CN100337435C - 会话管理修改流程的优化方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及通信领域，公开了一种会话管理修改流程的优化方法，使得SGSN的SM功能在修改流程中只有当时机合适时，才会通知RNC修改RAB，从而既节省了不必要的信令，同时又保证了网络各实体间PDP信息的一致，保证用户得到的服务质量，节约空中接口资源。这种会话管理修改流程的优化方法增加了一个用于判断是否需要通知RNC修改RAB的流程，使得SGSN在修改流程中，只在必要的时候才进行有关通知修改操作。

Description

会话管理修改流程的优化方法

技术领域

本发明涉及通信领域，特别涉及通用无线分组业务中的会话管理。

背景技术

随着时代与技术的进步，人类对移动性与信息的需求急剧上升，人们希望无论何时、何地，当需要的时候，就能高速访问互联网或企业内部网，收发电子邮件，进行电子商务，交换文件、传真和其他的数据，从而提高自己在社会生活中的竞争优势，获得一个更加灵活的生活方式。目前第2代一动通信系统全球移动通信系统(Global System for mobile Communication，简称“GSM”)仅通过电路交换与短消息方式提供移动数据功能，前者速率只有9.6kbps，后者一次只能传送几十个字符，显然已远不能满足用户对无线数据的需求。随着技术的发展，相继出现了第2.5代和第3代移动通信系统。前者主要指通用分组无线业务(General Packet Radio Service，简称“GPRS”)系统，后者主要指通用移动通信系统(Universal Mobile TelecommunicationsSystem，简称“UMTS”)。

GPRS系统和UMTS系统都主要由以下部分组成：通用移动通信系统地面无线接入网(UMTS Terrestrial Radio Access Network，简称“UTRAN”)、核心网(Core Network，简称“CN”)和用户设备(User Equipment，简称“UE”)。其中UTRAN用于处理所有与无线有关的功能；而CN处理UMTS系统内所有的话音呼叫和数据连接与外部网络的交换和路由。

在CN中，一个重要设备为服务GPRS支持节点(Serving GPRS SupportNode，简称“SGSN”)，它主要用于完成分组数据包的路由与转发、加密与鉴权、会话管理、移动性管理、逻辑链路管理、话单产生和输出等。如图1所示，SGSN通过Gs接口与移动交换中心/拜访位置寄存器(MobileSwitching Center/Visitor Location Register，简称“MSC/VLR”)相连；通过Lg接口与关口移动位置中心(Gateway Mobile Location Center，简称“GMLC”)相连；通过Ge接口与业务控制节点(Service Control Point，简称“SCP”)相连；通过Gd接口与短消息中心(Short Message Center，简称“SMC”相连；通过Gr接口与归属位置寄存器/鉴权中心(Home LocationRegister/Authentication Center，简称“HLR/AUC”)相连；通过Gn接口与网关GPRS支持节点(Gateway GPRS Support Node，简称“GGSN”)相连；通过Ga接口与计费网关(Charging Gatway，简称“CG”)相连；通过lu-ps接口与UTRAN相连；通过Gb接口与基站子系统(Base Station Subsystem，简称“BSS”)相连；通过Gp接口与其他SGSN相连。

在上述附图所示的网络中，移动台(Mobile Station，简称“MS”)与GGSN之间的业务数据需要通过SGSN来实现路由和转发。这里涉及到SGSN的会话管理(Session Management，简称“SM”)功能。它是第三代合作伙伴项目(3rd Generation Partnership Project，简称“3GPP”)协议中连接管理层(Connection Management，简称“CM”)的一个主要的组成部分，位于移动性管理(Mobile Management，简称“MM”)和用户面之间，使用更底层提供的无应答数据传送服务，向高层，即用户面提供连接管理服务。

具体的说，SGSN的SM功能一方面完成CN中SGSN到GGSN之间的GPRS隧道协议隧道(GPRS Tunnelling Protocol Tunnel，简称“GTP隧道”)的建立、修改和释放的控制功能，另一方面完成SGSN和无线网络控制器(Radio Network Controller，简称“RNC”)以及MS之间无线接入承载(RadioAccess Bearer，简称“RAB”)业务的建立、修改和释放的控制功能。这里的RAB业务提供了信令和用户数据在MS与核心网之间的保密传输，并向签约的UMTS承载业务提供足够的服务质量(Quality of Service，简称“QoS”)，为信令传输提供默认的QoS。

上述的MS与GGSN之间的数据路由信息是由分组数据协议上下文(Packet Data Protocol Context，简称“PDP上下文”)管理的。而PDP上下文的激活、去活、修改等过程正是由SGSN的SM功能实现的。在SGSN、GGSN、MS中都保存有PDP上下文，PDP上下文中保存了与特定PDP相关的信息。只有在PDP上下文处于激活状态下，才能进行业务数据的传输。但是在激活状态下，PDP上下文中的各种相关信息并不是一成不变的，它们可以通过修改流程得到改变。在修改流程中，这些信息的改变都会通过信令通知到各相关的网络实体，如GGSN、RNC、MS等，使得各网络实体中保存的PDP信息保持一致。

根据协议3GPP TS 23.060的规定，PDP上下文中的以下参数可以被修改：协商的QOS(QoS Negotiated)、无线优先级(Radio Priority)、分组流标识(Packet Flow Id)、PDP地址(PDP Address)和业务流量模板(Traffic FlowTemplate，简称“TFT”)。然而，由于Radio Priority和Packet Flow Id都是SGSN根据QoS Negotiated选择的，因此实质上可以修改的只有QoSNegotiated、PDP Address和TFT三个参数。

其中，QoS Negotiated指的是PDP在激活流程中各网络实体协商出来的服务质量，它定义了该PDP上下文在激活状态下能够得到的服务质量，存在于MS、RNC、SGSN和GGSN等各网络实体中，只有各网络实体都保证了该服务质量，用户才能在最终进行数据传输中得到应有的服务。

PDP Address是PDP在激活状态下，MS利用该PDP进行数据传输所使用的地址，一般是网间互联协议(Internet Protocol，简称“IP”)地址。该地址可能由GGSN在激活流程中分配给MS，也可能是运营商分配给MS的永久IP地址，还有可能是外部的分组数据网(Packet Data Network，简称“PDN”)分配给MS的。由于SGSN和RNC之间、SGSN和GGSN之间都是利用GTP隧道进行通信的，因此PDP Address主要用于MS、GGSN和外部数据网之间IP层路由，对于RNC来说是不可见的，SGSN也仅仅是存储，并在MS与GGSN之间转发该信息。

至于TFT则用于以下情况：在多个PDP共享同样的PDP地址时，GGSN根据它来决定将下行数据包路由到哪一个GTP隧道，然后传递给MS。TFT由MS在激活或二次激活流程中发送给GGSN，也只能由MS进行修改。RNC和SGSN对TFT都只是进行透明传输。

上述三个参数的修改可由不同的实体发起。具体的说，SGSN可以发起修改QoS Negotiated的流程；GGSN可以发起修改QoS Negotiated和PDPAddress的流程；MS可以发起修改QoS Negotiated和TFT的流程。

然而，在现有的协议3GPP TS 23.060对于三种修改流程的描述中，对修改流程中是否需要执行RAB指配流程(RAB Assignment procedure)以通知RNC进行RAB修改的说明十分模糊，也就是说，对何种情况下需要或不需要完成修改RAB的流程没有具体说明。

在实际应用中，上述方案存在以下问题：是否需要通知RNC修改RAB取决于设备提供商。如果在不需要通知RNC修改RAB时却执行了RAB修改流程，不仅会增加信令负担，而且也增加了整个修改流程失败的可能性。在需要通知RNC修改RAB时却没有通知，会导致网络各实体中保存的PDP相关信息不一致，用户的服务质量无法得到保证，甚至浪费宝贵的空中接口资源。

造成这种情况的主要原因在于，现有的协议中没有明确地规定通知RNC修改RAB的时机。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种会话管理修改流程的优化方法，使得SGSN在修改流程中只有当时机合适时，才会通知RNC修改RAB，从而既节省了不必要的信令，同时又保证了网络各实体间PDP信息的一致，保证用户得到的服务质量，节约空中接口资源。

为实现上述目的，本发明提供了一种会话管理修改流程的优化方法，包含以下步骤：

A判断所述修改流程是否由网关通用分组无线业务支持节点发起，且只修改分组数据协议地址，或由移动台发起，且只修改业务流量模板，如果是，则无须通知无线网络控制器修改无线接入承载，否则执行步骤B；

B判断所述修改流程中，对无线网络控制器有影响的服务质量参数是否发生变化，如果是，则通知所述无线网络控制器修改所述无线接入承载，否则不通知无线网络控制器修改无线接入承载。

其中，所述修改流程用于通用分组无线业务支持节点的会话管理修改流程。

所述步骤B还包含以下子步骤：

B1判断QoSNew与QoSOld中的流量等级参数是否相等，如果是，则执行步骤B2，否则通知所述RNC修改所述无线接入承载；

B2判断QoSNew的流量等级参数是否为会话等级或流等级，如果是，则执行步骤B3，否则执行步骤B5；

B3判断QoSNew与QoSOld中的传递时延参数是否相等，如果是，则执行步骤B4，否则通知所述RNC修改所述无线接入承载；

B4判断QoSNew与QoSOld中的保证比特率是否相等，如果是，则执行步骤B5，否则通知所述RNC修改所述无线接入承载；

B5判断QoSNew的流量等级是否为交互等级，如果是，则执行B6，否则，执行步骤B7；

B6判断QoSNew与QoSOld中的发送控制优先级是否相等，如果是，执行步骤B7，否则，通知所述无线网络控制器修改所述无线接入承载；

B7判断QoSNew与QoSOld是否有其他参数不等，如果是，则通知所述无线网络控制器修改所述无线接入承载，否则无须通知无线网络控制器修改无线接入承载。

所述其他参数包含最大业务数据单元长度、上行最大比特率、下行最大比特率、发送次序和业务数据单元误码率。

通过比较可以发现，本发明的技术方案与现有技术的区别在于，增加了一个用于判断是否需要通知RNC修改RAB的流程，使得SGSN在修改流程中，只在必要的时候才进行有关通知修改操作。

这种技术方案上的区别，带来了较为明显的有益效果，即一方面节省了不必要的信令，另一方面也保证了RNC中存储的QoS Negotiated信息与SGSN、GGSN和MS等其它网络实体保持一致，避免空中接口资源的浪费，同时更好的保证用户得到的服务质量。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的GPRS/UMTS网络示意图；

图2是根据发明的一个实施例的判断是否需要通知RNC修改RAB的方法流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

总的来说，在SGSN的SM功能的修改流程中，有以下三种情况无须通知RNC修改RAB：

1、GGSN发起的修改，且只要求修改PDP Address时，则没有必要通知RNC修改RAB，因为PDP Address对于RNC是不可见的。

2、MS发起的修改，且只要求修改TFT时，则没有必要通知RNC修改RAB，因为TFT对于RNC来说是不可见的。

3、MS、SGSN或GGSN发起的修改流程修改了QoS Negotiated，但属于特殊情况，无须通知RNC修改RAB。

下面进一步说明造成第3点所述的特殊情况的原因。

首先，QoS中的各个参数并不是在任何情况下都生效的。根据协议3GPPTS 23.107和协议3GPP TS 24.008的规定，以下参数在特定情况下才是生效的：

流量等级(Traffic class)参数为会话等级(Conversational class)或流等级(Streaming class)时，传递延迟(Transfer delay)参数才生效。

Traffic class参数为交互等级(Interactive class)时，发送控制优先级(Traffic handling priority)参数才生效。

Traffic class参数为Conversational class或Streaming class时，保证比特率(Guaranteed bit rate)参数才生效。

只有这些参数有效时，才需要通知RNC修改RAB。

其次，SGSN和GGSN都具有对QoS进行协商的功能，也就说根据当时的网络负荷状况、自身的QoS支持能力和用户本身签约的QoS等限制条件，协商降低QoS。这样，即使MS、SGSN或GGSN发起修改流程的初衷是修改QoS，但是实际上最终的结果也可能是QoS没有发生任何改变。因此须要对修改流程中由SGSN、GGSN协商出来的新的QoS Negotiated和修改前PDP上下文使用的QoS Negotiated进行比较，以判断是否需要通知RNC修改RAB。

结合上述各种情况，本发明提出了一个判断算法流程，用于在修改流程中决定SGSN是否需要执行RAB指配流程通知RNC修改RAB。具体流程如附图2所示。在附图2中，返回值为TRUE表示需要执行RAB指配流程，返回值为FALSE则反之；QoSNew表示修改流程中由SGSN和GGSN协商出来的新的QoS Negotiated；QoSOld表示修改前PDP上下文使用的QoSNegotiated。下面结合附图2进一步说明有关过程。

如图2所示，首先，进入步骤101，判断是否是GGSN发起的修改流程并且只要求修改PDP Address，如果是则直接返回FALSE；否则进入步骤102。如上所述，如果只修改PDP Address，RNC是不可见的，因此没必要通知它修改RAB。

在步骤102中，判断是否是MS发起的修改流程并且只要求修改TFT，如果是则直接返回FALSE；否则进入步骤103。如上所述，如果只修改TFT，RNC是不可见的，因此没必要通知它修改RAB。

在步骤103中，判断QoSNew中的流量等级(Traffic class)参数与QoSOld中的流量等级(Traffic class)参数是否相等。如果相等，则进入步骤104；否则直接返回TRUE。显而易见，如果SGSN和GGSN协商出来的新的QoSNegotiated与原来使用的QoS Negotiated不同，是必须通知RNC修改RAB的；然而，如果它们的流量等级(Traffic class)参数相同，还需要作进一步判断。

在步骤104中，判断QoSNew中的流量等级(Traffic class)参数是否为Conversational Class(会话等级)或Streaming Class(流等级)，如果是则进入步骤105；否则进入步骤107。本步骤用于判断流量等级(Traffic class)参数是是否属于实时类。

在步骤105中，判断QoSNew与QoSOld中的传递时延(Transfer delay)参数是否相等。如果相等，进入步骤106；否则直接返回TRUE。因为QoS参数传递时延(Transfer delay)参数只有当流量等级(Traffic class)参数为实时类时才有效，如果流量等级(Traffic class)参数不是实时类，即使传递时延(Transfer delay)参数不同，也无须通知RNC修改RAB；但是，经过步骤104的判断后，此时如果不同，则必须进行有关通知修改操作。

在步骤106中判断QoSNew与QoSOld中的保证比特率(Guaranteed bitrate)是否相等。如果相等，进入步骤107；否则直接返回TRUE。进行本步骤的原因与上述步骤105所述的一致。

在步骤107中，判断QoSNew中的流量等级(Traffic class)参数是否为交互等级(Interactive Class)，如果是则进入步骤108；否则转至步骤109。本步骤用于判断流量等级(Traffic class)参数是否属于交互类。

在步骤108中，判断QoSNew与QoSOld中的发送控制优先级(Traffichandling priority)是否相等，如果相等，则进入步骤109；否则直接返回TRUE。因为QoS参数发送控制优先级(Traffic handling priority)只有当流量等级(Traffic class)参数为交互类时才有效，如果流量等级(Traffic class)参数不是交互类，即使发送控制优先级(Traffic handling priority)不同，也无须通知RNC修改RAB；但是，经过步骤107的判断后，此时如果不同，则必须进行有关通知修改操作。

在步骤109中，判断QoSNew与QoSOld是否还有其它QoS参数不相等，如果是则返回TRUE，如果否则返回FALSE。值得说明的是，这里指的其他QoS参数包括最大业务数据单元长度(Maximum Service Data Unit size)、上行最大比特率(Maximum bit rate for uplink)、下行最大比特率(Maximum bitrate for downlink)、发送次序(Delivery order)和业务数据单元误码率(ServiceData Unit error ratio)等。

需要说明的是，本说明书为了简明，在此应用的下述现有文献的相关段落不在此复述：

3GPP TS 23.060：″3rd Generation Partnership Project；TechnicalSpecification Group Services and System Aspects；General Packet Radio Service(GPRS)；Service description″(3GPP TS 23.060：“第三代合作伙伴项目；服务及系统层次技术规范组；通用分组无线业务；服务描述”)

3GPP TS 24.008：″3rd Generation Partnership Project；TechnicalSpecification Group Core Network；Mobile radio interface layer 3 specification；Core Network Protocols-Stage 3″(3GPP TS 24.008：“第三代合作伙伴项目；核心网络技术规范组；移动无线接口层3规范；核心网络协议-第3阶段”)

3GPP TS 23.107：″3rd Generation Partnership Project；TechnicalSpecification Group Services and System Aspects；QoS Concept andArchitecture″(3GPP TS 23.107：“第三代合作伙伴项目；服务及系统层次技术规范组；服务质量概念及架构”)

虽然通过参照本发明的某些优选实施例，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。

Claims (4)

1.一种会话管理修改流程的优化方法，其特征在于，包含以下步骤：

A判断所述修改流程是否由网关通用分组无线业务支持节点发起，且只修改分组数据协议地址，或由移动台发起，且只修改业务流量模板，如果是，则无须通知无线网络控制器修改无线接入承载，否则执行步骤B；

B判断所述修改流程中，对无线网络控制器有影响的服务质量参数是否发生变化，如果是，则通知所述无线网络控制器修改所述无线接入承载，否则不通知无线网络控制器修改无线接入承载。

2.根据权利要求1所述的会话管理修改流程的优化方法，其特征在于，所述修改流程用于通用分组无线业务支持节点的会话管理修改流程。

3.根据权利要求1所述的会话管理修改流程的优化方法，其特征在于，所述步骤B还包含以下子步骤：

B1判断第一与第二服务质量参数中的流量等级参数是否相等，如果是，则执行步骤B2，否则通知所述无线网络控制器修改所述无线接入承载，其中，第一服务质量参数是所述修改流程中由服务通用分组无线业务支持节点和网关通用分组无线业务支持节点协商出来的新的协商服务质量；第二服务质量参数是修改前分组数据协议上下文使用的协商服务质量；

B2判断第一服务质量参数的流量等级参数是否为会话等级或流等级，如果是，则执行步骤B3，否则执行步骤B5；

B3判断第一与第二服务质量参数中的传递时延参数是否相等，如果是，则执行步骤B4，否则通知所述无线网络控制器修改所述无线接入承载；

B4判断第一与第二服务质量参数中的保证比特率是否相等，如果是，则执行步骤B5，否则通知所述无线网络控制器修改所述无线接入承载；

B5判断第一服务质量参数的流量等级是否为交互等级，如果是，则执行B6，否则，执行步骤B7；

B6判断第一与第二服务质量参数中的发送控制优先级是否相等，如果是，执行步骤B7，否则，通知所述无线网络控制器修改所述无线接入承载；

B7判断第一与第二服务质量参数是否有其他参数不等，如果是，则通知所述无线网络控制器修改所述无线接入承载，否则无须通知无线网络控制器修改无线接入承载。

4.根据权利要求3所述的会话管理修改流程的优化方法，其特征在于，所述其他参数包含最大业务数据单元长度、上行最大比特率、下行最大比特率、发送次序和业务数据单元误码率。

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