CN100512279C - 通用移动通讯系统到ip网的服务质量映射方法及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及通信中的服务质量，公开了一种通用移动通讯系统到IP网的服务质量映射方法及其系统，使得不同类型网络的QoS能够匹配，能够提高跨不同类型网络数据通讯的整体质量。这种通用移动通讯系统到IP网的服务质量映射方法包含以下步骤：A.在配置库中预先配置服务质量的映射规则；B.响应用户发出的请求消息，进行服务质量协商；C.根据所述协商的结果查询所述配置库，获取所述映射规则；D.根据所述映射规则对业务进行服务质量的映射；E.根据映射后的服务质量进行所述业务的数据转发。

Description

通用移动通讯系统到IP网的服务质量映射方法及其系统

技术领域

本发明涉及通信中的服务质量，特别涉及两种不同类型的网络之间的服务质量转换。

背景技术

随着网络的不断发展和普及，新业务的不断出现，网络不再仅仅作为数据传输的承载体。对于某些新业务，例如IP语音技术(Voice over InternetProtocol，简称“VOIP”)、企业资源计划(Enterprise Resource Planning，简称“ERP”)、虚拟专用网(Virtual Private Network，简称“VPN”)、视频通信、流媒体等，其对数据在网络传输中的时延、传输速率、出错等都有严格的限制，并且不同的用户对新业务的要求又不尽相同，因此需要一种能够根据用户的不同要求提供相应服务质量(Quality of Service，简称“QoS”)的技术来确保业务的服务差别，使运营商得到相应的回报。

与此同时，由于移动通讯业务不断发展，用户已经不再满足仅仅是移动业务网内的数据通讯，他们更希望能够通过移动业务网来访问Internet或者其他网络系统，并要求在整个系统内获得一致的QoS。

下面首先简要说明当前的UMTS系统及其Qos机制。UMTS系统是采用宽带码分多址(Wideband Code Division Multiple Access，简称“WCDMA”)空中接口技术的第三代移动通信系统，通常也把通用移动通讯系统(Universal Mobile Telecommunications System，简称“UMTS”)系统称为WCDMA通信系统。UMTS系统采用了与第二代移动通信系统类似的结构，包括无线接入网络(Radio Access Network，简称“RAN”)和核心网络(CoreNetwork，简称“CN”)。其中RAN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，并实现与外部网络的交换和路由功能。CN从逻辑上可以分为电路交换域(Circuit Switched Domain，简称“CS”)和分组交换域(Packet Switched Domain，简称“PS”)。UMTS陆地无线接入网(UMTS Terrestrial Radio Access Network，简称“UTRAN”)、CN与用户设备(User Equipment，简称“UE”)一起构成了整个UMTS系统。

图1是UMTS系统的网络单元构成示意图，如图所示。整个系统主要由四个部分组成：UE10、UTRAN20、CN30以及外部网络40。

UE10由移动台(Mobile Station，简称“MS”)11和UMTS用户识别模块(UMTS Subscriber Identity Module，简称“USIM”)12构成。其中，MS11可以是手机，USIM12可以是SIM卡。MS11和USIM12通过Cu电气接口相连。

UTRAN20由基站Node B21和无线网络控制器(Radio NetworkController，简称“RNC”)22构成。RNC22主要完成对Node B21的控制管理功能。其中，Node B21与RNC22间通过1ub接口相连，RNC22间通过1ur接口相连。

CN30主要由服务GPRS支持节点(Service GPRS Support Node，简称“SGSN”)31、移动交换中心/访问者定位寄存器(Mobile Switching Center/Visitor Location Register，简称“MSC/VLR”)32、归属位置寄存器(HomeLocation Register，简称“HLR”)33、网关GPRS支持节点(Gateway GPRSSupport Node，简称“GGSN”)34、移动交换中心网关(Gateway MobileSwitching Center，简称“GMSC”)35构成。

其中，MSC/VLR32，GMSC35属于电路交换域CS，SGSN31，GGSN34属于分组交换域PS，HLR33属于电路交换域CS和分组交换域PS共有的功能节点。

MSC/VLR32完成电路交换域CS的控制、管理、鉴权和加密等功能。GSMC35是移动交换中心MSC的网管，负责与其他固定或者移动网络的连接。SGSN31是连接接入网和GGSN34的设备，完成路由转发、移动管理等功能，它一般是和接入网在同一个路由区域；GGSN34是同外部IP分组网络的接口。HLR33是WCDMA系统的核心数据库，存储着HLR33控制区内所有启动用户的用户数据。

GGSN34通过Gn/Gp接口与SGSN31连接，通过Gi接口与外部网络40相连；SGSN31通过1u_PS接口与UTRAN20相连，通过Gn/Gp接口与

GGSN34相连，通过Gr接口与HLR/AUC33相连，通过Gs接口与MSC/VLR32相连，通过Gn/Gp接口与SGSN31相连。

外部网络40包括因特网(Internet)41以及公用电话交换网(PublicSwitched Telephone Network，简称“PSTN”)和综合业务数字网(IntegratedServicesDigital Network，简称“ISDN”)等其他网络42。外部网络40主要可以分为电路交换网络(Circuit Switched Networks，简称“CSN”)和分组交换网络(Packet Switched Networks，简称“PSN”)。CSN提供电路交换的连接，如通话服务。ISDN和PSTN均属于CSN。PSN提供数据包的连接服务，Internet属于PSN。

其中，UE10和UTRAN20之间通过Uu接口连接，UTRAN20和CN30之间通过1u接口连接。

上文大致说明了UMTS通信系统的结构，下面将说明UMTS的QoS机制。UMTS的QoS是UMTS网络的一种能力，即在跨越多种底层网络技术(帧中继(Frame Relay，简称“FR”)、异步转移模式(Asynchronous TransferMode，简称“ATM”)、以太网Ethernet、同步数字序列(Synchronous DigitalHierarchy，简称“SDH”)等)的IP网络上，为所承载的每一类特定的业务提供其所需要的服务质量保证的能力，例如时延、可靠性、优先级、平均吞吐量、峰值吞吐量等。

按照对时延的敏感程度可以将QoS分为4类：会话类、流类、交互类和后台类。其中会话类和流类主要承载实时数据流，交互类和后台类主要用于传统的Internet应用，例如WWW，E_Mail，Telnet，FTP以及News等。

会话类对时延最为敏感。实时会话中的基本QoS特征，即保存信息元素(Information Element，简称“IE”)之间的时间关系和会话模型。其最大转换时延取决于人类在视频和音频会话中的时延敏感度。实时会话要求两个终端始终在线。会话类主要用于语音电话、视频会议等对时延敏感的应用。

流类的基本特征是保持信息元素IE间的时间关系，而没有很高的时延要求。其能够接受最大转换时延可以比人类所能觉察到的时延大得多。流类主要用于实时视频和音频中。

交互类的基本特征是保持负载内容和请求应答模式。对时延不是很敏感。主要用于终端与远程设备的数据交互。

后台类的基本特征是保持负载内容，并不期待数据在一定时间内

到达。主要用于终端后台发送和接收数据。

目前QoS主要有两个版本：R97/98版本和R99版本，R97/98版本是老版本，R99版本是新版本，R99版本兼容R97/98版本。UMTS系统QoS信元的结构是一个13个字节的IE。第一个字节是QoS IE的标志类型。第二个字节是QoS IE的长度。第三个字节的1到3位是可靠性分类(ReliabilityClass)。第三个字节的4到6位是时延分类(Delay Class)。第三个字节的7、8位未用。第4个字节的1到3位是优先级分类(Precedence Class)。第4个字节的4位未用。第4个字节的5到8位是峰值吞吐量(Peak Throughput)。第5个字节的1到5位是平均吞吐量(Mean Throughput)。第5个字节的6到8位未用。第6个字节的1到3位用于判定是否传输错误的业务数据单元(Service Data Unit，简称“SDU”)。第6个字节的4、5两位表示传输顺序(Delivery Order)。第6个字节的6到8位表示业务类别(Traffic Class)。第7个字节表示最大的业务数据单元(Maximum Service Data Unit)。第8个字节表示最大上行速率(Maximum Bit Rate For Uplink)。第9个字节表示最大下行速率(Maximum Bit Rate For Downlink)。第10个字节的1到4位表示业务数据单元的误码率(Service Data Unit Error Ratio)。第10个字节的5到8位表示未检测到的误码率(Residual Bit Error Ratio)。第11个字节的1、2位表示业务处理优先级(Traffic Handling Priority)。第11个字节的3到8位表示传输时延(Transfer Delay)。第12个字节表示上行保证速率(Guaranteed Bit Rate For Uplink)。第13个字节表示下行保证速率(GuaranteedBit Rate For Downlink)。QoS R97/98版本的属性值是从第3个字节到第5个字节。QoS R99版本的属性值是从第3个字节到第13个字节，其中第3个字节到第5个字节的属性定义与R97/98版本相同，从而兼容R97/98版本。QoS信元结构IE的未用位默认值都是0。

其中的各个属性值定义如下：

可靠性分类属性，通过对GPRS隧道协议(GPRS Tunnel Protocol，简称“GTP”)、无线链路控制层协议(Radio Link Control Layer，简称

“RLC”)、逻辑链路控制层协议(Logic Link Control Layer，简称“LLC”)的组合方式的选择和数据是否保护来控制可靠性。在MS和网络之间双向传输时，服务质量中表示该属性的值为001时，解释为公认的GTP，LLC和RLC，保护数据；值为010时，解释为未被承认的GTP，公认的LLC和RLC，保护数据；值为011时，解释为未被承认的GTP和LLC，公认的RLC，保护数据；值为100时，解释为未被承认的GTP，LLC，RLC，保护数据；值为101时，解释为采用未被承认的GTP，LLC，RLC，非保护数据；值111，保留未用；值为000和110时，解释为未被承认的GTP和LLC，公认的RLC，保护数据。

时延分类属性，主要有四种。当QoS中的该属性值为001时，表示时延分类1；值为010时，表示时延分类2；值为011时，表示时延分类3；值为100时，表示时延分类4；值为111，保留未用；其他则默认为时延分类4。

优先级分类属性，用于设置服务的优先级。当QoS中该属性的值为001时，表示为高优先级；值为010时，表示为中优先级；值为011时，表示低优先级；值111，保留未用；其他则默认为中优先级。

峰值吞吐量属性，表示最大的传输速度。当QoS中该属性的值为0001时，提供高达1000Bps的速率；值为0010时，提供高达2000Bps的速率；值为0011时，提供高达4000Bps的速率；值为0100时，提供高达8000Bps的速率；值为0101时，提供高达16000Bps的速率；值为0110时，提供高达32000Bps的速率；值为0111时，提供高达64000Bps的速率；值为1000时，提供高达128000Bps的速率；值为1001时，提供高达256000Bps的速率，值为1111，保留未用；其他则默认为高达1000Bps的速率。

平均吞吐量属性，表示平均的传输速度。当QoS中该属性的值为00001时，表示每小时平均可传送100个字节；值为00010时，表示每小时平均可传送200个字节；值为00011时，表示每小时平均可传送500个字节；值为00100时，表示每小时平均可传送1000个字节；值为00101时，表示每小时平均可传送2000个字节；值为00110时，表示每小时平均可传送5000个字节；值为00111时，表示每小时平均可传送10000个字节；值为01000时，表示每小时平均可传送20000个字节；值为01001时，表示每小时平均可传送50000个字节；值为01010时，表示每小时平均可传送100000个字节；值为01011时，表示每小时平均可传送200000个字节；值为01100时，表示每小时平均可传送500000个字节；值为01101时，表示每小时平均可传送1000000个字节；值为01110时，表示每小时平均可传送2000000个字节；值为01111时，表示每小时平均可传送5000000个字节；值为10000时，表示每小时平均可传送10000000个字节；值为10001时，表示每小时平均可传送20000000个字节；值为10010时，表示每小时平均可传送50000000个字节；值为11110，保留未用；其他值表示尽最大努力传输。

是否传输错误的业务数据单元属性，表明UMTS系统是否传送错误的业务数据单元，用于决定是否需要进行错误检测，及决定是否传送出错的帧。当QoS中该属性的值为001时，表示在业务数据单元传送过程中不需要进行错误检测；值为010时，表示在业务数据单元传送过程中需要进行错误检测，并将出错的业务数据单元SDU和错误信号一起发送；值为011时，表示在业务数据单元传送过程中需要进行错误检测，但出错的业务数据单元将被丢弃。

传输顺序属性，表明是否要求UMTS承载按顺序发送业务数据单元的能力，从而决定错序的业务数据单元是否能接受。当QoS中该属性值为01时，表示具有传输顺序；当属性值为10时，表示没有传输顺序。

业务分类属性是UMTS承载业务使用者的类型。通过该属性可以

允许UMTS系统对通讯源特征进行估计，并对通讯进行优化。当QoS中该属性的值为001时，表示会话类；值为010时，表示流类；值为011时，表示交互类；值为100时，表示后台类。

最大允许业务数据单元长度属性，用于控制和管理。当从MS向网络的单向，QoS的属性值为00000000，表示已经签约的最大业务数据单元长度；属性值11111111保留未用。当从网络向MS的单向，QoS的属性值00000000和11111111都保留未用。在网络和MS双向时，QoS的属性值从00000001到10010110之间的150个8位的二进制编码，以10为步长，表示10到1500的字节范围；当值为10010111时，表示1502个字节；当值为10011000时，表示1510个字节；当值为10011001时，表示1520个字节。在网络侧其它没有确定定义的值将被映射为上述已经定义的值之一。在MS侧，所有值都认为是保留未用。

最大上行下行速率属性，在一个测量周期内，UMTS业务接入点(Service Access Point，简称“SAP”)发送和接收数据的最大比特数与测量周期的比值。只要流量遵守令牌桶算法即可，其中，令牌速率等于最大比特率，桶大小等于最大业务数据单元值。从MS到网络，QoS中该属性的值为00000000，表示已经签约的最大上行速率；从网络到MS，QoS中该属性的值00000000保留未用。在MS和网络之间的双向，当QoS中该属性的值为00000001时，表示最大速率的二进制编码，间隔粒度为1Kbps；值从00000001到00111111时，最大速率从1Kbps到63Kbps，步长为1Kbps；值从01000000到01111111时，最大速率从64Kbps到568Kbps，步长为8Kbps；值从10000000到11111110时，最大速率从576Kbps到8640Kbps，步长为64Kbps；值为11111111时，为0Kbps。

业务数据单元的误码率属性。从MS到网络，当QoS中该属性的值为0000时，表示已经签约的业务数据单元误码率。从网络到MS，值0000保留未用。MS和网络的双向，当值为0001时，误码率为1*10-2；当值为0010时，误码率为7*10-3；当值为0011时，误码率为1*10-3；当值为0100时，误码率为1*10-4；当值为0101，时，误码率为1*10-5；当值为0110时，误码率为1*10-6；当值为0111时，误码率为1*10-1；

值1111保留未用。在网络侧其他没有定义的值将被映射到上述值之一，在MS侧的值都认为是保留未用。

未检测的误码率属性，用于表明传送的业务数据单元中未检测的比特错误率，如果没有错误检测需求，该属性表明了传送的业务数据单元的比特错误率，从而用于选择无线接口协议，算法和错误保护码。当QoS中该属性的值为0001时，表示误码率为5*10-2；值为0010时，表示误码率为1*10-2；值为0011时，表示误码率为5*10-3；值为0100时，表示误码率为4*10-3；值为0101时，表示误码率为1*10-3；值为0110时，表示误码率为1*10-4；值为0111时，表示误码率为1*10-5；值为1000时，表示误码率为1*10-6；值为1001时，表示误码率为6*10-8；值1111保留未用。在网络侧其它没有确定定义的值将被映射为上述已经定义的值之一。在MS侧，所有值都认为是保留未用。

处理优先级属性，规定了系统处理属于该UMTS承载业务数据单元同其他承载业务数据单元的相对优先级。在交互类应用中，通过处理优先级属性的设置，可以区分不同承载质量的需求。当QoS中该属性的值为01，则优先级为1；当值为10时，则优先级为2；当值为11时，则优先级为3。如果业务类型为会话类，流类或者后台类时，该值将被忽略。

传输时延属性，用于规定实际应用可忍耐的时延。当QoS中该属性的值从000001到001111时，传输时延从10ms到150ms，步长为10ms；当值从010000到011111时，传输时延从200ms到950ms，步长为50ms；当值从100000到111110时，传输时延从1000ms到4100ms，步长为100ms；值111111保留未用。如果业务类型是交互类或者后台类，该值将被忽略。

保证速率属性包括上行保证速率和下行保证速率。在一个测量周期内，UMTS业务接入点SAP保证可发送和接收的比特数同测量周期的比值。可保证的比特速率通过令牌桶算法进行控制，其中，令牌速率等于保证比特率，桶大小等于K乘以最大的业务数据单元长度。对于R99，K取值为1。在将来的版本中，可能允许K取大于1的值，并可通过相关的信令对K进行设定。通过该参数的设置，可以简化UMTS

系统中基于可用资源的接入控制和资源分配。时延、可靠性等QoS属性需求只提供到可以保证的速率。上行保证速率的编码与最大上行速率的编码相同，如果业务类型为交互类或者后台类，或者最大上行速率为0，则上行保证速率属性可以忽略。下行保证速率的编码与最大下行速率的编码相同，如果业务类型为交互类或者后台类，或者最大下行速率为0，则下行保证速率属性可以忽略。

上面介绍了UMTS系统，UMTS系统QoS的分类，结构和各个属性。下面简要的叙述一下当前IP网络的QoS机制。

由于当前Interne提供的服务主要采取尽力而为的服务(Best Effort)例如E-Mail、FTP、WWW等，这些服务对网络的带宽、时延、抖动没有严格的依赖。这种服务在转发报文时不提供任何服务或者传送保证。然而由于Internet的不断普及和发展，单纯的数据网络已经转化为具有商业价值的承载网，需要对各种新业务提供各种QoS的保证。

IP QoS是IP网络的一种能力，能够在跨越多种底层网络技术(FR、ATM、Ethernet、SDH等)的IP网络上，为特定的业务提供其所需要的服务。衡量IP QoS的技术指标包括：(1)带宽/吞吐量，指网络的两个节点之间特定应用业务流的平均速率；(2)时延，指数据包在网络的两个节点之间传送的平均往返时间；(3)抖动，指时延的变化；(4)丢包率，指在网络传输过程中丢失报文的百分比，用来衡量网络正确转发用户数据的能力；(5)可用性，指网络可以为用户提供服务的时间的百分比。

当前，主要有两种QoS服务模型和体系结构：一种是综合服务模型(Integrate Service，简称“IntServ”或者“IS”)，其采用接纳控制和资源预留对数据流提供确保型的QoS，但是由于难以预先了解流的确切特性，预留带宽会导致资源利用率下降，而且又因为每个路由节点需要保存流的状态数量，并与流的数目成正比，就需要占用大量的存储空间和处理开销，因此系统伸缩性差；另一种是区分服务模型(Differentiated Service，简称“DiffServ”或者“DS”)，其将QoS需求近似的业务流汇聚成类，网络通过每一跳的方式对每一类数据流提供一定程度的QoS保证。通常，数据报头的DS字段的设置规定了服务级别，基于DS字段的处理能够产生不同的服务级别。由于路由节点保存的状态数量正比于服务类别，而不是流的数量，网络伸缩性虽好，但是无法提供确保型QoS。在实际使用中，通常将这两个模型结合使用。

下面将说明当前的UMTS体系QoS的具体实现方式。在UMTS系统中为了实现端对端的QoS。3GPP(third Generation Partnership Project)定义了UMTS系统一整套层次化、区域化的承载服务功能，包括了为保证约定的QoS在各层所需要提供的所有功能。整个UMTS QoS的体系结构如图2所示，整个结构主要由终端设备(Terminal Equipment，简称“TE”)23，UMTS系统24和TE29组成。UMTS系统24又可分为移动终端(Mobile Terminator，简称“MT”)25，UTRAN26，CN1u接口边缘节点27和CN网关28。

在最底层UTRAN26将不同MT25的信号通过Node B采用时分双工(Time Division Duplex，简称“TDD”)或者频分双工(Frequency DivisionDuplex，简称“FDD”)的方式复用至网络201，在UTRAN26和CN1u接口边缘节点27之间提供物理承载服务202。

在次底层表现为在MT25和UTRAN26间提供无线承载服务211，在UTRAN26和CN 1u接口边缘节点27间提供1u承载服务212，在CN 1u接口边缘节点27和CN网关28间提供骨干网承载服务213。

在中间层表现为在MT25和CN 1u接口边缘节点27之间提供无线接入承载服务221，在CN 1u接口边缘节点27和CN网关28间提供核心网络承载服务222。

在次高层则表现为在TE23和UMTS系统24间提供TE/MT本地承载服务231，UMTS系统24提供UMTS承载服务232，在UMTS系统24和TE29间提供外部承载服务233。

在最高层则表现为在TE23和TE29间提供端对端的服务241。

图3是现有技术中利用SGSN/GGSN实现UMTS QoS的基本方案图，如图所示。该方案主要由三大部分组成：RAN36，CN37，骨干网络38。其中RAN36主要实现接入控制，无线资源预留和监视，分组数据协议(PacketData Protocol，

简称“PDP”)上下文的QoS协商；CN37主要实现分组数据协议PDP上下文的QoS协商，报文的优先级标记，流量监管和整形，队列调度机制，资源管理和移动性管理，QoS签约信息检验，QoS记费，以及与骨干网络的互通；骨干网络38主要提供队列调度机制和流量工程。

图4是现有技术中分组数据协议PDP上下文激活的消息传递图，如图所示。系统由4个模块组成，MS43，UTRAN44，SGSN45，GGSN46。

首先MS43向SGSN45发送激活分组数据协议PDP上下文请求消息401，其中包括网络服务接入点标志(Network Service Access PointIdentifier，简称“NSAPI”)，事务处理标志(Transaction Identifier，简称“TI”)，分组数据协议类型，分组数据协议的地址，接入点名称，QoS要求，分组数据协议的配置项。

SGSN45接收到MS43的激活请求后，经过简单的确定过程，然后向GGSN46提出创建分组数据协议PDP上下文请求消息402，该消息中包含所要创建的分组数据协议PDP上下文的种类，分组数据协议PDP的地址，接入点名称，QoS协商，隧道端点标志符，NSAPI，选择模式，路径参考，路径类型，触发标志，运行和维护中心标记，分组数据协议配置项。其中QoS协商即为SGSN45所确定的QoS。

经过GGSN46判断后，向SGSN45发送创建分组数据PDP上下文响应消息403，该消息的格式与消息402的格式相同，其中QoS参数可以是请求的QoS参数，也可以是GGSN46的操作员修改后的参数。

然后经过SGSN45二次确定以后向MS43返回允许激活分组数据协议PDP上下文消息404。

在消息发送的过程中如果采用GTP的V0版本时，只能处理QoS R97/98版本；当采用GTP的V1版本时，可以判定QoS的版本号，对R97/98版本和R99版本都可以处理。其默认的QoS版本为R99。

在实际应用中，上述方案存在以下问题：没有一个全网的QoS方案。

上述解决方案只能对UMTS系统内部网实现QoS控制。在UMTS系统与外部网络相连时，UMTS系统与外部网络的QoS是相对独立的，不能保证整个系统拥有相同的QoS，因而即使其中一个网络的QoS很好，但其他网络的QoS不能跟其匹配，整个系统的QoS也会降低。同时在上述方案中没有对QoS的版本号进行统一，将会导致系统只能处理单一的QoS版本。

造成这种情况的主要原因在于，没有对不同网络的QoS进行映射，而使不同网络系统的QoS不能够匹配；没有对QoS的版本号进行统一，从而导致系统的兼容性不强。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种通用移动通讯系统到IP网的服务质量映射方法及其系统，使得不同类型网络的QoS能够匹配，能够提高跨不同类型网络数据通讯的整体质量。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种通用移动通讯系统到IP网的服务质量映射方法，该方法在配置库中预先配置服务质量的映射规则，并包含以下步骤：

B响应用户发出的请求消息，进行服务质量协商；

C根据所述协商的结果查询所述配置库，获取所述映射规则；

D根据所述映射规则对业务进行服务质量的映射；

E根据映射后的服务质量进行所述业务的数据转发。

其中，所述步骤D还进一步包含以下子步骤：

D1判断所述IP网支持服务类型还是支持差异化服务编码点，如果是支持服务类型，则进入步骤D2，如果是支持差异化服务编码点，则进入步骤D3；

D2根据服务类型的映射规则，将通用移动通信系统中的会话类、流类、交互类、后台类映射到IP网的服务类型的8个优先级队列；

D3根据差异化服务编码点的映射规则，将通用移动通信系统中的会话类、流类、交互类、后台类映射到IP网的差异化服务编码点值的快速转发、保证转发或尽力转发模式。

所述步骤D2还进一步包含以下子步骤：

当查不到合适的所述映射规则时，按照以下默认配置进行服务质量的映射：

服务质量的会话类映射为服务类型的队列7；

服务质量的流类映射为服务类型的队列3；

服务质量的交互类映射为服务类型的队列1；

服务质量的后台类映射为服务类型的队列0。

所述步骤D3还进一步包含以下子步骤：

当查不到合适的所述映射规则时，按照以下默认配置进行服务质量的映射：

服务质量的会话类映射为快速转发队列；

服务质量的流类映射为保证转发队列；

服务质量的交互类和后台类映射为尽力转发队列。

所述步骤E还进一步包含以下子步骤：

从映射前的服务质量提取约定访问速度参数，并根据该约定访问速度参数对所述业务的数据转发进行流量控制。

所述从映射前的服务质量提取约定访问速度参数的步骤包含以下子步骤：

判断所述映射前的服务质量的版本是R97/98还是R99，如果是R97/98，则将峰值吞吐量转换为R99版本的最大上行速率和最大下行速率，并提取这两个参数，如果是R99，则提取最大上行速率、最大下行速率、保证上行速率和保证下行速率。

所述步骤B还包含以下子步骤：

根据协商的服务质量判断服务质量的版本是否属于R97/98，如果是则将R97/98版本的服务质量转换成R99版本的服务质量。

所述映射规则是基于全局或基于接入点名称的。

本发明还提供了一种通用移动通讯系统到IP网的服务质量映射系统，包含：配置库，用于保存服务质量的映射规则；业务模块，用于接收请求消息的；数据转发模块，用于业务的数据转发；以及处理模块，用于在所述业务模块收到所述请求消息后，进行服务质量协商和服务质量映射；其中，在进行服务质量协商后根据服务质量协商结果查询所述配置库，获取映射规则，并根据所述映射规则对业务进行服务质量的映射，得到映射后的服务质量；所述数据转发模块根据所述映射后的服务质量进行所述业务的数据转发。

其中，所述处理模块还用于将通用移动通讯系统的服务质量从R97/98版本转换成R99版本。

所述配置库包含在所述处理模块中。

所述处理模块还用于向所述数据转发模块发送数据转发的约定访问速度；所述数据转发模块根据所述约定访问速度进行数据转发。

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，通过设计UMTS系统QoS到IP网络QoS的映射，制定映射的规则，用户可以通过配置，使两个网络间的QoS达到相应的匹配，从而保证了整个系统的QoS。利用QoS的R99版本对QoS的R97/98版本的兼容，在映射前完成两者的统一，从而优化了这个系统的兼容性。

这种技术方案上的区别，带来了较为明显的有益效果，即实现了全网的QoS方案，即UMTS中的QoS参数在IP网络中也可以充分发挥作用，使得从UMTS进入IP网络的业务在整个过程中都可以获得正确等级的服务质量。避免了高等级的业务因为服务质量的混乱而被延误，充分利用了有限的网络带宽资源。用户可以通过配置从UMTS系统QoS到IP网络QoS的映射机制，获得满足需要的全网QoS保证。并且QoS两种版本的统一增加了系统的兼容性。

附图说明

图1是UMTS系统的网络单元构成示意图；

图2是UMTS系统的QoS的体系结构图；

图3是现有技术中利用SGSN/GGSN实现UMTS QoS的基本方案图；

图4是现有技术中分组数据单元PDP上下文激活的消息传递图；

图5是根据本发明的一个实施例的UMTS到IP网的服务质量映射系统的结构图；

图6是根据本发明的一个实施例的UMTS到IP网的服务质量映射方法的流程图。

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，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

图5是根据本发明的一个实施例的UMTS网QoS映射到IP网的系统结构图，如图所示。该结构由3个模块组成：业务模块51，处理模块52，以及数据转发模块55。处理模块52又可以分为协商模块53和映射模块54。

其中业务模块51用于接收请求消息，这种请求消息可以是激活请求等。熟悉本领域的技术人员能够知道，在实际使用中业务模块51可以是SGSN.

处理模块52主要用于完成QoS的协商以及完成基于全局的或基于接入点名称(Access Point Name，简称“APN”)的QoS映射关系的配置。处理模块52进一步包含协商模块53和映射模块54。

协商模块53用于完成QoS的协商过程，获得用户的业务类别。从而能够根据用户的业务类别实现UMTS系统QoS到IP的服务类别(Type ofService，简称“TOS”)或者差分服务编码点(Differentiated Services CodePoint，简称“DSCP”)的映射，并且将QoS的R97/98版本转换为R99版本。这里主要进行的是将R97/98版本的时延类转化为R99版本的业务类和优先级，然后根据统一的R99进行映射。

下面将具体描述上述过程。

如果R97/98的时延类为1、2、3类时，则转换成R99的业务类为交互类；如果R97/98的时延类为4时，则转换成R99的业务类为后台类。转换后R99的优先级与R97/98的优先级一致。

R97/98提供的保证速率取值为峰值速率；传输时延取00。

映射模块54用于完成UMTS系统QoS到IP的TOS或者DSCP的映射，将UMTS系统中的会话类、流类、交互类、后台类映射到IP的TOS的8个优先级队列或者IP的DSCP的快速转发(Expedited Forwarding，简称“EF”)、保证转发(Assured Forwarding，简称“AF”)、尽力转发(Best Effort Forwarding，简称“BF”)模式。

若系统支持TOS映射，则根据用户协商QoS中的服务类别查询QoS配置，若查询失败，则采用默认配置。其默认配置为：QoS的会话类对应TOS的队列7；QoS的流类对应TOS的队列3；QoS的交互类对应TOS的队列1；QoS的后台类对应TOS的队列0。对于QoS的配置可以由用户根据GGSN所支持的QoS进行配置。用户配置基于全局的和基于APN的QoS映射关系。

若系统支持DSCP映射，则根据用户协商QoS中的服务类别查询QoS配置，所查询的QoS是由用户配置的，通常配置为三种类别：EF、AF、BF。如果查询到的业务配置为EF，则映射为EF队列，DSCP取值为101110；如果查询到的业务配置为BF，则映射为BF队列，DSCP取值为000000；如果查询到的业务配置为AF，则根据该业务的时延和优先级映射到AF的12个队列。由于在QoS结构中时延占6位，这里只用高2位。优先级占2位，取值可以是01、10、11。映射关系描述如下：

时延高2位的值为00时，若优先级取值为01，则配置为AF队列0，对应的DSCP取值为001010；若优先级取值为10，则配置为AF队列1，对应的DSCP取值为001100；若优先级取值为11，则配置为AF队列2，对应的DSCP取值为001110。

时延高2位为01时，若优先级取值为01，则配置为AF队列3，对应的DSCP取值为010010；若优先级取值为10，则配置为AF队列4，对应的DSCP取值为010100；若优先级取值为11，则配置为AF队列5，对应的DSCP取值为010110。

时延高2位为10时，若优先级取值为01，则配置为AF队列6，对应的DSCP取值为011010；若优先级取值为10，则配置为AF队列7，对应的DSCP取值为011100；若优先级取值为11，则配置为AF队列8，对应的DSCP取值为011110。

时延高2位为11时，若优先级取值为01，则配置为AF队列9，对应的DSCP取值为100010；若优先级取值为10，则配置为AF队列10，对应的DSCP取值为100100；若优先级取值为11，则配置为保证转发AF队列11，对应的DSCP取值为100110。

若查询失败，则使用默认配置。QoS的会话类映射为EF队列，流类对应AF队列，交互类和后台类映射为BF队列。

数据转发模块55用于根据业务模块51提供的约定访问速度(CommittedAccess Rate，简称“CAR”)对数据进行转发，并进行流量控制。在本发明的一个较佳实施例中，数据转发模块55是路由器。对于QoS R97/98版本，需要将峰值吞吐量转换为R99版本的最大上行速率和最大下行速率，不提供保证上行速率和保证下行速率；对于R99版本，则转发最大上行速率，最大下行速率，保证上行速率和保证下行速率。

上面简单的描述了根据本发明的一个实施例的UMTS网QoS映射到IP网的系统结构图中各个模块的功能，下面简单叙述一下具体的处理过程。

首先业务模块51接收到请求消息，然后在处理模块52中对消息进行分析，利用协商模块53对消息的QoS进行协商，并将QoS都转换为R99版本，接着进入映射模块54，根据QoS的业务类别，参照用户的配置，完成基于全局的或者基于APN的服务质量映射，最后数据转发模块55根据业务模块51的约定访问速度CAR进行数据转发。

下面参照图6，进一步描述根据本发明的一个实施例的UMTS网QoS映射到IP网的流程，如图所示。

在步骤610，业务模块接收用户发出的请求消息。在根据本发明的一个较佳的实施例中，这种消息可以是MS发送到SGSN的激活分组数据协议PDP上下文请求。

然后进入步骤620和步骤630，对所接收的请求进行QoS协商，完成QoS R97/98版本到服务质量QoS R99的格式转换。

具体的说，在步骤620中进行QoS协商。需要说明的是，所谓QoS协商是根据预先定义的QoS参数，将系统和网络的资源对应起来，通过资源的分配和调度，满足用户的要求。熟悉本领域的技术人员应该知道，QoS协商的内容可以是带宽，时延，误码率等。

在步骤630中根据协商的QoS确定用户的服务类别，并完成服务质量两个版本的统一，将R97/98版本转化为R99版本。如上所述，在UMTS系统中，用户的服务类别有四种：会话类、流类、交互类和后台类。会话类和流类对于时延比较敏感，而交互类和后台类对时延则不敏感。

接着进入步骤640，根据用户的业务类型来查询用户配置库，得到QoS的映射规则。用户配置库可以由用户在GGSN配置。由于对于IP来说有两种方法来提供QoS保证，一种由TOS提供，一种由DSCP提供。因此映射规则有两种配置方法，具体使用哪一种方法则需要看系统支持哪种方法。

步骤650与步骤660或者步骤670的组合用于实现不同网络QoS的映射过程。在本发明的实施例中实现的是从UMTS网到IP网的QoS映射。

具体的说，在步骤650中查询底层接口，判断系统支持TOS还是DSCP，从而确定在不同网络间映射时所采用的映射规则。如果判定系统支持TOS，则采用TOS映射规则，进入步骤660；如果判定系统支持DSCP，则采用DSCP映射规则，进入步骤670。

在步骤660，系统根据用户配置库中的TOS映射规则，将用户的业务类型转换为相应的TOS值，完成向IP网的映射。

在步骤670，系统根据用户配置库中的DSCP映射规则，将用户的业务类型转换为相应的DSCP值，完成向IP网的映射。

接着进入步骤680，将TOS的值或DSCP的值、CAR参数发送给数据转发模块，经过格式变换后发送到新的网络。其中CAR参数可以用做数据转发时的流量控制。

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 (12)

1.一种通用移动通讯系统到IP网的服务质量映射方法，其特征在于，在配置库中预先配置服务质量的映射规则，该方法包含以下步骤：

B 响应用户发出的请求消息，进行服务质量协商；

C 根据协商的结果查询所述配置库，获取所述映射规则；

D 根据所述映射规则对业务进行服务质量的映射；

E 根据映射后的服务质量进行所述业务的数据转发。

2.根据权利要求1所述的通用移动通讯系统到IP网的服务质量映射方法，其特征在于，所述步骤D还进一步包含以下子步骤：

D1 判断所述IP网支持服务类型还是支持差异化服务编码点，如果是支持服务类型，则进入步骤D2，如果是支持差异化服务编码点，则进入步骤D3；

D2 根据服务类型的映射规则，将通用移动通信系统中的会话类、流类、交互类、后台类映射到IP网的服务类型的优先级队列；

D3 根据差异化服务编码点的映射规则，将通用移动通信系统中的会话类、流类、交互类、后台类映射到IP网的差异化服务编码点值的快速转发、或保证转发、或尽力转发模式。

3.根据权利要求2所述的通用移动通讯系统到IP网的服务质量映射方法，其特征在于，所述步骤D2还进一步包含以下子步骤：

当查不到合适的所述映射规则时，按照以下默认配置进行服务质量的映射：

服务质量的会话类映射为服务类型的队列7；

服务质量的流类映射为服务类型的队列3；

服务质量的交互类映射为服务类型的队列1；

服务质量的后台类映射为服务类型的队列0。

4.根据权利要求2所述的通用移动通讯系统到IP网的服务质量映射方法，其特征在于，所述步骤D3还进一步包含以下子步骤：

当查不到合适的所述映射规则时，按照以下默认配置进行服务质量的映射：

服务质量的会话类映射为快速转发队列；

服务质量的流类映射为保证转发队列；

服务质量的交互类和后台类映射为尽力转发队列。

5.根据权利要求1所述的通用移动通讯系统到IP网的服务质量映射方法，其特征在于，所述步骤E还进一步包含以下子步骤：

从映射前的服务质量提取约定访问速度参数，并根据所述约定访问速度参数对所述业务的数据转发进行流量控制。

6.根据权利要求5所述的通用移动通讯系统到IP网的服务质量映射方法，其特征在于，所述从映射前的服务质量提取约定访问速度参数的步骤包含以下子步骤：

判断所述映射前的服务质量的版本是R97/98还是R99，如果是R97/98，则将峰值吞吐量转换为R99版本的最大上行速率和最大下行速率，并提取这两个参数；如果是R99，则提取最大上行速率、最大下行速率、保证上行速率和保证下行速率。

7.根据权利要求1所述的通用移动通讯系统到IP网的服务质量映射方法，其特征在于，所述步骤B还包含以下子步骤：

根据协商的服务质量判断服务质量的版本是否属于R97/98，如果是则将R97/98版本的服务质量转换成R99版本的服务质量。

8.根据权利要求1所述的通用移动通讯系统到IP网的服务质量映射方法，其特征在于，所述映射规则是基于全局或基于接入点名称的。

9.一种通用移动通讯系统到IP网的服务质量映射系统，包含：

配置库，用于保存服务质量的映射规则；

业务模块，用于接收请求消息的；

数据转发模块，用于业务的数据转发；以及

处理模块，用于在所述业务模块收到所述请求消息后，进行服务质量协商和服务质量映射；

其中，在进行服务质量协商后根据服务质量协商结果查询所述配置库，获取映射规则，并根据所述映射规则对业务进行服务质量的映射，得到映射后的服务质量；

所述数据转发模块根据所述映射后的服务质量进行所述业务的数据转发。

10.根据权利要求9所述的通用移动通讯系统到IP网的服务质量映射系统，其特征在于，所述处理模块还用于将通用移动通讯系统的服务质量从R97/98版本转换成R99版本。

11.根据权利要求9所述的通用移动通讯系统到IP网的服务质量映射系统，其特征在于，所述配置库包含在所述处理模块中。

12.根据权利要求9所述的通用移动通讯系统到IP网的服务质量映射系统，其特征在于，所述处理模块还用于向所述数据转发模块发送数据转发的约定访问速度；所述数据转发模块根据所述约定访问速度进行数据转发。

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