如无线电流，这一方法包括为要通过这一空中接口传输的数据包从具有不同服务质量特性的一组预定默认无线电流中选择具有适当服务质量无线电流。或者，这一系统也可以采用具有不同调度优先级的几个无线电等级业务队列。

如上所述，本发明的方法包括检测具有活动连接的移动通信装置从一个无线电子网切换到另一个子网，并在检测到发生了切换的情况下，为这一活动连接进行默认的无线电流选择。

这样做进一步提高了域间移动性。在本发明的这样一个实施方案里，通过读取进来的数据包的IP报头，新的路由器能够立即注意到需要的服务类型。因此，这些实时数据能够直接转换成最高服务质量类型队列，在切换的过程中这样做能够减少数据包丢失。如果使用默认无线电流，这一方法就能为特定的连接分配更高的服务质量，直到这一新的路由器检测到服务质量(IP)流，并将这一连接切换到这个无线电流上去。

最好是这一实施方案的方法能够支持不分级业务。例如，这一方法可以进一步地监视通过空中接口进行的传输，以检测IP流，并将检测到的IP流切换到具有相应服务质量特性的一个专用无线电业务队列去。

本发明的另一个实施方案提供一种无线电接入系统，用于支持通过空中接口进行的数据包传输的服务质量，这一系统包括选择预定的默认无线电业务队列。这些队列在空中接口中按不同的方式进行调度。属于特定队列的这些数据包可以通过空中接口传输，或者使用一个专用的无线电流标识符，或者不同的服务队列在不同的时刻发送，但是发送的时候没有任何流专用标识符。具有不同服务质量特性的这些无线电队列能够为要通过空中接口传输的数据包，提供对应于网络层，例如IP层，的无线电服务等级选择装置。

这一实施方案的系统可以包括检测具有活动连接的移动通信装置从一个无线电子网向另一个子网切换。在这种情况下，选择装置可以选择一个适当的无线电服务质量等级，也就是在检测到发生了切换的情况下，调度队列和/或活动连接的无线电流。

下面将参考附图，以实例的形式，介绍本发明的实施方案。在这些附图中：

图1说明一个GRAN参考模型；

图2说明一种一般系统结构；

图3说明目标操作环境和传输链路选择；

图4概括了数据路径体系结构；

图5说明传输链路选择；

图6说明基于以太网的一个系统体系结构；

图7说明ATM的数据平面；

图8说明因特网的数据平面；

图9说明无线电接入网标识符(RAN_ID)的一种示例性结构；

图10说明使用ATM传输链路的情况下数据包如何封装；

图11说明以太网传输链路中的流图；

图12概括了定义的流管理方案；

图13和14说明一个IP和无线电流多路复用方案；

图15说明这一系统结构和主要接口；

图16给出了不同流类型的一个实例；

图17说明典型的WFMP表；

图18说明下行链路数据包的移动路由器(M-路由器)的WFMP路由选择；

图19说明上行链路数据包的M-路由器WFMP路由选择；

图20说明两个移动终端之间的传输；

图21说明上行链路中移动终端一侧的WFMP操作；

图22说明下行链路中移动终端一侧的路由选择；

图23说明一个流压缩(FC)结构；

图24说明不分级业务；

图25说明分级业务；

图26说明端口信息；

图27说明H.323；和

图28说明一种无线服务质量驱动的排队和差错控制方案。

下面描述本发明一个优选实施方案里的无线IP网络体系结构，这一体系结构能够使到窄带分组数据业务和对延迟敏感的多媒体业务的移动接入效率更高。首先描述这一系统的体系结构，包括网络结构、数据平面体系结构和IP流管理和体系结构。

首先讨论定义主要物理块、协议框架和主要内部接口的总的系统体系结构。然后说明定义的功能实体和协议的功能和相互协作。

网络结构

理论参考模型

这一系统体系结构采用附图1所示[ES21]的理论通用无线电接入网(GRAN)的轮廓。宽带无线电接入网1(BRAN)包括一个无线电接入网2(RAN)和依赖于核心网的协作功能(IWF)块。这个RAN包括跟无线电有关的所有部分，IWF将RAN跟各种核心网3和终端实体4连接起来。在以后的描述中，优选系统这个术语一般都是指覆盖RAN和必需的IWF的整个BRAN网络。这个优选系统跟IP核心网络相连。

网络实体

图2所示的宽带无线电接入网包括有移动终端4，接入点51、51’和它们之间一个空中接口的一个无线电接入网2，再加上一个增强了移动性的IP路由器52(M-路由器)。这个BRAN跟核心IP网络连接，它包括因特网主干21和本地代理22。

无线电接入网2(RAN)实现跟无线电有关的所有功能，比方说无线电资源管理、无线流的建立和释放、切换和数据包压缩。它包括移动终端和接入点。移动终端4是用户接入无线因特网业务的通信装置，也是因特网和无线电接入网控制协议的端点。接入点51、51’实现跟无线电有关的所有控制功能，比方说无线电资源管理。它包括无线电资源管理和无线电链路控制功能。GSM中的对应网络单元是基站(BTS/TRX)和基站控制器(BSC)。

M-路由器52创建无线IP子网，将数据转发给一个或者多个接入点。或者，这个M-路由器可以对在接入点51、51’注册了的终端进行移动性管理和位置管理。M-路由器提供IP移动性业务，比方说DHCP(动态主机结构协议)。DHCP用于给终端分配IP地址。GSM网络中对应的单元是信关GPRS支持节点(GGSN)。接入点51、51’和有一个属于同一IP子网(用同一个M-路由器)的IP栈的终端4创建一个逻辑链路。

核心网络3包括一个本地代理22，它在有关终端4的本地网络中，通过标准的IP网关进行访问。典型的本地代理22是本地网络中M-路由器52的一部分。但是，它也可以是另外一个实体(例如PC主机)。本地代理22可以包括用户鉴权信息和记账数据库。它跟GSM中的归属位置寄存器(HLR)相似。

目标环境

可以将本发明的优选系统用于专用和公共网络。公共网络通常都是由因特网服务提供商或者通信运营商操作的。公共无线接入网的共同点是热点，比方说机场、旅馆、火车站等等。在这种情况下，为了记账，公共网络运营商必须能够可靠地对用户进行鉴别。另外，网络应当在IP层上支持安全性。

商业局域网(LAN)为本发明的系统提供了另一个有趣的应用领域。在这里，这一系统为已有的固定LAN基础设施提供一种无线扩展。典型的公司LAN是基于用电缆建立起来的以太网的。因此，在这种方式里，接入点可以通过以太网跟M-路由器52连接。这个M-路由器既可以为固定终端提供服务，也可以为移动终端4提供服务。附图3说明了各种传输连接选择。

数据平面

现在描述OSI数据层系统总的体系结构。

在本发明的优选实施方案里，M-路由器52有一个完整的TCP/IP栈功能。它进行标准的IP路由选择，将数据包转发给RAN接口，还可能包括嵌入的无线专用控制功能，比方说无线流控制和终端管理功能。根据本发明，进来的IP数据包可以在M-路由器52里分类，这将在后面进一步描述。M-路由器52利用适当的服务质量特性通过对应的接入点将进来的IP数据包流中继给移动终端。无线扩展控制着无线电流、终端移动性和位置管理。M-路由器52可以利用特殊的控制协议控制接入点。接入点5将这些IP流多路复合进无线电流。接入点可以是简单的LAN桥或者完成一个完整的IP栈功能。在后一种情形中，接入点能够通过读取IP数据包报头，划分IP数据包的服务质量等级，因而能够将IP服务质量等级转换成具有对应服务质量特性的对应的无线电业务队列，这一点将在后面描述。接入点5将IP数据包分段成为适合于无线电链路的数据包，并重新组装IP数据包。块的分段和重新组装(SAR)在移动终端4和M-路由器之间进行。

移动终端4包括所有的标准TCP/IP实体和无线专用控制通信。控制消息以透明的方式在M-路由器52和终端4之间利用控制功能进行发送。图4说明这一数据路径体系结构。

传输链路选择

这一系统提供可选的物理传输链路，将接入点跟移动路由器连接起来，例如可以部署ATM和以太网。在这里，ATM指的是没有控制信令的物理链路。在这种情况下，ATM只为IP通信提供分段和重新装配以及传输服务。ATM选择是为公共运营商所有的公共通信网络准备的，而以太网则为专用无线商业LAN提供了理想的解决方案。图5说明这两种传输链路选择。

在以太网情形中，相邻接入点一般都属于跟所述路由器连接的同一个以太网段。同一个以太网段中的接入点具有同一个IP子网地址。因此，它们包括一个IP子网(叫做移动性域)。同一个路由器可以控制位于另一个IP域内的固定网络单元。甚至可以安装接入点到不同的路由器端口，创建具有不同IP网络地址的几个移动性域。图6说明得到的体系结构。

附图7说明ATM情形中的数据包如何封装。在ATM链路里，M-路由器端口唯一地说明接入点。在M-路由器和移动终端之间，这些IP数据包被封装成AAL5帧。AAL5层将数据包分段成为48比特长的ATM信元有效负荷。在这种情况下，接入点以透明方式将这些ATM信元传递给M-路由器。

附图8说明以太网情形中数据包封装的一个实例。在以太网链路里，可以用IEEE MAC地址来识别接入点和M-路由器端口。M-路由器和移动终端将IP数据包封装在以太网帧中。在数据包被传递给以太网层之前，它们被传递给一个IP/以太网汇聚层。这一汇聚层核实IP数据包报头和被请求的IP服务质量，并将数据包转换成对应的RAN队列。可以在IP数据包和以太网报头之间添加专用流标签，这一概念是公布的芬兰专利申请FI980191的主题。这里将这一申请的内容引入作为参考。汇聚层用无线电接入网专用RAN标识符(RAN_ID)给IP数据包作上标记。在ATM情形里，RAN_ID可以对应于VPI/VCI值，而以太网则可以使用M-路由器分配的随机标识符。这个流标签对应于ATM虚路径标识符，因而跟IETF多协议标签切换(MPLS)概念相似。流标签在接入点里被译码，这个接入点将以太网数据包多路复合进正确的无线电流。无线电流和以太网帧之间的转换在汇聚层里进行。

图9说明本发明一个实施方案中RAN_D的一个示例性结构，以及如何转换成无线电流。

如果使用了ATM传输链路，那么流的转换和RAN_ID(VPI/VCI)的使用就是微不足道的，图10说明这种情况下的数据包封装。

另一种基于以太网的方法是直接在接入点内在IP服务质量和无线电服务质量之间进行转换。在这种情况下，不需要无线电流标识符。接入点和移动终端采用IP协议栈，因而能够读取进来的IP数据包报头的业务字段的类型。根据被请求的IP服务质量等级，接入点/移动终端将这个数据包多路复合进相应的无线电业务队列。在这一模型中，空中接口里不区分各种连接。

IP流管理概述

因特网协议实现了无连接分组数据系统。数据携带在数据包内，它们的报头说明正确的目的地地址。这一传输方案并不能使这一系统将各种连接分离开来。检测连接的唯一可能是监视M-路由器52/移动终端4内的IP数据包，检测IP数据包流、被叫IP流，并为它们划分等级。如果两个主机(应用程序)互相频繁地(或者经常地)发送IP数据包，就建立一个IP流。在后面更加详细地介绍如何给流划分等级。网络可以为一个流分配特定的服务质量，在IP网络中提供多媒体服务需要它。例如，某个流可以在路由器里被安排成优先的。

本发明的机制能够在空中接口里保持IP数据包的服务质量特性，并允许在无线电链路里让不同的IP数据包(流)优先。这一概念可以用于部署无线电流，这些无线电流是在移动终端和接入点之间建立的。在这种情况下，可以使用特殊的无线电流标识符。另一种机制是允许从IP类型的业务参数直接转换成不同的无线电等级调度队列。后一种方法不需要使用IP或者无线电流。在这一优选实施方案中，这一特定的可选流管理的要点如下。

M-路由器52监视进来的IP数据包的报头，并试图利用IPv6流标签和/或目的地地址和源IP/IPv6地址和端口，为已有的IP流(也就是普通的数据包流)划分等级。如果M-路由器检测到有一个IP流，它就开始为这些数据包做标记，这些数据包属于这个流，有一个特殊的RAN_ID(无线电接入网络标识符)。路由器为检测到的每一个流分配一个唯一的RAN_ID。RAN_ID用于分开属于无线电接入网中IP流的数据包。因此，使用RAN_ID将创建“虚连接”，通过这一虚连接，IP流以数据包的形式通过RAN(MT-M-路由器)。RAN_ID对应于ATM VPI/VCI标识符。在前面提到的共同未决申请(附件1)里公开了一种无线流管理协议(WFMP)。终端4和M-路由器52都有WFMP实体，它们通过无线链路以对等方式通信。WFMP实际上能够提供汇聚层功能。这个M-路由器WFMP检测流、分配RAN_ID并将分配的ID值告诉移动终端WFMP。为了使系统开销最少，可以将RAN_ID压缩成一个较短的无线电流标识符。

如上所述，无线电链路是服务质量和吞吐量的瓶颈。本发明在一个优选实施方案里通过提供一种系统来解决这一难题，这一系统包括具有不同服务特性的一些无线电调度队列，它能改善对宽带业务的无线支持。无线电子系统以不同的方式处理各种无线电队列，也就是无线电服务质量等级。进来的通信信号可以有例如三个不同的缓冲队列：实时通信高优先级队列、非实时数据的中等优先级队列和最佳努力数据的低优先级队列。有两种可选的机制用来将IP数据包的服务质量要求转换成无线电电平服务质量功能：IP数据包的直接服务质量转换或者基于无线电流的服务质量转换。

直接服务质量转换

在直接服务质量转换方式里，接入点和移动终端为要在空中接口传输的IP数据包的报头划分等级。在这一方式中，所有的IP数据包都单独处理。接入点或者移动终端，也就是无线电链路的端点，将要传输的IP数据包按照无线电链路协议结构打包。无线电链路业务队列是在原始IP数据包业务字段(diffs.bits)的类型的基础之上进行选择的。在这个值的基础之上，IP数据包被转换成对应的调度队列，例如有不同通信信号特性和传输优先级的实时、中等程度优先级或者最佳努力数据队列。

基于无线电流IP的服务质量转换

如上所述，本发明的系统既可以用直接服务质量转换，也可以用IP流检测思路来管理无线电接入网中的连接。IP流转换的思想是将IP流跟最佳努力IP通信信号分开，以便能够以不同的方式处理这些流。不同的处理方式指的是，为检测到的流分配不同的优先级(服务质量等级)，而且可以压缩检测到的流以节省无线电资源。

涉及到基于流的服务质量转换的本发明提供固定信道给不同的服务质量等级。在这一实施方案里，每个移动终端都有三个默认无线电信道：一个用于最佳努力通信，一个用于中等程度的优先级通信，一个用于高优先级通信。所有的默认信道都在M-路由器WFMP模块终止(n对1的关系)。除了这些默认信道以外，移动终端会有检测到的流。图16说明在网络内不同的流如何选择路由。这个图给出了一个简化的网络体系结构，其中的两个移动终端通过两个接入点(只画出了AP接口)跟M-路由器连接。每个MT都有三个不同的无线电等级服务质量队列。描述了M-路由器和移动终端一侧的操作。

在基于IP流的方案里，M-路由器建立流。这一系统还使得移动终端能够请求M-路由器为某一IP流建立具有给定优先级的无线电流(RAN_ID)。当M-路由器划分IP流的等级的时候，它为建立的无线电流分配对应的优先级。这一决策是在IP流类型和通信信号特性的基础之上做出的。各种无线电流优先级使得无线宽带业务成为可能。

只有检测到的IP等级流要被切换成不同的无线电流。其它的IP数据包在空中作最佳努力数据传输。这一实施方案的参考系统既可以定义用于传输非流数据包的固定(硬编码)无线电流标识符，也可以用于为这些流动态地分配流标识符。这一参考系统为每个终端提供三个多路复用无线电流，每个无线电优先级队列一个。如上所述，按照本发明提供这些“默认”无线电流，以便改善对IP域间移动性和分级业务的支持。在这一优选实施方案里，M-路由器52或者终端4可以查阅单个IP数据包的优先级比特，并用相应的无线电服务质量(优先级)发送它。于是，一检测到IP流，这些数据包就可以切换到具有特定服务质量和压缩了IP报头的不同的无线电流中去。图12综述了定义的IP流的流管理概念。检测到的IP流用一个专用RAN_ID标签做标记(在ATMVPI/VCI里)。接入点完成RAM流-无线电流多路复用，也就是在RAN_ID和MVC之间转换。如果移动终端在接入点之间进行切换，这个M-路由器管理MT的位置并更新路由选择表。使用不同的无线电流的其它好处是，它允许应用IP报头压缩方案(图12中的FC块)。

IP流多路复用

图13和14说明下行链路通信的流管理程序。这一过程如下：

M-路由器不间断地监视进来的通信信号。当每个IP流中数据包的量(在特定主机(端口)之间)超过门限值(每次)的时候，WFMP建立一个RAN流，并分配新的RAN_ID给它。下一步，属于这一流的数据包通过流压缩(FC)用分配的流专用RAN_ID传递到接入点。按照本发明，不属于任何流的IP数据包被标上三个默认RAN_ID中的一个，以便进行区分。

FC实体压缩检测到的流的IP报头，并将RAN_ID拷贝给得到的数据包。在接收端，对等FC实体可以通过对RAN_ID译码来检测正确的源，并在数据包传递给上层以前分配缺少的IP报头。只压缩检测到的IP流。

在这一实施方案里，接入点51、51’有一个转换表，用于将MVC(无线电流)转换成正确的RAN_ID。这个M-路由器52为每个接入点分配RAN_ID地址空间。然后用RAN_ID“流”将数据包发送给M-路由器。下一步，这些数据包被传输给无线电链路。给默认的RAN_ID分配一个固定的无线电连接优先级。在这一实施方案中，每个用户数据都有三个默认的“管道”(RAN_ID)：实时流、非实时流和最佳努力流。当然，根据需要，可以采用不同数量的默认信道。例如，在某些情况下，两个信道--高优先级和低优先级就足够了，在那里拥挤不是一个问题，在其它情形中，可能需要分成数量更多的服务质量特性。每个信道或者管道都有一个预先设置的RAN_ID。在这些流中传输非流IP通信信号而不进行任何压缩。

接入点的无线电(第1层和第2层)为每个RAN_ID分配唯一的MVC值。在空中接口中非压缩通信信号也有三个默认的MVC“管道”。这些默认的RAN_ID被转换成相应的硬编码MVC，而压缩过的IP流则被切换到专用的MVC连接去。用MVC和终端无线MAC地址在空中接口里分离不同的流。

在这一实施方案的移动终端4中，它的无线电调制解调器将收到的MVC转换成对应的RAN_ID值，并将这一数据包传递给SAR层，这个SAR层将数据重新组装成IP数据包，仍然保持着RAN_ID信息。然后将压缩流传递给FC,FC识别这一RAN_ID，并添加正确的IP报头信息。默认的PAN_ID通信信号被直接传递给WFMP。

协议体系结构

本发明中优选实施方案的详细系统体系结构在图15中说明。主要外部接口在下表中列出。

表1：外部控制接口

IF#	接口	说明
			1．	MMC-MMC	终端和M-路由器之间的移动性管理消息。移动性管理消息被用在网络里进行注册和用作切换情况下的一个新的终端。
2．	VFMP-WFMP	流管理控制信令消息。用于建立和释放无线电流。
			3．	MCP-MCP	移动控制协议(MCP)提供一种可靠的对等协议，在移动终端和M-路由器之间传输WFMP和MMC消息。MCP被用于所有的无线专用信令。
4．	无线电控制消息	无线电控制消息被用于传输无线电链路控制消息。例如在这里携带终端连接和无线电流(MVC等级)控制信令。
			5．	APCP接口	接入点控制协议(APCP)用于在接入点和移动路由器之间发送无线电链路控制和无线电资源管理消息。

这些外部控制接口定义为移动终端4和无线电接入网(接入点51、51’、M-路由器52)之间以及无线电接入网络2和核心网3(AP-M-路由器)之间的逻辑接口。如果目标是定义包括来自不同制造商的装置的兼容的标准系统，外部接口就必须标准化。

除了标准接口以外，这个系统还包括几个重要的内部控制接口，将它们列在下表中：

表2：内部控制接口

IF#	接口	说明
			6．	无线服务质量控制器-WFMP接口	这是一个内部接口，用于在服务质量管理器和WFMP之间传输流建立请求和服务质量信息。当M-路由器-WFMP检测到一个新的流的时候，它向服务质量管理器查询无线电链路优先级。在实际实现的时候，服务质量管理器和WFMP可以整合在一个实体里，从而去掉接口6。
7．	无线服务质量控制器-H.323接口	这个接口用于中继显式H.323通信字符，比方说，到无线电链路的服务质量延迟和吞吐量。H.323控制信令在移动终端里译码，得到的服务质量被传递给本专利的无线服务质量管理器。服务质量管理器用制造商的专用规则将H.323服务质量转换成无线电流优先级。注意：H.323规范定义了一个到RSVP的标准接口。在这里也可以将它用于在服务质量和H.323之间实现专用连接。
			8．	无线服务质量控制器-RSVP接口	无线专用服务质量控制器跟RSVP模块相互作用，获得资源预约，并将它们转换成无线电资源预约和无线电服务质量。RSVP模块通过这一接口向无线服务质量管理器请求获得特定的服务质量。
9．	无线服务质量控制器-MMC接口	这个接口用在切换情形中。所述MMC模块将切换告诉服务质量控制器，并请求服务质量控制器重新建立无线流。然后将这一建立请求转发给WFMP实体。

这一系统体系结构包括专用于本发明中优选实施方案的以下功能块。

服务质量-无线服务质量控制器：这个实体为IP数据包分配无线电链路服务质量。服务质量控制器跟H.323和RSVP块有一个接口，它们能够为这个IP流给出明确的服务质量要求，比方说延迟、带宽。如果没有明确的服务质量参数，服务质量管理器就在DS字段(分级业务)的基础之上，或者在端口信息(标准应用程序)的基础之上，分配服务质量。当WFMP检测到一个流的时候，它就将评估出来的数据包吞吐量告诉M-路由器-服务质量实体，这一信息也能用于分配无线电链路服务质量。服务质量控制器将分配的无线电链路服务质量值传输给WFMP实体，WFMP实体则用所选服务质量建立无线电流。这个服务质量控制器还能通过WFMP发送服务质量更新消息。利用服务质量更新消息，服务质量控制器能够为出去的流改变无线电服务质量值。例如，在连接期间H.323或者RSVP参数发生改变的时候，这一功能有用。

移动性管理控制器(MMC):MMC实体负责终端的移动性管理。这个M-路由器-MMC有一个数据库，其中包括注册终端和它们当前位置(接入点)的信息。在终端注册的过程中，MMC可以用于鉴别用户。移动终端MMC通过发送一则切换_请求消息给M-路由器-MMC对切换进行初始化，这个M-路由器-MMC检查新接入点里的无线电资源，并请求WFMP在新的接入点建立新的无线电流，并释放旧无线电流。

无线流管理协议(WFMP):WFMP实体管理无线电流。它检测IP通信信号并为IP流划分等级。当WFMP检测到一个新的流的时候，它将流信息传递给服务质量控制器，服务质量控制器为这个流分配正确的无线电链路优先级。新的WFMP用分配的优先级建立无线电流。WFMP分配RAN_ID并更新接入点RAN_ID-无线电流表。这个M-路由器包括一个主WFMP，这个主WFMP为流划分等级，同时保存所有现有流的数据库，而移动终端则只包括一个简单的WFMP实体，这个实体将RAD_ID多路复合进正确的无线电流。MT-WFMP可以请求M-路由器-WFMP用给出的优先级建立新的无线电流。当MT-H.323用明确的服务质量请求一个流的时候就是这种情况。路由器间的切换过程也可以利用这一机制在完成切换以后，在移动终端和新的M-路由器之间快速地建立流。

移动控制协议(MCP):MCP协议在移动终端和M-路由器之间传输WFMP和MMC消息。MMC为传输控制信息提供一种可靠的机制。MMC采用一种简单的往返N型重新传输协议。增加另外一个低层协议取代TCP/IP，以支持可靠地传输控制消息。TCP/IP不允许从其它TCP通信信号分开控制消息。因此，例如，在切换情况下，控制消息跟用户数据通信信号一起混合，这样做会导致切换过程和重新建立连接发生显著的延迟。使用MCP允许将所有控制通信的优先级排在用户数据包之上。

流压缩(FC)块：M-路由器和移动终端包括压缩检测到的IP流的FC实体。流压缩只用于划分了等级的IP流。其它的IP通信信号则在不压缩的情况下发送。

无线电资源管理器(RRM)：每个接入点都有一个RRM实体，这个实体管理特定接入点的无线电资源。在这一系统里，每次建立新的流的时候，WFMP都发送资源查询消息给RRM。WFMP发射被请求的无线电流优先级(由服务质量分配)和建立的流速率(WFMP评估器)。在这一信息的基础之上，RRM判断这一连接能否接受。RRM提供一种机制，让每个接入点动态地管理无线电资源。RRM将估计的流速率跟被请求的无线电流的空闲容量进行比较。如果没有足够的容量，RRM可以建议WFMP使用较低的服务质量。如果WFMP获得低于被请求的服务质量的一个返回服务质量，那么，它既能停止建立连接，也能继续用较低的服务质量建立连接。对于IP,RRM容量计算主要是在估计的流速率(M-路由器)的基础之上进行的。只有RSVP和H.323信令提供能够直接转换成RRM的明确的吞吐量和延迟要求。

接入点控制协议(APCP):APCP协议提供在接入点和M-路由器之间传输控制消息的一种机制。APCP可以位于TCP/IP栈的顶部，支持可靠地传输控制消息。WFMP为RRM和发送流控制信息给无线电子系统采用ACPC。

下面介绍这一系统的详细功能。

IP流管理

如上所述，本发明的系统采用IP流检测思想来管理无线电接入网中的连接。这一思想是将IP流跟最佳努力IP通信信号分开，以便能够以不同的方式“处理”这些流。不同的处理指的是，给检测出来的流以不同的优先级(服务质量等级)，可以压缩被检测出来的流以节省无线电资源。

本发明为至少两个不同的服务质量等级提供默认信道。在这个实施方案里，每一个移动终端都有三个默认无线电信道：一个用于最佳努力业务，一个用于中等优先级业务，一个用于高优先级业务。所有的默认信道都终止于M-路由器WFMP模块(n到1关系)。除了默认信道以外，移动终端可以有检测到的流。如果检测到的流的另一端在IP核心网内，这个流就终止在M-路由器压缩模块内(所有流都被压缩)。当对应的节点是另一个移动终端的时候，这个流就直接在AP接口之间切换。图16说明不同的流在网络内如何传递。这个图给出了一个简化的网络体系结构，其中两个移动终端通过两个接入点跟M-路由器连接(只画出了AP接口)。每个MT都有默认信道(它们共有三个)，一个流通向IP网络，一个流在移动终端之间切换。

下面详细描述WFMP流管理功能。既说明M-路由器一侧的操作，又说明移动终端一侧的操作。

流的分级

WFMP负责流的检测以及在网络和移动终端/无线电连接之间为IP数据包选择路由。检测流的功能叫做流分级器。流分级器决定什么时候IP数据包属于流，在做出决定以后，将这个流绑定到无线电连接上去。还需要检测流什么时候终止，并释放相应的无线电连接。

流的分级使得WFMP能够监视IP通信信号和专用报头字段，从而检测新流。根据IP和传输协议报头字段，可以规定以下四种不同的流：

1．用流标签标识的流(类型1)

2．用TCP/UDP端口号标识的流(类型2)

3．用源和目的地IP地址+安全参数下标标识的流(类型3)

4．用源和目的地IP地址标识的流(类型4)

如果应用程序能够使用IPv6流标签给不同的IP对话做标记，就采用第一个选择。如果无法使用这种先进的应用程序，而且无法获得TCP/UDP端口信息，就选择类型2的流。在采用IP加密的情况下，不能采用第二个选择，因为端口信息被加密了。在这种情况下，用安全参数下标(SPI)以及源和目的地地址来识别可能的流。如果没有TCP/UDP端口信息，就有流标签或者SPI参数，唯一的选择就是查看源和目的地IP地址，并在主机之间分开流(前两个流在IP对话/处理之间分开流)。

每种类型的流都规定用于识别流的IP数据包报头的那组字段。能够识别某一流的这组报头字段叫做流标识符。根据流的类型，流标识符包括以下字段：

·类型1：源地址+目的地地址+流标签

·类型2：源地址+目的地地址+协议(下一个报头)+源端口+目的地端口

·类型3：源地址+目的地地址+安全参数下标(SPI)

·类型4：源地址+目的地地址

WFMP能够区分这四种类型的流，并根据流的分级机制，将每种流类型跟一个流绑定。能够用于这一系统的三种不同的流分级器为：

·X/Y分级器，指的是Y秒内X个数据包(具有同样的流标识符)，得到一个新流

·简单地将所有TCP数据包分配给流的协议分级器

·端口分级器，用传输层端口号决定绑定哪些流。

X/Y分级器是最佳选择，因为它是支持类型1和2的流的唯一一个。

流检测判据

X/Y分级器典型的流检测判据列在表3的X/Y分级器建议里。这个表按照可用流空间的大小给出X和Y的值(在这种情况下，流空间指的是需要的无线电连接的量)。预期的性能指的是切换到流的那部分数据包。

可以看出，不同环境里的值略有不同。因此，应当能够在WFMP实施方案中很容易地改变X和Y的值。

表3：X/Y分级器建议

流空间要求	网关	校园/企业主干
			1K	分级器：X=5/Y=15秒。流删除延迟：30～120秒。预期性能：85％	分级器：X=40/Y=40秒。流删除延迟：30～60秒。预期性能：79％
2K	分级器：X=5/Y=60秒。流删除延迟：30～120秒。预期性能：90％	分级器：X=10/Y=45秒。流删除延迟：30～60秒。预期性能：89％
			8K	分级器：X=2/Y=60秒。流删除延迟：30～120秒。预期性能：93％	分级器：X=5/Y=60秒。流删除延迟：30～60秒。预期性能：92％
16K	分级器：X=2/Y=60秒。流删除延迟：30～120秒。预期性能：93％	分级器：X=2/Y=60秒。流删除延迟：30～60秒。预期性能：95％
			32K	分级器：X=2/Y=60秒。流删除延迟：30～120秒。预期性能：93％	分级器：X=2/Y=60秒。流删除延迟：30～60秒。预期性能：95％
	分级器：所有数据包。流删除延迟：∞预期性能：99％	分级器：所有数据包。流删除延迟：∞预期性能：98％

由于建立TCP连接总是要使用至少三种数据包，而且流的检测应当基于实际数据包之上，因此，X的最小值6被认为是合适的(第三个数据包触发流检测)。Y的值可以是30秒。

流检测

在某个恒定秒数处于不活动状态以后，流就被删除。当流分级器检测到新流的时候，它就启动流的不活动定时器。每次收到属于这个流的一个数据包的时候重新启动这个定时器。一旦这个定时器停止计时，就从被监视数据包清单中去掉这个流标识符。最后，WFMP从RAN和移动终端释放这个流。

RSVP预约的流

用RSVP跟网络预约资源的时候，M-路由器RSVP模块需要跟移动性专用模块通信，跟无线电接入网预约资源。RSVP模块有一个跟服务质量管理器的接口，通过这个接口，它要服务质量管理器检查无线资源。将RSVP请求转换成服务质量等级以后，服务质量管理器请求WFMP跟AP预约这一连接。这一请求(在WFMP内用类型5标识)自动地触发流分级器中的流检测。

流标识符由RSVP在滤波器规范和对话参数中给出。滤波器规范包括源IP地址和源端口/流标签值。对话包括目的地IP地址、协议ID和目的地端口值。将滤波器规范和对话参数携带的信息交给WFMP，从而使它能够识别属于RSVP预约流的实际数据包。利用这一信息，WFMP能够将属于一个特殊RSVP流的数据包传递给正确的RAN连接。假设RSVP-移动IP寻址问题已经得到解决。当访问地网络中的移动终端用转交地址识别，RSVP用归属地地址识别的时候，这一问题就会出现。在这种情况下，RSVP给出的流标识符跟数据包携带的标识符不匹配。这样，属于RSVP预约的流的数据包既不能够识别，又不能传递给正确的无线电流。

跟WFMP检测到的流一样，RSVP流是用流分级器监视的。要释放流的时候为了检测需要监视。另一种选择是RSVP通过发送一则拆卸消息给服务质量管理器模块，明确地释放这个流。然后，服务质量管理器通知WFMP从AP释放这个流。RFC220说：“虽然不是必须明确地拆卸一个旧预约，但是我们建议应用程序一结束，所有终端主机就立即发送一则拆卸请求。”由于这种不确定性，必须能够通过RSVP信令或者因为超时(在一个不活动定时器停止计时以后)来释放这个流。

在所述流转换方法中处理分级业务数据包

WFMP必须能够检测每个IP流中被请求的业务比特(DS字段)的IP类型，并根据DS字段里携带的值，处理属于这个流的数据包。每个DiffServ数据包都分别处理，此外，为DiffServ数据包检测/监视流以便检测流。

当WFMP收到不属于一个流的一个DiffServ数据包的时候，WFMP读出DS字段的值，并选择正确的默认流(例如最佳努力/中等优先级实时通信信号)。WFMP知道如何在DS字段值跟预定义RAN流也就是默认流之间进行转换。这一知识被静态地配置在WFMP里，以便最大程度地减少跟服务质量管理器模块的相互作用，也就是说，每次收到一个DiffServ数据包的时候，WFMP都不需要查询服务质量模块。

M-路由器52里的流管理

在这个优选实施方案里，M-路由器负责流的检测和RAN流标识符的管理。它跟无线电接入网还有一个接口，通过这个接口它能够创建和删除无线电连接，还跟服务质量管理器有一个接口，用于为新的流提取服务质量等级和带宽估计。

WFMP用两个表进行流管理：活动流表(AFT)和默认流表(DFT)。这个表的详细结构在图17里说明。AFT用于管理检测到的所有流，而DFT则包括每个注册了的移动终端的一个入口。默认流表使得将非流和DiffServ数据包传递给移动终端成为可能。

对于每个检测到的流，活动流表都有一个入口。根据这个流的类型，正确的IP报头值被存入AFT(关于流类型和相应的参数，请参考第0章)。除了IP报头值以外，RAN流标识符(RAN_D)和AP接口值储存在AFT中。这个思想就是，一旦流类型跟相应的IP报头值相同，WFMP就从这个表读取RAN_ID和AP_if值，并将这个数据包转发给正确的RAN流。

默认流表简单得多，它只包括移动终端标识符(移动终端IP地址)和RAN_ID和AP接口值。每个默认流都有一个RAN_ID值；BE通信信号的是RAN_IN_1，中等优先级通信信号的是RAN_ID_2，高优先级通信信号的是RAN_ID_3。这些值由WFMP在移动终端注册的时候选择。如果没有从AFT找到进来的IP数据包的任何入口，就将这个数据包跟DFT比较。一旦目的地或者源IP地址跟移动终端标识符相同，WFMP就从DFT读取正确的RAN_ID(RAN_ID_1是默认选择)和AP接口值，并将这个数据包转发给正确的无线电流。如果这个非流数据包要求特殊处理，就选择RAN_ID_2或者RAN_ID_3。

下行链路中的流管理

首先，采用正常的IP路由选择方法，将进来的IP数据包传递给正确的IP应用程序/接口。为这些IP数据包选择路由的时候应当遵循以下规则：

1．如果这个数据包是给M-路由器自己的(例如ping)，就用正常方式处理

2．将RSVP控制数据包跟其它IP数据包分开(用RSVP协议号46标识的)

3．给移动终端的数据包发送给WFMP过程。

下面详细描述WFMP操作。

WFMP需要为进来的IP数据包选择正确的RAN连接。如果这个数据包不属于一个流，WFMP就仅仅选择正确的最佳努力信道，并将这个数据包发送给SAR。如果这个数据包属于被检测到的一个流，就将这个数据包传递给压缩模块，压缩模块随后将这个数据包发送给正确的RAN连接。图18说明了这一WFMP路由选择方式。

首先，WFMP检查进来的数据包携带的流信息。它仔细检查这个数据包，包括扩展报头，并将所有相关信息储存下来。从这个基本的IPv6报头，源和目的地IP地址跟流表和通信信号等级(DS字段)一起被储存起来。如果这个IP数据包携带了一个ESP扩展报头(封装安全有效负荷)，意味着采用了IP加密，就储存安全下标参数(SPI)。如果这个数据包没有携带ESP扩展报头，并且找到了TCP/UDP报头，WFMP就将端口信息和协议标识符储存起来。

储存了流信息以后，调用流分级器进行流检测。流分级器检测是否有以下情形之一：

1．已经检测到流，于是只更新流信息。

2．还没有检测到任何流，只更新流信息。

3．流检测算法决定从这个数据包开始创建一个新流。

检测到一个流的时候，WFMP为这个流分配一个新的RAN流标识符。由于没有任何明确的服务质量或者通信参数，WFMP不得不跟服务质量管理器通信，以获得缺少的信息。请求服务质量等级和带宽估计的时候，WFMP就将流标识符(用于流检测的信息)和TCP/UDP端口信息(如果有的话)以及测量出来的某些通信信号特性交给服务质量管理器模块。利用这一信息，服务质量管理器为这个流计算服务质量等级和带宽估计。

在服务质量管理器回到服务质量等级和估计的带宽以后，WFMP跟AP预约连接，并将这个新流告诉移动终端和压缩模块。最后，WFMP更新活动流表(AFT)。

下一步，WFMP开始将这个数据包传递给正确的无线电连接。如果已经检测到这个流，就能从活动流表(AFT)读出正确的RAN_ID。正确的RAN_ID是通过将流信息(根据流类型)和流类型跟AFT中对应的值进行比较来找到的。当所有这些字段都相同的时候，WFMP从AFT读出RAN_ID和M-路由器接口，并将这个数据包转发给压缩模块。将这个数据包传递给压缩模块的时候，还必须给出RAN_ID。压缩完这个数据包以后，压缩模块将这个数据包发送给正确的RAN连接(由WFMP给出)。

如果没能从AFT找到任何入口，这个数据包就不属于任何流，就在一个默认信道中发送。正确的默认信道是通过将进来的数据包的IP地址跟DFT中移动终端_id值进行比较从默认流表中找到的。在网络里注册的每个移动终端，在DFT中都有一个入口。一旦这些id相同(ds_addr=MT_id)，流分级器就从DFT读取相应的RAN_ID(RAN_ID_1，如果不需要任何特殊处理)和M-路由器接口值，并将这个数据包发送给正确的默认信道。如果目的ID不跟DFT中的任何MT_id值相同，移动终端就没有在网络内注册，就将这个数据包丢弃。

上行链路里的流管理

从无线电接入网收到一个数据包的时候，它被传递给一个固定主机，或者另一个移动终端。

根据这个RAN_ID,SAR层将收到的IP数据包传递给正确的模块。这是自动完成的，因为每个RAN连接跟模块之一(用SAR SAP标识)之间有一种一对一关系。创建了RAN连接以后完成绑定。如果这个数据包属于一个流，而且目的地在核心网络内，就将这个数据包传递给压缩模块进行解压缩(见图19)。如果这个数据包是非流通信，就将它直接传递给WFMP过程。如果这个数据包是RSVP信令，就将它发送给RSVP模块，等等。

上行链路WFMP处理跟下行链路操作略有不同；WFMP只接收给固定主机的非流数据包和“流”数据包。因此，跟下行链路情形相比，WFMP路由选择简单得多。

但是，开头跟下行链路操作相似，也就是说，流信息被储存起来，数据包被传递给流分级器进行流检测。这里有同样的三种情形：(1)已经检测到流，(2)还没有检测到流，或者(3)检测到新流。如果检测到一个新流，WFMP就需要选择新的RAN_ID，并向服务质量管理器请求服务质量等级和带宽估计。然后，WFMP将这个新的id告诉压缩模块。还必须将这个新的id和添加到SAR接口的一个新的业务接入点(SAP)告诉AP和移动终端。移动终端收到这个流信息以后，开始为属于这个流的所有数据包使用这个新的RAN_ID。

选择(1)总是意味着对应的节点位于IP网络中。这是因为移动终端到移动终端的流是在AP接口之间直接切换的。另一方面，选择(2)和(3)需要特别注意。

在这两种情况中，WFMP不得不检测移动终端到移动终端的呼叫，并将这个数据包转发给正确的默认信道。正确的默认信道是通过将目的地IP地址跟默认流表中的值进行比较找出来的。在选择(3)中，数据包首先在默认信道(最佳努力)发送，并且是只有在这个流被切换了以后。如果目的地位于IP网络内(没能从DFT中找到)，这个数据包就被发送给IP转发过程，这个过程将这个数据包转发给正确的网络接口(采用正常的IP路由选择方法)。

移动终端到移动终端通信

开头类似于上行链路操作，也就是说，SAR首先根据RAN_ID将这个数据包转发给正确的过程。

在非流通信情形里，SAR将数据包发送给WFMP。由于这个数据包是给另一个移动终端的，因此，WFMP从默认流表中找到一个入口。然后，它简单地将这个数据包发送给正确的默认信道(从DFT中读出)。MT到MT的非流数据包总是通过WFMP传递。

当WFMP检测到一个新流，并且目的地是另一个移动终端的时候，WFMP直接在这两个移动终端之间创建一个连接。这意味着WFMP为两条AP链路选择新的RAN_ID(一个给MT1，另一个给MT2)，将这个新的ID告诉接收方和发送方MT，并增加一个新的连接给两个AP。不通知压缩模块，因为在MT之间不直接进行压缩。移动终端到移动终端的路由选择情况在图20里说明。

首先，接收方移动终端被告知新的RAN_ID。然后，它发回应答信号，说明接收机正在收听新的RAN_ID。接下来，将这个新的RAN_ID交给发送方移动终端。发送方移动终端明白属于这个流的数据包必须压缩。它开始使用新的RAN_ID，并采用压缩机制。最后，接收方移动终端收到携带完整IP报头的第一个数据包。它必须储存这个数据包，因为随后的数据包都进行了压缩。

因为检测到的MT到MT的流不是通过M-路由器WFMP模块传输的，所以WFMP不能监视这些活动流。这意味着它不能检测应当什么时候释放这个流。因此，接收方移动终端一侧必须控制这一通信，并在应当释放一个流的时候通知M-路由器WFMP。可能的监视位置是MT WFMP或者MT FC模块。一个可以选择的解决方案是在SAR块中监视这个通信。这个SAR块可以测量通过这个RAN连接的通信量(用RAN_ID标识)，在一个恒定的不活动时间过去了以后(超时)，SAR将通知WFMP释放这个流。

移动终端里的流管理

移动终端(MT)一侧的流管理比M-路由器一侧的流管理简单得多。MT WFMP不检测流，收到M-路由器WFMP的命令的时候，它只是开始使用新的无线电连接。

上行链路里的流管理

MT WFMP仅仅需要将这个IP数据包传递给正确的RAN连接。不属于流的数据包在一个默认信道里发送，属于流的数据包按照AFT发送给正确的无线电信道(见图21)。就象在M-路由器一侧一样，WFMP首先更新流信息(标识了同样的四个流类型)，并用正确的参数读AFT。如果流信息和流类型对应于一个AFT入口，这个数据包就属于一个流。否则，就从默认流表中读出正确的默认流。

下行链路里的流管理

下行链路情形也相当简单(见图22)。WFMP不需要在RAN信道之间选择路由，它只是将收到的IP数据包传递给IP转发装置，这个IP转发装置最后将这个数据包传递给正确的应用程序。跟M-路由器一侧一样，SAR已经通过将进来的数据包传递给正确的MT过程负起了路由选择的责任。

由于M-路由器WFMP不能监视移动终端到移动终端的流(流是在M-路由器AP接口之间直接切换的，从而绕过了M-路由器WFMP),MT WFMP不得不监视进来的流。这意味着当MT WFMP注意到这个流不再存在的时候，它不得不通知M-路由器WFMP释放这个流。

有几种不同的机制能够用于上面描述的WFMP流检测。例如，如果在M-路由器中要求处理负荷最小，就可以采用以下思想。

最简单的机制是基于IPv6流标签和X/Y分级器的。WFMP只是检查流标签值，如果它非零，就用源IP地址和流标签进行流检测。如果这个流标签等于零，就将这个数据包作为最佳努力通信处理，不使用任何流分级器(=没有检测到任何流的数据包具有零标签)。

流压缩方案

报头压缩可以针对Degermark在IP报头压缩因特网草案里描述的IPv6进行。不采用这一文献中讨论的将IP数据报分成可压缩流的这一方法。假设M-路由器中的WFMP模块代替流压缩(FC)模块将IP数据报分组。

进入这个网络的所有终端都分配一个最佳努力(BE)信道。由于单个数据报之间缺乏相似性，在BE信道上发送的数据报不进行压缩。无论什么时候M-路由器的WFMP模块识别出一个新流，它都为这个流建立一个新的无线电信道，在这个信道上发送的数据报都由FC压缩。

无论什么时候在上行链路或者下行链路里发送一个IP数据报，都要检查它是否属于某个流。如果这个流存在，就将这个IP数据报发送给FC模块，这个模块完成报头压缩并通过分配的无线电信道将压缩过的IP数据报发送给它的目的地。如果这个数据报不属于任何流，就以未压缩的方式在BE信道上发送。无论什么时候检测到一个新流，都分配一个新的无线电信道，通知FC进入压缩状态，将进来的数据报从无线电流传递给FC。当这个流结束的时候，通知FC，它就能够释放为了记账目的而预约的存储器。

报头解压缩比压缩要略微简单一些。无论什么时候从一个BE收到数据，都将它直接传递给WFMP。如果这个无线电信道属于一个流，就将收到的数据发送给FC，这个FC对这个IP数据报解压缩并转发给WFMP。当这个流结束的时候，通知FC，从而使它能够释放为了记账目的而预约的存储器。

即使对每个非BE信道进行报头压缩，也能够在两个终端之间使用直接的点到点流(“抄近道”)，而不需要检查M-路由器和它的FC。

根据在Degermark中建议的草案，数据包被分成两种不同的类型，一种是TCP，另一种是非TCP数据包。每一类里的数据包都被按照IP地址、端口号等等进一步划分成数据包流，这是M-路由器中WFMP软件模块已经完成的一项任务。划分成TCP和非TCP跟上下文标识符(CID)一起唯一地说明了哪些压缩和未压缩数据包属于同一个数据包流。通过只发送发生了改变的那些报头字段，或者在TCP情形中通过从前一个数据报发生的改变，来完成压缩。这个草案检查可以导出哪些报头字段(例如数据包长度)，哪些是不变的，哪些报头字段必须原样发送，哪些必须发送它跟前一个的差别。

除了正常的IPv6(/v4)数据包以外，定义了四种新的数据包类型：

完整报头数据包指的是属于可压缩流的未压缩数据包。它包括上下文标识符(CID)和产生数据包报头中存在的编成长度字段的非TCP数据包。

压缩过的非TCP数据包包括CID和所述产生和跟前一个完整报头数据包比较发生了改变的字段，它用产生值标识。

第三种类型是压缩过的TCP数据包，它“……说明具有压缩TCP报头的一个数据包，包括一个CID，说明已经发生了改变的字段的一个标志八位位组，以及作为跟前一个值的差编码的改变了的字段”，也就是前一个数据包。TCP校验和也包括在这个数据包里。

第四种类型是压缩TCP无增量数据包，它跟压缩TCP数据包相似，除了报头字段是作为差发送的，以及前一个数据包是原样发送的不同以外。这种类型的数据包只是按照接收机发出的一个报头请求才发送。

这些新的数据包类型是通过在链路层级别发送一个特殊的类型值来说明的，或者是通过在压缩数据包前面增加另外一个字节来说明的。还假定数据包的长度是由链路层给出的。

压缩开始于选择一个合适的CID值，和发送一个完整报头给解压缩器。完整报头以指数递增周期的方式发送，直到达到了周期上限或者数据包极限。为了尽可能快地从TCP数据包差错中恢复过来，解压缩器可以为一组TCP CID请求完整的报头。这一请求作为一个上下文状态数据包跟不能正确地解压缩的CID的一个清单一起发送，这意味着在压缩器和解压缩器之间失去了同步。压缩器为被请求的每一个CID用一个新的TCP无增量数据包答复。

服务质量管理

在IP网络里，服务质量管理是一种新的趋势。从前，ATM实现了服务质量管理，但是，不断增加的IP应用程序(用户)要求对网络进行服务质量管理，迫使网络设计人员关注IP网络中的服务质量管理。

本系统被设计成利用顾客-和核心网络的服务质量机制。典型情况下，在网络的最后一跳里，基于不分级业务的机制常常被看作服务质量管理机制。基于分级业务的机制被更多地看作核心网络机制。在开发本系统的时候考虑了这两种机制。还介绍了将数据包跟其它分开的一些其它机制。

一般服务质量管理概念

实际上，服务质量管理(QoS)指的是区分数据服务的等级-较低优先权等级付出代价，将网络资源提供给更高优先权的服务等级。服务质量管理还包括这样一层意思，那就是试图将网络资源的分配跟具体数据流的特性对应起来[QoS]。这些思想也在本系统中加以采用。

服务质量管理可以通过在不同信息的基础之上区分数据流来实现：IPv6流-ID+源地址+目的地地址，端口信息+源地址+目的地地址，优先级比特+源地址+目的地地址，RSVP预约或者H.323。

这些流可以以不同的方式加以处理，服务质量管理也可以在每个流的服务质量参数的基础之上通过多路负荷这些流来实现。这些参数可以是明确的值(峰值信元速率、带宽要求等等)，或者仅仅是业务的优选等级信息。它取决于服务质量参数是如何确定的这样的机制。

属于一个流的数据包被提供给适当的无线电队列。在本发明的优选实施方案里，有三种队列：最佳努力、受控负荷和保证了的服务。这些流获得互不相同的优先级，而且还要在队列内进行调度。

服务质量管理器(服务质量实体)

服务质量管理器的主要任务是将固定网络的服务质量参数转换成无线电服务质量参数，并跟无线电资源管理器通信。实际上，这意味着将明确的服务质量值转换成无线电优先级队列。服务质量管理器必须了解流的一些统计特性，并将它跟可用的无线电带宽相对应。利用这一信息，服务质量管理器能够为不同的流划分优先级。

服务质量管理器跟RSVP、H.323和WFMP实体有接口(就象前面参考图15所介绍的一样)。这些接口和主要的信号都在下表中给出：

表4：服务质量管理器接口

接口	信号
		M-路由器_服务质量→M-路由器_RSVP	RESV_流_conf
MT_服务质量→H.323H.323→MT_服务质量	建立_conf，关闭_conf，更新_conf建立_req，关闭_req，更新_req
		M-路由器_服务质量→M-路由器_WFMPM-路由器_WFMP→M-路由器_服务质量	预约_流_req预约_流_confRR_状态_查询
M-路由器_服务质量→M-路由器_WFMP	更新_req更新_conf

M-路由器的服务质量管理器拥有比移动终端服务质量管理器更多的功能，因为流的建立是在M-路由器里完成的。移动终端的服务质量管理器最重要的功能是协助H.323信令和切换。

活动流表

活动流表是储存跟一数据流有关的所有信息的地方。WFMP和服务质量管理器能够访问这个表。如上所述，在图17中给出了活动流表的一个实例。除了建议的活动流表以外，还需要将服务质量信息以及关于只是通知流还是只是由WFMP进行检测这样的信息包括在这个表中。

为一个连接获得服务质量信息的方法

RSVP(图24)

RSVP是一个资源预约协议，它尝试为某个数据流预约带宽和需要的服务质量。本系统已经支持这一系统，因为流被WFMP检测，而且在无线电链路里，流可以以互不相同的方式进行处理。RSVP用控制消息在中间网络单元中为预约做标记。这些控制消息跟应用程序数据分开。这些消息在协议好的基础上跟其它数据分开，并且在WFMP过程以前传递给RSVP实体。

使用RSVP的时候有两种不同的情况：

1．WFMP已经检测到一个流，并为流创建了一个专用信道，在那以后，这个RSVP实体为这个特定的流获得预约请求。

2．在WFMP检测到流以前，RSVP实体获得了预约请求。在这后一种情形中，RSVP应当触发WFMP。这可以通过服务质量管理器来完成。

图24说明本系统中如何处理RSVP预约。这个图给出了MT是接收机，发送方在网络中某个地方(下行链路情形)的情形。

RSVP消息(路径/RESV)采用协议号46，这就是预约消息如何能够跟最佳努力通信信号分开。这些消息被发送给对它们进行处理的RSVP实体。RSVP实体跟服务质量管理器交谈，要WFMP以适当的服务质量值建立流。WFMP向RRM索取资源，服务质量管理器不担心这一点。

在移动IP路由器里，RSVP实体有两个角色，它相当于一个正常的RSVP数据自适应鉴定监视器，还进行无线专用操作。正常的RSVP数据自适应鉴定监视器检查移动路由器自己的容量，并在IP层上转发/操纵RSVP消息。无线RSVP数据自适应鉴定监视器跟WFMP通信，并要求用特定的参数建立流。

RSVP RESV消息也可以叫做刷新消息，它们被周期性地发送。这些消息不应当触发一个新的流，而是只刷新已有的流。这是按照以下方式在M-路由器-WFMP里完成的：

1．RESV刷新消息触发服务质量管理器发送预约_流_req(RESERVE_FLOW_req)给WFMP。

2．WFMP检查活动流表，看是否已经将流告诉了这一特定数据流。在活动流表里，必须说明这个流是否已经得到RSVP的通知或者在某种其它基础之上被检测出来(象通信量)。

3．如果流已经存在，WFMP只发送确认消息，而不采取任何其它行动。

分级业务

分级业务通常指的是在每个IP报头里采用优先级比特。如果WFMP检测到具有优先级的一个IP数据包流，它应当将这些比特告诉服务质量管理器。服务质量管理器包括理解这些比特的功能，并转换成需要的无线电服务质量。为这一特定流将参数标记到连接表里。

如何将参数转换成明确的服务质量要求，取决于网络一侧采用的分级业务。当优先级比特的公式已经就绪的时候，它跟将这些参数转换成明确的优先级等级有关。优先级比特的标准化仍在进行，将来会有不同的方式采用优先级比特。表5和6举例说明在本发明的优选实施方案中如何将比特转换成优先级等级。

表5比特模式实例

比特	表示
		第0～2个比特	000=丢弃首选1,001=丢弃首选2，……,111=丢弃首选8
第3个比特	0=正常延迟，1=低延迟
		第4个比特	0=正常吞吐量，1=高吞吐量
第5个比特	0=正常可靠性，1=高可靠性
		第6～7个比特	保留给将来使用

表6将优先级比特转换成服务质量等级的实例

优先级比特	服务质量等级(见表8)
		???001??	等级3,BE
???101??	等级2，受控负荷
		???110??	等级1，保证的负荷

如果WFMP检测到一些数据包包括优先级比特，但不能从这个通信信号流中检测到一个流(每秒的数据包不够)，WFMP就将这些数据包放进正确的优先级队列。换句话说，WFMP不向服务质量管理器要求任何东西，如果数据包只是偶然的。也就是说，信息被分裂给WFMP和服务质量管理器，因此，服务质量管理器不会超负荷。

众所周知的端口

有许多“众所周知的”TCP/UDP端口，说明这些通信需要某些实时特征，或者它还会说明这一通信量太高或者太低。这种端口是例如ftp端口或者telnet端口，它们都有非常不同的特性。Ftp需要很宽的带宽，但它对实时要求得不是那么迫切。相反，telnet不需要多宽的带宽，但是它不应当受到高延迟的影响。为数据流选择正确的无线电链路队列的时候可以利用这一信息。在优选系统里，在已经检测到一个流以后，应当利用端口信息。这意味着端口信息本身不会触发WFMP通知有一个新流，但是检测到一个流以后，就可以使用端口信息。如果IPSEC或者某种其它协议隐藏了端口信息，就不能使用这些信息。

图26说明一种情形，在这种情形中，WFMP已经检测到了一个流和端口号属于服务质量管理器识别的一个应用程序。

表7包括能够以不同的优先级处理的一些常用端口。列出端口只是一个实例，获得给定业务的端口可以加以改变。

表7端口(实例)

类型	端口号	说明	可能的服务质量等级(见表8)
				ftp-数据	20/tcp	文件传输[默认数据]	等级3
ftp-控制	21/tcp	文件传输[控制]	等级3
				telnet	23/tcp	Telnet	等级2
http	80/tcp	环球网HTTP	等级2
				snmp	161/tcp	SNMP	等级3
ipx	213/tcp	IPX	等级3
				dhcpv6-客户机	546/tcp	DHCPv6客户机	等级2
dhcpv6	547/tcp	DHCPv6服务器	等级2
				vat	3456/tcp	VAT默认数据	等级1
vat-控制	3457/tcp	VAT默认控制	等级1

网络管理器最好能够配置端口，因为需要根据客户公司的需要配置等级。一些公司比其它公司更加主动地使用多媒体应用程序。还有，一些公司可能使用他们自己的专用应用程序，这些应用程序应当获得大部分带宽(例如银行)。例如，如果服务质量管理器是能够很容易地更新的单独一个功能实体，这种特殊处理就是可能的。

H.323

在本发明的系统里，可以以两种方式使用H.323:1)H.323应用程序通过服务质量管理器给出连接信号，或者2)H.323通过使用RSVP(图27)来给出连接信号。在这两种情况下，还必须有更新连接的机制。

H.323呼叫信令程序从建立到呼叫终止有5个步骤。具有各种情形的呼叫建立程序非常复杂，下面只是简单地进行介绍。

首先，从主叫端点向另一方发出一则建立消息，另一方以一则连接消息响应。下一步，这两方通过传输H.245终端-能力-集合消息来交换系统能力信息。在第三阶段，用H.245打开各种信息流的逻辑信道。这些流用H.225.0规定的一种不可靠的协议传输。H.245建立的逻辑信道里传输的数据用一种可靠的协议(H.225.0)来传输。在对话期间，改变能力、接收模式等等的程序在H.245中规定。

这一连接需要的带宽可以用一个将音频编解码器选择出来的转换成编解码器需要的比特率的表，根据这些终端之间协商同意使用的能力来确定。对于视频编解码器，允许的最大比特率包括在每个可用视频编解码器的能力集合消息中。

最后，这两方中的一方用H.245控制信道中的一个结束-对话-命令终止这一呼叫。另一方以释放-完毕消息响应。

H.323协议栈到服务质量管理器之间的接口需要三种功能来支持上面提到的功能。需要的带宽和这两方的信息(源&目的地地址)在呼叫建立阶段以后必须传递给服务质量管理器。如果在呼叫的进行过程中这两方之间需要的带宽发生了改变，它必须用一个更新请求，说明这一连接的新带宽和标识信息，将这一情况告诉服务质量管理器，从而使服务质量管理器能够能够识别它必须修改哪些连接的带宽。最后，呼叫结束以后，必须通过告诉服务质量管理器这一连接已经结束来释放这一带宽。

RAN服务质量功能

基于无线电接入网的服务质量必须能够根据需要提供带宽、基于等级的排队和可靠性。在不同的业务被多路复合到媒介里取得无线传输链路里，通常都需要考虑四种服务质量理由：带宽、延迟、抖动和可靠性。

带宽是服务质量驱动业务，也就是能够支持被请求的通信参数的业务的第一个要求。在无线链路里，主要目的是有效地使用信道，同时为TCP/IP通信维持业务专用服务质量。这意味着AP调度程序应当知道建立无线电流的那些连接被请求的平均和/或峰值带宽。通过这种方式，调度程序能够支持需要的带宽满足要求，并完成统计多路复用。

延迟和抖动主要受到无线链路上通信信号调度的影响。在这一方法中，基于流的连接分别排队(每个连接一个队列)，这些连接被分组成3种不同的延迟级别队列。为了能够将这些数据包放进正确的队列里去，这个调度程序(或者排队功能)需要知道进来的数据包的流ID和延迟级别。还有，为了在选择要发送的数据包的时候将延迟和抖动要求考虑在内，调度程序应当知道a)RAN层上数据包允许的最大延迟b)为每个数据包保留一个时间标记。

每条无线链路的可靠性要求进行差错控制，这通常是通过例如编码和/或数据重新传输来进行的。编码用于差错检测和纠正，它在应用程序的数据上增加恒定不变的系统开销。ARQ(自动重新传输请求)只用于受到了破坏的数据包，只要数据包损耗概率不太高，而且能够接受重新传输延迟，这就是可行的。调度程序需要每个无线电流(连接)的ARQ使用信息。(例如没有ARQ、有限的ARQ、ARQ)。FEC的使用可以固定，用于所有数据包。

表8给出了按照本发明的一个优选实施方案，将TCP/IP服务质量转换成无线电接入网专用服务质量的一个实例。前两栏说明无线电接入排队和差错控制，而3～5栏则说明不同的TCP/IP级别的服务质量概念。

表8．将网络服务质量转换成无线电接入服务质量的实例

延迟级别	无线电接入服务质量	传输协议	不分级业务	分级业务
					第一级	无ARQ+FEC	-	有支持的负荷	低延迟/高丢弃率
第二级	有限的ARQ+FEC	UDP/RTP流	受控制的负荷	中等延迟/中等丢弃率
					第三级	ARQ+FEC	TCP流/没有流	最佳努力	高延迟/低丢弃率

无线电链路以不同的方式调度属于各种队列的数据包(也叫做无线电服务质量级别或者延迟级别)，从而满足各种延迟要求。

在涉及无线电流的一个实施方案里，M-路由器作为无线电接入网检测流的一个中央智能点，给它们划分等级并将网络服务质量概念转换成无线电服务质量能力。另一个实施方案直接进行服务质量转换。在这一方法中，接入点能够处理IP数据包、检查每个报头的服务质量比特并将IP数据包转换成对应的无线电调度队列。

排队(见图28)：在优选实施方案里，优先级别1和2的排队策略是基于无线电流之上的，从而使每个无线电流都有它自己的队列。在流ID的基础之上，能够选择正确的优先级别和队列将数据包放进去。这一方法是需要的，因为调度程序必须能够区分连接和它们的服务质量要求。对于最佳努力数据(优先级别3)，也能识别这个流。

延迟和抖动：这些主要受到无线链路上差错保护方法和通信调度方式的影响。已经发现增加一个队列可以提高能够提供给因特网话音的服务质量，从而增强区分服务级别的能力。

调度程序

无线环境还特别强调调度算法性能的重要性。这需要这样一个调度算法，它非常有效，了解连接的服务质量和通信信号特性。

调度算法在控制带限无线信道上数据包流这一点上起重要的作用。跟呼叫允许控制(CAC)和资源分配一起使用，调度可以用于为不同的通信信号类型支持不同的服务质量要求得到满足。允许控制和资源分配在建立连接、判断新的无线电流/连接是否能够接入这一信道的时候起作用。调度过程要决定选择哪些数据包给每个MAC帧。调度算法应当提供以下特性：[Garrett 96]

·维持这些连接的通信信号参数

·服务质量要求的满足-对于按照通信协议维持跟延迟和损失有关的服务质量参数是很重要的。

·统计多路复用增益-调度算法应当平滑具有可变比特率的连接对缓冲器占用率(拥挤)的影响或者将它们考虑在内。

·未分配和分配给空闲连接的带宽的使用-由于应用程序(例如WWW浏览器)不是在所有的时间内都要发送信元，在沉默的时候，应当使用没有分配的资源。

·公布的和真实的通信信号一致性-如果源产生通信信号比它预期的多，因而破坏了通信协议，调度程序应当例如“降低”这一连接的优先级。

利用这一优选实施方案的排队方案，调度程序可以例如按照以下方式工作：

首先，调度程序按照所述三个优先级为数据包划分优先级。级别1具有最高的优先级，级别3优先级最低。调度程序一开始将数据包分配给级别1队列。在优先级内，可以按照延迟要求在数据包/流之间划分优先级，也就是选择“寿命”最短的数据包。跟这一点相似，占用的带宽比分配的带宽窄的流具有较高的优先级。这可以通过利用令牌记录这样的通信策略功能而考虑进去。当优先级为1的所有数据包都分配了以后MAC帧还有空间的时候，调度程序开始按照跟级别1的情形相似的方式分配级别2队列的数据包。所有级别2的数据包都分配了以后，调度程序将级别3的数据包分给空闲时隙。级别3队列按照FIFO(先入先出)方式工作。当所有数据包都已经分配完或者MAC时间帧满了的时候，调度结束。

移动性管理

终端注册和鉴权

接通电源的时候，终端完成IP级别的注册处理。它也是IP级别切换的初始部分。在终端的归属网络和外地网络里的过程相同。

这一过程在链路层的注册过程以后进行。链路层的过程已经鉴别了终端，并接受了让它接入网络。链路层的实体还已经使终端成为了所有节点和被请求节点多点传送群的一员。从链路层的注册消息提供的EUI-64标识符计算出被请求的节点多点传送地址。

这些多点传送群对于终端当前所在链路而言位于本地。这意味着终端和M-路由器都知道这个终端属于这些多点传输群。M-路由器知道如何将给这些群的数据包传递给这个终端，而且这个终端能够接受和处理这些数据包。这就是终端产生了它的链路本地IP地址以后，在IP级别的注册过程中，终端为什么不明确地用链路层的多点传送成员协议加入这些群。

当链路层完成了注册过程以后，这个链路层告诉上层实体它已经就绪。如果这是开机情形，终端内的网络接口就进入允许状态。在这种情况下，终端利用链路层提供的信息(接口的一个EUI-64格式化MAC标识符)产生它的链路本地IP地址。正常情况下，主机通过最后分配地址之前多次执行地址检测程序使这个地址有效。然而，MAC标识符已经在链路层注册过程中得到了核实，因此，从同一个唯一的标识符产生链路本地IP地址的时候，根本没有必要再一次执行这一核实操作。这个终端将链路本地IP地址分配给网络接口。

在接通电源和IP层切换的情况下，采取以下行动。现在主机通常都用链路层机制加入所有节点和被请求的节点的多点传送群。由于上述原因，这一任务不在这一点的这一环境中完成，因为这一任务已经在链路层注册过程中暗中完成。

一旦给网络接口分配了一个有效的链路本地IP地址，终端就进行路由器寻找操作，以找出它的默认路由器，并能够为它的站点本地和全局IP地址获得网络前缀。M-路由器用一则启示答复终端的请求，并为终端提供M-路由器链路层地址和它的IP地址的有关信息。终端更新它的默认路由，让它指向这个地址。注意，路由器寻找过程是必不可少的，即使是在归属地网络里，因为归属地网络前缀有可能已经被重新编号。

路由器可能为这一链路在启示中通告站点本地和全局IP地址前缀。如果是这样，终端就在这些前缀的基础之上产生它的站点本地和全局IP地址。又一次出现了这样的情况，终端不需要通过重复地址检测程序核实地址的唯一性，因为在链路层注册过程中，已经证明了地址的网络接口专用后缀是唯一的。还有，在这种情况下，可能不需要加入这些地址的被请求的节点群，因为这些群的网络接口链路本地地址有可能跟被请求的节点群网络接口的链路本地地址相同。这个终端将它的站点本地和全局IP地址分配给这个接口。

也可以这样来设置路由器启示中的比特，从而需要终端通过DHCPv6这样的配置机制获得它的站点本地和全局IP地址。在这种情况下，这个终端发送一个请求给这条链路上的所有配置服务器群，以便找到愿意为这个终端服务的服务器。此时，这个服务器应当在M-路由器内。这个服务器用一个启示做出响应，从而使终端知道这个服务器的IP地址。终端发送一则配置请求给这个地址，并在服务器的答复中收到被请求的地址。这个配置服务器有可能代表这个终端将这个终端添加到这些地址的被请求节点群里去。否则，这个终端就启动一般的链路层和IP层多点传送群成员关系程序，以便加入这些群。在所有情况下，终端都必须允许接收来自接口发往这些被请求的节点群的数据包。不需要多重地址检测程序核实这些地址，假设M-路由器内的配置服务器和其它实体知道哪些地址是终端接口的有效地址。终端分配它的本地地址和全局IP地址给这个接口。

这个静态(stateful)配置机制可以通过去掉DHCP请求和DHCP启示消息来进一步地优化。如果我们假设这个静态配置服务器位于M-路由器内，从路由器寻找过程我们已经知道了它们的地址，就不需要它们。这将是非标准的静态配置机制，而且可能不需要采用建议的IP层鉴别方法。

寻址方案

IP层地址是在标准地址配置方法的基础之上构成的。IP地址的网络接口专用部分是用这个接口的链路层MAC标识符形成的。这个标识符的格式是EUI-64。这个标识符在链路层注册过程中被核实，而且被证明在附属于同一子网的所有终端内是唯一的。如果核实失败，终端就不能使用这个网络。

终端特殊网络接口的链路本地IP地址是从一个静态的众所周知的前缀和网络接口标识符产生的。这个链路本地地址不是由多重地址检测过程核实的。

网络接口的站点本地IP地址是用路由器启示中收到的站点本地前缀和网络接口标识符形成的。在这个站点区域内，站点本地前缀唯一地标识这个子网。这个站点本地地址也可以从静态配置服务器获得。在这两种情况下，都假设产生的或者收到的地址是有效的，不进行任何多重地址检测。

网络接口的全局IP地址或者是从路由器寻找过程提供的全局前缀产生的，或者是从网络接口标识符产生的。也可以从静态配置服务器收到全局地址。全局地址不由多重地址检测程序核实。

用于终端的地址分配过程(或者是非静态的或者是静态的)的M-路由器里的信息由本文范围以外的方法管理。还假设这些终端每次只跟一个链路连接，从而每次只能访问一个M-路由器。由于没有进行任何多重地址检测，因此，这个寻址方案偏离了标准程序。

位置管理(RAN+P)

当终端移到另一个子网的时候，链路层完成它的注册程序。链路层按照上述方式将这一点告诉IP层(终端注册和鉴权)，然后，IP层按照同一节里介绍的方式完成它自己的注册程序。每次子网发生改变的时候，都从较低层收到一个信号，这一事实说明IP层移动性偏离标准。

虽然潜在的子网改变已经被链路层告诉IP层，但是终端已经移到另一个子网这一最终事实却是从站点本地和全局地址前缀推断出来的，这里的站点本地和全局地址前缀是从路由器启示获得的，或者是从站点本地和全局地址推断出来的，这里的站点本地和全局地址是从静态配置服务器收到的。这些新的前缀跟移动之前在这个网络接口上活动的旧的那个进行比较。如果这些前缀不同，IP移动性程序就必须启动。

当终端离开它的归属网络的时候，终端在终端始发数据包里使用一种特殊的报头扩展。这个报头扩展叫做归属地地址选择。这个归属地地址选择包括终端的网络接口的归属地地址。这一选择使得终端能够在数据包的源地址字段里使用它的新的全局地址，从而使这些数据包能够更加容易地穿过路径上的防火墙。归属地地址选择由接收节点处理，这样，收到的数据包的源地址被归属地地址选择里的地址替换。通过这种方式，正在进行的对话不受打扰，即使终端的活动地址正在改变。

终端通过发送一个绑定更新消息给路由器，将它的新全局IP地址告诉它以前的默认路由器。用IPSEC AH报头对这则消息进行鉴别。以前的路由器对这一更新消息进行应答。以前的路由器成为这个终端以前的全局地址的一个代理。这意味着以前的路由器捕获了给这个终端旧全局地址的所有数据包，将它们中间的每一个封装成一个数据包，并将它发送给这个终端新的全局地址。以前的路由器还禁止将这个终端旧的地址分配给这个区域内的其它终端，除非绑定更新期满。当绑定更新期满的时候，以前的路由器将不再作为这个终端旧全局地址的代理。

终端还将它的新全局IP地址告诉它归属网络里的路由器。这是通过跟前面介绍过的一样的绑定更新+AH/绑定确认+AH事务处理来完成的。这个时候，这个归属地路由器的作用相当于前一种情形里的路由器。唯一的差别是终端经常性地发送绑定更新消息给归属地路由器，从而使绑定更新永远不会期满。

终端还将它的新位置告诉它最近联系过的所有相应节点。它再一次使用绑定更新+AH消息。相应的节点更新它们的数据结构，从而将路由选择报头添加到给终端的归属地地址的每一个数据包上去。路由选择报头包括终端接口的新全局地址。这使得数据包首先被传递给终端的新位置。在那里去掉路由选择报头，数据包显得好像是已经到达终端接口的归属地地址。由于归属地地址仍然是这个终端接口的有效地址，因此能够接收和处理这个数据包，就象终端在它的归属地网络里一样。

路由器中IP子网之间的切换

指的是终端在属于不同IP域的路由器端口之间移动的情形。在这里，移动IP分配新的地址，但是流可以被保存在RAN里。在IP层上，这种切换的完成方式跟前一种情形里一模一样。

DHCP v6

当一个主机希望获得一个全局ipv6地址而且已经收到设置了M比特的一个路由器启示的时候，主机必须遵守静态地址自动配置原则，也就是DHCPv6。

这个静态自动配置从主机开始，也就是从客户机开始，发送一则DHCP请求消息给所有的DHCP代理多重地址，以便找出一个站点DHCP服务器。这个DHCP服务器依赖于一个整体DHCP启示消息，其中包括着服务器的IP地址。然后，这个客户机发送一则DHCP请求给服务器，以便获得网络参数。服务器用一个DHCP应答响应，在其中将可变数量的参数发送给客户机。客户机可以通过发送一则DHCP释放消息给服务器，服务器再通过发送一个DHCP应答来答复这一释放消息，从而结束这一DHCP对话。服务器也可以通过发送一则DHCP重新配置消息来通知客户机是否有一些参数发生了改变。

这些启示、请求、应答、释放和重新配置DHCP消息全部都是整体消息，它们后面可以接数量可变的扩展，在客户机和服务器之间携带另外的参数。除了配置客户机的IP地址和DNS入口以外，这一扩展还包括时间区信息、TCP参数和其它网络信息。这些DHCP消息也能得到鉴别。

服务器和客户机不必在同一条链路上，DHCP中继服务器也可以放在它们中间，以便让一个DHCP服务器提供服务的区域更大。

这个DHCP服务器可以在它的启示消息中附加一个客户机密钥选择扩展，说明客户机为服务器鉴别自己的时候应当使用的安全参数下标(SPI)。这一鉴别是通过将一个客户机-服务器鉴别扩展添加到任一DHCP消息上来完成的。DHCP鉴别扩展的目的是从一开始客户既没有足够的地址范围来达到服务器的时候，也就是采用一个DHCP中继，从而不能采用正常的IPSEC程序的时候，进行鉴别。目前的草案假设在DHCP注册程序以前，必须是客户机和服务器双方都知道用于鉴权的密钥。

子网中的DHCP v6

将DHCP用于创建全局IPv6地址的时候，很可能M-路由器不知道新创建的全局IPv6地址，如果M-路由器和DHCP服务器是不同的实体。这个DHCP服务器已经将具有正确网络前缀的一个IPv6地址给了这个终端，这个终端答复M-路由器迟早会收到给这个地址的IPv6数据报。为了通过正确的VPI/VCI连接发送数据报给正确的终端，这个M-路由器必须按照近邻发现协议[Narten98]完成地址分辨。这个M-路由器只不过是在这一链路上发送一个多重近邻请求，并接收获得了所关心的IPv6地址的终端发送的近邻启示里的链路层地址。这个M-路由器可以随后通过正确的连接发送数据报，并将全局IPv6地址添加到它的查阅表里。

RSVP跟移动IPv6的协作

移动IPv6中正在访问一个外地链路的一个移动终端(MT)可以用它的归属地地址(HA)或者用它的一些转交地址(CoAs)来访问。此外，如果对应节点(CN)将数据包传递给MT的HA(或者给一个旧的CoA)，这些数据包就被通过归属地代理(或者前面访问过的链路上的一个路由器)传递给MT。

对MT寻址的各种模式引出了移动IPv6环境中的协作性问题，在这个环境中，RSVP([RFC2205]、[RFC2209])被用于网络资源预约。在以下情形中必须考虑这些寻址模式

·编排和发射RSVP消息，

·在网络节点里建立预约状态，

·进行通信控制的时候为数据包划分等级，和

·查询路由选择过程，找出出去的接口，获得有关路由改变的通知

为了在RSVP消息中传递寻址信息和在网络节点里维持预约状态，可以给出两个选择：

1)MT总是用RSVP消息里的归属地地址来识别

这种直截了当的方式源于发送方应用程序(它只通过HA来识别这个MT)发出的RSVP路径消息在传递到接收机的途中不会改变这样一种思想。这意味着所有节点里的RSVP状态将需要增强从而包括至少这个MT的两个地址：HA和CoA。这意味着必须将地址绑定告诉这些节点。试图为RESV消息找到一个匹配路径状态的时候，识别RSVP对话需要HA。另一方面，CoA将被用于数据包划分等级(如果有的话)和查询路由选择过程。

这一方法需要改变所有知道RSVP的路由器。还会破坏当前规范里的措辞，它要求路径消息的目的地IP地址必须跟对话的DestAddress一样([RFC2205]第36页)。

2)当这个MT不在归属地的时候，这个MT用它在RSVP消息里的CoA来识别

只要涉及应用程序通信信号的转发，在移动IPv6中，中间的路由器不必知道HA和CoA之间的绑定，只有传递数据包给MT的归属地代理这种情况除外。同样的原理也可以用于RSVP操作。这是因为在路由器RSVP里不需要在RSVP对话的整个持续时间内维持预约状态。相反，当MT正在漫游的时候，可以在每个新CoA的数据路径上构造新的路径状态，而不需要知道实际的HA。只需要在终端系统里进行改变，中间路由器里RSVP过程仍然由当前RSVP RFC规定的时候，这一方法更加灵活。

为了平稳地漫游，在MT和CN里需要几则消息来处理扩展和增强。这些将HA和CoA之间的IP地址转换跟IPv6地址配置机制的支持和绑定缓存的管理协调起来。

在有几个核心网络路由器的运行网络中，上面的选择2)看起来更加可行。然而，在本系统中，跟标准RSVP行为的任何偏离都无法在固定网络节点里见到。因此，选择选择1)的时候必须假设在MT跟CN之间的路径上，MT和知道CoA跟HA之间的绑定的M-路由器，是知道RSVP的仅有的节点。

概要

这一优选实施方案里描述的整个系统是基于IPv6和IPv4网络体系结构之上的，其中包括对时间敏感的数据的IP数据包被转换成高优先级的无线电调度队列，其中的非实时通信信号被分配给低优先级队列。描述的这一机制允许用户/应用程序分配不同的网络等级，在这里是无线电链路上各种类型的连接的IP QoS参数。描述的无线电链路QoS管理同时支持基于不分级和分级业务的IP QoS机制。

但是，如同本领域里的技术人员会明白的一样，对于本发明而言，并不是这一系统里的所有部分都是必不可少的：一些特征完全不是必需的，而其它的特征只是示例性的，因而可以被修改。

本发明的目的是提供一种支持分级业务的系统。也就是说，有多个无线电调度队列或者无线电流的系统，它们具有不同的延迟和无线电服务质量特性。描述的解决方案使得网络运营商和/或制造商能够按照特定网络所需要的流策略在固定IP(DS字段)和无线电服务质量之间定义变换。例如，它能够动态地配置流的等级判据(例如检测流需要多少相似的数据包)并分配它自己的策略，这些策略说明如何将分级比特转换成默认序列。

在这个优选实施方案里，所述系统有三个无线电调度队列，高优先级业务队列用于最高等级的通信，中等优先级业务队列用于有保证的等级的通信，低优先级业务队列用于最佳努力等级的通信，每一个优先级队列都有定义这些服务质量的各种无线电调度参数。但是，应当明白，默认信道的数量依赖于网络要求，可以比3个多也可以比3个少。

如上所述，分级业务一般是指在每个IP报头内部署优先级比特。在这一实施方案里，表1和2说明优先级等级比特转换，用于IPv6报头。还没有实现优先级比特的标准化，对于本领域里的技术人员而言，显然能够将这一概念改成用于不同的报头(例如，IPv4中定义的报头的TOS八位位组，或者未来标准里定义的)。

还有，在优选实施方案中，网络实体(M-路由器52/接入点51/移动终端4)处理IP类型的业务字段，并将不同的数据包分成默认无线电队列。如果在路由器里进行转换，这个数据包就用流专用RAN标识符标记。然后，移动终端/接入点对RAN标识符译码，并将这个数据包映射到对应的无线电流。或者，这个接入点可以将IP数据包报头直接变换成无线电队列。然而，这些功能的完成并不限于这些部分。例如，这一转换可以在接入点控制器里进行，或者甚至在单独一个接入点里进行，如果它包括一个IP数据包处理器。

此外，用于优选实施方案里检测IP流的流分级对于本发明而言不是必不可少的。如果需要检测IP流，就能使用各种其它判据。例如，可以通过改变数据包的值/秒检测判据参数动态地配置流标识符。

本发明包括这里公开的所有新特征或者它们的组合，或者明确地，或者它们的推广，而不管它是否涉及本发明或者部分或全部地解决这里提到的问题。

由此可见，对于本领域里的技术人员而言，可以在本发明的范围内对本发明进行各种修改。

Claims (19)

1．一种用于支持无线电网络中分组数据传输的服务质量的方法，其中空中接口上的传输是以无线电流的形式进行的，该方法包括：

从具有不同服务质量特性的一组预定默认无线电流中选择一个具有适当服务质量特性的无线电流，让这个数据包通过空中接口传输。

2．权利要求1的方法，其中无线电流的选择包括，为要传输的数据包提供一个无线电流标识符，这个标识符是从代表不同服务质量特性的预定默认无线电流标识符中选择出来的。

3．权利要求2的方法，还包括将数据包转换成所述默认无线电流，通过空中接口传输。

4．以上权利要求中任意一个的方法，包括：

检测拥有从一个无线电子网到另一个无线电子网的活动连接的一个移动通信装置的切换；

检测到发生了切换的时候，为活动连接进行默认无线电流选择。

5．以上权利要求中任意一个的方法，还包括：

监视要通过空中接口传输的数据包，检测IP流；

将检测到的IP流切换到具有相应服务质量特性的一个专用无线电流。

6．权利要求5的方法，其中将检测到的IP流切换到专用无线电流的步骤包括：

为检测到的IP流的数据包提供专用无线电流的一个标识符；和

将检测到的IP流的数据包转换成所述专用无线电流，通过空中接口传输。

7．一种无线电系统，用于支持通过空中接口传输的数据包的服务质量，该系统包括：

一组具有不同服务质量特性的预定默认无线电流；和

从这组无线电流中选择具有适当服务质量特性的一个无线电流，供这个数据包通过空中接口传输的装置。

8．权利要求7的系统，其中的无线电流选择装置包括：

为要传输的数据包提供无线电标识符的装置，这个标识符是从对应于预定默认无线电流的标识符中选出来的。

9．权利要求8的系统，还包括将数据包转换成所述默认无线电流，通过空中接口传输的装置。

10．权利要求7～9中任意一个的系统，还包括检测从一个无线电子网到另一个具有活动连接的移动通信装置的切换的装置；其中的选择装置在检测到发生了切换的时候为这一活动连接选择一个默认无线电流。

11．权利要求7～10中任意一个的系统，还包括：

监视要通过空中接口传输的数据包，从而检测IP流的装置；

将检测到的IP流切换到具有相应服务质量特性的专用无线电流去的装置。

12．权利要求11的系统，其中的切换装置包括：

为检测到的IP流的数据包提供专用无线电流的标识符的装置；和

将检测到的IP流的数据包转换成所述专用无线电流，通过空中接口传输的装置。

13．一种通信装置，用于支持通过空中接口传输的数据包的服务质量的系统，包括具有不同服务质量特性的一组预定默认无线电流，其中的装置用于从所述组选择具有适当服务质量特性的一个默认无线电流，供数据包通过空中接口传输。

14．权利要求13的装置，它是一个移动通信装置或者移动路由器。

15．权利要求13或者14的装置，用于权利要求7～12中任意一个的系统。

16．支持无线电网络内分组数据传输的服务质量的一种方法，其中通过空中接口的传输是基于数据包调度的，该方法包括：

从具有不同服务质量特性的一组预定默认无线电调度队列中选择一个具有适当服务质量特性的无线电调度队列，让这个数据包通过空中接口传输。

17．权利要求16的方法，其中的无线电调度队列可以在空中接口聚集，或者在队列或者连接专用无线电流标识符的帮助下，在空中接口分别加以识别。

18．用于支持通过空中接口的数据包传输中服务质量的一种无线电接入系统，该系统包括：

具有不同服务质量特性的一组默认无线电调度队列；和

从这一组中选择具有适当服务质量特性的无线电队列，供数据包通过空中接口传输的装置。

19．一种通信装置，用于支持通过空中接口的数据包传输中的服务质量的系统，包括一组具有不同服务质量特性的默认无线电调度队列，其中的装置用于选择具有适当服务质量特性的一个默认无线电调度队列，供数据包通过空中接口传输。

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