CN100547999C - 一种宽带无线城域网中语音通信的服务质量保证方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于宽带无线城域网络技术领域，它是一种利用802.16无线传输技术构建提供分级服务的宽带无线城域网络的方法。本方法提出了一种宽带无线城域网络中语音通信服务质量的保证方法。用户可以在使用服务的时候指定服务等级，通过无线台(SS)端的信令系统把服务等级参数传送到基站(BS)信令系统，基站根据自身维护的服务等级与802.16媒体接入控制(MAC)服务质量(QOS)参数对应表以及服务等级与核心网服务质量参数对应表，建立具有相应服务质量的无线和有线链路，保证用户应用提出的服务质量。

Description

一种宽带无线城域网中语音通信的服务质量保证方法
技术领域
本发明属于宽带无线城域网络(IEEE 802.16 WirelessMAN)技术领域，是一种在宽带无线城域网中提供语音通信服务质量保障的方法。
背景技术
802.16 WirelessMAN是一种能够在城域范围内提供高速无线接入的宽带网络[1]Carl Eklund，Roger B.Marks，“IEEE Standard 802.16：ATechnical Overview of the WirelessMANTM Air Interface for BroadbandWireless Access”，IEEE C802.16-02/05，2002。IEEE 802.16工作组已于2004年10月1日发布了IEEE Std 802.16-2004，该标准定义固定宽带无线接入系统空中接口物理层(PHY)和媒体接入控制层(MAC)规范。IEEE Std802.16e将于2005年10月发布，该标准定义了移动宽带无线接入系统的空中接口规范。IEEE 802.16工作组只制定了宽带无线接入系统的空中接口规范，而没有对整个宽带无线城域网系统结构中控制部分提供任何参考建议，802.16协议只能保证无线接入网的服务质量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种宽带无线城域网语音通信系统的服务质量保证方法。用户可以指定通信的服务等级，通过无线台(SS)端的信令系统把服务等级参数传送到基站(BS)信令系统，基站根据自身维护的服务等级与802.16媒体接入控制(MAC)服务质量(QOS)参数对应表以及服务等级与核心网服务质量参数对应表，建立具有相应服务质量的无线和有线链路，保证用户应用提出的服务质量。基站根据服务等级对应的MACQOS(Quality of Service)参数以及核心网服务质量参数请求预留无线资源和核心网资源，保证语音通信的服务质量。
本发明建立在无线接入的分组城域网络之上，其拓扑结构如图1所示，整个网络由802.16无线网络，具有服务质量保证体系的有线核心网络组成。无线网络由802.16无线台和802.16基站组成，有线核心网络包括接入路由器，AAA(Authentication，Authorization，Account)服务器，注册服务器，管理服务器等实体组成。其中无线台通过无线方式与基站互连，基站通过接入路由器连接到核心网，核心网运行资源预留和标签交换等协议提供服务质量支持。核心网上的AAA服务器负责记录本区域内无线台的授权信息。
为了支持语音业务，本发明要求无线台和基站系统都包含支持呼叫接续功能的信令系统，用来传送用户指定的服务等级和完成语音通信的呼叫接续过程。
对于无线台，可以支持不同种类语音应用程序，不同的语音应用程序使用不同的端口。本发明要求无线台的信令系统维持一张应用程序端口号/被叫号码和服务等级的对应表。在无线台的信令系统收到用户的拨号事件以后，首先判断用户是否显示指定服务等级，如果没有指定，无线台优先对被叫号码进行分类，分为紧急呼叫类(110，120等紧急呼叫)、特殊呼叫类(运营商可以允许每个用户指定几个亲情号码等)，普通呼叫类，对于紧急呼叫类和特殊呼叫类对应较高的服务等级，对于普通呼叫类再根据用户使用的应用程序的端口来匹配不同的服务等级；如果这两个过程都没有匹配成功，则使用默认的服务等级，一般也是最低的服务等级。应用程序端口号/被叫号码和服务等级对应表可以由管理员手动配置也可以从核心网注册服务器上下载。
本发明要求基站上的信令系统维持两张列表：一张服务等级与802.16媒体接入控制(MAC)服务质量(QOS)参数对应表，一张服务等级与核心网服务质量参数对应表。802.16协议中规定了多种服务质量参数，当基站收到无线台发送的服务等级参数，查询服务等级与802.16媒体接入控制服务质量参数对应表，获取MAC服务质量参数，填入DSA-REQ(802.16-2004协议中定义的一种消息)管理消息中，向MAC层发起无线连接请求。无线连接建立成功后，基站信令系统根据服务等级与核心网服务质量参数对应表把服务等级映射为资源预留过程需要的QOS参数，向核心网发起资源预留过程。
对于核心网，要求是有服务质量保证体系的有线网，802.16协议中只提供无线接入网的服务质量保证。为了保证核心网上的服务质量，核心网需要运行多协议标签交换(Multiprotocol Label Switching)和资源预留(Resource Reservation Protocol)等协议。核心网还要包含AAA服务器，以实现对用户提出的服务质量进行鉴权与资费。
宽带无线城域网中语音通信的服务质量保证方法：其特征在于利用802.16无线传输技术的分级服务能力实现不同服务质量的语音通信；利用信令系统来完成呼叫接续；用户在使用服务的时候可以指定服务等级，在用户不显示指定服务等级的情况下，无线台信令系统可以根据应用程序端口和被叫号码映射服务等级；基站可以根据无线台发送的服务等级参数映射MAC服务质量参数和核心网服务质量参数，发起无线连接建立和核心网资源预留过程，以实现不同的呼叫根据服务等级的不同而享受不同的服务质量。
一种宽带无线城域网中语音通信的服务质量保证方法，接入网采用基于802.16协议的宽带无线城域网络，核心网采用基于IPv6的具有服务质量保证体系的有线网络，该方法利用包括无线台SS端和基站BS端的信令系统来保证语音通信的建立，用户在使用服务时指定服务等级，通过无线台SS端的信令系统把服务等级参数传送到基站BS信令系统，如果用户没有指定服务等级，无线台信令系统根据用户所使用应用程序的端口号或者电话号码类型(紧急呼叫类、普通呼叫类、特殊呼叫类等)查找此次服务的默认服务等级，根据选定的服务等级向基站信令系统发起服务请求，基站信令系统根据无线台发送的服务等级参数查找服务等级与802.16媒体接入控制MAC服务质量QOS参数对应表以及服务等级与核心网服务质量参数对应表，获取本服务等级对应的802.16MAC服务质量参数，基站根据本服务等级对应的802.16MAC服务质量参数向无线台媒体接入控制MAC发起动态服务流添加请求DSA-REQ，建立对应服务质量的无线通道，根据查询到的QOS参数向核心网发起资源预留过程；判断核心网资源预留是否成功，如果成功，则具有服务质量的核心网链路建立成功，BS端信令系统向SS端信令系统发送请求成功回复，过程结束；否则该链路建立失败，BS端信令系统向SS端信令系统发送包含错误码的失败回复，SS端可根据不同的错误码做不同的处理，过程结束。
本发明需要一套包括无线台SS端和基站BS端的信令系统来支持，这套信令协议包含认证、授权、计费、资源预留、加密等过程，能够提高无线分组网络环境下语音通信的安全性和可靠性，并且确保语音通信的服务质量。利用包括无线台SS端和基站BS端的信令系统来保证语音通信的建立的步骤包括：无线台开机后，需要通过认证授权计费服务器的认证，并把它的当前地址注册到注册服务器；当一个无线台发起对另一个无线台的语音呼叫时，首先需要通过基站的认证，然后从注册服务器得到被叫无线台的地址和公钥，用户可以指定此次服务的服务等级，将语音通信的服务等级和安全性信息封装到连接建立信令消息中发送给网络，基站或核心网资源管理器预留足够的有线和无线资源，并最终把呼叫请求转发给被叫无线台，从而实现两个无线台之间的语音通信。
基站根据自身维护的服务等级与802.16媒体接入控制MAC服务质量QOS参数对应表以及服务等级与核心网服务质量参数对应表，建立具有相应服务质量的无线和有线链路，
所述的宽带无线城域网中语音通信的服务质量保证方法，其中，无线台信令系统需要维持一张某种语音通信应用程序的应用程序端口号和被叫号码二者之一与服务等级的对应表，这张表可以由管理员手动配置也可以从核心网注册服务器下载；基站信令系统需要维护两张表：一张服务等级与802.16媒体接入控制MAC服务质量QOS参数对应表，一张服务等级与核心网服务质量参数对应表。
附图说明
图1是宽带无线城域网络系统拓扑结构图。
图2一次有服务质量保证的数据通道的建立过程流程图。
具体实施方式
图2一次有服务质量保证的数据通道的建立过程流程：
宽带无线城域网中语音通信服务质量保证方法，其中一次有服务质量保证的数据通道的建立过程如下：
S2.1：用户启动某种语音通信应用程序并发出服务请求，无线台收到用户的服务请求；
S2.2：无线台信令系统收到拨号事件，判断用户是否指定此次服务的服务等级，若是，则转到S2.6；否则进入S2.3；
S2.3：用户没有显示指定服务等级，根据应用程序使用的端口号和被叫号码查询应用程序端口号和被叫号码二者之一与服务等级的对应表；
S2.4：判断是否成功获取对应的服务等级参数，若是，则转到S2.6；否则进入S2；
S2.5：使用默认的服务等级；
S2.6：根据确定的服务等级，向基站信令系统发送服务请求；
S2.7：基站解析收到的服务请求，获得用户使用的服务等级，向AAA服务器鉴定本无线台是否有权利使用此服务等级；
S2.8：判断鉴权是否通过，若是，进入S2.9；否则转到S2.16；
S2.9：基站信令系统查询服务等级与802.16媒体接入控制MAC服务质量QOS参数对应表，获取本服务等级对应的802.16MAC QOS参数，如果没有匹配项可以使用默认的服务等级参数；
S2.10：根据查询到的MAC QOS参数向MAC发起动态服务流添加请求DSA-REQ；
S2.11：判断动态服务流建立是否成功，如果成功，则具有服务质量保证的无线链路建立成功，进入S.2.12；否则该链路建立失败，转到S2.16；
S2.12：基站信令系统查询服务等级与核心网服务质量参数对应表，获取本服务等级对应的核心网服务质量参数，如果没有匹配项可以使用默认的服务等级参数；
S2.13：根据查询到的核心网QOS参数向核心网发起资源预留过程；
S2.14：判断核心网资源预留是否成功，如果成功，则具有服务质量的核心网链路建立成功，进入S2.15；否则该链路建立失败，转到S2.16；
S2.15：BS端信令系统向SS端信令系统发送请求成功回复，过程结束；
S2.16：BS端信令系统向SS端信令系统发送包含错误码的失败回复，SS端可根据不同的错误码做不同的处理，过程结束。

Claims (4)

1.一种宽带无线城域网中语音通信的服务质量保证方法，其特征在于，接入网采用基于802.16协议的宽带无线城域网络，核心网采用基于IPv6的具有服务质量保证体系的有线网络，该方法利用包括无线台SS端和基站BS端的信令系统来保证语音通信的建立，用户在使用服务时指定服务等级，通过无线台SS端的信令系统把服务等级参数传送到基站BS端信令系统，如果用户没有指定服务等级，无线台SS端信令系统根据用户所使用应用程序的端口号或者电话号码类型查找此次服务的默认服务等级，根据选定的服务等级向基站BS端信令系统发起服务请求，基站BS端信令系统根据无线台发送的服务等级参数查找服务等级与802.16媒体接入控制MAC服务质量QOS参数对应表以及服务等级与核心网服务质量QOS参数对应表，获取本服务等级对应的802.16媒体接入控制MAC服务质量QOS参数，基站根据本服务等级对应的802.16媒体接入控制MAC服务质量QOS参数向无线台媒体接入控制MAC发起动态服务流添加请求DSA-REQ，建立对应服务质量的无线通道，根据查询到的核心网服务质量QOS参数向核心网发起资源预留过程；判断核心网资源预留是否成功，如果成功，则具有服务质量的核心网链路建立成功，基站BS端信令系统向无线台SS端信令系统发送请求成功回复，过程结束；否则该链路建立失败，基站BS端信令系统向无线台SS端信令系统发送包含错误码的失败回复，无线台SS端可根据不同的错误码做不同的处理，过程结束。
2.根据权利要求1所述的宽带无线城域网中语音通信的服务质量保证方法，其特征在于，所述利用包括无线台SS端和基站BS端的信令系统来保证语音通信的建立的步骤包含认证、授权、计费、资源预留、加密过程，具体包括以下步骤：
无线台开机后，需要通过认证授权计费服务器的认证，并把它的当前地址注册到注册服务器；当一个无线台发起对另一个无线台的语音呼叫请求时，首先需要通过基站的认证，然后从注册服务器得到被叫无线台的地址和公钥，用户可以指定此次服务的服务等级，将语音通信的服务等级和安全性信息封装到连接建立信令消息中发送给网络，基站或核心网资源管理器预留足够的有线和无线资源，并最终把呼叫请求转发给被叫无线台，从而实现两个无线台之间的语音通信。
3.根据权利要求1所述的宽带无线城域网中语音通信的服务质量保证方法，其特征在于，所述无线台SS端信令系统需要维持一张语音通信应用程序的应用程序端口号和被叫号码二者之一与服务等级的对应表，这张表由管理员手动配置或从核心网注册服务器下载；所述基站BS端信令系统需要维护两张表：一张服务等级与802.16媒体接入控制MAC服务质量QOS参数对应表，一张服务等级与核心网服务质量QOS参数对应表。
4.根据权利要求1所述的宽带无线城域网中语音通信的服务质量保证方法，其特征在于，所述具有服务质量的核心网链路建立过程如下：
S2.1：用户启动某种语音通信应用程序并发出服务请求，无线台收到用户的服务请求；
S2.2：无线台SS端信令系统收到拨号事件，判断用户是否指定此次服务的服务等级，若是，则转到S2.6，否则进入S2.3；
S2.3：用户没有显示指定服务等级，根据应用程序使用的端口号和被叫号码查询应用程序端口号和被叫号码二者之一与服务等级的对应表；
S2.4：判断是否成功获取对应的服务等级参数，若是，则转到S2.6，否则进入S2.5；
S2.5：使用默认的服务等级；
S2.6：根据确定的服务等级，向基站BS端信令系统发送服务请求；
S2.7：基站解析收到的服务请求，获得用户使用的服务等级，向AAA服务器鉴定本无线台是否有权利使用此服务等级；
S2.8：判断鉴权是否通过，若是，进入S2.9，否则转到S2.16；
S2.9：基站BS端信令系统查询服务等级与802.16媒体接入控制MAC服务质量QOS参数对应表，获取本服务等级对应的802.16媒体接入控制MAC服务质量QOS参数，如果没有匹配项可以使用默认的服务等级参数；
S2.10：根据查询到的802.16媒体接入控制MAC服务质量QOS参数向无线台媒体接入控制MAC发起动态服务流添加请求DSA-REQ；
S2.11：判断动态服务流建立是否成功，如果成功，则具有服务质量保证的无线链路建立成功，进入S.2.12，否则该链路建立失败，转到S2.16；
S2.12：基站BS端信令系统查询服务等级与核心网服务质量QOS参数对应表，获取本服务等级对应的核心网服务质量QOS参数，如果没有匹配项可以使用默认的服务等级参数；
S2.13：根据查询到的核心网服务质量QOS参数向核心网发起资源预留过程；
S2.14：判断核心网资源预留是否成功，如果成功，则具有服务质量的核心网链路建立成功，进入S2.15，否则该链路建立失败，转到S2.16；
S2.15：基站BS端信令系统向无线台SS端信令系统发送请求成功回复，过程结束；
S2.16：基站BS端信令系统向无线台SS端信令系统发送包含错误码的失败回复，无线台SS端可根据不同的错误码做不同的处理，过程结束。
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Assignee: Beijing Zhongke Jingshang Technology Co., Ltd.

Assignor: Institute of Computing Technology, Chinese Academy of Sciences

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Denomination of invention: Method for ensuring voice communication service quality in broadband wireless MAN

Granted publication date: 20091007

License type: Exclusive License

Open date: 20060524

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Assignee: Beijing Zhongke Polytron Technologies Inc

Assignor: Institute of Computing Technology, Chinese Academy of Sciences

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