CN100502395C - 一种保证端到端业务质量的ip网络及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种保证端到端业务质量的IP网络和方法，该网络至少包括一个以上网络段，每个网络段至少包括逻辑承载实体和承载控制实体，所述逻辑承载实体包括RRF和承载实体，其中，承载控制实体收到所述RRF发出的路由和资源策略请求后，分配路由和QoS策略，然后将分配的路由和QoS策略下发给自身管理域内的边缘承载实体。该方法为：由各网络段的承载控制功能实体对各自网络段的承载资源进行管理，当某个网络段的承载控制功能实体接收到QoS资源请求时，根据请求中的相关信息，向其自身管理域内的边缘节点下发路由和资源策略，从而实现用户业务流在该网络段内按照分配的路径和资源转发，保证业务流在该网络段传输的QoS。

Description

一种保证端到端业务质量的IP网络及方法

技术领域

本发明涉及IP网络技术领域，特别是指一种保证端到端业务质量的IP网络及方法。

背景技术

随着移动通信技术的发展，移动网已从电路交换的全球移动通信系统(GSM)网络发展到提供高速实时数据业务的第三代通用移动通信系统(3GUMTS)网络。UMTS采用了与第二代移动通信系统类似的结构，如图1所示，主要包括无线接入网络(Radio Access Network，RAN)和核心网络(CoreNetwork，CN)两部分。其中RAN用于实现无线部分的功能，而CN处理UMTS系统内所有的话音呼叫和数据连接，并实现与外部网络的交换和路由功能。CN从逻辑上分为电路交换城(Circuit Switched Domain，CS)和分组交换域(Packet Switched Domain，PS)。

UMTS的CN网络PS域以及与其互通的外部IP网络采用网际协议(IP)作为其承载协议。采用IP技术可以充分利用其效率高、节省网络资源、与外界IP网络统一、易于互通等优点，但同时也带来了IP网络无服务质量(QoS)保证的缺点，而且随着对网络传输高QoS要求的业务种类，如：话音、可变速率数据、活动视频会议等的出现，解决移动网端到端通信系统的QoS问题，就变得更加迫切。

目前，互联网工程任务组(IETF)定义了两种实现IP QoS的方式，即综合业务(Integrated Server，IS)方式和区分业务(Differentiated Server，DS)方式。

其中IS方式是一种端到端的QoS解决方案。它在用户发送数据之前，通过资源预留协议(RSVP)建立一条完整的、满足用户QoS要求的虚拟通信链路，从而使用户在进行数据交互时，能够按照签约的QoS传输数据，为用户提供全面的QoS保障，但由于它需要通过一系列的RSVP信令进行端到端的确认来建立通信通路，实现起来比较困难，实际中不能大规模的运营。

而DS方式则不是端到端的QoS方案。用户发送数据前，并不需要明确进行协商，也无须端到端的确认，而只需预先设定IP包携带的QoS等级类型，以及在网络设备上定义相应QoS等级类型所应该实现的QoS要求，就能够实现当用户数据通过支持DS业务的设备时的QoS。因此DS是在用户数据传输过程中，通过逐跳的设备QoS实现，最终实现端到端的QoS保障。DS方式本质上是一种相对优先级策略，实现和部署起来都比较容易。然而它仍然是利用IP网络的基本路由功能选路，没有办法动态判断网络QoS资源使用情况，无法根据网络拓扑和资源状况判断是否能够为业务提供质量保证，因此一旦网络拓扑发生变化，或者当预先设定路径的网络资源无法满足当前用户的业务需求时，则由于网络无法动态调整资源策略，而导致当前用户业务的QoS无法保证。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种IP网端到端业务质量保证方法，解决网络各区段的IP QoS问题，进而实现全网端到端的IP QoS。

为了达到上述目的，本发明提供了一种保证IP网端到端业务质量的方法，将承载网络至少划分为一个以上网络段，该方法包括如下步骤：

a、针对资源请求功能实体RRF的QoS资源请求，各网络段的承载控制功能实体BCF为该请求分配自身管理域内的路由和业务质量QoS策略，并将分配的路由和业务质量QoS策略下发给自身管理域内的边缘承载实体，所述自身管理域为由BCF管理的所有逻辑承载网所涉及的承载设备和资源；

b、业务流在各网络段内按照上层BCF分配的路由和QoS策略承载转发。

在上述方法中，所述步骤a之前进一步包括：

a11、UE通过各网络段的资源请求功能实体RRF依次转发业务请求；

a12、各网络段的RRF接收到所述业务请求后，向所属网络段的BCF发送QoS资源请求；

所述BCF接收到该QoS资源请求后，执行步骤a，且在执行步骤a之后，进一步接收边缘承载实体返回的执行策略响应，向本网络段的RRF返回资源请求成功响应；各网络段的RRF接收到响应后，分别向UE返回业务请求响应。

在上述方法中，所述步骤a之前进一步包括：

a21、UE向第一个网络段的RRF发送业务请求；

a22、接收到业务请求的RRF向所属网络段的BCF发送QoS资源请求；当BCF接收到所述QoS资源请求后，执行步骤a，且在执行步骤a之后，接收边缘承载实体返回的执行策略响应，向本网络段的RRF返回资源请求成功响应；接收到资源请求成功响应的RRF再向与其相邻的下一网络段的RRF发送业务请求；

然后执行步骤a22，直至最后一个网络段的RRF接收到资源请求响应后，依次通过各网络段的RRF向UE返回业务请求响应。

在上述方法中，所述步骤a之前进一步包括：

a31、UE通过中间各网络段的节点设备向最后一个网络段的RRF发送业务请求；

a32、接收到所述业务请求的RRF向所属网络段的BCF发送QoS资源请求；所述BCF接收到该QoS资源请求后，执行步骤a，且在执行步骤a之后，接收边缘承载实体返回的执行策略响应，向本网络段的RRF返回资源请求成功响应；接收到该资源请求成功响应的RRF向前一网络段的RRF返回业务请求响应，接收到该响应的RRF向自身所属网络段的BCF发送QoS资源请求；

然后执行步骤a32，直至UE接收到业务请求响应为止。

在上述方法中，所述步骤a之前进一步包括：

a41、UE向任意一个网络段的RRF发送业务请求，该业务请求包含有业务流信息、网络段的边界节点起止地址以及相应的QoS参数；

a42、所述RRF接收到该业务请求后，向与其相连的承载控制层功能实体发送包含业务流信息以及一个以上网络段的各网络段起点、终点地址和QoS参数的QoS资源请求；

a43、所述承载控制层功能实体接收到该QoS资源请求后，根据请求中所包含的网络段的起点、终点地址和QoS参数，向相应网络段的BCF分别发送QoS资源请求；然后执行步骤a，且在执行完步骤a后，本网络段的BCF接收边缘承载实体返回的执行策略响应，进一步向所述的承载控制层功能实体返回资源请求成功响应；所述承载控制层功能实体接收到该资源请求成功响应后，向步骤a41所述的RRF返回资源请求成功响应，然后由该RRF向UE返回业务请求响应。

在上述方法中，步骤a42中，当所述承载网络为UMTS网络及与该UMTS网络相连的外部IP网络时，所述业务请求为分组数据协议PDP上下文激活请求；所述承载控制层功能实体为PDF。

在上述方法中，步骤a中，所述QoS资源请求中至少包括业务流信息、网络段边界节点地址信息和QoS参数。

在上述方法中，所述RRF为网络中任意承载功能实体。

在上述方法中，当所述承载网络为UMTS网络时，所述承载功能实体为无线网络控制器RNC或服务通用分组无线业务支持节点SGSN或网关通用分组无线业务支持节点GGSN。

在上述方法中，步骤a中所述的边缘承载实体为边缘路由器或传输路由器。

本发明的另一个目的在于提供一种保证端到端业务质量的IP网络，所述网络包括一个以上网络段，在每个网络段至少包括逻辑承载实体和承载控制实体，所述逻辑承载实体包括RRF和承载实体，

其中，承载控制实体收到所述RRF发出的路由和资源策略的请求后，根据RRF的请求分配自身管理域内的路由和业务质量QoS策略，然后将分配的路由和QoS策略下发给自身管理域内的边缘承载实体，所述自身管理域为由BCF管理的所有逻辑承载网所涉及的承载设备和资源。

在上述网络中，当所述网络为UMTS网络时，所述RRF为RNC或SGSN或GGSN。

在上述网络中，所述边缘承载实体为任意承载设备。

在上述网络中，所述RRF与所述边缘承载实体为一个物理实体。

在上述网络中，当所述网络为UMTS网络时，所述承载控制实体包括BCF和PDF，所述PDF用于在接收到RRF发出的路由和资源策略请求后，根据请求中包含的业务流信息以及网络段起点、终点地址和QoS参数，向相应网络段的BCF分别发送QoS资源请求。

综上所述，本发明首先将整个承载网络划分为多个网络段，而每个网络段都有各自的资源请求功能实体和承载控制功能实体。由各网络段的承载控制功能实体对各自网络段的承载资源进行管理，即当某个网络段的承载控制功能实体接收到指定了起点和终点地以及QoS参数的资源请求时，根据该请求中的相关信息，向其自身管理城内与指定起点和终点相关的边缘节点下发路由和资源策略，从而实现用户业务流在该网络段内按照分配的路径和资源转发，保证业务流在该网络段传输的QoS。而当组成整个网络的各网络段的资源都申请成功后，即可实现业务流在整个承载网端到端的QoS。本发明采用独立承载控制功能实体分配路由和QoS资源策略，实现起来比较简单，而且能够根据用户的需要以及网络的拓扑情况动态调整路由和资源策略，从而能够极大满足不同业务种类的在个别网络段乃至全网的IP QoS需求。

附图说明

图1为UMTS系统结构示意图。

图2为本发明在一个网络段的IP QoS实现方法的总体流程图。

图3为本发明针对3G UMTS网络的IP QoS实现系统结构示意图。

图4为本发明针对3G UMTS网络的针对核心网部分网络段业务IP QoS实现方法流程图。

图5为本发明针对3G UMTS网络的多网络段情况，采用逐段顺序申请方式实现IP QoS方法流程图。

图6为本发明针对3G UMTS网络的多网络段情况，采用逐段倒序申请方式实现IP QoS方法流程图。

图7为本发明针对3GUMTS网络的多网络段情况，采用统一申请方式时的网络端到端IP QoS实现系统结构示意图。

图8为本发明针对3GUMTS网络的多网络段情况，采用统一申请方式实现网络端到端IP QoS的方法流程图。

图9为本发明当承载功能实体与相应BCF管理域内的边缘承载节点集成为一体时的IP QoS实现系统结构图。

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作进一步的详细描述。

本发明的核心思想是：将整个承载网络划分为多个网络段，而每个网络段都有各自的资源请求功能实体和承载控制功能实体。由各网络段的承载控制功能实体对各自网络段的承载资源进行管理，即当某个网络段的承载控制功能实体接收到指定了起、止地址，即起点和终点地址，以及QoS参数的资源请求时，根据该请求中的相关信息，向其自身管理域内与指定起点和终点相关的边缘节点下发路由和资源策略，从而实现用户业务流在该网络段内按照分配的路径和资源转发，保证业务流在该网络段传输的QoS。而当组成整个网络的各网络段的资源都申请成功后，即可实现业务流在整个承载网端到端的QoS。

下面结合附图通过具体实施例详细说明本发明的内容。

首先本发明的针对每个网络段的IP QoS实现方法的总体流程图如图2所示，具体包括如下步骤：

步骤201：针对用户设备UE的业务请求，各网络段的承载控制功能实体BCF为该业务请求分配自身管理域内的路由和业务质量QoS策略，并将分配的路由和业务质量QoS策略下发给自身管理域内的边缘承载实体；

步骤202：业务流在各网络段内按照上层BCF分配的路由和QoS策略承载转发。

在上述流程中，BCF管理域是指由某个BCF管理的所有逻辑承载网所涉及的承载设备和资源，如边缘路由器、LSP、传输/边界路由器等。只有当整个端到端网络的每个网络段资源都申请成功后，才意味着整个会话的QoS资源申请成功，才可以进行后续的呼叫接续和业务流转发过程。

在上述步骤中，承载控制层在接收到用户的业务申请后，首先为本次业务申请选择承载路径，然后通知承载网络的边缘路由器设备该业务流的转发路径，这时可以采用多协议标签交换(MPLS)技术的多级标签栈方式在承载网上按照承载控制层所制定的路径方式传送业务流。而边缘路由器则按照承载控制层分配的策略为相应的业务流IP包打上对应路径的多级标签栈，而中间的路由器只需要按照预先配置的标签进行转发。由于转接的路由器是一些标记交换路径终止和起始的汇接点，需要支持两级或以上标签栈的处理能力。

针对3G UMTS网络，分段的网络结构示意图如图3所示，即整个网络可以划分为由UE至RNC，由RNC至SGSN，由SGSN至GGSN以及由GGSN至外部IP骨干网四个网络段，当这四个网络段全部基于IP承载网时，就需要对上述四个网络段分别进行IP QoS保障，而当其中只有部分网络段采用IP承载时，则需要对相应的部分网络段进行IP QoS保障。另外也可以将UE至SGSN划分为一个网络段，而将SGSN至外部IP网的边缘承载节点之间的网络作为一个网络段，具体如何划分网络段，完全依照网络的实际情况进行，本发明并不作限制。

在上述网络中，每个网络段至少包括逻辑承载实体和承载控制实体，而逻辑承载实体又包括RRF和承载实体，其中RRF可以是上述的RNC、SGSN以及GGSN等。承载控制实体则用于收到所述RRF发出的路由和资源策略的请求后，根据RRF的请求分配路由和QoS策略，然后将分配的路由和QoS策略下发给自身管理域内的边缘承载实体。其中边缘承载实体可以是网络中任意能够接收承载控制层设备下发的QoS策略并执行QoS策略和流分类的设备，可以是任意承载设备，如各类路由器、网关等。边缘路由器等。

所述RRF与所述边缘承载实体为一个物理实体。

由于目前在整个UMTS网络中，只有SGSN至GGSN这一网络段采用的是IP承载，因此下面以该网络段为例，对本发明的技术方案进行详细说明，而在其它网络段实施时的方法与在该网络段的方法相同。针对3G UMTS网络的核心网部分，即实现SGSN至GGSN这一网络段的业务IP QoS的方法，如图4所示，具体包括如下步骤：

步骤401：UE向SGSN发送分组数据协议(PDP)上下文激活请求。

步骤401：SGSN在接收到UE发送的PDP上下文激活请求后，向与其相连的BCF发送QoS资源请求。请求中包含有SGSN与GGSN进行上下文激活交互获取到的该网络段的QoS参数。

步骤403：BCF接收到该请求后，向其管理域内与SGSN相连的边缘路由器(ER3)分配路由和资源策略。

需要说明的是，本步骤是基于用户发送的是单向业务流的情况下进行的。由于用户既可能申请单向的业务流，又可能申请双向的业务流。当用户申请双向业务流时，既可以向承载网路径的各网络段的BCF申请两个方向的路径和资源，这时两个方向的业务流可以一次分配并沿用相同的路径，也可以分别分配；同时也可以由发起用户申请一个方向的路径和资源，而由接收端用户申请相反方向的路径和资源，这时两个方向的路径和资源可以相同，也可以不同，实现方式不局限于哪一种。但无论采取哪种实现方式，承载控制层将确定每个业务申请在业务逻辑承载网上的完整路径信息。当用户申请的是一个双向业务流时，本步骤403就变为BCF接收到该请求后，向其管理域内与SGSN相连的边缘路由器ER3和与GGSN相连的路由器ER4分别分配路由和资源策略。

另外，由于存在的网络资源不足和网络故障的情况，因此当BCF接到资源请求时，需要判断自身管理域内是否能够为本次业务流提供相应的承载资源，如果是，则向相应的ER分配路由和资源策略；否则，向SGSN返回资源请求失败响应，然后SGSN向UE返回PDP上下文激活失败响应，结束本次资源请求过程。

步骤404：ER3执行BCF分配的路由和资源策略后，向BCF返回执行策略响应。

步骤405：BCF接收到响应后，向SGSN返回资源请求成功响应。

步骤406：SGSN接收到该资源请求成功响应后，向UE返回PDP上下文激活响应。UE向SGSN发送业务流，该业务流在该网络段内按照分配的路径和QoS参数进行承载转发，结束本流程。

以上是本发明的基于UMTS网络的SGSN至GGSN网络段的QoS实现过程，当网络的RNC至SGSN网络段也采用IP网承载时，无疑只需将资源请求功能实体替换为RNC，而将承载控制功能实体替换为RNC至SGSN网络段内的BCF即可通过上述流程实现该网络段的QoS。而对于GGSN至外部IP骨干网络段，则可以通过首先由GGSN向网络承载控制层的策略决定功能实体(PDF)发送资源请求，再由该PDF通过Gu接口向该网络段内的BCF发送资源请求，然后由该BCF向自身管理域内的边缘路由器分配路由和资源策略，同样可以实现该网络段的QoS，具体过程与上述SGSN至GGSN网络段的实现过程完全相同，此处不再赘述。

对于一次申请多个网络段QoS的情况，则可以通过由各网络段的资源请求功能实体分别向相应网络段的BCF发送资源请求，即可采取逐段局部申请的方式，也可以采取逐段统一申请的方式。

下面同样以UMTS网络为例，并假设用户需要同时在承载网络的RNC至SGSN网络段和SGSN至GGSN网络段实现QoS。对上述两种方式分别进行说明。

当采取逐段局部申请方法时，UMTS网络的QoS实现的结构示意图如图3所示，具体有三种实现方式：各自申请、顺序申请和倒序申请。其中，各自申请的方式为：RNC收到UE的PDP上下文激活请求后，首先向SGSN发送PDP上下文激活请求，然后发起RNC至SGSN网络段的资源申请；而SGSN接收到RNC发送的PDP上下文激活请求后，同样将该请求转发至GGSN，然后发起SGSN至GGSN网络段的资源申请，以此类推，直至最后一个网络段的RRF，然后各网络段在QoS资源申请成功后，分别向UE返回PDP上下文激活响应，然后业务流在由上述各网络段组成的承载路径上，在各网络段分别按照各网络段BCF分配的路径和资源进行承载转发。

顺序申请的方式为RNC收到UE的PDP上下文激活请求后先发起RNC至SGSN网络段的资源申请，申请成功后，RNC向SGSN发送PDP上下文激活请求，然后由SGSN发起SGSN至GGSN网络段的资源申请，以此类推直至整个网络承载路径的最后一段。当所有网络段资源申请都成功后，由最后接到PDP上下文激活请求的资源申请功能实体向其前一边界节点返回PDP上下文激活成功的响应，以此类推，直至UE。然而如果某一网络段资源申请失败，即边界节点收到资源申请失败响应，则释放本网络段的资源并向前一网络段边界节点转发返回失败消息。采用该顺序申请方式时，本发明方法的流程图如图5所示，具体包括如下步骤：

步骤501：UE向RNC发送PDP上下文激活请求。

步骤502：RNC在接收到UrE发送的PDP上下文激活请求后，向RNC至SGSN网络段所属的BCF发送QoS资源请求，然后由该网络段所属的BCF向自身管理域内与RNC相连的边缘路由器分配路由和资源策略。

步骤503：RNC在该网络段资源请求成功后，向SGSN发送PDP上下文激活请求。

步骤504：SGSN接到RNC发送的PDP上下文激活请求后，向SGSN至GGSN网络段所属的BCF发送QoS资源请求，然后由该网络段所属的BCF向自身管理域内与SGSN相连的边缘路由器分配路由和资源策略。

步骤505：SGSN在该网络段资源请求成功后，继续向GGSN发送PDP上下文激活请求。

步骤506：GGSN接到SGSN发送的PDP上下文激活请求后，向GGSN至外部IP骨干网之间网络段所属的BCF发送QoS资源请求，然后由该网络段所属的BCF向自身管理城内与GGSN相连的边缘路由器分配路由和资源策略。

步骤507：GGSN在该网络段资源请求成功后，向前一网络段边界节点SGSN返回PDP上下文激活响应。

步骤508：然后由SGSN再向其前一边界结点RNC返回PDP上下文激活响应。

步骤509：RNC向UE返回PDP上下文激活响应。本次端到端资源申请成功，结束本申请流程。

而如果其中任何一个网络段资源申请失败，则释放本网络段的资源并向前一网络段边界节点转发返回失败信息。

最终，业务流在由上述各网络段组成的承载路径上，在各网络段分别按照各网络段BCF分配的路径和资源进行承载转发。

另外对整个路径的各网络段资源申请也可采取倒序的方式来实现，即UE发送PDP上下文激活请求给RNC，然后由RNC再发送PDP上下文激活请求至SGSN，以此类推，一直到GGSN接到SGSN发送的PDP上下文激活请求，然后由GGSN发起GGSN至外部IP骨干网之间网络段的资源申请，当该网络段资源申请成功后，则返回PDP上下文激活成功响应给SGSN，然后由SGSN再向SGSN至GGSN之间网络段所属的BCF申请资源，当该网络段资源申请也成功后，则由SGSN返回PDP上下文激活成功响应到RNC；然后由RNC再向RNC与SGSN之间网络段所属的BCF申请资源，一直到UE接收到RNC返回PDP上下文激活成功响应。而在上述过程当中，如果某一网络段资源申请失败，则由该申请失败的网络段的边界节点拒绝PDP上下文激活请求并向已成功申请资源的网络段的资源请求功能实体发送PDP上下文去激活请求，释放相应已分配的资源。

采用该倒序申请方式时，本发明方法的流程图如图6所示，具体包括如下步骤：

步骤601：UE向RNC发送PDP上下文激活请求。

步骤602：RNC收到UE发送的PDP上下文激活请求后，向SGSN发送PDP上下文激活请求。

步骤603：SGSN接到RNC发送的PDP上下文激活请求后，向GGSN发送PDP上下文激活请求。

步骤604：GGSN接到SGSN发送的PDP上下文激活请求后，向GGSN至外部IP骨干网这一网络段所属的BCF发送QoS资源请求，然后由该网络段所属的BCF向自身管理域内与GGSN相连的边缘路由器分配路由和资源策略。

步骤605：GGSN在该网络段资源请求成功后，向SGSN返回PDP上下文激活响应。

步骤606：SGSN接到PDP上下文激活响应后，向SGSN至GGSN之间网络段所属的BCF发送QoS资源请求，然后由该网络段所属的BCF向自身管理域内与SGSN相连的边缘路由器分配路由和资源策略。

步骤607：SGSN在该网络段资源请求成功后，向RNC返回PDP上下文激活响应。

步骤608：RNC接到PDP上下文激活成功响应后，向RNC至SGSN之间网络段所属的BCF发送QoS资源请求，然后由该网络段所属的BCF向自身管理城内与RNC相连的边缘路由器分配路由和资源策略。

步骤609：RNC在该网络段资源请求成功后，向UE返回PDP上下文激活响应。

同理，如果其中任何一个网络段资源申请失败，则释放本网络段的资源并向前一网络段的资源请求功能实体返回失败消息，前一网络段的资源请求功能实体接收到失败消息后，不再进行本网络段的资源申请，而是向与其相邻的前一网络段的资源请求功能实体返回失败消息，一直到UE接收到失败消息为止，整个资源申请失败。当然在一个网络段资源申请失败后，该网络段的资源请求功能实体也可以再次或多次向本网络段的BCF发起资源请求。具体按照哪种方式，依照网络的实际情况而定，此处不作限制。

最终，业务流在由上述各网络段组成的承载路径上，在各网络段分别按照各网络段BCF分配的路径和资源进行承载转发。

而针对具体每一网络段的资源申请过程与上一实施例完全相同，此处不再赘述。

上述方式中，GGSN申请GGSN至外部IP骨干网之间的QoS资源时，既可以自己向该网络段的BCF直接申请，也可以通过PDF申请具体过程与上述过程基本相同，此处不再赘述。

当采取逐段统一申请方式时，本发明系统结构如图7所示，在该系统中，承载控制实体包括BCF和PDF，其中PDF用于在接收到GGSN发出的路由和资源策略请求后，根据请求中包含的业务流信息以及各网络段起点、终点地址和QoS参数，向相应网络段的BCF分别发送QoS资源请求。在本实施例中，所包含的网络段为RNC至SGSN网络段和SGSN至GGSN网络段。

基于图7所示系统的方法流程如图8所示，具体包括如下步骤：

步骤801：UE向GGSN发送包含有业务流信息以及RNC至SGSN网络段和SGSN至GGSN网络段的边界节点的起止地址以及相应的QoS参数的PDP上下文激活请求。本步骤中的业务流信息具体包括：本次业务流所包含的流标识，即IP五元组或其它能表示流身份的信息或标识符以及所需带宽等信息。

步骤802：GGSN接到该请求后，向与其相连的PDF发送对相应网络段的QoS资源请求。该请求中包含有业务流信息以及相应网络段边界节点的起止地址和相应的QoS参数。

步骤803：PDF接收到该请求后，根据所包含的网络段边界节点的起、止地址以及每个网络段所对应的QoS参数，向请求中所包含的各网络段的BCF发送QoS资源请求。

步骤804：各网络段的BCF接收到各自的资源请求后，根据业务流信息以及本网络段自身的资源状况，选择本次业务流承载的资源路径，然后向本网络段的相关边缘路由器分配路由和资源策略。具体来说，即RNC至SGSN网络段的BCF向ER1下发路由和资源策略，而SGSN至GGSN网络段的BCF向ER3下发路由和资源策略。

步骤805：ER1和ER3执行相应的路由和资源策略后向各自的BCF返回执行策略响应。

步骤806：各网络段的BCF接收到响应后，向发起请求的PDF返回资源请求响应。

步骤807：PDF接收到各网络段的资源请求成功响应后，向GGSN返回资源请求成功响应。

步骤808：GGSN接收到响应后，向UE返回PDP上下文激活响应。

最后，UE向GGSN发送业务流，该业务流在该网络段内按照分配的路径和QoS参数进行承载转发，结束本流程。

在上述流程中，如果对一个网络段的资源请求失败，将导致整个请求的失败。

另外；如果希望在该资源申请过程中包括由GGSN至外部IP骨干网之间的QoS时，GGSN发送到PDF的请求中需要相应的业务流信息以及地址和QoS参数信息，而PDF在接到请求时，除了向上述两个网络段的BCF发送资源请求，还需要向该GGSN至外部IP骨干网的网络段的BCF发送资源请求，具体过程与上述过程大同小异，此处不再赘述。

在上述实施例中，包括RNC、SGSN以及GGSN在内的承载功能实体并不属于其所属网络段BCF管理，它们只是与相应BCF管理域内的边缘承载节点，即边缘路由器相连接，即它们都属于相互独立的逻辑实体，然而也可以将相应网络段的承载功能实体与BCF管理域内的相应边缘承载节点集成为一个物理实体。如图9所示，RNC、SGSN和GGSN既是RRF又是边缘承载实体，即既用于向BCF发送QoS资源请求又承担接收并执行各自网络段BCF下发的路由和资源策略的功能。这时，在PDP上下文激活过程中，由RNC、SGSN、GGSN分别向相应的BCF或PDF发起对应网络范围内的QoS资源申请，即RNC申请RNC到SGSN之间，SGSN申请SGSN到GGSN之间，GGSN自己或通过PDF申请GGSN到外部骨干网络之间的资源(局部申请)；或者所有网络段的QoS资源由PDF分别向相应的BCF发起申请，即统一申请，各段的BCF向自己的边缘设备RNC、SGSN、GGSN发送流映射和策略配置信息，如果各段资源都满足需求，则允许PDP上下文激活过程进行，如果有任何一段资源不能满足，则拒绝PDP上下文激活操作。此时能够保证端到端网络的每个点的QoS得到控制，完全保障会话端到端的QoS。但需要边界节点RNC，SGSN，GGSN支持边缘设备的功能。

另外，在具体方案中对于发起统一申请或逐段局部申请的资源请求功能实体除了上述的各边界节点，如RNC、SGSN等以及PDF/BCF外，还可以直接由AF向承载控制层BCF发起，只要发起的消息中包含分配资源所要求的参数和和各网络段的地址信息即可。而且每个网络段中的BCF根据网络段的规模可能有多个，此时如果网络段起止点对应的边缘节点分别属于不同的BCF管理，则需要BCF间的交互分配网络段起止点间的QoS资源。

以上是本发明方法在3G UMTS网络中应用的具体实施方式，本发明也同样适用于其它可以通过分段实现QoS的网络系统，如DSL、LAN、WLAN、WiMAX等，具体流程与上述UMTS系统完全相同，而只需将相应的资源请求功能实体以及承载节点替换为相应网络中的实体即可。

总之，上述仅为本发明的较佳实施例，不用于限定本发明的保护范围。

Claims (15)

1、一种保证IP网端到端业务质量的方法，其特征在于：将承载网络划分为一个以上网络段，该方法包括如下步骤：

a、针对资源请求功能实体RRF的QoS资源请求，各网络段的承载控制功能实体BCF为该请求分配自身管理城内的路由和业务质量QoS策略，并将分配的路由和业务质量QoS策略下发给自身管理域内的边缘承载实体，所述自身管理域为由BCF管理的所有逻辑承载网所涉及的承载设备和资源；

b、业务流在各网络段内按照上层BCF分配的路由和QoS策略承载转发。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤a之前进一步包括：

a11、UE通过各网络段的资源请求功能实体RRF依次转发业务请求；

a12、各网络段的RRF接收到所述业务请求后，向所属网络段的BCF发送QoS资源请求；

所述BCF接收到该QoS资源请求后，执行步骤a，且在执行步骤a之后，进一步接收边缘承载实体返回的执行策略响应，向本网络段的RRF返回资源请求成功响应；各网络段的RRF接收到响应后，分别向UE返回业务请求响应。

3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤a之前进一步包括：

a21、UE向第一个网络段的RRF发送业务请求；

a22、接收到业务请求的RRF向所属网络段的BCF发送QoS资源请求；当BCF接收到所述QoS资源请求后，执行步骤a，且在执行步骤a之后，接收边缘承载实体返回的执行策略响应，向本网络段的RRF返回资源请求成功响应；接收到资源请求成功响应的RRF再向与其相邻的下一网络段的RRF发送业务请求；

然后执行步骤a22，直至最后一个网络段的RRF接收到资源请求响应后，依次通过各网络段的RRF向UE返回业务请求响应。

4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤a之前进一步包括：

a31、UE通过中间各网络段的节点设备向最后一个网络段的RRF发送业务请求；

a32、接收到所述业务请求的RRF向所属网络段的BCF发送QoS资源请求；所述BCF接收到该QoS资源请求后，执行步骤a，且在执行步骤a之后，接收边缘承载实体返回的执行策略响应，向本网络段的RRF返回资源请求成功响应；接收到该资源请求成功响应的RRF向前一网络段的RRF返回业务请求响应，接收到该响应的RRF向自身所属网络段的BCF发送QoS资源请求；

然后执行步骤a32，直至UE接收到业务请求响应为止。

5、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤a之前进一步包括：

a41、UE向任意一个网络段的RRF发送业务请求，该业务请求包含有业务流信息、网络段的边界节点起止地址以及相应的QoS参数；

a42、所述RRF接收到该业务请求后，向与其相连的承载控制层功能实体发送包含业务流信息以及一个以上网络段的各网络段起点、终点地址和QoS参数的QoS资源请求；

a43、所述承载控制层功能实体接收到该QoS资源请求后，根据请求中所包含的网络段的起点、终点地址和QoS参数，向相应网络段的BCF分别发送QoS资源请求；然后执行步骤a，且在执行完步骤a后，本网络段的BCF接收边缘承载实体返回的执行策略响应，进一步向所述的承载控制层功能实体返回资源请求成功响应；所述承载控制层功能实体接收到该资源请求成功响应后，向步骤a41所述的RRF返回资源请求成功响应，然后由该RRF向UE返回业务请求响应。

6、根据权利要求5所述的方法，其特征在于：步骤a42中，当所述承载网络为UMTS网络及与该UMTS网络相连的外部IP网络时，所述业务请求为分组数据协议PDP上下文激活请求；所述承载控制层功能实体为PDF。

7、根据权利要求2或3或4或5所述的方法，其特征在于：步骤a中，所述QoS资源请求中至少包括业务流信息、网络段边界节点地址信息和QoS参数。

8、根据权利要求2或3或4或5所述的方法，其特征在于：所述RRF为网络中任意承载功能实体。

9、根据权利要求8所述的方法，其特征在于：当所述承载网络为UMTS网络时，所述承载功能实体为无线网络控制器RNC或服务通用分组无线业务支持节点SGSN或网关通用分组无线业务支持节点GGSN。

10、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤a中所述的边缘承载实体为边缘路由器或传输路由器。

11、一种保证端到端业务质量的IP网络，其特征在于：所述网络包括一个以上网络段，在每个网络段至少包括逻辑承载实体和承载控制实体，所述逻辑承载实体包括RRF和承载实体，

其中，承载控制实体收到所述RRF发出的路由和资源策略请求后，根据RRF的请求分配自身管理域内的路由和业务质量QoS策略，然后将分配的路由和QoS策略下发给自身管理域内的边缘承载实体，所述自身管理域为由BCF管理的所有逻辑承载网所涉及的承载设备和资源。

12、根据权利要求11所述的网络，其特征在于：当所述网络为UMTS网络时，所述RRF为RNC或SGSN或GGSN。

13、根据权利要求11所述的网络，其特征在于：所述边缘承载实体为任意承载设备。

14、根据权利要求11所述的网络，其特征在于：所述RRF与所述边缘承载实体为一个物理实体。

15、根据权利要求11所述的网络，其特征在于：当所述网络为UMTS网络时，所述承载控制实体包括BCF和PDF，所述PDF用于在接收到RRF发出的路由和资源策略请求后，根据请求中包含的业务流信息以及网络段起点、终点地址和QoS参数，向相应网络段的BCF分别发送QoS资源请求。

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