CN1625152A - 一种保证传输分组数据业务质量的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种保证传输分组数据业务质量的方法，该方法采用IP骨干网的业务质量(QOS)模型来传输分组数据业务，QOS模型根据不同分组数据业务对QOS要求不同提供不同的承载资源和路由选路，从而在WCDMA中保证传输分组数据业务可靠性的方法，该方法能够保证传输分组数据业务的QOS。
Description
技术领域
本发明涉及传输分组业务的技术，特别涉及了一种在宽带码分多址(WCDMA)中保证传输分组数据业务质量的方法。
背景技术
目前，随着无线通信技术的发展，在WCDMA网络中的移动用户可以接入分组数据网络，收发分组数据业务。
现有技术实现在WCDMA网络中传输分组业务方法的流程图如图1所示，其具体步骤为：
步骤100、用户设备(UE)向通用分组无线业务支持节点(SGSN)发起分组数据协议内容(PDP context)激活请求，请求接入分组数据网络；
步骤101、SGSN接收到该PDP context激活请求后，向网关通用分组无线业务支持节点(GGSN)发送该UE的PDP context创建请求；
步骤102、GGSN接收到该PDP context创建请求后建立该UE和分组数据网络的传输分组数据业务通道，并且向SGSN返回PDP context创建请求的响应；
步骤103、SGSN接收到PDP context创建请求的响应，向该UE发送PDP context激活请求的响应；
步骤104、该UE接收到该PDP context激活请求的响应后，通过IP通道接入分组数据网络，进行分组数据的收发。
该传输分组数据业务的传输分组数据业务通道不仅需要穿过SGSN和GGSN之间的通用分组无线业务(GPRS)网络，而且需要穿过GGSN和分组数据业务接入点(SAP)之间的IP网络，当分组数据业务穿越这两个网络时，现在的协议中没有定义任何分组数据业务质量(QOS)的保证措施，只是靠GPRS网络和IP网络的路由器进行尽力而为的传送，其传输分组数据业务的QOS完全取决于这两个网络当前的负荷情况，无法保证传输分组数据业务的绝对QOS，尤其对于会话类和流类等分组数据来说，更是无法保证其QOS。因此，如何保证分组数据业务传输过程中的QOS，是一个亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种在WCDMA中保证传输分组数据业务可靠性的方法，该方法能够保证传输分组数据业务的QOS。
根据上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种保证传输分组数据业务质量的方法，预先为不同业务质量要求的分组数据网络设置不同的接入点名称，该方法还包括：
A、用户设备向服务通用分组无线业务支持节点发送携带该用户设备要接入的分组数据网络接入点名称的分组数据协议内容激活请求；
B、服务通用分组无线业务支持节点接收到步骤A所述请求后，根据该请求中的接入点名称获取步骤A所述请求要接入的分组数据网络的业务质量参数、源/目的地址和协议类型，向网关通用分组无线业务支持节点发送携带该业务质量参数、源/目的地址和协议类型的分组数据协议内容创建请求；
C、网关通用分组无线业务支持节点接收到步骤B所述请求后，网关通用分组无线业务支持节点向与其相连的承载网资源管理器发送携带了该业务质量参数、源/目的地址和协议类型的承载资源请求消息；
D、承载网资源管理器收到该承载资源请求消息后，根据消息中的业务质量参数，源/目的地址和协议类型，给该请求要传输的分组数据业务分配承载网资源；
E、步骤A所述请求要传输的分组数据业务根据步骤D所述承载网资源，通过承载层传输到步骤A所述请求要接入的分组数据网络中。
在所述步骤D之前，该方法进一步包括：
承载网资源管理器判断是否存在可用的承载网资源，如果是，执行步骤D，否则，向网关通用分组无线业务支持节点发送该承载资源请求消息的失败响应。
预先设置用户设备的用户级别为金卡用户或普通用户；
步骤B所述分组数据协议内容创建请求中携带有用户设备的用户级别；
在所述步骤C之前，该方法进一步包括：网关通用分组无线业务支持节点判断步骤B所述分组数据协议内容创建请求中的用户级别是否为金卡用户级别，并且根据该请求中的接入点名称判断步骤A所述请求要传输的分组数据业务类别是否为要求业务质量高的分组数据业务类型，如果是，执行步骤C；否则，按照正常流程处理步骤A所述请求要传输的分组数据。
所述要求业务质量高的分组数据业务类型为会话类或流类。
将所述用户设备的用户级别设置在归属位置寄存器中；
步骤B所述分组数据协议内容创建请求中的用户级别是从归属位置寄存器中获取。
将所述用户设备的用户级别设置在用户归属位置寄存器中的Odb-HPLMN-Data保留字段中；
步骤B所述分组数据协议内容创建请求中的用户级别是从归属位置寄存器中的Odb-HPLMN-Data保留字段中获取。
步骤B所述的由接入点名称得到的业务类型携带在分组数据协议内容创建请求的QOS Profile IE中的Traffic Class中。
该方法进一步包括断开传输分组数据业务的过程：
F11、用户设备向服务通用分组无线业务支持节点发送携带该用户设备要接入的分组数据网络接入点名称的分组数据协议内容去激活请求；
F12、服务通用分组无线业务支持节点接收到步骤F11所述请求后，向网关通用分组无线业务支持节点发送携带该接入点名称的分组数据协议内容删除请求；
F13、网关通用分组无线业务支持节点接收到步骤F12所述请求后，网关通用分组无线业务支持节点向与其相连的承载网资源管理器发送承载资源释放消息；
F14、承载网资源管理器收到该承载资源释放消息后，释放预留给步骤A所述请求要传输分组数据业务的资源，向承载层的边缘路由器发送业务质量资源释放命令；
F15、承载层的边缘路由器收到该业务质量资源释放命令后，删除步骤A所述请求要传输分组数据业务的路由。
该方法进一步包括更新传输分组数据业务的过程：
F21、当用户设备的位置区域发生变化时，则当前位置区域的服务通用分组无线业务支持节点向网关通用分组无线业务支持节点发送携带该用户设备要接入的分组数据网络接入点名称的分组数据协议内容更新请求；
F22、网关通用分组无线业务支持节点接收到步骤F21所述请求后，网关通用分组无线业务支持节点向与其相连的承载网资源管理器发送释放该用户设备旧的承载资源消息，再发送请求该用户设备当前位置区域和分组网络之间的承载资源消息；
F23、承载网资源管理器收到该承载资源释放消息后，释放该用户设备旧的承载网资源，设置用户设备的当前位置区域和分组网络之间的承载资源；
F24、承载层按照步骤F23设置的承载资源传输步骤A所述请求要传输的分组数据业务。
所述不同的接入点名称设置在归属位置寄存器或/和用户设备中的用户识别模块中。
由上述方案可以看出，本发明提供的方法采用IP骨干网的QOS模型来传输分组数据业务，QOS模型根据不同分组数据业务的QOS要求不同提供不同的承载资源和路由选路，从而在WCDMA中保证传输分组数据业务可靠性的方法，该方法能够保证传输分组数据业务的QOS。
附图说明
图1为现有技术在WCDMA网络中传输分组业务的方法的流程图。
图2为IP网络的QOS模型框图。
图3为本发明的保证所传输分组数据业务的QOS的网络构架图。
图4为本发明保证所传输分组数据业务的QOS时UE接入分组数据网络的实施例流程图。
图5为本发明保证所传输分组数据业务的QOS时UE断开分组数据网络的实施例流程图。
图6为本发明保证所传输分组数据业务的QOS时UE更新接入分组数据网络的实施例流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下举实施例并参照附图，对本发明进行进一步详细说明。
本发明提供的方法基于现有技术中IP骨干网络的QOS模型来传输分组数据业务，该IP骨干网络的QOS模型的框图如图2所示。
该QOS模型按照功能可以划分为三层，分别为：业务控制层、承载控制层和承载层，其中，业务控制层由IP骨干网络中的处理分组数据中请的各类业务服务器组成，向承载控制层申请业务流的承载路径；承载控制层由若干个资源管理器(CM)组成，负责管理承载层的网络资源，包括带宽、处理器和缓冲器(Buffer)等，对于每条有QOS要求的业务流的分组数据业务申请进行资源允许控制、资源分配和选路，满足分组数据业务流的QOS要求；承载层可以分为基础承载网络层和逻辑承载网络层，基础承载网络层是由边缘路由器和核心路由器所组成的IP骨干网络物理实体，承载各类IP业务包，逻辑承载网络层是利用标签交换路径(LSP)技术在基础承载网络层上预先规划和配置的各个逻辑承载网络，每个逻辑承载网络承载特定业务类型或特定QOS等级的IP业务包。
当UE的一个有QOS要求的分组数据业务通过业务控制层向承载控制层申请时，该申请被承载控制层允许后，承载控制层根据该分组数据业务的QOS参数为该分组数据业务选路，并把选路结果和QOS属性下发给基础承载网络层中的边缘路由器，使该分组业务流通过该边缘路由器进入该QOS类分组数据业务的逻辑承载网上，从该边缘路由器出发，经过一些中间转接节点路由器后，到达终点边缘路由器。该分组数据业务流的LSP唯一确定并且LSP的流量得到了严格的控制，各个路由器之间采取MPLSDiffServ(数学证明学习系统差分服务)技术转发报文，从而使该分组数据业务流的QOS得到了严格保证。
由于IP骨干网络包括IP网络和GPRS网络，所以该QOS模型可以在IP网络中实现，也可以在GPRS网络中实现。
本发明具体实现方案是将SGSN和GGSN之间的网络用GPRS网络的QOS模型来构造，将GGSN和分组业务网络之间的网络用IP网络的QOS模型来构造，从而保证所传输分组数据业务的QOS。如图3所示，图3为本发明的保证所传输分组数据业务的QOS的网络构架图：
该网络由业务控制层的SGSN、GGSN和业务接入点(SAP)，承载控制层的CM以及承载层的SGSN、GGSN、SAP及路由器组成，其中SGSN、GGSN和SAP既是业务控制层的网元，又是承载层的网元。在SGSN和GGSN之间的GPRS网络中的承载层边缘路由器为BR1和BR2，边缘路由器BR1和边缘路由器BR2之间存在着若干个核心路由器；在GGSN和SAP之间的IP网络中的承载层边缘路由器为BR3和BR4，边缘路由器BR3和边缘路由器BR4之间存在着若干个核心路由器。
当UE与要接入的分组数据网络之间的距离比较远时，就需要在承载控制层配置多个CM，每个CM控制自己管辖区域内的边缘路由器和核心路由器，当GGSN向与其连接的CM发起资源请求时，该CM与其他的CM进行协商，判断承载资源是否足够，如果承载资源足够，则CM会为该请求所要接入的分组数据业务预留从起点边缘路由器BR1到终点边缘路由器BR4的承载资源，即承载带宽，确定该请求所要接入的分组数据业务的两段LSP，否则，该CM返回承载资源请求失败的响应。
本发明提供的方法为不同移动用户或同一移动用户的不同分组数据业务采用不同的QOS服务，其具体实现方案为：
在移动用户进行签约分组数据业务的时候设置该移动用户的用户级别，用户级别可以分为有QOS保障的金卡用户和无QOS保障的普通用户，并将该设置的用户级别保存在归属位置寄存器(HLR)中的保留字段Odb-HPLMN-Data中，该保留字段Odb-HPLMN-Data共有4个比特位，用来定义移动用户的优先级别，本发明利用其中一个比特位来区分移动用户所签约的分组数据业务是有保证QOS的金卡用户还是普通用户。
在分组数据业务进行规划时，给不同QOS要求的不同类型的分组数据业务设置不同的APN，并将该APN存储在HLR中或/和UE的用户标识模块中。
应用图3所示的网络框架图就可以保证所传输分组数据业务的QOS，如图4所示，图4为本发明保证所传输分组数据业务的QOS时UE接入分组数据网络的实施例流程图：
步骤400、UE通过所属的SGSN向SGSN发起携带有该UE要接入分组网络的接入点名称(APN)的PDP context激活请求；
步骤401、SGSN接收到该PDP context激活请求后，从HLR中获取该UE的用户级别，向GGSN发送该UE的PDP context创建请求，该创建请求的QOS Profile IE中的Traffic Class字段携带有由该UE要接入分组数据网络的APN转换得到的业务类型，该创建请求还携带了该UE的用户级别和QOS参数和要接入分组数据网络的源/目的地址和协议类型；
步骤402～403、GGSN收到该PDP context创建请求后，获得该UE的用尸级别；
由于运营商针对不同QOS要求的不同的分组业务网络定义了不同的APN，，SGSN根据APN转换得到分组数据业务类型，并在GGSN的PDPcontext激活请求消息的QOS Profile IE中的相应字段携带该分组数据业务类型和QOS参数；
如果发送该请求的UE的用户级别为金卡用户并且该请求要接入的分组数据网络的类型为会话类或流类分组，则GGSN分两次向CM发送承载资源请求消息，其中一个承载资源请求消息请求SGSN与GGSN之间的承载资源，另一个承载资源请求消息请求GGSN和SAP之间的承载资源，这两个承载资源请求消息中包括源/目的IP地址，端口号、所应用的网络协议和该请求的QOS参数；
步骤403～404、CM收到这两个请求消息后，根据SGSN和GGSN之间GPRS网及GGSN和SAP之间的IP网络拓扑和资源使用情况，判断承载资源是否够用，如果是，则为本次请求要接入的分组数据业务预留带宽和选择LSP，CM刷新资源占用情况，向边缘路由器发送本次分组数据业务的QOS命令，该命令包括源/目的IP地址，端口号、所应用的网络协议、该请求的QOS参数和该传输分组数据业务的LSP；否则，转入步骤408；
步骤405～406、边缘路由器接收到该QOS命令后，根据该QOS命令中的参数执行路由策略和QOS策略，并向CM返回该QOS命令的响应；
步骤407、CM在收到该QOS命令的响应后，向GGSN返回承载资源申请成功消息；
步骤408、如果CM没有收到该QOS命令的响应或CM的承载资源不够用时，则向GGSN返回承载资源申请失败消息；
步骤409、如果GGSN收到该承载资源申请成功消息后，向SGSN发送PDP context创建请求的成功响应，如果GGSN收到该承载资源申请失败消息后，则向SGSN发送PDP context创建请求的失败响应；
步骤410、SGSN在收到该PDP context创建请求的成功响应后，向UE发送该PDP context激活请求的成功响应，如果SGSN收到PDP context创建请求的失败响应，则向UE发送该PDP context激活请求的失败响应。
PDP context激活请求所要接入的分组数据业务不仅可以从UE传输到SAP，而且也可以从SAP传输到UE。
如果GGSN收到的PDP context创建请求不是金卡用户发送的，则GGSN也按照现有技术中的正常流程处理该PDP context创建请求；如果GGSN收到的PDP context创建请求是金卡用户发送的，但是该PDP context创建请求要接入的分组数据业务即不是会话类也不是流类时，则GGSN也按照现有技术中的正常流程处理该PDP context创建请求。
如图5所示，图5为本发明保证所传输分组数据业务的QOS时UE断开分组数据网络的实施例流程图：
步骤500、UE通过所属的SGSN向SGSN发起携带该UE要断开分组数据网络APN的PDP context去激活请求；
步骤501、SGSN接收到该PDP context去激活请求后，从HLR中获取该UE的设置信息，向GGSN发送该UE的PDP context删除请求，该删除请求的QOS Profile IE中的相应字段携带由该UE要断开分组数据网络APN得到的分组业务类型，该删除请求还携带有UE的用户级别；
步骤502、GGSN收到该PDP context删除请求后，检查该请求的用户级别和携带的业务类型，如果发送该请求的UE的用户级别为金卡用户并且该请求要接入的分组数据业务为会话类和流类分组业务，则分两次向CM发送释放承载资源请求消息，其中一个承载资源请求消息请求释放SGSN与GGSN之间的承载资源，另一个承载资源请求消息请求释放GGSN和SAP之间的承载资源，这两个承载资源请求消息中包括源/目的IP地址，端口号、所应用的网络协议和该请求的QOS参数；
步骤503～504、CM收到这两个请求后，释放为该请求要接入的分组数据业务预留的资源，CM刷新资源占用情况，向边缘路由器发送本次分组数据业务的QOS释放命令，该命令包括源/目的IP地址，端口号、所应用的网络协议、该请求的QOS参数和该传输分组数据业务的LSP；
步骤504～506、边缘路由器接收到该QOS释放命令后，根据该QOS释放命令中的参数释放资源，并向CM返回该QOS释放命令的响应；
步骤507、CM收到该QOS释放命令的响应后，向GGSN返回承载资源释放成功消息；
步骤508、GGSN收到该承载资源释放成功消息后，向SGSN返回PDPcontext删除请求的成功响应；
步骤509、SGSN收到该PDP Context删除请求的成功响应后，向UE发送PDP context去激活请求的成功响应。
同样的，正在和UE进行通信的分组数据网络也可以向GGSN发起PDPcontext去激活请求，断开与UE的通信，该过程与图5所述的过程相同，只不过发起PDP context去激活请求的为分组数据网络。
如图6所示，图6为本发明保证所传输分组数据业务的QOS时UE更新接入分组数据网络的实施例流程图：
步骤600、如果UE的位置区域进行了改变，则当前位置区域的新的(new)SGSN向GGSN发起PDP context更新请求，该更新请求携带用户级别和该UE要接入分组网络的APN；
步骤601、GGSN收到该PDP context更新请求后，检查该请求的用户类别和该APN，根据该请求中的用户类别和APN向CM发起释放旧的(old)SGSN与GGSN之间的承载资源请求，再发起newSGSN与GGSN之间的承载资源的申请请求；
步骤602～603、CM收到这两个请求后，进行LSP重选和CM资源占用的刷新，向边缘路由器发送更新后的QOS命令；
步骤604～605、边缘路由器接收到该更新后的QOS命令后，根据该更新后的QOS命令中的参数执行路由策略和QOS策略，并向CM返回该QOS命令的响应；
步骤606、CM收到该QOS命令的响应后，向GGSN返回承载资源更新成功消息；
步骤607、GGSN收到承载资源更新成功消息后，向SGSN返回PDPContext更新请求的成功响应。
以上所述仅为本发明的最佳实施例，在实际应用中也可以不设置要接入分组数据网络的UE的用户级别，而只根据UE设置的APN确定该UE所发起PDP context激活请求要接入分组数据网络的QOS，与GGSN相接的CM根据该PDP context激活请求要接入分组数据网络的QOS分配承载资源。
由于会话类或流类的分组数据业务要求的QOS较高，所以采用IP骨干网的QOS模型传输会话类或流类的分组数据业务，其他类别的分组数据业务可以采用现有技术的传输方式传输，也可以采用IP骨干网的QOS模型来传输。
本发明提供的方法不仅能够根据不同移动用户、不同业务类型实施不同的QOS策略，而且能够保证QOS的会话类和流类的绝对QOS；本发明提供的方法将负责选路、资源分配等控制部分设备(CM)和负责分组数据转发的承载部分设备，即路由器分离，提高了路由器的效率，取得了很好的效果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1、一种保证传输分组数据业务质量的方法，其特征在于，预先为不同业务质量要求的分组数据网络设置不同的接入点名称，该方法还包括：
A、用户设备向服务通用分组无线业务支持节点发送携带该用户设备要接入的分组数据网络接入点名称的分组数据协议内容激活请求；
B、服务通用分组无线业务支持节点接收到步骤A所述请求后，根据该请求中的接入点名称获取步骤A所述请求要接入的分组数据网络的业务质量参数、源/目的地址和协议类型，向网关通用分组无线业务支持节点发送携带该业务质量参数、源/目的地址和协议类型的分组数据协议内容创建请求；
C、网关通用分组无线业务支持节点接收到步骤B所述请求后，网关通用分组无线业务支持节点向与其相连的承载网资源管理器发送携带了该业务质量参数、源/目的地址和协议类型的承载资源请求消息；
D、承载网资源管理器收到该承载资源请求消息后，根据消息中的业务质量参数，源/目的地址和协议类型，给该请求要传输的分组数据业务分配承载网资源；
E、步骤A所述请求要传输的分组数据业务根据步骤D所述承载网资源，通过承载层传输到步骤A所述请求要接入的分组数据网络中。
2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤D之前，该方法进一步包括：
承载网资源管理器判断是否存在可用的承载网资源，如果是，执行步骤D，否则，向网关通用分组无线业务支持节点发送该承载资源请求消息的失败响应。
3、如权利要求1所述的方法，其特征在于，预先设置用户设备的用户级别为金卡用户或普通用户；
步骤B所述分组数据协议内容创建请求中携带有用户设备的用户级别；
在所述步骤C之前，该方法进一步包括：网关通用分组无线业务支持节点判断步骤B所述分组数据协议内容创建请求中的用户级别是否为金卡用户级别，并且根据该请求中的接入点名称判断步骤A所述请求要传输的分组数据业务类别是否为要求业务质量高的分组数据业务类型，如果是，执行步骤C；否则，按照正常流程处理步骤A所述请求要传输的分组数据。
4、如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述要求业务质量高的分组数据业务类型为会话类或流类。
5、如权利要求3所述的方法，其特征在于，将所述用户设备的用户级别设置在归属位置寄存器中；
步骤B所述分组数据协议内容创建请求中的用户级别是从归属位置寄存器中获取。
6、如权利要求5所述的方法，其特征在于，将所述用户设备的用户级别设置在用户归属位置寄存器中的Odb-HPLMN-Data保留字段中；
步骤B所述分组数据协议内容创建请求中的用户级别是从归属位置寄存器中的Odb-HPLMN-Data保留字段中获取。
7、如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤B所述的由接入点名称得到的业务类型携带在分组数据协议内容创建请求的QOS Profile IE中的TrafficClass中。
8、如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括断开传输分组数据业务的过程：
F11、用户设备向服务通用分组无线业务支持节点发送携带该用户设备要接入的分组数据网络接入点名称的分组数据协议内容去激活请求；
F12、服务通用分组无线业务支持节点接收到步骤F11所述请求后，向网关通用分组无线业务支持节点发送携带该接入点名称的分组数据协议内容删除请求；
F13、网关通用分组无线业务支持节点接收到步骤F12所述请求后，网关通用分组无线业务支持节点向与其相连的承载网资源管理器发送承载资源释放消息；
F14、承载网资源管理器收到该承载资源释放消息后，释放预留给步骤A所述请求要传输分组数据业务的资源，向承载层的边缘路由器发送业务质量资源释放命令；
F15、承载层的边缘路由器收到该业务质量资源释放命令后，删除步骤A所述请求要传输分组数据业务的路由。
9、如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括更新传输分组数据业务的过程：
F21、当用户设备的位置区域发生变化时，则当前位置区域的服务通用分组无线业务支持节点向网关通用分组无线业务支持节点发送携带该用户设备要接入的分组数据网络接入点名称的分组数据协议内容更新请求；
F22、网关通用分组无线业务支持节点接收到步骤F21所述请求后，网关通用分组无线业务支持节点向与其相连的承载网资源管理器发送释放该用户设备旧的承载资源消息，再发送请求该用户设备当前位置区域和分组网络之间的承载资源消息；
F23、承载网资源管理器收到该承载资源释放消息后，释放该用户设备旧的承载网资源，设置用户设备的当前位置区域和分组网络之间的承载资源；
F24、承载层按照步骤F23设置的承载资源传输步骤A所述请求要传输的分组数据业务。
10、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述不同的接入点名称设置在归属位置寄存器或/和用户设备中的用户识别模块中。
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