CN100495981C - 一种服务质量协商方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种服务质量协商方法，其包括如下步骤：a.在发起资源建立时，发送给网络的QoS请求信息中给出一个供选择的QoS范围；b.所述网络根据所述QoS范围选择能够满足的QoS；当QoS范围中给出推荐的一系列离散QoS值时，可选择能满足的最优的一个。当网络根据资源和负载对QoS进行改变时，参考要求的QoS范围，避免QoS多次反复协商的复杂性，加快了建立时间，和减小了资源建立被拒绝的几率。

Description

一种服务质量协商方法

技术领域

本发明涉及无线通信网络技术，具体的讲，涉及一种无线通信网络中的服务质量(QoS)协商方法。

背景技术

UMTS(通用移动通信系统)是3GPP组织定义的一种第三代无线通信网络技术标准，它由核心网、无线接入网和用户设备(UE：User Equipment)组成，核心网包括电路域和分组域，电路域提供基于电路交换的业务(例如语音业务)，分组域提供基于分组交换的业务(例如Internet访问)。

图1是UMTS网络的结构(核心网的电路域部分被省略)，核心网由业务GPRS支持节点(SGSN)、网关GPRS支持节点(GGSN)和归属寄存器(HLR)组成，接入网由无线网络控制器(RNC)和基站(NodeB)组成。每个RNC可连接若干NodeB，每个SGSN可连接若干RNC。NodeB与RNC之间为Iub接口，RNC与SGSN之间为Iu接口，SGSN与GGSN之间为Gn或者Gp接口，GGSN与分组数据网络(PDN：Packet Data Network)之间为Gi接口，SGSN与HLR之间为Gr接口，GGSN与HLR之间为Gc接口。PDN是UMTS网络外所有分组数据网络的总称，它可以是Internet网络或企业网络等。其中，Iu接口是接入网与核心网的关键接口，无线资源的管理和控制被Iu接口隔离在接入网内，使得核心网只关注业务的提供。

当前，3GPP组织正在研究UMTS网络向后演进的下一代网络(本文中将该网络称为“演进网络”)，并制定演进网络的技术标准。演进网络将具有很多新的特点，例如：只提供分组型业务，语音、视频电话等实时业务也将以分组的方式来提供；实现全IP网络，网络中各节点设备通过IP网络互连，每个移动终端附着后分配IP地址；更好的网络拓扑结构以提高网络的可靠性。

如图2所示，演进网络由三部分组成：演进无线接入网(E-RAN：Evolved Radio Access Network)、演进分组核心网(EPC：Evolved PacketCore)和用户设备(UE)。演进分组核心网中有三个逻辑功能实体：移动性管理实体(MME：Mobility Management Entity)、用户面实体(UPE：UserPlane Entity)和接入系统间锚点IASA(Inter AS Anchor)。MME用于实现移动性管理，UPE用于实现分组会话管理和用户面分组数据的处理，IASA用于实现演进网络与外部分组数据网(PDN)的接入、以及演进网络与其他非3GPP网络(如无线局域网WLAN)之间的切换和漫游功能。演进无线接入网主要提供无线的空中接口(例如无线信道)，以及无线资源相关的功能(例如功率控制、无线资源管理)。演进无线接入网E-RAN与演进分组核心网EPC之间为S1接口，演进分组核心网EPC与外部分组数据网PDN之间的接口为Gi接口。

在现有2G/3G网络(非演进网络)中，用户设备与网络侧之间的QoS控制是通过分组数据协议的上下文激活过程实现的。在TS23.060中的PDP上下文激活过程是UE发起的，流程如图3所示：

1)UE发送一个包含了QoS需求信息的PDP上下文激活请求给SGSN。

2)SGSN验证来自UE的请求。SGSN可以根据它的能力，当前的负载，和签约信息限制请求的QoS属性。SGSN发送PDP上下文创建请求给GGSN。

3)GGSN检查SGSN发来的请求的QoS是否与运营商配置的信息兼容，如果不兼容，将拒绝请求。GGSN可根据它的能力和负载限制QoS。GGSN返回一个PDP上下文创建请求给SGSN。

4)SGSN发送一个无线接入承载(RAB)指派请求消息给RAN。

5)RAN根据指派的QoS信息建立、修改、或释放无线承载。

6)RAN发RAB指派响应消息给SGSN。

7)如果响应消息中指示请求的QoS不能被满足，SGSN可发送一个带有不同QoS轮廓的新的RAB指派请求消息。重复尝试的次数和新的QoS轮廓信息与具体实现有关。

8)当发生步骤7)时，被执行。RAN根据指派的QoS信息建立，修改无线承载。

9)当发生步骤8)时，被执行。RAN发RAB指派响应消息给SGSN。

10)如果RAB建立时QoS发生改变，SGSN向GGSN通知改变的QoS属性，更新PDP上下文。

11)如果步骤10)发生，GGSN向SGSN确认PDP更新。

12)SGSN返回一个PDP上下文激活接受给UE。

如果一个QoS请求超过一个PLMN(公共陆地移动网)的能力，PLMN尽可能的接近请求的QoS信息。由UE决定是接受或是拒绝。如果PDP激活请求失败，或SGSN返回一个激活拒绝消息，UE可再尝试几次激活过程。

但现有技术的缺点在于：当RAN满足不了SGSN带来的QoS请求时，RAN需要向SGSN反馈不能满足请求，令SGSN发起新的尝试，这一过程可能反复多次，造成RAN与SGSN间的过多信令开销，增加了资源建立时间。同时当RAN满足不了UE请求的QoS时，SGSN发起的新的尝试没有参考反映了终端能力、用户意愿和业务需要的QoS信息，增加了网络资源建立失败的机率和UE拒绝接受网络建立的资源的机率。

而对于当前的演进网，在无线网络资源建立过程并没有相应的QoS的协商机制。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种QoS协商方法，以解决网络对QoS进行改变时的QoS协商流程过于复杂的问题，以加快QoS协商速度，并降低呼叫被拒绝的机率。

为了实现所述的目的，本发明的技术方案为：

一种服务质量协商方法，在发起无线网络资源建立时，在发送给无线网络的资源建立触发请求中携带QoS请求信息，该QoS请求信息中包含一个供选择的QoS范围；

网络根据所述QoS请求信息中的QoS范围，在可用资源允许的条件下选择一QoS。

所述QoS范围中包括最低的QoS和一推荐的QoS；

网络优先按照推荐的QoS建立网络资源；

网络对QoS降级时不能小于所述QoS请求消息中最低的QoS，并且当网络不满足最低的QoS时，拒绝呼叫的建立。

所述QoS范围中还可以包括介于所述最低的QoS及推荐的QoS之间的离散的QoS。

所述QoS范围中还可包括最高的QoS要求，网络对QoS升级时不能大于所述QoS请求消息中最高的QoS。

如果核心网不满足推荐的QoS，则选择允许范围内能满足的QoS来更新推荐的QoS；

如果接入网不满足推荐的QoS，则在允许范围内降低QoS重新尝试建立网络资源。

对于通用移动通信系统UMTS，包括如下步骤：

用户设备UE发送包含QoS请求信息的分组数据协议PDP上下文激活请求至业务GPRS支持节点SGSN；所述QoS请求信息中包括供选择的QoS范围；

所述SGSN验证来自UE的请求，根据所能满足的条件限制QoS范围，并将限制后的QoS范围发送至网关GPRS支持节点GGSN；

所述GGSN接收来自SGSN的QoS范围，根据所能满足的条件限制QoS范围，并返回响应消息至SGSN；

SGSN收到响应消息后，向无线接入网发起无线接入承载建立指派请求消息，该请求消息包含经SGSN限制后的QoS范围；

无线接入网根据所述经SGSN限制后的QoS信息及该无线接入网的允许范围确定建立承载所采用的QoS。

当SGSN或GGSN不满足UE请求的最低QoS时，则直接拒绝此呼叫；

当SGSN或GGSN不能满足推荐的QoS，且当接收的QoS范围是一个连续的范围，则选择该QoS范围内SGSN或GGSN能满足的QoS的上限来更新推荐的QoS；

当SGSN或GGSN不能满足推荐的QoS，且当接收的QoS范围是一系列离散的可选值时，选择该QoS范围内SGSN或GGSN能满足的QoS中最优的QoS来更新推荐的QoS。

无线接入网优先按照推荐的QoS建立承载；当不能满足推荐的QoS，且当接收的QoS范围是一个连续的范围，则选择该QoS范围内能满足无线接入网的QoS的上限；当不能满足推荐的QoS，且当接收的QoS范围是一系列离散的可选值时，选择该QoS范围内能满足无线接入网的QoS中最优的QoS。

所述方法还包括：无线接入网通过无线接入承载建立指派请求响应反馈SGSN；SGSN在无线接入网将推荐的QoS改变时，更新QoS范围，并返回PDP上下文激活请求至所述用户设备。

对于演进网络，包括如下步骤：

通过资源触发信令发送QoS请求信息至演进核心网，该QoS请求信息中包括一个供选择的QoS范围；

该演进核心网根据所能满足的QoS限制QoS范围；

演进核心网向演进无线接入网发起无线资源指派请求，该请求包含限制后的QoS范围；

无线接入网根据所述限制后的QoS范围及该无线接入网的允许范围确定建立承载所采用的QoS。

当演进核心网不满足请求的最低QoS时，则直接拒绝此呼叫；

当演进核心网不能满足推荐的QoS，且当接收的QoS范围是一个连续的范围时，则选择该QoS范围内能满足的QoS的上限来更新推荐的QoS；

当演进核心网不能满足推荐的QoS，且当接收的QoS范围是一系列离散的可选值时，选择该QoS范围内能满足的QoS中最优的QoS来更新推荐的QoS；

演进无线接入网优先按照推荐的QoS建立承载；当不能满足推荐的QoS，且当接收的QoS是一个连续的范围，则选择该QoS范围内能满足的QoS的上限来建立承载；当不能满足推荐的QoS，且当接收的QoS范围是一系列离散的可选值时，选择该QoS范围内能满足的QoS中最优的QoS来建立承载。

所述方法还包括：演进的无线接入网返回无线资源指派请求响应至核心网；如果推荐的QoS在接入网被改变，演进的无线接入网向核心网更新QoS范围。

本发明的有益效果在于，终端，或应用层信令，或IP承载信令发给网络的QoS要求中给出反映了业务需要、终端能力和用户意愿的QoS范围，当网络根据资源和负载对QoS进行改变时，参考要求的QoS范围，避免QoS多次反复协商的复杂性，加快了建立时间，和减小了承载建立被拒绝的机率。

附图说明

图1为UMTS的网络结构示意图；

图2为演进网络的主要构成示意图；

图3为现有技术中UE发起的PDP上下文激活的流程图；

图4为本发明的UE发起的实现QoS协商的流程图；

图5为本发明的演进网络中网络侧发起的实现QoS协商的流程图。

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，下面结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明。

在本发明的实施例中，本发明的具体实现如下：

在发起资源建立请求时，由终端，或应用层信令，或IP承载信令向网络提供一个QoS范围要求，同时给出一个推荐的QoS让网络优先按其去建立资源。发送给网络的QoS要求反映了终端能力，用户意愿和业务特性。当网络对QoS降级时不能低于要求的最低的QoS，当网络满足不了最低的QoS时，网络拒绝此次呼叫。当有最高QoS要求时，网络对QoS升级时不能超出要求的最高的QoS。网络对QoS进行升降级时要参考要求的QoS范围，在网络策略控制和资源状况下去尽可能接近或匹配要求的QoS：当要求的QoS是一个连续的范围，则在允许范围内(经签约信息等限制后)取网络能满足的上限；当要求的QoS是一系列离散值时，在允许范围内选择能满足的要求的QoS值中的最优的一个。

本发明既适用于现有网络也适用于演进网络。下面将分别针对现有网络与演进网络对本发明进行说明。

实施例1

现有网络的QoS协商过程可以通过UE向网络发起上下文激活请求来实现。

图4为TS 23.060中的PDP上下文激活的流程，如图4所示，其伴随的QoS协商过程如下：

1)UE发送一个包含了QoS请求信息的PDP上下文激活请求给SGSN。QoS请求信息中给出了一个供选择的QoS范围，其可以是一个连续的QoS范围，也可以是一系列的离散的QoS。该QoS信息包含可接受的最低QoS和一个推荐的QoS。QoS信息可以包括表征了诸如时延，抖动，比特率等参数的信息。如当发起的业务有多种不同比特率的媒体格式可选时，此时QoS请求信息中可给出一系列可选择的从最低到最高的一系列离散的比特率值。而某些业务要求的速率可能只是一个范围，此时所述QoS范围是一个连续的QoS范围。可选择的QoS范围不只限于比特率参数，其它QoS参数也可能是可选择的，如时延，抖动等。

2)SGSN验证来自UE的请求。SGSN可以根据它的能力，当前的负载，和签约信息限制请求的QoS属性。当能力满足不了UE请求的最低的QoS时，直接拒绝此次呼叫。当SGSN能力满足不了UE推荐的QoS时，更改QoS推荐值，并且使其满足：如果UE请求的QoS是一个连续的范围，则SGSN在允许范围内使尽可能接近UE请求的推荐值；当UE请求的QoS是一系列离散值时，SGSN在允许范围内选择能满足的QoS中的最优的一个。例如：请求的QoS中给出了多个可选择的比特率值，选择能满足的最高的一个比特率值。

然后，SGSN发送PDP上下文创建请求给GGSN。该请求信息中包含QoS推荐值，最低QoS请求，和可能的介于最低QoS与推荐的QoS之间的一系列离散的QoS值。

3)GGSN检查SGSN发来的请求的QoS是否与运营商配置的信息兼容，如果不兼容，将拒绝请求。GGSN可根据它的能力和负载限制QoS。当能力满足不了UE请求的最低的QoS时，直接拒绝此次呼叫。当能力满足不了SGSN推荐的QoS时，更改QoS推荐值并且使其满足：当请求的QoS是一个连续的范围，则取允许范围内能满足的上限；当UE请求的QoS是一系列离散值时，则取允许范围内能满足的QoS值中的最优的一个。GGSN返回一个PDP上下文创建响应给SGSN。

4)SGSN发起无线接入承载(RAB)建立指派请求，请求信息中带有UE请求的最低的QoS要求，SGSN和GGSN限制后的推荐的QoS，和可能的介于最低QoS和推荐的QoS要求之间的一系列离散QoS。

5)当无线接入网(RAN)满足不了最低的QoS时，拒绝此次呼叫建立。RAN首先按推荐的QoS建立承载，当满足不了推荐的QoS时，降低QoS再次尝试。新尝试的QoS应参考UE请求的QoS，去尽力接近和匹配请求的QoS，如：当请求的QoS是一个连续的范围，则取允许范围内能满足的上限；当UE请求的QoS是一系列离散值时，选择允许范围内能满足的QoS值中的最优的一个。

6)RAB建立指派请求响应，向SGSN反馈建立的QoS信息。如果RAN对QoS改变，更新QoS信息。

7)如果第5)步发生了QoS改变，SGSN向GGSN通知改变后的QoS属性，更新PDP上下文。

8)如果发生第7)步，GGSN向SGSN确认PDP更新。

9)SGSN返回一个PDP上下文激活接受结果给UE。

通过本实施例，当网络根据资源和负载对QoS进行改变时，参考要求的QoS范围，避免QoS多次反复协商的复杂性，加快了资源建立时间，和减小了资源建立被拒绝的机率。

本实施例中，所述QoS信息还可以包含可接受的最高QoS值，使网络在升级时不能超过最高QoS，所述最高QoS可以和推荐的QoS相同，也可以不同。

实施例2

下面对演进网络中的QoS协商过程进行说明。

图5为演进网络中在已经建立的IP承载上通过信令交互完成业务协商，由网络侧触发的资源建立过程。在当前演进网的资源建立过程中没有QoS协商机制，在本发明中将QoS协商机制引入无线网络资源建立过程，避免了由于可能的QoS反复协商引起的资源建立过程复杂化和呼叫被拒绝机率高的风险。如图5所示，演进网络中承载建立过程包括如下步骤：

1)UE与对端通过IP承载进行信令交互完成业务协商，QoS协商结果是反映了终端能力与意愿，和/或业务需要的QoS信息，包括推荐的QoS，最低可接受的QoS，还可能包括介于最低和推荐QoS之间的一系列离散的QoS属性(例如有多种不同速率媒体格式可选时)。

2)演进的分组核心网(EPC)被一个包含了如上QoS协商范围的应用层信令或IP承载信令触发。

3)EPC完成从授权的IP QoS参数到授权的UMTS参数的映射。核心网根据网络能力、签约信息对QoS进行限制，当能力满足不了协商的最低的QoS时，直接拒绝此次呼叫。当能力满足不了推荐的QoS时，更新QoS推荐值：当协商的QoS是一个连续的范围，则取允许范围内能满足的最优值；当协商的QoS是一系列离散值时，选择允许范围内能满足的协商要求的QoS值中的最优的一个。

4)向接入网发起无线承载指派，带有最低、推荐的QoS，和可能的介于最低QoS和推荐的QoS之间的一系列离散的QoS属性。

5)E-RAN进行接入控制。将收到的QoS信息翻译成无线QoS信息，根据翻译的QoS信息分配无线资源和对调度器进行合适的配置。首先按推荐的QoS属性建立承载，失败后，降低QoS再次尝试。当满足不了最低的QoS时，拒绝此次呼叫。新尝试的QoS应参考业务协商的QoS，去尽力接近和匹配协商中的QoS：当协商的QoS是一个连续的范围，则取能满足的上限；当协商的QoS是一系列离散值时，选择能满足的QoS值中的最优的一个。

6)UE从E-RAN获得关于业务的必要的无线配置信息和将无线资源与IP会话流联系起来的相关信息。

7)E-RAN向演进核心网返回无线网络资源建立指派请求响应。如果E-RAN对推荐的QoS改变，需向核心网更新QoS信息。

8)向上层实体报告QoS建立信息。报告对象可以是应用层功能单元，也可以是网络侧对端的网元。

本实施例中，所述QoS信息还可以包含可接受的最高QoS值，使网络在QoS升级时不能超过最高QoS，所述最高QoS可以和推荐的QoS相同，也可以不同。

根据如上所述的本发明，终端、或应用层信令，或IP承载信令发给网络的QoS要求中给出反映了业务需要，终端能力和意愿的QoS范围，当网络根据资源和负载对QoS进行改变时，参考要求的QoS范围，避免QoS多次反复协商的复杂性，加快了建立时间，和减小了资源建立被拒绝的机率。

以上具体实施方式仅用于说明本发明，而非用于限定本发明。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种服务质量协商方法，其特征在于，对于通用移动通信系统UMTS，该方法包括如下步骤：

业务GPRS支持节点SGSN接收用户设备UE发送包含QoS请求信息的分组数据协议PDP上下文激活请求，所述QoS请求信息中包括供选择的QoS范围；

所述SGSN验证来自UE的请求，根据所能满足的条件限制QoS范围，并将限制后的QoS范围发送至网关GPRS支持节点GGSN；

所述GGSN接收来自SGSN的QoS范围，根据所能满足的条件限制QoS范围，并返回响应消息至SGSN；

SGSN收到响应消息后，向无线接入网发起无线接入承载建立指派请求，该无线接入承载建立指派请求包含经所述GGSN限制后的QoS范围；

无线接入网根据经所述GGSN限制后的QoS范围及该无线接入网的允许范围确定建立承载所采用的QoS。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述QoS范围中包括最低的QoS和一推荐的QoS。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：

所述QoS范围中还包括最高的QoS要求，所述SGSN、GGSN及无线接入网对QoS升级时不能大于所述QoS请求消息中最高的QoS。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：

当SGSN或GGSN不满足UE请求的最低QoS时，则直接拒绝此呼叫；

当SGSN或GGSN不能满足推荐的QoS，且当接收的QoS范围是一个连续的范围，则选择该QoS范围内SGSN或GGSN能满足的QoS的上限来更新推荐的QoS；

当SGSN或GGSN不能满足推荐的QoS，且当接收的QoS范围是一系列离散的可选值时，选择该QoS范围内SGSN或GGSN能满足的QoS中最优的QoS来更新推荐的QoS。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：

无线接入网优先按照推荐的QoS建立承载；当不能满足推荐的QoS，且当接收的QoS范围是一个连续的范围，则选择该QoS范围内能满足无线接入网的QoS的上限来建立承载；当不能满足推荐的QoS，且当接收的QoS范围是一系列离散的可选值时，选择该QoS范围内能满足无线接入网的QoS中最优的QoS来建立承载。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于该方法还包括：

无线接入网通过无线接入承载建立指派请求响应反馈SGSN；

SGSN在无线接入网将推荐的QoS改变时，更新QoS范围，并返回PDP上下文激活请求至所述用户设备。

7.一种服务质量协商方法，其特征在于，对于演进网络，该方法包括如下步骤：

演进核心网接收用户设备通过资源触发信令发送的QoS请求信息，该QoS请求信息中包括一个供选择的QoS范围；

该演进核心网根据所能满足的QoS限制QoS范围；

演进核心网向演进无线接入网发起无线资源指派请求，该请求包含限制后的QoS范围；

无线接入网根据所述限制后的QoS范围及该无线接入网的允许范围确定建立承载所采用的QoS。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：

所述QoS范围中包括最低的QoS和一推荐的QoS。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：

所述QoS范围中还包括最高的QoS要求，所述演进核心网和演进无线接入网对QoS升级时不能大于所述QoS请求消息中最高的QoS。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：

当演进核心网不满足请求的最低QoS时，则直接拒绝此呼叫；

当演进核心网不能满足推荐的QoS，且当接收的QoS范围是一个连续的范围时，则选择该QoS范围内能满足的QoS的上限来更新推荐的QoS；

当演进核心网不能满足推荐的QoS，且当接收的QoS是一系列离散的可选值时，选择该QoS范围内能满足的QoS中最优的QoS来更新推荐的QoS。

11.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：

演进无线接入网优先按照推荐的QoS建立承载；当不能满足推荐的QoS，且当接收的QoS是一个连续的范围，则选择该QoS范围内能满足的QoS的上限来建立承载；当不能满足推荐的QoS，且当接收的QoS是一系列离散的可选值时，选择该QoS范围内能满足的QoS中最优的QoS来建立承载。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于还包括：

演进的无线接入网返回无线资源指派请求响应至核心网；如果推荐的QoS在接入网被改变，演进的无线接入网向核心网更新QoS范围。

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