具体实施方式
说明性实施例提供了一种供与次级节点协商QoS约定的中间节点使用的方法和系统。中间节点保持先前约定协定的记录以用作未来约定的基础并基于可配置的规则集来选择与次级节点的协商顺序。
在本发明的示例性实施例的以下详细说明中,足够详细地描述了可以实践本发明的特定示例性实施例以使本领域的技术人员能够实践本发明,并且,应理解的是可以利用其它实施例,并且在不脱离本发明的精神或范围的情况下,可以进行逻辑、体系结构、程序、机械、电气及其它方面的修改。因此,不应认为以下详细说明具有限制意义,并且本发明的范围仅仅是由随附权利要求来限定的。
在附图说明内,为类似的元素提供与先前附图的元素类似的名称和附图标记。提供指配给元素的特定数字仅仅是为了帮助说明,其并不意味着暗示对本发明的(结构上或功能上的)任何限制。
应理解的是,特定组件、设备和/或参数名称的使用仅仅是用于示例,并不意味着暗示对本发明的任何限制。因此,可以用被用来描述本文的组件/设备/参数的不同名称/术语来实现本发明,不受任何限制。对于本文所利用的每个术语,将对其给出利用该术语的上下文中所给定的其最宽解释。
图2示出通用分组无线服务(GPRS)网络200的框图。网络200包括与基站收发台(BTS)214进行无线通信的移动站(MS)212。BTS 214与基站控制器(BSC)216通信,基站控制器(BSC)216具有与之耦合的分组控制单元(PCU)218。PCU 218与服务GPRS支持节点(SGSN)220通信。在一个实施例中,SGSN 220充当下文中详细地描述的中间节点,且PCU 218充当第一次级节点。SGSN 220与归属位置寄存器(HLR)224和网关GPRS支持节点(GGSN)222两者通信,网关GPRS支持节点(GGSN)222又与分组数据网络(PDN)226通信。GGSN 222可以充当第二次级节点。
图3示出用于QoS协商的中间节点300的框图。在图2的网络200中,由SGSN 220来表示中间节点。中间节点300包括协商顺序确定模块302和起始QoS描述文档生成器304。在一种配置中,协商顺序确定模块302将首先确定与次级节点的协商顺序。然后,起始QoS描述文档生成器304将动态地生成要用于开始协商过程的适当临时起始QoS描述文档。协商顺序确定模块302和起始QoS描述文档生成器304包括处理器306可执行的指令集以执行下述处理和功能。
图4示出图3的协商顺序确定模块302的更详细的框图。协商顺序确定模块302包括具有可配置预测规则集412的限制性节点预测模块410、过去QoS响应节点1日志414A和过去QoS响应节点2日志414B。可以生成并存储其它日志。然而,本文所描述的日志414A和414B是出于说明性的目的。过去QoS响应节点1日志414A保持中间节点300与第一个次级节点之间的一个或多个先前约定420A和422A的记录。过去QoS响应节点2日志414B保持中间节点300与第二个次级节点之间的一个或多个先前约定420B和422B的记录。另外,对于其它次级节点,可以保持过去约定的其它日志。
在操作中,协商顺序确定模块302被配置为基于预测规则集412内的某些可配置规则和次级节点的过去QoS响应来选择与这些节点的协商顺序。选择被限制性节点预测模块410发现最具限制性的次级节点来开始协商顺序。例如,过去QoS响应可以是对于次级节点来说被接受的过去QoS约定。
可配置预测规则集412将基于过去QoS响应节点1日志414A和过去QoS响应节点2日志414B中在过去已最具限制性的次级节点来发起(开始)预测过程。在一种配置中,QoS(N)描述文档中的N将是基于将多个或所有可用QoS参数组合。例如,假设服务提供商供应“有效保证比特率”(EGBR),其中将EGBR定义为为了支持与SGSN 220协商的QoS而必须跨越无线链路控制/媒体访问控制(RLC/MAC)协议所提供的比特率。还将基于用于流送或会话业务类别的保证比特率(GBR)、和用于其它类别的最小吞吐量预算要求(MTBR)来计算N。对此EGBR应用倍增因数(multiplication factor),该倍增因数考虑提供传输延迟要求所需的余量(headroom)和空中接口上的预期块错误率(BLER)。因此,在一种配置中,当使用EGBR作为参数时,可能仅仅需要考虑以比特每秒(bps)为单位的可用带宽(即表示总体QoS要求的单个值)。在一种配置中,日志414A和414B可以存储过去QoS响应或将其分类,使得对于每个相应次级节点来说,首先将最高者(最具限制性值N)设置在日志中。最具限制性的过去QoS响应(例如过去接受的QoS约定)可以是原始QoS描述文档。
如果协商顺序受到限制,则中间节点300应考虑次级节点的过去行为以确定适当的初始QoS描述文档。预期是,这总体上对于所有次级节点来说是可接受的。因此,减少了对重新协商的需要。术语“受到限制”指的是GPRS网络命令与哪个次级节点开始协商的情况(例如,SGSN 220可能必须与GGSN 222而不是与PCU 218开始)。
通过协商顺序预测过程,当资源很明显受到限制时,可以实现减少协商时间的益处。因此,适当地使用受到限制的QoS描述文档。然而,如果只存在一点、甚至不存在限制,则可以提供高级或原始QoS描述文档的益处。
由如下等式Eq.(1)中的梯形图来示出识别最具限制性节点的示例:QoS(N1)>QoS(N2),但QoS(N2)>>QoS(N3);且Eq.(1)因此QoS(N1)>>QoS(N3)其中,‘N’指的是协商的QoS参数,‘Nx’的‘x’指示用于QoS参数N的不同协商值,且N1排位高于N2且N3排位低于N2。例如,假设原始请求的是QoS(N1)。还假设QoS(N2)与GGSN 222相关联且QoS(N3)与PCU 218相关联。因此,PCU 218在过去比GGSN222更具限制性得多。
在此类情况下,协商顺序确定模块302将规定协商顺序应首先从PCU 218开始,因为GGSN 222可能接受结果得到的QoS约定(因为基于过去行为预期结果得到的QoS约定具有较少限制性约束)。然而,在协商实际开始的当前时刻,GGSN 222可能成为最具限制性,在这种情况下,将向PCU 218通告减少的QoS约定。尽管如此,将很少预测错误的最具限制性次级节点。因此,协商顺序确定模块302被配置为基于次级节点的过去历史来预测哪个次级节点最具限制性并与被预期或预测为最具限制性的节点开始协商。
图5示出起始QoS描述文档生成器304的更具说明性的框图。在一种配置中,起始QoS描述文档生成器304可以始终从原始QoS描述文档开始。表1中阐述了示例性QoS描述文档参数的列表和说明。表1QoS描述文档参数
QoS描述文档参数 |
说明 |
分配保持优先级(ARP)-优先级等级-抢占能力(Pre-emption Capability)-被抢占能力(Pre-emptionVulnerability)-排队能力(Queuing allowed) |
指示订户优先级。APR可以具有值1(高优先级)至3(低优先级)。对于订户预订的每个PDP上下文,将其提供给HLR。将其定义为用于指配/保持无线电资源的优先级。应注意的是,在GPRS支持服务的架构内,不将此参数发送到BSS;因此,其仅在SGSN和GGSN服务节点层级可用。 |
优先类别 |
当被使用时,指示订户的优先级。其可以与“分配保持优先级”(ARP)参数具有相同的值。 |
业务类别-会话(实时)-流送(实时)-交互(非实时)-后台(非实时) |
指示服务的类型。 |
业务处理优先级(THP) |
允许指定“交互”业务类别的优先级等级。此参数可以具有三个值。 |
传输延迟 |
指示分组传输期间的最大延迟。仅用于优先级服务。 |
保证比特率 |
指示在分组传输时自始至终应提供的最小吞吐量。仅用于实时服务(即会话和流送)。 |
最大比特率 |
指示最大吞吐量。 |
就开始协商过程的初始QoS描述文档而言,最简单的方法是始终从原始QoS描述文档中的参数开始。在另一种配置中,对于每个用户,保持每个种类中的每个用户所请求(或用于每个用户)的最高QoS参数的日志,例如吞吐量(而不是仅仅最近或原始的QoS描述文档)。该日志可以用来动态地建立每个用户的QoS描述文档以开始即将到来的协商。
因此,起始QoS描述文档生成器304包括对于N个用户保持多个用户请求的QoS描述文档日志5201-520N的记录。对于每个用户,应存在所请求的“苛刻”(最难以满足)QoS参数的数据库。每个用户请求的QoS描述文档日志5201-520N具有一个或多个QoS种类或参数5221-522M。每个QoS种类或参数5221-522M可以包括每个用户所请求(或用于每个用户)的最高QoS参数、每个用户所请求(或用于每个用户)的最近QoS参数和原始QoS描述文档的原始QoS参数的日志。
起始QoS描述文档生成器304将通过适当地在所存储的项目中选择最接近或低于限制性节点的同一参数的QoS种类或参数的“最高”、“最近”或“原始”值之一,来使用用户请求的QoS描述文档日志5201-520N作为任何未来协商或约定的起始点。最高和最近项目可以是陈旧或过时的。如果最高和/或最近项目是陈旧(过时)的,则可以选择原始值。这保证用户实现其每个约定的可能的最高QoS水平,从而克服当前的突出问题,由此可以基于旧的更加受到限制的QoS描述文档来建立新用户约定。起始QoS描述文档生成过程结束时的键输出是动态地生成的临时起始QoS描述文档,供在与次级节点的QoS协商中使用,其中,所述临时起始QoS描述文档增加了在QoS协商期间迅速接受协商的最终QoS描述文档的可能。
起始QoS描述文档生成器304还包括过去用户QoS描述文档接受平均和加权模块530,其具有被用户接受的多个QoS描述文档平均值5321-532P和表示为WT1-WTP的相应时间约束加权因数。起始QoS描述文档生成器304还包括当前资源可用性确定模块534。
在已使用用户请求的QoS描述文档日志生成临时起始QoS描述文档之后,下一步是基于过去(历史)经验来确定此初始临时起始QoS描述文档是否适当。例如,如先前在QoS(N1)>>QoS(N3)中看到的一样,临时起始QoS描述文档可能不被次级节点所接受。因此,起始QoS描述文档生成器304使用基于用户和整个系统的两种附加度量。
起始QoS描述文档生成器304使用被用户接受的多个QoS描述文档接受平均值5321-532P来修改起始QoS描述文档。以表示为WT1-WTP的相应时间约束加权因数来加权所述多个QoS描述文档接受平均值5321-532P,其中所述加权因数根据时常受到时间约束。因此,所述多个QoS描述文档平均值5321-532P逐个地随着时间的推移而减小。作为简单说明,假设随时间的QoS(N)描述文档被打上时间戳,诸如QoS(N1,t1)、QoS(N2,t3)、QoS(N3,t7)等等,其中,t1、t3和t7表示记录时间。因此,加权因数可以是1/t,其中,对于N1、N2和N3,t随着时间而增大。因此,时间过得越久,参数将具有的影响越小。尽管如此,可以使用减小过去值的其它可调方式。
然后,起始QoS描述文档生成器304确定当前系统负荷或容量并将其与临时起始QoS描述文档中的一个或多个QoS参数比较,以保证所有的参数能够被支持。例如,起始QoS描述文档生成器304可以确定与系统或中间节点的最大容量536或任何容量约束适当的情况相比,中间节点已经分配了多少保证的吞吐量。这将允许计算剩余容量538或可用资源。然后,应该应用这些约束或将其与起始QoS描述文档相比较,以确定初始或起始值是否应当受到进一步限制。使用结果得到的QoS描述文档作为用于开始当前协商的最终临时起始QoS描述文档。
图6是示出用以完成说明性实施例的以上过程的方法、更具体地示出中间节点服务质量(QoS)预协商过程600的流程图。虽然可以参照图2-5所示的组件来描述图6所示的方法,但应理解的是,这仅仅是为了方便起见,并且,当实现各种方法时,可以采用替换组件和/或其配置。
预协商过程600开始于步骤602,即中间节点预测用于发起协商的最具限制性的次级节点。在步骤604,中间节点基于所述最具限制性的次级节点而动态地生成用于特定连接的临时起始QoS描述文档。该临时起始QoS描述文档可以是用于用户(或者由用户)请求的过去QoS参数的函数。在步骤606,基于当前资源可用性和历史用户QoS接受或请求的一个或多个来调整临时起始QoS描述文档。在一种配置中,起始QoS描述文档可以基于所请求的参数,并随后由用户的过去接受来调整。替换地,用于特定连接的起始QoS描述文档可以首先基于过去接受,并随后通过过去所请求的参数来调整。在步骤608,使用最终临时起始QoS描述文档,与限制性次级节点的协商开始。
通过预协商过程600的实施,当通过限制QoS描述文档(其随后可能在不需要多个协商步骤的情况下被接受)来限制资源时,可以实现减少的协商时间的益处。然而,当不认为此类限制存在时,可以尝试最佳(最大)或原始QoS描述文档(并且预期又是,此QoS描述文档将最有可能被接受)。另外,通过在协商序列中首先选择具有最受到限制的感知可用资源的次级节点来使协商步骤的数量最少。
在以上流程图中,在某些实施中,在不脱离本发明的精神和范围的情况下,可以将所述过程的某些步骤组合、同时或按不同顺序执行、或者可能将其省略。因此,虽然以特定的次序描述和示出了所述方法步骤,但特定次序的步骤的使用并不意味着暗示对本发明的任何限制。在不脱离本发明的精神或范围的情况下,可以对步骤的次序作出改变。因此,不应认为特定次序的使用具有限制意义,并且本发明的范围仅仅由随附权利要求来限定。
图7是参照图2所示的网络200的组件而实现的GPRS网络的常规协商过程的示例。MS 212发起具有对服务的附加请求的消息。来自MS 212的消息被发送到在本示例中为SGSN 220的中间节点。该中间节点(SGSN 220)生成被发送到HLR 224的更新位置消息。HLR224将插入订户数据消息发送回SGSN 220。该插入订户数据消息包括已被预先登记在HLR 224中的预订的QoS(S)。SGSN 220进行响应将附加接受消息发送到MS 212。SGSN 220还将预订的QoS(S)与移动设备所请求的QoS相比较。中间节点SGSN 220适当地将预订的QoS(S)和当前QoS请求记入日志。
MS 212响应于接收到附加的接受消息而向中间节点(SGSN 220)发送其中包括QoS(R)的激活PDP上下文消息,其中,QoS(R)中的‘R’指的是特定移动设备请求的QoS参数。SGSN 220向GGSN 222创建其中包括QoS(N1)的创建-PDP-上下文请求。这里,QoS(N1)中的N指的是协商的QoS参数,Nx指的是不同的协商值。例如,N1值与R相同,但是N1是从SGSN的观点出发的。GGSN 222向SGSN 220发送回具有QoS(N=N1或N2)的创建-PDP-上下文响应。假设结果是QoS(N2),则SGSN 220将其中包括QoS(N2)的创建BSS-PFC请求消息传送到基站子系统(BSS)715。BSS 715生成并向SGSN 220或中间节点返回具有QoS(N=N2或N3)的创建BSS-PFC接受消息。因此,BSS 715可以接受QoS(N2)或改变为QoS(N3)。假设结果是QoS(N3),则中间节点(SGSN 220)向GGSN222发送具有QoS(N3)的更新PDP-上下文请求消息。作为响应,GGSN222向SGSN 220发送回具有QoS(N3)的更新PDP-上下文接受消息,其指示GGSN能够支持QoS(N3)。为了完成该规程,SGSN 220向MS 212发送其中具有所通告的QoS(N3)的激活PDP上下文接受消息。
如果在创建分组流上下文(PFC)之后,存在导致QoS的相应变化的PFC变化,则BSS 715可以向SGSN 220发送其中具有所通告的QoS(M)的修改的BSS PFC请求消息以使QoS升级/降级,其中,‘M’指的是经修改的QoS参数。SGSN 220向BSS 715发送其中具有所通告的QoS(M)的修改BSS PFC接受。中间节点(SGSN 220)向GGSN 222发送具有QoS(M)的更新PDP-上下文请求消息。作为响应,GGSN 222向SGSN 220发送回具有所通告的QoS(M)的更新PDP-上下文接受消息。在PFC定时器超时之后,BSS 715可以向SGSN220发送下载BSS PFC请求。SGSN 220发送其中具有所通告的QoS(N1)的创建BSS PFC请求消息。这里,假设SGSN 220已用原始请求的QoS描述文档进行回复,该原始请求的QoS描述文档随后使得BSS715能够提供可能的最高QoS水平。
如图6所示,常规预协商过程600要求中间节点与多个次级节点中的每一个之间的多次QoS参数交换,因为中间节点努力协商对所有参与方来说可接受的QoS。相反,当作为在预协商过程600中确定应使用QoS(N3)来开始(发起)协商过程的结果而存在修改QoS描述文档的机会时,可以避免所述多次QoS参数交换。也就是说,预协商过程可以通过确定适当的QoS描述文档和/或用以发起QoS协商的最具限制性的节点来减少QoS协商的长度/持续时间。另外,在现有技术中,中间节点可以在PFC定时器正在运行、已丢弃移动设备/网络所请求的原始QoS的同时强加当前协商的QoS约定,由此通过强加已降级的QoS描述文档来有效地防止次级节点提高所提供的QoS。在那种情况下,诸如PCU之类的次级节点不能使QoS朝着原始请求的QoS描述文档升级。相反,图6的预协商过程600可以识别在PFC定时器超时之前可以何时提供原始请求的QoS描述文档。
将进一步认识到,可以使用软件、固件或硬件的任何组合来实现本发明的实施例中的过程。作为在软件中实施本发明的准备步骤,通常将编程代码(软件或固件)存储在诸如固定(硬盘)驱动器、磁盘、光盘、磁带等一个或多个机器可读存储介质、诸如ROM、PROM等半导体存储器中,从而制造依照本发明的产品。可以通过将包含根据本发明的代码的一个或多个机器可读存储设备与适当的处理硬件组合以执行其中所包含的代码来实践本发明的方法。实践本发明的装置可以是包含或具有对依照本发明而编码的程序的网络访问的一个或多个处理设备和存储系统。
因此,重要的是,虽然在具有安装(或执行)的软件/逻辑的全功能计算机(服务器)的背景下描述了本发明的说明性实施例,但本领域的技术人员将认识到,能够将本发明的说明性实施例的软件方面作为各种形式的程序产品而分发。
虽然已参照示例性实施例描述了本发明,但本领域的技术人员应理解的是,在不脱离本发明的范围的情况下,可以进行各种修改且可以用等价物来代替其元素。另外,在不脱离本发明的本质范围的情况下,可以进行许多修改以使其特定系统、设备或组件适应本发明的教授内容。因此,本发明不意欲受限于为了执行本发明而公开的特定实施例,而且本发明将包括属于随附权利要求的范围的所有实施例。此外,术语第一、第二等的使用不表示任何顺序或重要性,而是用术语第一、第二等将一个元素与另一个元素区分开。