CN100454859C - Umts网络中ip多媒体会话无线接入承载的方法 - Google Patents

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Abstract

一种UMTS网络中IP多媒体会话无线接入承载方法，包含：用户设备与IP多媒体子系统之间建立IP多媒体会话；将有关SDP参数映射为授权的IP QoS参数，并从有关SDP参数中提取媒体IP分组的格式信息，将授权的IP QoS参数和媒体IP分组的格式信息传送给GPRS分组数据网；授权的IP QoS参数被映射为授权的UMTS QoS参数，媒体IP分组的格式信息被转换为RANAP有关消息；用户设备将媒体特性和应用需求映射为UMTS QoS参数，发送至GPRS分组数据网，以对来自用户设备的UMTS QoS参数与所述授权的UMTS QoS参数进行比较，根据比较结果，UMTS无线接入网同意PDP Context的激活或更新。根据本发明的方法不改变现有3GPP协议框架，利用已有的IMS域中基于SBLP的QoS控制机制，使非等错误保护的实现方法与UMTS的端到端IP QoS结构一致。

Description

UMTS网络中IP多媒体会话无线接入承载的方法
技术领域
本发明涉及UMTS(通用移动通信系统)中与IP多媒体子系统(IMS)相关的技术，特别涉及在UMTS系统中实现IP多媒体会话(Session)无线接入承载(RAB)非等错误保护(UEP)的方法。
背景技术
UMTS(通用移动通信系统)系统是无线技术采用WCDMA的第三代移动通信系统，其标准化工作由3GPP(第三代合作项目)组织完成，到目前为止已发展四个版本，即Release 99、Release 4、Release 5和Release 6。在Release 5中，UMTS核心网在原有的电路交换(CS)域和分组交换(PS)域的基础上，引入了一个新的域即IP多媒体子系统(IMS)域。
IMS域是采用IP应用级信令SIP(会话发起协议)实现IP多媒体会话呼叫控制的提供IP多媒体业务的网络，其核心是功能上相当于SIP服务器的称为呼叫状态控制功能(CSCF)的网元。在IMS域网络结构中，原PS域核心网，即GPRS(通用分组无线业务)分组数据网，实际上是作为提供IP多媒体业务信令和用户数据承载的分组网络。
在当前的3GPP规范中，CS域对包括AMR(自适应多速率)语音业务在内的会话及流类型业务的非等错误保护提供了较好的支持。以AMR语音业务为例，CS域核心网具有完全的AMR语音帧数据流结构的信息，因此CS域核心网可以在建立AMR语音的RAB时指定其子流SDU(服务数据单元)的格式等参数，从而在无线接口上实现各子流的非等错误保护。相比之下，在IMS域中，IP多媒体会话是通过端到端的应用级信令建立的，而通过RANAP(无线接入网应用协议)信令控制IP多媒体会话RAB建立的核心网网元是SGSN(服务GPRS支持节点)，但是PS域核心网仅为IMS多媒体业务提供分组承载业务，SGSN并不能直接获得与媒体特性相关的信息，因此，现有的3GPP协议规范尚不能有效实现IMS域的实时IP多媒体业务RAB的非等错误保护机制。
针对这一问题，3GPP的文献TR21.877、Tdoc S2-020289及Tdoc S2-021159等提出了三种实现方案。在如图12所示方案一中，完成应用级信令呼叫处理后，UE(用户设备)将PDP Context(发起分组协议上下文)激活或修改请求，SGSN通过RANAP信令向UMTS无线接入网(UTRAN)发送RAB分配或修改指示，UTRAN则通过RRC(无线链路控制)信令向UE发送RB(无线承载)建立请求，UE收到此消息后，在返回的响应消息中，通过增加反映媒体流格式等媒体特性参数的IE(信息单元)，RNC(无线网络控制器)可以根据此参数确定具有非等错误保护机制的新的RAB无线参数。这时，RNC需对已建立的RB进行重配。
在方案二中，上述文献提出直接由UE发起的PDP Context激活或修改请求消息即“Activate PDP Context Request”、“Modify PDP Context Request”等的IE“Quality of service”(服务质量)携带反映媒体流格式等媒体特性的参数。如图4所示，由于当前协议中IE“Quality of service”并不支持多个子流的结构，因此，需要对该IE进行修改。
在如图13所示方案三中，与方案二类似由UE发起的PDPContext激活或修改请求消息即“Activate PDP ContextRequest”、“Modify PDP Context Request”等携带媒体流格式等媒体特性的参数。但是，该方案并不对IE“Quality ofservice”进行修改，而是新增一个IE，该IE作为携带包含媒体特性的透明“容器”。之所以称为透明“容器”，是因为SGSN并不对该IE进行解析，而是简单地从来自UE的PDP Context激活或修改消息中取出该透明“容器”，并直接拷贝到RANAP消息“RAB Assignment Request”或“RAB Modify Request”等中从而转发给RNC，而RNC可对此透明“容器”进行解析，从而确定支持非等错误保护机制的RAB无线参数。
尽管上述文献提出了三种可能的方案支持IMS域业务的非等错误保护机制，但它们都存在一定程度的问题。方案一直接使用RRC消息传递媒体流格式等媒体特性参数，导致先建立一个临时性的RB又立即重新配置，因此造成无线资源的浪费，而且，媒体流格式等媒体特性参数是与无线特性不同属性的参数，在RRC中使用与现有协议功能框架结构不一致。方案二需要修改GPRS会话管理相关信令中的一个重要IE“Quality of service”，从而会造成较大的后向兼容问题。虽然方案三相比之下对现有协议影响较小，但正如3GPP的文献Tdoc S2-022739所指出的，这三种方案都存在一个共同的问题，即它们都依赖于终端UE而不是核心网向RNC提供媒体流格式等媒体特性参数，这与现有3GPP协议体系结构的功能划分是不一致的，且它们都需要修改与UE相关的协议，从而会造成较大的后向兼容问题。本发明正是针对上述问题提出了一种支持IMS域业务的非等错误保护机制的有效方法。
发明内容
为了在IMS域实施非等错误保护机制以优化IP多媒体业务RAB的QoS并提高无线资源的利用率，本发明针对上述现有技术存在的问题，提出了一种行之有效的实现方法。
根据本发明，提供了一种通用移动通信系统(UMTS)网络中IP多媒体会话无线接入承载方法，所述UMTS网络包括：用户设备(UE)、UMTS无线接入网(UTRAN)、GPRS分组数据网、IP多媒体子系统，所述方法包含下述步骤：
用户设备与IP多媒体子系统之间通过SIP/SDP(会话描述协议)应用级信令建立IP多媒体会话，并通过SIP/SDP协商确定相关的媒体特性；
IP多媒体子系统一方面将有关SDP参数映射为授权的IPQoS参数，另外还从有关SDP参数中提取媒体IP分组的格式信息，通过与GPRS分组数据网的接口将所述授权的IP QoS参数和媒体IP分组的格式信息传送给GPRS分组数据网；
GPRS分组数据网将所述授权的IP QoS参数映射为授权的UMTS QoS参数，并将媒体IP分组的格式信息转换为RANAP(无线接入网应用协议)有关消息中反映媒体IP分组格式信息的有关参数，典型地为IE“SDU Format Information”；
所述用户设备将所述协商确定的媒体特性和应用需求映射为UMTS QoS参数，并在分组协议上下文(PDP Context)的激活或更新请求消息中发送至GPRS分组数据网；
在GPRS分组数据网对来自用户设备的UMTS QoS参数与所述授权的UMTS QoS参数进行比较，根据比较结果，UMTS无线接入网同意PDP Context的激活或更新。
之后GPRS分组数据网将反映媒体IP分组格式信息的有关参数通过RANAP消息传送给UMTS无线接入网，UMTS无线接入网根据该信息在建立相应无线接入承载时，应用非等错误保护机制实现RAB的优化。
根据本发明，提供了一种通用移动通信系统UMTS网络中IP多媒体会话无线接入承载方法，所述UMTS网络包括：用户设备、UMTS无线接入网UTRAN、GPRS分组数据网、IP多媒体子系统，所述UMTS无线接入网包含无线网络控制器RNC，所述方法包含下述步骤：
用户设备与IP多媒体子系统之间建立IP多媒体会话，并通过协商确定相关的媒体特性；
在IP多媒体子系统内部将所述协商确定的媒体特性映射为相关的服务质量参数，并通过与GPRS分组数据网的接口将所述服务质量参数传送给GPRS分组数据网；
GPRS分组数据网将所述服务质量参数映射为授权的UMTSQoS参数；
所述用户设备将所述协商确定的媒体特性和应用需求映射为UMTS QoS参数，并在分组协议上下文PDP Context的激活或更新请求消息中发送至GPRS分组数据网；
在GPRS分组数据网对来自用户设备的UMTS QoS参数与所述授权的UMTS QoS参数进行比较，根据比较结果，UMTS无线接入网同意PDP Context的激活或更新，
其特征在于：
所述相关的服务质量参数包括授权的IP QoS参数和根据媒体特性参数提取的媒体流信息，并且：
在将所述媒体流信息传送给GPRS分组数据网后，所述GPRS分组数据网将所述媒体流信息转换为无线接入网应用协议RANAP有关消息，并且所述消息被传送给RNC，RNC根据该消息在建立相应无线接入承载时，进行无线接入承载的优化。
根据本发明，该方法克服了现有技术依赖于终端UE而不是核心网向RNC提供媒体流格式等媒体特性参数而造成的与现有3GPP协议体系结构的功能划分不一致的问题以及潜在的UE后向兼容问题，不改变现有3GPP协议框架，利用已有的IMS域中基于SBLP的QoS控制机制，使非等错误保护的实现方法与UMTS的端到端IP QoS结构一致。
附图说明
为了更充分地理解本发明及其优点，可以参照以下结合附图所作的说明。在这些附图中：
图1为根据本发明的UMTS中IMS域网络结构示意图；
图2为UMTS端到端QoS结构；
图3为UMTS承载业务建立示意图；
图4为信息单元“Quality of Service”的结构；
图5为UMTS承载业务QoS属性参数；
图6为IMS域IP多媒体会话建立过程；
图7为AMR语音RAB的SDU格式；
图8为采用八位组对齐模式的12.2kbps AMR/RTP/UDP/IPv6分组结构示意图；
图9为采用带宽有效模式的12.2kbps AMR/RTP/UDP/IPv6分组结构示意图；
图10为IMS域IP多媒体业务服务质量参数映射示意图；
图11为本发明提出的IMS域IP多媒体业务RAB非等错误保护实现方法的信令过程；
图12为基于RRC信令的现有技术方案；
图13为基于透明“容器”的现有技术方案。
具体实施方式
下面将结合附图充分说明本发明。
图1为根据本发明的UMTS中IMS域网络结构示意图。在图1所示UMTS的IMS域网络结构中，UE(用户设备)通过空中接口即Uu接口与UTRAN(UMTS无线接入网)相连，其中，UTRAN由NodeB(节点B)与RNC(无线网络控制器)组成，UTRAN与SGSN(服务GPRS支持节点)的接口为Iu-PS接口，SGSN和GGSN(网关GPRS支持节点)为PS域核心网的网元，它们之间的接口为Gn接口，而GGSN与外部分组数据网(PDN)的接口为Gi接口。CSCF通常划分为P-CSCF、S-CSCF、I-CSCF三种不同功能的网元，其中，P-CSCF通过Gi接口与GGSN连接。
在IMS域网络中，P-CSCF是在拜访网络中直接与UE进行SIP信令交互的网元，它在功能上相当于SIP代理服务器，其IP地址是UE在IMS网络的注册过程中被发现的。S-CSCF是UE在其归属网络的多媒体会话主控服务器，它负责UE在IMS网络的注册并对UE所有的业务请求进行处理。I-CSCF用来屏蔽运营商网络内部IMS域各网元的IP地址，它在功能上起到类似防火墙的作用。关于详细的IMS域各网元的功能描述，可以参考3GPP文献TS23.228。
IMS域主要提供实时性要求较高的语音、音视频等的IP多媒体业务，如前所述，UTRAN和GPRS分组数据网为IP多媒体业务提供了SIP信令和用户数据的承载业务，因此，IMS域IP多媒体业务的QoS(服务质量)是与UMTS承载业务的QoS密切相关的。为此，以下将对UMTS承载业务的建立、UMTS承载业务QoS结构及IMS域IP多媒体会话建立过程作进一步的阐述。
在3GPP的文献TS23.107中，定义了UMTS端到端的QoS结构。图2示出了UMTS端到端QoS结构。如图2所示，UMTS承载业务由两段组成，即无线接入承载(RAB)业务和核心网承载业务，而无线接入承载业务又由无线承载业务和Iu承载业务组成。对于GPRS分组数据网UMTS承载业务又称为GPRS承载业务，一个GPRS承载业务是与一个PDP Context(分组数据协议上下文)相对应的。PDP Context是UE一次会话过程所有相关信息集合的总称，它包括QoS属性参数、PDP类型、分配给该UE的PDP地址(对IP网络即为IP地址)、与外部PDN相连的网关(即GGSN)等信息。
UMTS支持多个使用同一PDP地址的PDP Context，每个PDPContext可以有不同QoS要求。为了区分同一PDP地址的不同QoS需求的PDP Context的分组，在UMTS中采用了TFT(业务流模板)技术。TFT是一组分组过滤器的集合，可以根据DiffServ码点、IPv6流量标记、IP源地址等区分同一PDP地址的各PDP Context的分组。TFT由UE产生并管理，其中上行方向TFT在UE中，下行方向由PDP Context激活或修改过程从UE传送到GGSN。
图3为UE发起的UMTS承载业务的建立过程示意图。如图3所示，当UE中的一个应用要发起一次会话时，它通过API(应用编程接口)接口向SGSN发起激活PDP Context的请求，在相应的消息中携带了该应用所需的QoS属性参数等PDP Context相关信息。SGSN与GGSN根据该QoS属性参数分配核心网承载所需的资源并建立相应的核心网承载，其中，SGSN与GGSN可根据网络能力、负载状况、运营策略等限制UE请求的QoS属性参数。另外，还将该PDP Context的QoS属性参数映射成相应RAB的QoS属性参数。之后，由SGSN向RNC发起RAB分配命令，RNC根据SGSN提供的RAB QoS属性参数分配所需的无线资源并建立Iu承载和无线承载。这样，就在UMTS网络中建立了一条该UE的一个应用的UMTS承载。在该UE采用信令“Activate PDP Context Request”建立第一个PDP Context后，还可以采用信令“ActivateSecondary PDP Context Request”建立同一PDP地址的附加的PDP Context，该信令除了包含该附加的PDP Context的QoS属性参数等相关信息外，还包括TFT参数。此外，对已经建立的PDPContext，还可以使用“Modify PDP Context Request”信令对PDP Context的QoS属性参数等进行修改。关于GPRS会话管理信令和过程的详细描述，可以参考3GPP的TS23.060、TS24.008等协议文献。
在上述PDP Context激活、修改等GPRS会话管理消息中，都携带了包含该PDP Context的QoS属性参数的信息单元(IE)“Quality of service”，图4示出了信息单元“Quality ofService”的结构。图中，Octet表示八位组，其中，Octet1～Octet5用于UMTS之前的GPRS网络，Octet6～Octet14用于UMTS，其各项参数如图5所示，其详细定义可以参考3GPP的协议文献TS23.107。注意到图5所示UMTS承载业务QoS属性参数中，“服务数据单元格式信息”(“SDU Format Information”)和“Allocation/Retention Priority”没有包含在上述信息单元“Quality of service”中，这是因为这两个参数是RAB业务的QoS参数项。
图6为IMS域IP多媒体会话建立过程。在图6所示IMS域IP多媒体会话建立过程中，UE首先经过GPRS附着(GPRS Attach)过程接入到GPRS网络，之后UE将发起激活第一个PDP Context的请求，从而建立起一条IMS应用级SIP信令的GPRS承载通道，此后，UE开始通过SIP信令向CSCF进行注册，从而取得IMS服务。当UE完成IMS注册后，可随时接受IMS多媒体会话的主叫或被叫请求，相关的呼叫处理是通过经由CSCF控制的端到端的SIP信令过程完成的。当SIP级呼叫处理完成后，将激活第二个PDPContext，从而建立起用于IP多媒体用户数据的GPRS承载。之所以需要多个PDP Context，是因为应用级信令与多媒体用户数据所需要的QoS属性不同。
在IMS域端到端多媒体会话初始建立或重配过程中，媒体采用的源编码模式和媒体特性等是通过CSCF控制的端到端SIP信令协商完成的，为了防止终端对网络资源的非授权使用，CSCF的控制表现为根据网络的资源状况、业务能力及运营策略等对源编码模式和媒体特性等进行限制和认证。
为了进一步阐明本发明，以下还将对上面提到的UMTS承载业务QoS属性参数中的“SDU Format Information”参数作进一步的描述。如前所述，“SDU Format Information”是RAB业务特有的QoS参数项，可应用于会话和流类型业务，根据TS23.107，“SDU Format Information”给出了由RAB传输的来自核心网的SDU(服务数据单元)的格式信息，利用此格式信息RNC可以实现非等错误保护(UEP)，从而优化该RAB的QoS并提高无线资源的利用率。
根据3GPP规范TS23.107和TS25.413，QoS参数项“SDUFormat Information”是通过RANAP(无线接入网应用协议)消息“RAB Assignment Request”从核心网发送到RNC的。在“RABAssignment Request”消息所携带的IE中，包含IE“RABparameters”，该IE实际上包含了该RAB的所有QoS属性参数。IE“SDU parameters”是IE“RAB parameters”的一个次级IE，当从核心网经Iu接口发送到RNC的数据流由多个不同QoS需求的RAB子流组合而成时，每一个子流均分别对应各自的“SDUparameters”参数项。该IE包含了“SDU error ratio”、“ResidualBER”、“Delivery of Erroneous SDUs”及“SDU format informationparameter”四个次级IE，其中，IE“SDU format informationparameter”描述的就是上述UMTS承载业务QoS属性参数中的“SDU Format Information”参数。IE“SDU format informationparameter”包含两个次级IE“Subflow SDU size”(子流SDU大小)和“RAB Subflow Combination bit rate”(RAB子流组合比特速率)，它们之一或组合描述了RAB的格式信息，关于这两个IE的具体用法，可以参考3GPP规范TS25.413。其中，对于AMR(自适应多速率)语音业务一般使用“Subflow SDU size”来描述其RAB的SDU格式，如图7所示。RNC根据上述“SDUparameters”参数项，对应各个RAB子流不同的QoS需求，通过选择不同的无线参数如信道编码类型、速率匹配属性等实现对不同子流的非等错误保护，从而有效利用无线资源，并保证RAB业务的QoS。
另外，为了更好地阐明本发明的方法，以下将以IMS域中的VoIP业务为例，对AMR语音的RTP分组净荷格式及IMS域的QoS机制等做进一步的介绍。尽管这里是以VoIP业务的非等错误保护为例的，但本发明提出的方法和原则对其它IMS域IP实时多媒体业务也是适用的。
根据3GPP规范TS26.236，IMS域的VoIP业务的传输协议是RTP(实时传输协议)/UDP(用户数据报协议)/IP，其中IP层协议可以采用IPv4或IPv6版本，根据3GPP规范TS26.235，IMS域VoIP业务采用窄带AMR语音编解码器或宽带AMR(AMR-WB)语音编解码器，而它们的RTP净荷的数据格式，遵循IETF(因特网工程技术组)的标准RFC3267。又根据3GPP规范TS25.414及TS25.415，Iu-PS接口的用户面无线网络层协议Iu UP采用透明模式，因此，Iu-PS接口用户面传输网络层协议GTP-U(用户面GPRS隧道协议)分组承载的，就是由上述RTP/UDP/IP分组头以及RTP净荷部分组成的用户数据分组，其中，RTP的净荷，即AMR或AMR-WB编码数据块的格式和结构，如IETF标准RFC3267所定义。
根据IETF标准RFC3267，RTP承载的AMR或AMR-WB编码数据帧由三部分组成，即帧头部、内容列表和语音编码数据。该帧格式支持两种模式，即带宽有效模式和八位组对齐模式，其中，带宽有效模式以比特为单位，无需增加填充比特，因此在无线等带宽资源受限的网络中能有效利用带宽，八位组对齐模式则有利于与其它网络的互连互通。RFC3267定义的RTP净荷根据需要可以采用任意灵活的结构，其所具体使用的帧结构的详细描述通常是作为SDP消息体的一部分，在会话建立等SIP信令过程中通过端到端协商确定下来的。
实际上，一条SIP消息是由SIP协议头和消息体两部分组成的，SIP协议头对应SIP协议定义的会话呼叫建立、终结和修改等控制信令，而与会话和媒体相关的所有信息则采用SDP(会话描述协议)协议进行描述，并作为消息体封装在SIP消息中。SDP描述分为会话级描述和媒体级描述，其中，媒体级描述包括媒体类型、编码方式、传输协议、媒体格式等信息。结合上述，所有与IMS域VoIP语音数据分组格式相关的描述，包括RTP/UDP/IP分组头及RTP净荷部分的结构和格式，都通过SDP消息体封装在有关的SIP消息中。
图8和图9分别给出了这两种模式下RTP/UDP/IPv6承载的速率为12.2kbps的AMR语音帧的典型结构示意图(图中各个字段的定义和作用可以参考IETF的相关技术标准)，图中用阴影区分了12.2kbps的AMR语音的A、B、C三类比特，不同类别的编码比特对语音解码的重要性有所不同，因而它们的受保护程度即QoS的需求不同。可以看到，IMS域的VoIP分组主要由三类数据比特构成，即RTP/UDP/IP分组头、AMR语音帧头以及AMR语音编码数据，而AMR语音编码数据又划分为不同QoS需求的不同类别的编码比特。如前所述，只要RNC获得了所有关于这些格式的信息，就可以实现无线性能优化的非等错误保护机制。
图10为IMS域IP多媒体业务服务质量参数映射示意图。根据TS23.207所给出的UMTS端到端IP QoS结构，IMS域IP多媒体业务的QoS是基于SBLP(基于业务的本地政策)技术进行管理和控制的。在图10所示UE、GGSN和P-CSCF中与IP QoS管理功能相关的功能单元中，IP承载业务管理功能单元采用标准的IPQoS机制管理IP承载业务，典型地包括DiffServ(区分服务)边缘功能或RSVP(资源预留协议)功能，其中，UE的IP承载业务管理功能是可选的，GGSN的IP承载业务管理功能是必选的，并且为了支持基于SBLP的端到端IP QoS管理技术，还包含政策执行点(PEP)功能。相应地，P-CSCF中包含PDF(政策判决功能)单元，它与GGSN之间的接口Go遵循IETF的COPS(公共开放政策服务)协议。翻译/映射功能负责UMTS承载业务与上层之间的QoS参数的相互转换，在GGSN中，IP QoS参数被映射成所需的UMTS QoS参数，在UE中，应用层(如SDP)或IP层(如RSVP)QoS参数被映射成所需的UMTS QoS参数。
在IMS域端到端多媒体会话初始建立或重配过程中，包括媒体类型、编码方式、传输协议、媒体格式等媒体相关特性通过CSCF控制的端到端SIP/SDP信令协商确定下来。如图10所示，P-CSCF把协商确定的有关SDP信息转发给PDF，PDF则将有关SDP参数映射为授权的IP QoS参数，并通过Go接口传送给GGSN，GGSN又将该授权的IP QoS参数映射为授权的UMTS QoS参数。另一方面，UE也将协商确定下来的有关SDP参数及应用需求映射为一定的UMTS QoS参数，并作为IE“Quality of service”通过PDP Context的激活或修改请求消息发送到PS域核心网，GGSN一旦接收到该PDP Context激活或修改请求，GGSN将对UE请求的“Quality ofservice”与对应的授权的UMTS QoS参数进行比较，若UE的QoS请求在PDF授权范围内，该PDP Context的激活或修改请求将被接纳，否则将被拒绝。
在上述SBLP机制中，除了Go接口所有的功能单元的接口均是与实现相关的内部接口而不标准化，只有Go接口标准化并采用了IETF的标准COPS协议。COPS是一个基于客户机/服务器模型的查询与响应协议，它定义了一套标准的接口框架，允许用户特定的信息封装在对象中，而不需要修改COPS协议本身。在UMTS中，标准的COPS消息SSQ、OPN、CAT、CC、KA、SSC等用于建立和维护PDF与GGSN之间的连接。与QoS政策控制相关的COPS消息是REQ、DEC、RPT和DRQ。有关COPS协议的详细描述，可以参考IETF的标准RFC2748。
根据3GPP规范TS29.207，在当前的协议中P-CSCF将把SIP/SDP消息中的以下SDP信息提供该PDF功能单元：
□目的IP地址；
□目的端口号；
□传输协议标识；
□媒体方向信息；
□源方向(发起方或终结方)；
□媒体分量所属的群组指示；
□媒体类型信息；
□带宽参数；
□Forking或Non-forking指示
在PDF利用上述信息生成的参数中，有关的IP服务质量参数通过Go接口的COPS消息传送给GGSN，GGSN又将有关的IP服务质量参数映射为授权的UMTS QoS参数，从而由GGSN的政策执行点功能对UE请求的QoS进行控制。其中，“Authorized QoS”主要包含两类参数，即上下行方向的数据速率及最大的QoS类别。有关上述SDP参数的定义和取值，可以参考IETF规范RFC 2327，有关上述SDP参数映射为“Authorized QoS”参数的详细算法，可以参考3GPP规范TS29.208。
图11示出了根据本发明的IMS域IP多媒体业务RAB非等错误保护的实现方法的信令过程。首先应用级SIP/SDP呼叫处理进行IP多媒体会话的建立，其中包括进行TS23.228及TS24.228所述的媒体编解码方式等媒体特性的协商，P-CSCF则将有关SDP参数传送给PDF，由PDF将SDP参数映射为“Authorized QoS”等参数，另外，根据本发明，PDF还将从有关SDP参数中提取媒体IP分组格式信息并封装在媒体流信息(“Media Flow Info”)中，之后通过Go接口的COPS消息将“Authorized QoS”等当前标准中的参数及本发明中的“Media Flow Info”传送至GGSN。另一方面，UE将有关SDP参数及应用需求映射为一定的UMTS QoS参数，形成IE“Quality of service”，通过PDP Context激活或修改请求消息发送到SGSN，SGSN则向GGSN发送“Create PDPContext Request”、“Update PDP Context Request”等Gn接口消息，根据本发明，GGSN则在相应的响应消息中，透明转发“Media Flow Info”至SGSN，SGSN将“Media Flow Info”转换为前述RANAP有关消息中的IE“SDU Format Information”，这样，SGSN就能通过标准的Iu接口信令和机制，使RNC在UTRAN中建立起具有非等错误保护特性的优化的RAB。
根据上述，本发明对现有3GPP规范的Gn和Go接口信令稍作修改，即在Gn接口消息“Create PDP Context Response”和“Update PDP Context Response”中增加IE“Media Flow Info”，在Go接口消息Authorisation_Decision(DEC)(PDF→GGSN)中，增加信息“Media Flow Info”。由于COPS的对象封装特性，本发明并不需要修改COPS协议本身。
由于P-CSCF与PDF的接口为与具体实现相关的内部接口，因此，本发明并不涉及该接口的修改，但是，为了使PDF能提取媒体格式等信息形成“Media Flow Info”，因此，除了前述TS29.207中要求的P-CSCF提供给PDF的SDP参数，根据本发明，P-CSCF还应向PDF提供以下SDP参数：
□SDP消息体中“a＝rtpmap”字段描述的RTP净荷格式名称；
□SDP消息体中“a＝fmtp”字段描述的RTP净荷格式MIME(Multipurpose Internet Mail Extensions)编码描述；
结合TS29.207中P-CSCF提供给PDF的其它SDP参数，PDF就能够获得媒体IP分组的格式信息形成参数“Media Flow Info”。
本发明并不限制参数“Media Flow Info”所描述的媒体IP分组的格式信息的具体形式，优选地，可以将媒体IP分组划分为以下段：即RTP/UDP/IP分组头、RTP净荷头部、媒体数据中不同QoS类别的编码比特(如12.2kbps AMR的A/B/C三类比特)，“MediaFlow Info”则包括不同的段在IP分组中的位置及相应段的“SDUerror ratio”、“Residual BER”、“Delivery of ErroneousSDUs”等参数。其中，不同段在IP分组中的位置可以采用多种表示方法，如用比特表示的每段长度或距分组第一个比特的距离等，而各段的QoS参数“SDU error ratio”、“Residual BER”、“Delivery of Erroneous SDUs”等，则可以结合一定的经验数据和其它的SDP参数，采用一定的算法导出。
为了便于说明，本发明将PDF从有关SDP参数中提取的媒体IP分组格式信息命名为“Media Flow Info”，但是，本发明并不限定该格式信息的名称而可以采用其它命名。
另外，尽管本发明是以UMTS系统为例进行描述的，但是，本发明提出的方法和原则对其它移动通信系统，典型地如CDMA2000、GPRS/EDEG等也是适用的。
虽然本发明的详细说明是针对一些示范实施例的，但对于熟悉本技术领域的人员来说，这些实施例的种种修改形式以及替换形式都是可设想的。因此，本发明涵盖了所有在所附权利要求明确的本发明专利保护范围内的修改形式和替换形式。

Claims (25)

1.一种通用移动通信系统UMTS网络中IP多媒体会话无线接入承载方法，所述UMTS网络包括：用户设备、UMTS无线接入网UTRAN、GPRS分组数据网、IP多媒体子系统，所述方法包含下述步骤：
用户设备与IP多媒体子系统之间通过SIP/SDP应用级信令建立IP多媒体会话，并通过SIP/SDP协商确定相关的媒体特性；
在IP多媒体子系统内部将有关SDP参数映射为授权的IPQoS参数的同时，还从有关SDP参数中提取媒体IP分组的格式信息，通过与GPRS分组数据网的接口将所述授权的IP QoS参数和媒体IP分组的格式信息传送给GPRS分组数据网；
GPRS分组数据网将所述授权的IP QoS参数映射为授权的UMTS QoS参数，同时将媒体IP分组的格式信息转换为无线接入网应用协议RANAP有关消息中的反映媒体IP分组的格式信息的有关参数；
所述用户设备将所述协商确定的媒体特性和应用需求映射为UMTS QoS参数，并在分组协议上下文PDP Context的激活或更新请求消息中发送至GPRS分组数据网；
在GPRS分组数据网对来自用户设备的UMTS QoS参数与所述授权的UMTS QoS参数进行比较，根据比较结果，UMTS无线接入网决定同意或拒绝PDP Context的激活或更新。
2.根据权利要求1所述的通用移动通信系统UMTS网络中IP多媒体会话无线接入承载方法，其中GPRS分组数据网将RANAP有关消息中反映媒体IP分组的格式信息的有关参数传送给UMTS无线接入网，UMTS无线接入网根据所述参数在建立相应无线接入承载时，应用非等错误保护机制实现无线接入承载的优化。
3.根据权利要求2所述的通用移动通信系统UMTS网络中IP多媒体会话无线接入承载方法，其中所述RANAP有关消息中反映媒体IP分组的格式信息的有关参数是通过RANAP消息传送给UMTS无线接入网的。
4.根据权利要求1所述的通用移动通信系统UMTS网络中IP多媒体会话无线接入承载方法，其中RANAP有关消息中反映媒体IP分组格式信息的有关参数为RANAP有关消息的IE“SDU FormatInformation”。
5.根据权利要求1所述的通用移动通信系统UMTS网络中IP多媒体会话无线接入承载方法，其中SDP参数至少包含SDP消息体中“a＝rtpmap”字段描述的实时传输协议RTP净荷格式名称和SDP消息体中“a＝fmtp”字段描述的RTP净荷格式MIME编码描述。
6.根据权利要求5所述的通用移动通信系统UMTS网络中IP多媒体会话无线接入承载方法，其中所述IP多媒体子系统从SDP参数中提取媒体IP分组格式信息是利用SDP中“a＝rtpmap”字段描述的实时传输协议RTP净荷格式名称和“a＝fmtp”字段描述的RTP净荷格式MIME编码描述和其它SDP参数进行的。
7.根据权利要求1或6所述的通用移动通信系统UMTS网络中IP多媒体会话无线接入承载方法，其中UMTS无线接入网包含无线网络控制器RNC，GPRS分组数据网包含服务GPRS支持节点SGSN和网关GPRS支持节点GGSN，IP多媒体子系统包含网元P-CSCF，所述网元P-CSCF包含政策判决功能PDF单元，SGSN和GGSN之间的接口为Gn接口，PDF单元与GGSN之间的接口为Go接口。
8.根据权利要求7所述的通用移动通信系统UMTS网络中IP多媒体会话无线接入承载方法，其中所述从用户设备映射的UMTSQoS参数作为信息单元IE服务质量参数通过所述PDP Contest的激活或更新请求消息发送到GPRS分组数据网的SGSN，SGSN则向GGSN发送“Create PDP Context request”、或“Update PDPContext Request”Gn接口消息。
9.根据权利要求8所述的通用移动通信系统UMTS网络中IP多媒体会话无线接入承载方法，其中在IP多媒体子系统内网元P-CSCF将SDP参数转发至PDF单元。
10.根据权利要求9所述的通用移动通信系统UMTS网络中IP多媒体会话无线接入承载方法，其中所述将有关SDP参数映射为授权的IP QoS参数，以及从有关SDP参数中提取媒体IP分组的格式信息是在IP多媒体子系统内所述PDF单元进行的，并且PDF单元是利用公共开放政策服务COPS消息通过Go接口将所述媒体IP分组的格式信息与所述授权的IP QoS参数一起传送至GPRS分组数据网的GGSN。
11.根据权利要求10所述的通用移动通信系统UMTS网络中IP多媒体会话无线接入承载方法，其中GGSN在Gn接口响应消息中透明转发所述媒体IP分组的格式信息至SGSN，SGSN将所述媒体IP分组的格式信息转换为RANAP有关消息中反映媒体IP分组的格式信息的有关参数。
12.根据权利要求11所述的通用移动通信系统UMTS网络中IP多媒体会话无线接入承载方法，其中在Gn接口响应消息中增加媒体IP分组的格式信息和在Go接口消息中增加媒体IP分组的格式信息。
13.根据权利要求6所述的通用移动通信系统UMTS网络中IP多媒体会话无线接入承载方法，其中所述媒体IP分组至少包括以下段其中之一：RTP/UDP/IP分组头、RTP负荷头部和媒体数据中不同QoS类别的编码比特。
14.根据权利要求6所述的通用移动通信系统UMTS网络中IP多媒体会话无线接入承载方法，其中所述媒体IP分组格式信息至少包括不同的段在媒体IP分组中的位置及相应段的以下参数其中之一：“SDU error ratio”、“Residual BER”、“Deliveryof Erroneous SDUS”。
15.根据权利要求14所述的通用移动通信系统UMTS网络中IP多媒体会话无线接入承载方法，其中对于不同的段在媒体IP分组中的位置，用比特表示每段的长度或距分组第一个比特的距离。
16.根据权利要求14所述的通用移动通信系统UMTS网络中IP多媒体会话无线接入承载方法，其中所述相应段的参数结合经验数据和其它的SDP参数导出。
17.一种通用移动通信系统UMTS网络中IP多媒体会话无线接入承载方法，所述UMTS网络包括：用户设备、UMTS无线接入网UTRAN、GPRS分组数据网、IP多媒体子系统，所述UMTS无线接入网包含无线网络控制器RNC，所述方法包含下述步骤：
用户设备与IP多媒体子系统之间建立IP多媒体会话，并通过协商确定相关的媒体特性；
在IP多媒体子系统内部将所述协商确定的媒体特性映射为相关的服务质量参数，并通过与GPRS分组数据网的接口将所述服务质量参数传送给GPRS分组数据网；
GPRS分组数据网将所述服务质量参数映射为授权的UMTSQoS参数；
所述用户设备将所述协商确定的媒体特性和应用需求映射为UMTS QoS参数，并在分组协议上下文PDP Context的激活或更新请求消息中发送至GPRS分组数据网；
在GPRS分组数据网对来自用户设备的UMTS QoS参数与所述授权的UMTS QoS参数进行比较，根据比较结果，UMTS无线接入网决定同意或拒绝PDP Context的激活或更新，
其特征在于：
所述相关的服务质量参数包括授权的IP QoS参数和根据媒体特性参数提取的媒体流信息，并且：
在将所述媒体流信息传送给GPRS分组数据网后，所述GPRS分组数据网将所述媒体流信息转换为无线接入网应用协议RANAP有关消息中的参数，并且所述消息被传送给RNC，RNC根据该消息在建立相应无线接入承载时，进行无线接入承载的优化。
18.根据权利要求17所述的通用移动通信系统UMTS网络中IP多媒体会话无线接入承载方法，其中所述无线接入网应用协议RANAP有关消息中的参数是信息单元IE“SDU FormatInformation”。
19.根据权利要求17所述的通用移动通信系统UMTS网络中IP多媒体会话无线接入承载方法，其中IP多媒体会话的建立是利用会话发起协议/会话描述协议SIP/SDP呼叫处理进行的。
20.根据权利要求19所述的通用移动通信系统UMTS网络中IP多媒体会话无线接入承载方法，其中所述媒体特性参数是SDP参数。
21.根据权利要求20所述的通用移动通信系统UMTS网络中IP多媒体会话无线接入承载方法，其中SDP参数至少包含SDP消息体中“a＝rtpmap”字段描述的实时传输协议RTP负荷格式名称和SDP消息体中“a＝fmtp”字段描述的RTP负荷格式MIME编码描述。
22.根据权利要求20所述的通用移动通信系统UMTS网络中IP多媒体会话无线接入承载方法，其中所述媒体流信息是IP多媒体子系统利用SDP中“a＝rtpmap”字段描述的实时传输协议RTP负荷格式名称和“a＝fmtp”字段描述的RTP负荷格式MIME编码描述和其它SDP参数，从SDP参数中提取媒体IP分组格式信息而形成的。
23.根据权利要求22所述的通用移动通信系统UMTS网络中IP多媒体会话无线接入承载方法，其中所述媒体IP分组至少包括以下段其中之一：RTP/UDP/IP分组头、RTP负荷头部和媒体数据中不同QoS类别的编码比特。
24.根据权利要求23所述的通用移动通信系统UMTS网络中IP多媒体会话无线接入承载方法，其中所述媒体IP分组格式信息至少包括不同的段在媒体IP分组中的位置及相应段的以下参数其中之一：“SDU error ratio”、“Residual BER”、“Deliveryof Erroneous SDUS”。
25.根据权利要求24所述的通用移动通信系统UMTS网络中IP多媒体会话无线接入承载方法，其中对于不同的段在媒体IP分组中的位置，用比特表示每段的长度或距分组第一个比特的距离。
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