CN104507128A - 一种基于用户体验质量QoE的服务级别QoS映射管理方法 - Google Patents

一种基于用户体验质量QoE的服务级别QoS映射管理方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于用户体验质量QoE的服务级别QoS映射管理方法，属于无线通信技术领域。首先在移动管理设备MME上预置用户类型与各业务类型MOS分数对应表、业务类型与MOS分数映射表和各业务类型MOS分数与服务级别QoS映射表。在用户终端设备UE请求服务时，用户终端设备UE通过接入网节点eNodeB向移动管理设备MME上报业务类型和当前用户信息。移动管理设备MME根据用户终端设备UE发送来的业务类型，查询用户类型与各业务类型MOS分数对应表，得到当前用户的该业务类型对应的MOS分数。最后根据当前网络状况，动态选择最低服务级别QoS。本发明方法具有可根据网络状况，动态建立最低级别的QoS承载，保证用户对业务的体验质量并减少网络资源浪费等优点。

Description

一种基于用户体验质量QoE的服务级别QoS映射管理方法
技术领域
本发明涉及一种基于用户体验质量QoE的服务级别QoS映射管理方法，属于无线通信技术领域。
背景技术
随着无线网络的快速发展，各种类型的新业务不断涌现，如VoIP、视频等多媒体业务，尤其是是以多媒体为代表的业务，在传统的服务质量(Quality of Service，QoS)要求之间存在很大的差异。相同的QoS对不同业务，会有很大不同的用户体验。正是这种移动网络业务的差异性，使得对QoS管理提出了更高的要求。未来移动通信系统的发展需要进一步满足不同业务QoS要求，并能够以用户为基准，提供更好用户体验质量的业务。
QoS提出的最初目标是为了确保当终端用户使用某种特定业务时可以获得最好的体验。这种服务质量只是通过丢包率、带宽等一些离散的、客观的指标来衡量业务。但这种衡量方式有很大局限和缺点，例如相同的QoS参数对于不同业务有着相同的服务质量，这与实际的情况有很大的出入。因为服务质量缺少人的主观感受这一表征元素，使得这些参数并不能完全刻画无线网络的传输状态是否真实满足用户的需求。因此单纯的通过QoS并不能够准确反映用户对服务体验的满意程度。从用户的角度出发，用户体验质量(Quality of Experience,QoE)的提出不仅能够解决单纯的物理参量不能够真实反映视频质量本身的问题，更能够以用户体验作为中心更好的改善业务服务和对QoS资源进行管理。QoE的数量量化指标可以通过平均意见得分(Mean of Score,MOS)进行测量。
QoS映射类型上分为两大类，一种是水平映射，主要体现在不同网络构成中的水平QoS映射，是在不同网络间QoS信息的交互和协商。另一种是垂直映射，主要体现在同一种网络环境中，不同网络层次的映射。
服务级别中的QoS参数具体包括QoS等级标志(QoS ClassIdentifier,QCI)、分配与保留优先级(Allocation/Retension Priority,ARP)、保证比特率(Guarantee Bit Rate,GBR)、最大比特率(Maximum Bit Rate,MBR)以及聚合最大比特率(Aggregated Maximum Bit Rate，AMBR)。根据保证比特率GBR和非保证比特率Non-GBR两种不同的承载场景，AMBR又可分为用户聚合最大比特率(User Equipment Aggregated Maximum BitRate,UE-AMBR)和接入点聚合最大比特率(Access Point Name AggregatedMaximum Bit Rate)。
各个参数的具体解释和意义如下：(1)QoS等级标志(QCI)，QCI可同时应用于保证比特率GBR和非保证比特率Non-GBR承载。QCI用于指定访问节点内的控制承载级分组转发方式(如调度权重、接纳门限、队列管理门限、链路层协议配置等),由运营商预先设置到接入网节点(比如eNodeB)中。在访问节点的接口上使用QCI而不是传输一组QoS参数主要是为了减少接口上的控制信令数据传输量,并且在多厂商互联和漫游环境下使用不同设备或系统间的互连互通更加容易。(2)分配和保留优先级(ARP)，可同时应用于GBR和Non-GBR承载。ARP的主要目的是决定是否接受请求的承载建立/修改(尤其对于GBR承载的无线容量是否有效),或者在资源受限时拒绝上述请求。另外，接入网节点(如eNodeB)可以使用ARP决定资源受限时,哪个承载可以丢弃。一个承载的ARP仅在承载建立成功之前对承载的建立产生影响。承载建立之后再需要对承载的特性进行改变时,由QCI、GBR、MBR和AMBR等参数决定。(3)保证比特速率(GBR)，仅应用于GBR承载,提供给GBR承载保证的比特速率,GBR承载的业务包括语音、视频和实时游戏等。(4)最大比特速率(MBR)，仅应用于GBR承载,它为业务设置数据传输速率的限制。如果发现业务的数据传输速率超过MBR时,网络将通过业务量整形算法来限制速率。MBR的值一般大于或等于GBR的值。(5)聚合最大比特速率(AMBR)，仅应用于Non-GBR承载,同一个用户设备(User Equipment，UE)的多个系统构架演进(System Architecture Evolution,SAE)承载可以共享同一个聚合最大比特速率AMBR,即一组系统构架演进(System Architecture Evolution,SAE)承载中的每个承载可以使用全部的AMBR资源,例如当其他系统构架演进(System Architecture Evolution,SAE)承载没有任何业务流时,有业务流的那个承载可以使用全部的AMBR定义的全部带宽。如果超出了AMBR限制,网络可能在上行链路和下行链路使用业务流量调节算法,就像MBR的调节算法一样。
为了使这些参数能够更好的反映用户业务体验，在不同的业务类型下，需要对不同的参数组合进行主观MOS的映射。为了对不同的业务类型进行映射，表1给出了不同业务类型的QoE预期。
表1不同移动业务类型对QoE预期
移动业务类型 QoE预期
语音业务 高
网页浏览 低
视频业务 高
实时游戏业务 高
发明内容
本发明的目的是提出一种基于用户体验质量QoE的服务级别QoS映射管理方法，在保障用户用户体验质量QoE的前提下，根据当前的网络状况动态选择最低服务级别QoS，达到最大限度节省网络资源的目的。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种基于用户体验质量QoE的服务级别QoS映射管理方法，用于无线网络通信中动态选择服务级别QoS；所述无线网络中包括移动管理设备(MME)、接入网节点(eNodeB)和用户终端设备(UE)；用户终端设备UE通过接入网节点eNodeB接入无线网络，移动管理设备MME对接入网节点eNodeB进行管理；其特征在于：其具体操作步骤为：
步骤一、在移动管理设备MME上预置用户类型与各业务类型MOS分数对应表、业务类型与MOS分数映射表和各业务类型MOS分数与服务级别QoS映射表。
所述用户类型与各业务类型MOS分数对应表中一种用户类型对应多个业务类型，一组{用户类型，业务类型}对应一个MOS分数。各用户类型以及与其对应的各业务类型MOS分数由人为预先设定。
所述业务类型与MOS分数映射表中，某一业务类型用符号x表示，业务x对应有N个不同的MOS分数，分别用符号N表示，其中i∈{1,2……,N}，N为正整数。各业务类型对应的MOS分数由人为预先设定。
所述各业务类型MOS分数与服务级别QoS映射表具体为各业务类型MOS分数与QoS参数集合的映射。某一业务类型x的N个MOS分数分别对应一个QoS参数集合，用符号表示；每个x包括n个QoS参数子集，分别用符号n表示。每一个QoS参数子集代表一种服务级别。n均由QoS等级标志QCI、分配与保留优先级ARP、保证比特率GBR、最大比特率MBR以及聚合最大比特率AMBR参数构成，各参数的值由人为预先设定。
步骤二、在步骤一操作的基础上，用户终端设备UE请求服务时，用户终端设备UE通过接入网节点eNodeB向移动管理设备MME上报业务类型和当前用户信息。
当前用户信息包括用用户类型、移动设备识别码和当前网络状态。当前网络状态包括丢包率、时延和最大带宽。
丢包率为当前信道状况下数据包丢失概率；时延为当前信道状况下数据传输时延；最大带宽为用户终端设备UE当前时刻请求服务需要满足的最高带宽；丢包率、时延和最大带宽均为用户终端设备UE周期性反馈的信道状态。
步骤三、在步骤二操作的基础上，移动管理设备MME根据用户终端设备UE发送来的业务类型，查询用户类型与各业务类型MOS分数对应表，得到当前用户的该业务类型对应的MOS分数。
步骤四、在步骤三操作的基础上，选择服务级别QoS。具体为：
步骤4.1：将移动管理设备MME根据步骤三得到的业务类型对应的MOS分数或者步骤4.3中所述下一级别MOS分数作为当前MOS分数，在各业务类型MOS分数与服务级别QoS映射表中查找当前MOS分数对应的QoS参数集中最低级别的QoS参数子集，如果当前MOS分数对应的最低级别QoS参数组能够满足当前网络状态，则将当前MOS分数对应的最低级别QoS作为承载建立链接；否则，执行步骤4.2的操作。
步骤4.2：选择当前MOS分数对应的QoS参数集中上一级别的QoS参数子集，如果上一级别的QoS参数子集能够满足当前网络状态，则将上一级别的QoS参数子集作为承载建立链接；否则，重复执行步骤4.2的操作。如果该MOS分数对应的所有QoS参数子集均不能满足当前网络状态，则执行步骤4.3的操作。
步骤4.3：在业务类型与MOS分数映射表中查找当前MOS分数下一级别的MOS分数，如果存在下一级别MOS分数，则使用下一级别MOS分数，重复步骤四的操作；否则，使用当前MOS分数对应的QoS参数集中最低级别的QoS参数子集作为承载建立链接。
通过上述步骤的操作，即可根据当前网络状况，完成动态选择最低服务级别QoS。
有益效果
本发明提出的一种基于用户体验质量QoE的服务级别QoS映射管理方法与已有技术相比较，具有根据网络状况，动态建立最低级别的QoS承载，保证用户对业务的体验质量并减少网络资源浪费等优点。
附图说明
图1为本发明具体实施方式中移动管理设备(MME)、接入网节点(eNodeB)和用户设备(UE)之间的信息交互示意图；
图2为本发明具体实施方式中基于用户体验质量QoE的服务级别QoS映射管理方法的操作流程示意图。
具体实施方式
为了更好的说明本发明的技术方案，下面通过实施例和附图，对本发明做进一步说明。
本实施例以视频业务中的HTTP渐进下载流媒体业务为例。渐进式下载是一种简单的从HTTP WEB服务器下载文件的普通方式。大多数媒体播放器和平台都支持渐进式下载，包括Adobe Flash、Silverlight和Windows媒体播放器。现在流行的视频共享网站几乎都使用渐进式下载技术，例如优酷，土豆。HTTP WEB服务器几乎每次只传送约十秒的媒体数据给客户端，它在媒体文件下载完成之前一直在传送数据流。传统渐进式下载的视频如果在开始播放时就暂停了，等待一段时间，整个视频文件就都下载到浏览器的缓存里，然后可以不停顿地、平滑地观看整个视频。
使用本发明提出的基于用户体验质量QoE的服务级别QoS映射管理方法动态建立最低级别的QoS承载的具体过程为：
步骤一、在移动管理设备MME上预置用户类型与各业务类型MOS分数对应表、业务类型与MOS分数映射表和各业务类型MOS分数与服务级别QoS映射表。
在本实施例中，分为三种用户类型编号1，2，3，分别表示视频型用户，语音型用户和游戏型用户，业务类型包括：语音业务、网页浏览、HTTP渐进下载流媒体业务和实时游戏业务，其对应的业务类型和预设MOS分如表2所示。
表2用户类型与各业务类型MOS分数对应表
业务类型与MOS分数映射表如表3所示。针对语音业务，网页浏览，视频业务(HTTP渐进下载流媒体业务)和实时游戏业务，建立不同的业务对应的MOS分分布表。每种业务对应的MOS分有最大值、最小值和等级数。例如语音业务，最大值为4.5，最小值为3分，等级数为4，等级间隔为0.5分，语音业务对应的MOS分布为4.5分,4分,3.5分,3分。这些分数根据用户的主观测试所得。其他业务也是如此。
表3不同业务类型与MOS分数映射表
视频HTTP渐进下载业务MOS分数与服务级别QoS映射表如表4所示，每个MOS分数对应的服务级别由第1级别到第4级别依次降低。
表4视频HTTP渐进下载业务MOS和QoS映射表
步骤二、A用户终端设备UE请求视频业务(HTTP渐进下载流媒体业务)，A用户终端设备UE通过接入网节点eNodeB向移动管理设备MME上报业务类型和当前用户信息。
业务类型为视频业务(HTTP渐进下载流媒体业务)；用户类型为1，移动设备识别码为123456789123456，丢包率10-6，时延300ms，最大带宽为10Mbps。
步骤三、在步骤二操作的基础上，移动管理设备MME根据用户终端设备UE发送来的业务类型，查询表2，得到当前用户的该业务类型对应的MOS分数为5分。
步骤四、在步骤三操作的基础上，选择服务级别QoS。具体为：
移动管理设备MME根据MOS分数5分，在表4中查找该MOS分数对应的QoS参数集。
为了对应不同网络状态下QCI的选取，3GPP(3rd GenerationPartnership Project)组织发布了QCI指标和对应的承载属性表，如表5所示。表5中不同的QCI值，对应了不同的资源类型、时延和丢包率。
用户可以根据网络状态在满足MOS分的前提下进行相应的QCI选择。
表53GPP定义的QCI属性表
QCI 资源类型 时延(ms) 丢包率
1 GBR 100 10-2
2 GBR 150 10-3
3 GBR 50 10-3
4 GBR 300 10-6
5 NGBR 100 10-6
6 NGBR 300 10-6
7 NGBR 100 10-6
8 NGBR 300 10-6
9 NGBR 300 10-6
由丢包率10-6，时延300ms，最大带宽为10Mbps，通过表5丢包率和时延可知，QCI＝4，6，8，9都满足需求，对于10Mbps带宽选择最接近且满足的AMBR(或MBR)的服务级别，可知表4中MOS分数5分对应4组QoS参数子集中：第2级别：QCI＝6，AMBR＝10Mbps；第3级别：QCI＝8，AMBR＝10Mbps；第4级别：QCI＝9，AMBR＝10Mbps都满足需求。由于第4级别为最低级别，这时采用用第4级别：QCI＝9，AMBR＝10Mbps建立承载，可使MOS满足5分。
如果当前网络状况变为丢包率10-6，时延300ms，最大带宽为8Mbps，通过表5丢包率和时延可知，QCI＝4，6，8，9都满足需求，对于8Mbps带宽选择最接近且满足的AMBR(或MBR)的服务级别，此时选用第1级别：QCI＝4,GBR＝5Mbps,MBR＝8Mbps建立承载，可使MOS满足5分。
如果当前网络状况极度恶化，变为丢包率10-5，时延500ms，最大带宽为4Mbps，这时MOS＝5、MOS＝4分以及MOS＝3分以下都无法满足承载的条件，选择MOS＝3分以下对应的QoS参数集中第4级别：QCI＝9AMBR＝5Mbps，建立承载即可。
通过上述步骤的操作，即可根据当前网络状况，完成动态选择最低服务级别QoS。
本发明的主要内容已通过上述优选实例作了详细介绍，应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (5)

1.一种基于用户体验质量QoE的服务级别QoS映射管理方法，用于无线网络通信中动态选择服务级别QoS；所述无线网络中包括移动管理设备MME、接入网节点eNodeB和用户终端设备UE；用户终端设备UE通过接入网节点eNodeB接入无线网络，移动管理设备MME对接入网节点eNodeB进行管理；其特征在于：其具体操作步骤为：
步骤一、在移动管理设备MME上预置用户类型与各业务类型MOS分数对应表、业务类型与MOS分数映射表和各业务类型MOS分数与服务级别QoS映射表；
步骤二、在步骤一操作的基础上，用户终端设备UE请求服务时，用户终端设备UE通过接入网节点eNodeB向移动管理设备MME上报业务类型和当前用户信息；
当前用户信息包括用用户类型、移动设备识别码和当前网络状态；当前网络状态包括丢包率、时延和最大带宽；
步骤三、在步骤二操作的基础上，移动管理设备MME根据用户终端设备UE发送来的业务类型，查询用户类型与各业务类型MOS分数对应表，得到当前用户的该业务类型对应的MOS分数；
步骤四、在步骤三操作的基础上，选择服务级别QoS；具体为：
步骤4.1：将移动管理设备MME根据步骤三得到的业务类型对应的MOS分数或者步骤4.3中所述下一级别MOS分数作为当前MOS分数，在各业务类型MOS分数与服务级别QoS映射表中查找当前MOS分数对应的QoS参数集中最低级别的QoS参数子集，如果当前MOS分数对应的最低级别QoS参数组能够满足当前网络状态，则将当前MOS分数对应的最低级别QoS作为承载建立链接；否则，执行步骤4.2的操作；
步骤4.2：选择当前MOS分数对应的QoS参数集中上一级别的QoS参数子集，如果上一级别的QoS参数子集能够满足当前网络状态，则将上一级别的QoS参数子集作为承载建立链接；否则，重复执行步骤4.2的操作；如果该MOS分数对应的所有QoS参数子集均不能满足当前网络状态，则执行步骤4.3的操作；
步骤4.3：在业务类型与MOS分数映射表中查找当前MOS分数下一级别的MOS分数，如果存在下一级别MOS分数，则使用下一级别MOS分数，重复步骤四的操作；否则，使用当前MOS分数对应的QoS参数集中最低级别的QoS参数子集作为承载建立链接；
通过上述步骤的操作，即可根据当前网络状况，完成动态选择最低服务级别QoS。
2.如权利要求1所述的一种基于用户体验质量QoE的服务级别QoS映射管理方法，其特征在于：步骤一中所述用户类型与各业务类型MOS分数对应表中一种用户类型对应多个业务类型，一组{用户类型，业务类型}对应一个MOS分数；各用户类型以及与其对应的各业务类型MOS分数由人为预先设定。
3.如权利要求1或2所述的一种基于用户体验质量QoE的服务级别QoS映射管理方法，其特征在于：步骤一中所述业务类型与MOS分数映射表中，某一业务类型用符号x表示，业务x对应有N个不同的MOS分数，分别用符号表示，其中i∈{1,2……,N}，N为正整数；各业务类型对应的MOS分数由人为预先设定。
4.如权利要求1或2所述的一种基于用户体验质量QoE的服务级别QoS映射管理方法，其特征在于：步骤一中所述各业务类型MOS分数与服务级别QoS映射表具体为各业务类型MOS分数与QoS参数集合的映射；某一业务类型x的N个MOS分数分别对应一个QoS参数集合，用符号表示；每个包括n个QoS参数子集，分别用符号表示；每一个QoS参数子集代表一种服务级别；均由QoS等级标志QCI、分配与保留优先级ARP、保证比特率GBR、最大比特率MBR以及聚合最大比特率AMBR参数构成，各参数的值由人为预先设定。
5.如权利要求1或2所述的一种基于用户体验质量QoE的服务级别QoS映射管理方法，其特征在于：步骤二中所述丢包率为当前信道状况下数据包丢失概率；时延为当前信道状况下数据传输时延；最大带宽为用户终端设备UE当前时刻请求服务需要满足的最高带宽；丢包率、时延和最大带宽均为用户终端设备UE周期性反馈的信道状态。
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