CN101478470B - 异构网络互连场景下端到端服务质量动态管理的系统和方法 - Google Patents
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Abstract
一种异构网络互连场景下端到端服务质量动态管理的系统和方法，包括一个公共核心网络和至少二个承载网络，公共核心网络中设有策略决策装置，承载网络各设有一个策略执行装置，策略决策装置与各个策略执行装置以Diameter协议相连；通过定义承载建立和承载删除消息流程，实现策略决策装置与策略执行装置之间交互服务质量信息；各策略执行装置将授权服务质量(QoS)信息映射为本地承载的服务质量参数，执行本地承载的资源预留和门控功能。核心网根据用户签约信息、用户业务资源请求做出服务质量策略决定之后，可以准确及时地传送至各阶段的承载网络媒体流构成链路，分别实现各段承载链路上的服务质量控制，提高了用户和网络对服务质量的保障能力。
Description
[技术领域]
本发明涉及一种在异构网络互连场景下实现端到端服务质量(Quality of Service，缩写QoS)动态管理的系统和方法，适用于现有微波接入互操作性网络(World Interoperability for Microwave Access，缩写WiMAX)、无线局域网(Wireless Local Access Network，缩写WLAN)接入移动核心网的异构网络。
[背景技术]
一个好的服务质量(QoS)管理系统，首先需要依据用户以及业务的签约信息和用户业务请求动态地进行服务质量策略判决，满足不同用户和业务对服务质量的需求，实现差异化服务。另一方面，网络运营商力求避免向没有过高服务质量需求的用户和业务分配过多的资源，从而实现网络资源利用率的提升。要真正实现服务质量管理目标，不仅需要及时准确地做出服务质量策略授权，还需要在端到端的业务媒体流链路上的各个承载网络执行和实施该服务质量策略。
然而，在一些异构网络互连的场景中，由于接入网的多样化以及接入网与核心网间的松耦合关系，使得端到端服务质量的动态控制难以实现。
以WiMAX网络通过I-WLAN方式(Interworking-WLAN，一种WiMAX与移动网络互连的特定架构)接入移动核心网为例，虽然移动网络的国际3GPP标准化组织和WiMAX标准化组织已分别提出一些服务质量(QoS)管理技术的标准，但这些技术尚不能在WiMAX与移动核心网互连的场景下，实现端到端的动态服务质量管理目标。
[发明内容]
为克服上述缺陷，本发明提出一种在异构网络互连场景下不同承载类型互连的媒体流链路上实现端到端服务质量(QoS)动态管理的系统和方法。
本发明系统结构的技术方案是：一种异构网络互连场景下端到端服务质量动态管理的系统，包括一个公共核心网络，其特征在于：还包括构成承载链路的至少二个承载网络，承载链路的一端接用户终端，另一端连接对端网络或用户终端，公共核心网络中设有策略决策装置，每个承载网络各设有一个策略执行装置，策略决策装置与各个策略执行装置以Diameter协议相连。
本发明在上述系统中实现端到端服务质量动态管理的方法是：
首先在公共核心网内部署公共策略决策装置，在承载链路上的支持服务质量管理的节点中，选择需要服务质量管理但却无法通过承载链路传递获得所需服务质量策略的网络节点部署策略执行装置，各策略执行装置与公共策略决策装置通过Diameter协议进行相互通信。
其次，通过定义承载建立和承载删除消息流程，实现策略决策装置与策略执行装置之间交互服务质量信息。
其三，各策略执行装置将授权服务质量信息映射为本地承载的服务质量参数，执行本地承载的资源预留和门控功能。
承载链路上若有其他非策略执行节点，则该类节点可根据承载链路间的耦合和映射关系实施服务质量(QoS)管理。
本发明适用于多种异构网络互连的场景，如WiMAX、WLAN网络通过I-WLAN或GAN方式(Generic Access Network，通用接入网络，另一种无线局域网与移动核心网互连的网络架构)接入移动核心网络，或者以SAE架构(System Architecture Evolution，一种演进后的移动网络架构)方式互连的其他异构网络。
在本发明的基础上，网络根据用户签约信息、用户业务资源请求做出服务质量(QoS)策略决定之后，可以准确及时地将该策略传送至各阶段的承载网络，分别实现各段承载链路上的服务质量控制，提高了用户和网络对服务质量的保障能力。主要优点包括：在异构网络互连场景下实现了端到端的服务质量动态管理目标，提高网络资源利用率，保障用户和业务的服务质量；核心网中的服务质量策略可以完整无误地传递到业务的各承载链路段，服务质量管理的精确度高；通过标准协议实现服务质量管理目标，无需定义新的消息或参数，可行性高，与现有网络节点的兼容性好，不针对特定的异构网络融合，适用范围广。
[附图说明]
图1是本发明在一般异构网络互连场景下服务质量系统结构图。
图2是在一般异构网络互连场景下承载建立消息流程示意图。
图3是在一般异构网络互连场景下承载删除消息流程示意图。
图4是在WiMAX I-WLAN互连场景下服务质量(QoS)系统结构图。
图5是在WiMAX I-WLAN互连场景下承载建立消息流程示意图。
图6是在WiMAX I-WLAN互连场景下承载删除消息流程示意图。
[具体实施方式]
下面结合本发明实施例和附图作进一步详细说明。
本发明在基于3GPP策略和计费控制的基本原理，同时设置多个策略执行装置，在异构网络互连场景下，逐段实现不同类型承载链路的服务质量策略管理，最终实现端到端服务质量动态管理。
见图1所示的一般异构网络互连结构，有一个公共核心网10和至少二个异构互连的承载网络12，如图1中所示的承载网络1、承载网络2……，直至承载网络n。
在其公共核心网10内部署：1)策略决策装置101，用于依据用户应用服务器发送的业务服务质量请求、用户数据库的签约服务质量能力和/或其他运营需求决定服务质量(QoS)策略；2)应用服务装置102：用于根据业务要求提供服务质量业务请求；3)用户数据库装置103：用于依据用户签约数据提供签约服务质量(QoS)信息；应用服务器装置102、用户数据库装置103与策略决策装置101连接。
在各承载网络12中选取适当的边缘节点，并在这些边缘节点上分别部署策略执行装置121，用于按照策略决策信息在策略执行装置121所属的承载网络12内进行媒体流的分配和监控。
各承载网络12的策略执行装置121通过Diameter协议与公共核心网10的策略决策装置101连接通信。
用户终端11(图中示出一个)连接承载网络12。
策略执行装置121和策略决策装置101之间交互服务质量(QoS)管理信息。交互可通过承载建立消息流程和承载删除消息流程实现。
图2示意了承载建立的消息流程，步骤如下：
步骤501～504：由用户终端11发起，在所有承载网络12中发送承载建立请求；
步骤505～507：各承载网络12中策略执行装置121以DiameterCCR消息向策略决策装置101请求服务质量(QoS)策略授权；(505～507之间没有时间上的先后次序关系)
步骤508：策略决策装置101存贮请求信息，生成授权服务质量(QoS)策略；
步骤509～511：策略决策装置101以DiameterCCA消息将授权服务质量(QoS)策略发送给各策略执行装置121(509～511之间没有时间上的先后次序关系)；
步骤512～514：各策略执行装置121执行授权服务质量(QoS)策略(512～514之间没有时间上的先后次序关系)；
步骤515～518：各承载网络12节点返回承载建立响应。
在上述承载建立流程中，各策略执行装置121将授权服务质量(QoS)信息映射为本地承载的服务质量(QoS)参数，执行本地承载的资源预留和门控功能。完成承载链路建立后，媒体流即可进行端到端的传递。承载链路上若有其他非策略执行节点，则该类节点可根据承载链路间的耦合和映射关系实施服务质量(QoS)管理。
媒体流传递结束，实施承载删除。
图3示意了承载删除的消息流程，步骤如下：
步骤601～604：由用户终端11发起，在所有承载网络12中发送承载删除请求；
步骤605～607：各承载网络12中策略执行装置121以DiameterCCR消息向策略决策装置101请求服务质量(QoS)策略授权(605～607之间没有时间上的先后次序关系)；
步骤608：策略决策装置101核对确认与被删除承载相关的业务会话；
步骤609：策略决策装置101与相应的应用服务装置102交互；
步骤610～612：策略决策装置101以DiameterCCA消息向各策略执行装置121发送承载删除响应；
步骤613～615：各策略执行装置121删除已存的服务质量(QoS)策略；(610～612、613～615之间没有时间上的先后次序关系)
步骤616～619：各承载网络12发送承载删除响应。全过程结束。
把上述的公共核心网络选定为移动核心网，上述承载网络选定为WiMAX无线接入网(简称WiMAX网)和I-WLAN互连系统(简称互连系统)则形成上述一般异构网络互连结构的具体应用，上述的实施过程可以进一步具体化。
见图4所示的WiMAX与移动网络互连结构，有一个移动核心网20，一个承载网络为WiMAX网22，WiMAX网22内部接入服务网络网关221(ASN-GW)与连接服务网络222(CSN)以R3接口连接；另一个承载网络为互连系统23，连接对端网络24或者另一用户终端(图中未示)。媒体流通过WiMAX网络22和互连系统23传递，共包括四种承载类型：用户终端21与WiMAX网22间的R1(空中接口)承载、WiMAX网22到互连系统23之间的Wn(IP)承载、互连系统23内部无线接入网关231(WAG)与数据业务网关232(PDG)的Wp(隧道)承载和互连系统23到对端网络24的Wi(IP)承载。
在移动核心网20内部署：1)策略决策装置201，用于依据用户应用服务器发送的业务服务质量请求、用户数据库的签约服务质量能力和/或其他运营需求决定服务质量(QoS)策略；2)应用服务器装置202：用于根据业务要求提供服务质量业务请求；3)用户数据库装置203：用于依据用户签约数据提供签约服务质量(QoS)信息；应用服务器装置202、用户数据库装置203与策略决策装置101连接。
互连系统23的数据业务网关232是上述承载中最靠近对端网络24的QoS管理节点，可首选选择该节点部署策略执行装置232。数据业务网关232可以将策略和计费规则功能(PCRF)的授权QoS策略映射到无线接入网关231与数据业务网关232之间承载隧道Wp的QoS属性，无线接入网关231可以实现隧道服务质量(QoS)到无线接入网关231与WiMAX网22连接服务网络222之间的IP QoS属性的映射，由于WiMAX网22与互连系统23之间采用松耦合机制，仅通过IP承载服务质量(QoS)无法传递WiMAX网22空口服务质量(QoS)管理所需策略信息，因此，需要为空中接口承载即接入服务网络网关221配置策略执行装置221。
互连系统23的策略执行装置232和WiMAX网22的策略执行装置221通过Diameter协议与移动核心网20的策略决策装置201连接通信。
策略执行装置221、232和策略决策装置201之间交互服务质量(QoS)管理信息。交互可通过承载建立消息流程和承载删除消息流程实现。
图5示意了承载建立的消息流程，步骤如下：
步骤801：WiMAX网22的策略执行装置221(ASN-GW)收到用户终端21发起的承载建立请求；
步骤802：互连系统23的策略执行装置232(PDG)收到承载建立请求；
步骤803：策略执行装置221通过Diameter CCR消息向策略决策装置201请求服务质量(QoS)策略；
804：策略执行装置232通过Diameter CCR消息向策略决策装置201请求服务质量(QoS)策略(803、804之间没有时间上的先后次序关系)；
步骤805：策略决策装置201存贮请求信息，决定服务质量(QoS)策略；
步骤806：策略决策装置20 1将服务质量(QoS)策略通过DiameterCCA消息发送给策略执行装置221；
步骤807：策略决策装置将服务质量(QoS)策略通过DiameterCCA消息发送给策略执行装置232(806、807之间没有时间上的先后次序关系)；
步骤808：策略执行装置221装载并执行服务质量(QoS)策略；
步骤809：策略执行装置232装载并执行服务质量(QoS)策略(808、809之间没有时间上的先后次序关系)；
步骤810：策略执行装置232返回承载建立响应；
步骤811：策略执行装置221返回承载建立响应；
在承载建立过程的808步骤中，策略执行装置221将授权的服务质量(QoS)参数映射为WiMAX承载的服务质量(QoS)参数；在承载建立过程的809步骤中，策略执行装置232将服务质量(QoS)策略中的授权服务质量(QoS)参数映射为互连系统的承载服务质量(QoS)参数。
完成承载链路建立后，媒体流即可进行端到端的传递。媒体流传递结束，实施承载删除。
图6示意了承载删除的消息流程，步骤如下：
步骤901：策略执行装置221收到用户终端发起的承载删除请求；
步骤902：策略执行装置232收到承载删除请求；
步骤903：策略执行装置232发送Diameter CCR消息，告知策略决策装置201其承载已经删除；
步骤904：策略执行装置221发送Diameter CCR消息，告知策略决策装置201其承载已经删除(903、904之间没有时间上的先后次序关系)；
步骤905：策略决策装置201核对确认与被删除承载相关的应用会话；
步骤906：策略决策装置201与相应的应用服务装置交互；
步骤907：策略决策装置201通过Diameter CCA消息向策略执行装置232发送承载删除响应；
步骤908：策略执行装置232删除已存的服务质量(QoS)策略；
步骤909：策略决策装置201通过Diameter CCA消息向策略执行装置221发送承载删除响应；
步骤910：策略执行装置221删除已存的服务质量(QoS)策略(907/908与909/910之间没有时间上的先后次序关系)；
步骤911：策略执行装置232发送删除承载响应；
步骤912：策略执行装置221发送删除承载响应。
全过程结束。
Claims (7)
1.一种异构网络互连场景下端到端服务质量动态管理的系统，包括一个公共核心网络，其特征在于：还包括构成承载链路的至少二个承载网络，承载链路的一端接用户终端，另一端连接对端网络或用户终端，公共核心网络中设有策略决策装置，每个承载网络各设有一个策略执行装置，策略决策装置与各个策略执行装置以Diameter协议相连。
2.根据权利要求1所述的异构网络互连场景下端到端服务质量动态管理的系统，其特征在于所述公共核心网络中设有与策略决策装置相连的应用服务装置和用户数据库装置。
3.根据权利要求1所述的异构网络互连场景下端到端服务质量动态管理的系统，其特征在于所述的策略执行装置被安装在各承载网络的边缘节点上。
4.根据权利要求1所述的异构网络互连场景下端到端服务质量动态管理的系统，其特征在于：所述公共核心网络为移动核心网，所述承载网络为WiMAX无线接入网和互连系统，或为WLAN无线接入网和互连系统；WiMAX或WLAN无线接入网中的接入服务网络网关作为策略执行装置；互连系统中的分组数据网关作为策略执行装置。
5.一种异构网络互连场景下端到端服务质量动态管理的方法，其步骤为：
5.1)部署如权利要求1所述的异构网络互连场景下端到端服务质量动态管理的系统；
5.2)用户终端发起，在系统内进行服务质量信息交互，建立媒体流承载链路，包括：
5.2.1)在所有承载网络中发送承载建立请求；
5.2.2)各承载网络中策略执行装置向策略决策装置请求服务质量策略授权；
5.2.3)策略决策装置存贮请求信息，生成授权服务质量策略；
5.2.4)策略决策装置将授权服务质量策略发送给各策略执行装置；
5.2.5)各策略执行装置实施授权服务质量策略；
5.2.6)各承载网络节点返回承载建立响应，建立媒体流承载链路；
5.3)各策略执行装置将授权服务质量信息映射为本地承载的服务质量参数，执行本地承载的资源预留和门控功能；
5.4)用户终端发起，在系统内进行服务质量信息交互，删除媒体流承载链路，包括：
5.4.1)在所有承载网络中发送承载删除请求；
5.4.2)各承载网络中策略执行装置向策略决策装置请求服务质量策略授权；
5.4.3)策略决策装置核对确认与被删除承载相关的业务会话；
5.4.4)策略决策装置与相应的应用服务装置交互；
5.4.5)策略决策装置向各策略执行装置发送承载删除响应；
5.4.6)各策略执行装置删除已存的服务质量策略；
5.4.7)各承载网发送承载删除响应，删除媒体流承载链路。
6.根据权利要求5所述的异构网络互连场景下端到端服务质量动态管理的方法，其特征在于：承载链路上若有其他非策略执行节点，该类节点根据承载链路间的藕合和映射关系实施服务质量管理。
7.一种异构网络互连场景下端到端服务质量动态管理的方法，其步骤为：
7.1)部署如权利要求4所述的异构网络互连场景下端到端服务质量动态管理的系统，其中，用户终端以R1接口接入WiMAX网，WiMAX网与互连系统以Wn接口连接，互连系统与对端网络以Wi接口连接；
7.2)用户终端发起，在系统内进行服务质量信息交互，建立媒体流承载链路，包括：
7.2.1)WiMAX网策略执行装置收到用户终端发起的承载建立请求；
7.2.2)互连系统策略执行装置分组数据网关收到承载建立请求；
7.2.3)WiMAX网策略执行装置通过Diameter CCR消息向策略决策装置请求服务质量策略授权；
7.2.4)互连系统策略执行装置通过Diameter CCR消息向策略决策装置请求服务质量策略授权；
7.2.5)策略决策装置存贮请求信息，决定服务质量策略；
7.2.6)策略决策装置将服务质量策略通过Diameter CCA消息发送给WiMAX网策略执行装置；
7.2.7)策略决策装置将服务质量策略通过Diameter CCA消息发送给互连系统策略执行装置；
7.2.8)WiMAX网策略执行装置装载并执行服务质量策略；
7.2.9)互连系统策略执行装置装载并执行服务质量策略；
7.2.10)互连系统策略执行装置返回承载建立响应；
7.2.11)WiMAX网策略执行装置返回承载建立响应；
7.3)参数映射，包括：
7.3.1)WiMAX网策略执行装置接收策略决策装置的授权服务质量信息，并将授权服务质量映射为WiMAX服务质量，用于WiMAX空口的业务传输；将授权服务质量映射为IP服务质量，用于移动核心网侧的业务传输；执行WiMAX内的资源预留和门控功能；
7.3.2)互连系统策略执行装置接收策略决策装置的授权服务质量信息，完成授权服务质量互连系统承载隧道的服务质量参数映射，执行互连系统内的资源预留和门控功能；
7.4)用户终端发起，在系统内进行服务质量信息交互，删除媒体流承载链路：
7.4.1)WiMAX网策略执行装置收到用户终端发起的承载删除请求；
7.4.2)互连系统策略执行装置收到承载删除请求；
7.4.3)互连系统策略执行装置发送Diameter CCR消息，告知策略决策装置其承载已经删除；
7.4.4)WiMAX网策略执行装置发送Dianieter CCR消息，告知策略决策装置其承载已经删除；
7.4.5)策略决策装置核对确认与被删除承载相关的应用会话；
7.4.6)策略决策装置与相应的应用服务装置交互；
7.4.7)策略决策装置通过Diameter CCA消息向互连系统策略执行装置发送承载删除响应；
7.4.8)互连系统策略执行装置删除己存的服务质量(QoS)策略；
7.4.9)策略决策装置通过Diameter CCA消息向WiMAX网策略执行装置发送承载删除响应；
7.4.10)WiMAX网策略执行装置删除己存的服务质量(QoS)策略；
7.4.11)互连系统策略执行装置发送删除承载响应；
7.4.12)WiMAX网策略执行装置发送删除承载响应。
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |