CN101674244A - 带宽控制方法、带宽控制装置以及分组数据网络网关 - Google Patents

带宽控制方法、带宽控制装置以及分组数据网络网关 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种带宽控制方法，包括如下步骤：用户向分组数据网络网关发出携带有服务质量参数的激活请求；分组数据网络网关收到携带有服务质量参数的激活请求后，根据服务质量参数计算出上行及下行带宽门限值；分组数据网络网关向用户发送激活应答，激活应答中携带初步协商的服务质量参数；用户收到分组数据网络网关的激活应答后向分组数据网络网关发送数据报文；分组数据网络网关收到数据报文后根据上行及下行带宽门限值控制数据报文的转发。本发明还提供一种带宽控制装置、分组数据网络网关以及演进的分组系统。本发明可实现通过核心网络设备按用户分组数据协议上下文进行带宽控制，有效的提高用户体验。

Description

带宽控制方法、带宽控制装置以及分组数据网络网关
技术领域
本发明涉及移动通信的带宽控制技术领域，具体涉及一种第三代移动通信中的带宽控制方法及装置，以及使用该带宽控制方法及装置的分组数据网络网关以及演进的分组系统。
背景技术
服务质量数(Qulity of Service，服务质量)是用来解决网络延迟和阻塞等问题的一种安全机制，是在整个网络连接上应用的各种通信或程序类型优先技术。服务质量安全机制可以使用户获得更好的联网服务质量。在3G网络的分组业务中，服务质量被赋予了较高的期望。但是由于服务质量安全机制实施的效果并不是很完善，所以运营商和设备商都在为自己的系统制定切实可行的服务质量安全机制。
第三代移动通信中同样引入了服务质量参数安全机制，图1为第三代合作伙伴计划(3GPP，3rd Generation Partnership Project)演进的分组系统(EPS，Evolved Packet System)示意图。第三代合作伙伴计划演进的分组系统包括演进的通用移动通信系统陆地无线接入网101(E-UTRAN，Evolved UniversalTerrestrial Radio Access Network)、移动管理单元102(MME，MobilityManagement Entity)、服务网关105(S-GW，Serving Gateway)、分组数据网络网关604(Packet Data Network Gateway，P-GW)、归属用户服务器103(HSS，Home Subscriber Server)、策略和计费规则功能实体104(PCRF，Policy andCharging Rules Function)及分组数据网络107组成。分组数据网络网关604提供数据包在移动网和分组数据网络107之间的路由封装。
通常用户的带宽控制都是在无线侧进行，如在演进的通用移动通信系统陆地无线接入网101进行，在无线侧进行带宽控制则是通过多个分散的无线接入点来完成，会使得控制点比较多，不利于统一管理。
发明内容
本发明主要目的在于提供一种带宽控制方法、带宽控制装置、分组数据网络网关以及演进的分组系统，用于解决上述通过多个分散的无线接入点对带宽进行控制，使得控制点比较多，不利于统一管理的问题。
一种带宽控制方法，用于分组数据网络网关中，该方法包括：用户向分组数据网络网关发出携带有服务质量参数的激活请求；分组数据网络网关收到携带有服务质量参数的激活请求后，根据服务质量参数计算出上行及下行带宽门限值；分组数据网络网关向用户发送激活应答，激活应答中携带初步协商的服务质量参数；用户收到分组数据网络网关的激活应答后向分组数据网络网关发送数据报文；分组数据网络网关收到数据报文后根据上行及下行带宽门限值控制数据报文的转发。
优选地，上述带宽控制方法还包括：分组数据网络网关收到携带有服务质量参数的激活请求后，将服务质量参数与网管中配置的与接入点名称关联的服务质量参数进行协商；或者将激活请求携带的服务质量参数与网管中配置的与接入点名称关联的服务质量参数以及策略和计费功能实体中的服务质量参数进行协商；根据协商后的服务质量参数计算出上行及下行带宽门限值，并保存在该用户的分组数据协议上下文中。
优选地，上述带宽控制方法还包括：初始化用户的上行令牌桶及下行令牌桶，以设置所述上行令牌桶及下行令牌桶的初始令牌桶参数，令牌桶参数包括最大令牌数、当前令牌数、基准时间、令牌更新周期和令牌更新速率。
优选地，上述带宽控制方法还包括：分组数据网络网关收到数据报文后，记录收到数据报文的当前时间，如果当前时间与基准时间的时间间隔小于设定的令牌更新周期，则分组数据网络网关根据当前的令牌桶参数控制数据报文的转发，否则分组数据网络网关更新令牌桶中与控制数据报文转发有关的参数，以及修改令牌桶中的令牌数。
一种带宽控制装置，设置于分组数据网络网关中，所述带宽控制装置包括：接收模块，用于接收用户向分组数据网络网关发出携带有服务质量参数的激活请求，以及接收用户发送的数据报文；计算模块，用于在所述分组数据网络网关收到携带有服务质量参数的激活请求后，根据所述服务质量参数计算出上行及下行带宽门限值；控制模块，用于在所述分组数据网络网关收到数据报文后根据上行及下行带宽门限值控制数据报文的转发；发送模块，用于向用户发送激活应答，激活应答中携带服务质量参数。
优选的上述带宽控制装置还包括：协商模块，用于协商服务质量参数；其中在分组数据网络网关收到携带有服务质量参数的激活请求后，协商模块将服务质量参数与网管中配置的与接入点名称关联的服务质量参数进行协商；或者将激活请求携带的服务质量参数与网管中配置的与接入点名称关联的服务质量参数以及策略和计费功能实体中的服务质量参数进行协商。
优选的，上述计算模块还用于根据所述协商后的服务质量参数计算出所述上行及下行带宽门限值，并保存在该用户的分组数据协议上下文中。
优选的，上述控制模块为一令牌桶算法执行模块，用于在所述分组数据网络网关收到所述数据报文后，记录收到数据报文的当前时间；如果所述当前时间与所述基准时间的时间间隔小于设定的令牌更新周期，则所述分组数据网络网关根据当前的令牌桶参数控制数据报文的转发，否则所述分组数据网络网关更新令牌桶中与控制数据报文转发有关的参数，以及修改令牌桶中的令牌数。
优选的，上述令牌桶算法执行模块还用于根据规定的速率对令牌桶中的当前令牌数进行补充，同时将初始基准时间更新为当前时间；所述规定的速率等于在令牌更新周期内所补充的最大令牌数；所述补充的令牌数等于时间间隔乘以规定的速率，补充后的令牌数如果超过最大令牌数，则取令牌桶的最大令牌数作为当前令牌数。
一种分组数据网络网关，包括一带宽控制装置，带宽控制装置包括：接收模块，用于接收用户向分组数据网络网关发出携带有服务质量参数的激活请求，以及接收用户发送的数据报文；计算模块，用于在所述分组数据网络网关收到携带有服务质量参数的激活请求后，根据所述服务质量参数计算出上行及下行带宽门限值；控制模块，用于在所述分组数据网络网关收到数据报文后根据上行及下行带宽门限值控制数据报文的转发；发送模块，用于向用户发送激活应答，激活应答中携带服务质量参数。
优选的上述分组数据网络网关还包括：协商模块，用于协商服务质量参数；其中在分组数据网络网关收到携带有服务质量参数的激活请求后，协商模块将服务质量参数与网管中配置的与接入点名称关联的服务质量参数进行协商；或者将激活请求携带的服务质量参数与网管中配置的与接入点名称关联的服务质量参数以及策略和计费功能实体中的服务质量参数进行协商。
优选的，上述计算模块还用于根据所述协商后的服务质量参数计算出所述上行及下行带宽门限值，并保存在该用户的分组数据协议上下文中。
优选的，上述控制模块为一令牌桶算法执行模块，用于在所述分组数据网络网关收到所述数据报文后，记录收到数据报文的当前时间；如果所述当前时间与所述基准时间的时间间隔小于设定的令牌更新周期，则所述分组数据网络网关根据当前的令牌桶参数控制数据报文的转发，否则所述分组数据网络网关更新令牌桶中与控制数据报文转发有关的参数，以及修改令牌桶中的令牌数。
优选的，上述令牌桶算法执行模块还用于根据规定的速率对令牌桶中的当前令牌数进行补充，同时将初始基准时间更新为当前时间；所述规定的速率等于在令牌更新周期内所补充的最大令牌数；所述补充的令牌数等于时间间隔乘以规定的速率，补充后的令牌数如果超过最大令牌数，则取令牌桶的最大令牌数作为当前令牌数。
一种演进的分组系统，包括一分组数据网络网关，该分组数据网络网关包括一带宽控制装置，该带宽控制装置包括：接收模块，用于接收用户向分组数据网络网关发出携带有服务质量参数的激活请求，以及接收用户发送的数据报文；计算模块，用于在所述分组数据网络网关收到携带有服务质量参数的激活请求后，根据所述服务质量参数计算出上行及下行带宽门限值；控制模块，用于在所述分组数据网络网关收到数据报文后根据上行及下行带宽门限值控制数据报文的转发；发送模块，用于向用户发送激活应答，激活应答中携带服务质量参数。
优选的上述演进的分组系统还包括：协商模块，用于协商服务质量参数；其中在分组数据网络网关收到携带有服务质量参数的激活请求后，协商模块将服务质量参数与网管中配置的与接入点名称关联的服务质量参数进行协商；或者将激活请求携带的服务质量参数与网管中配置的与接入点名称关联的服务质量参数以及策略和计费功能实体中的服务质量参数进行协商。
优选的，上述计算模块还用于根据所述协商后的服务质量参数计算出所述上行及下行带宽门限值，并保存在该用户的分组数据协议上下文中。
优选的，上述控制模块为一令牌桶算法执行模块，用于在所述分组数据网络网关收到所述数据报文后，记录收到数据报文的当前时间；如果所述当前时间与所述基准时间的时间间隔小于设定的令牌更新周期，则所述分组数据网络网关根据当前的令牌桶参数控制数据报文的转发，否则所述分组数据网络网关更新令牌桶中与控制数据报文转发有关的参数，以及修改令牌桶中的令牌数。
优选的，上述令牌桶算法执行模块还用于根据规定的速率对令牌桶中的当前令牌数进行补充，同时将初始基准时间更新为当前时间；所述规定的速率等于在令牌更新周期内所补充的最大令牌数；所述补充的令牌数等于时间间隔乘以规定的速率，补充后的令牌数如果超过最大令牌数，则取令牌桶的最大令牌数作为当前令牌数。
本发明中的带宽控制方法、带宽控制装置、分组数据网络网关以及演进的分组系统可有效提高用户体验，减小业务建立的时延，真正实现用户的“永远在线”，可在用户进行网络附着的同时，为该用户建立固定的数据速率的承载，保证其基本的业务需求。
附图说明
图1为第三代合作伙伴计划演进的分组系统示意图；
图2所示为本发明的一种带宽控制方法实施例的流程图；
图3所示为本发明的一种带宽控制装置实施例的结构示意图；
图4所示为本发明的另一种带宽控制方法实施例的流程图；
图5所示为分组数据网络网关根据令牌桶参数控制数据报文转发的示意图；
图5a所示为数据报文转发前的示意图；
图5b所示为数据报文转发后的示意图；
图6所示为本发明的另一种带宽控制装置实施例的结构示意图；
图7所示为本发明的又一种带宽控制方法实施例的流程图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明所述技术方案作进一步的详细描述，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
图2所示为本发明的一种带宽控制方法实施例的流程图。
步骤S201，用户601向分组数据网络网关604(Packet Data NetworkGateway，P-GW)发出携带有服务质量参数的激活请求。
步骤S202，分组数据网络网关604收到携带有服务质量参数的激活请求后，根据服务质量参数计算出上行及下行带宽门限值。
步骤S203，分组数据网络网关604向用户601发送激活应答，激活应答中携带初步协商的服务质量参数。
步骤S204，用户601收到分组数据网络网关604的激活应答后向分组数据网络网关604发送数据报文。
步骤S205，分组数据网络网关604收到数据报文后根据上行及下行带宽门限值控制数据报文的转发，以控制该用户601的上行及下行带宽。
图3所示为本发明的一种带宽控制装置300实施例的结构示意图。
在本实施例中，带宽控制装置300包括接收模块301、计算模块302、控制模块303，以及发送模块304。
接收模块301，用于接收信息。该信息包括用户601发出的携带有服务质量参数的激活请求以及数据报文。该服务质量参数用于确定分配给该用户601的服务质量参数。
计算模块302，用于在所述分组数据网络网关604收到所述携带有服务质量参数的激活请求后，根据所述服务质量参数计算出上行及下行带宽门限值。
控制模块303，用于在所述分组数据网络网关604收到数据报文后根据上行及下行带宽门限值控制数据报文的转发。
发送模块304，用于发送信息。该信息为数据报文或者激活应答。当该信息为数据报文时，发送模块根据转发速率转发数据报文；当该信息为激活应答时，该激活应答携带服务质量参数。
图4所示为本发明的另一种带宽控制方法实施例的流程图。
步骤S401，用户601向分组数据网络网关604发出携带有服务质量参数的激活请求。该服务质量参数为服务网关105与用户601初步协商的服务质量参数。该初步协商的服务质量参数是为了确定分配给该用户601的服务质量参数。
步骤S402，分组数据网络网关604收到携带有服务质量参数的激活请求后，将激活请求携带的服务质量参数与网管中配置的与接入点名称关联的服务质量参数进行协商，根据协商后的服务质量参数计算出上行及下行带宽门限值，并保存在该用户601的分组数据协议上下文(PDP Context)中。同时，初始化该用户601的上行令牌桶(Token Bucket)及下行令牌桶，以设置该令牌桶的初始令牌桶参数。令牌桶参数包括最大令牌数、当前令牌数、基准时间、令牌更新周期和令牌更新速率。
在本实施例中，是根据3GPP协议将上行最大比特率(Maximum Bitrate)和下行最大比特率这两个参数分别转换得出上行及下行带宽门限值，分别作为该用户601上行及下行令牌桶的最大令牌数，初始令牌数等于令牌桶的最大令牌数。分组数据协议上下文包括以下参数：接入点名称、服务质量参数、分组数据协议类型、分组数据协议地址等。
步骤S403，分组数据网络网关604向用户601发送激活应答，激活应答中携带协商后的服务质量参数。
步骤S404，用户601收到分组数据网络网关604的激活应答后，开始向分组数据网络网关604发送数据报文。
步骤S405，分组数据网络网关604收到该用户601的数据报文后，记录收到该用户601的数据报文的当前时间。如果当前时间与基准时间的时间间隔小于设定的令牌更新周期，则进入步骤S407，否则进入步骤S406。
步骤S406，分组数据网络网关604更新令牌桶中与控制数据报文转发有关的参数，以及修改令牌桶中的令牌数。在本实施例中，分组数据网络网关604更新令牌桶参数时，根据规定的速率对令牌桶中的当前令牌数进行补充，同时将初始基准时间更新为当前时间。该规定的速率等于在令牌更新周期内所补充的最大令牌数。补充的令牌数等于时间间隔乘以规定的速率，补充后的令牌数如果超过最大令牌数，则取令牌桶的最大令牌数作为当前令牌数。分组数据网络网关604更新完成令牌桶参数后，后续接收到数据报文时根据更新后的令牌桶参数控制数据报文的转发。
步骤S407，分组数据网络网关604根据当前的令牌桶参数控制数据报文的转发。在本发明实施例中，每个数据报文需要消耗的令牌数等于其字节数，只有当令牌桶中的令牌数不小于报文字节数时，才允许报文通过并将令牌桶中的令牌数减去报文字节数，否则将不允许报文通过。对上行及下行报文采用分离的令牌桶，分别控制上行带宽以及下行带宽。对于超出带宽范围的数据报文分组数据网络网关604将会做丢弃处理。
分组数据网络网关604根据令牌桶参数控制数据报文的转发的方式请参阅图5，所示为令牌桶分组数据网络网关604根据令牌桶参数控制数据报文的转发的示意图。图5包括图5a及图5b。
图5a为数据报文转发前的示意图，在图5a中，当用户601向分组数据网络网关604发送5个字节(图5a中每一个小方框代表一个字节的数据报文)的数据报文602时，分组数据网络网关604根据其令牌桶603中的令牌605的数量来控制数据报文602的转发，在图5a中用户601发送了5个字节的数据报文602，令牌桶603中有3张令牌605。
图5b为数据报文转发后的示意图。在图5a中由于用户601发送了5个字节的数据报文602，而令牌桶603中只有3张令牌605，因此在图5b中分组数据网络网关604只转发3个字节的数据报文602，剩下的2个字节的数据报文602将被丢弃。
步骤S408，对用户601报文进行后续的处理，处理完成后，分组数据网络网关604将数据报文发送到分组数据网络107。
图6所示为本发明的带宽控制装置400另一种实施例的结构示意图。
在本实施例中，带宽控制装置400包括接收模块301、协商模块602、计算模块302、令牌桶算法执行模块603，以及发送模块304。
接收模块301，用于接收信息。该信息包括用户601发出的携带有服务质量参数的激活请求以及数据报文。该服务质量参数为服务网关105与用户601初步协商的服务质量参数，用于确定分配给该用户601的服务质量参数。
协商模块602，用于协商服务质量参数；其中在分组数据网络网关604收到携带有服务质量参数的激活请求后，将服务质量参数与网管中配置的与接入点名称关联的服务质量参数进行协商。
计算模块302，用于在分组数据网络网关604收到携带有服务质量参数的激活请求后，根据服务质量参数计算出上行及下行带宽门限值，并保存在该用户601的分组数据协议上下文中；计算模块302，还用于根据协商后的服务质量参数计算出所述上行及下行带宽门限值，并保存在该用户601的分组数据协议上下文中。
在本实施例中，服务质量参数至少包括上行最大比特率(MaximumBitrate)和下行最大比特率，上行带宽门限值及下行带宽门限值是根据3GPP协议将上行最大比特率和下行最大比特率分别转换而成；上行带宽门限值及下行带宽门限值分别作为该用户601上行及下行令牌桶的最大令牌数，初始令牌数等于令牌桶的最大令牌数。分组数据协议上下文包括以下参数：接入点名称、服务质量参数、分组数据协议类型、分组数据协议地址等。
令牌桶算法执行模块603，用于在分组数据网络网关604收到数据报文后，记录收到数据报文的当前时间；如果当前时间与基准时间的时间间隔小于设定的令牌更新周期，则分组数据网络网关604根据当前的令牌桶参数控制数据报文的转发，否则分组数据网络网关604更新令牌桶中与控制数据报文转发有关的参数，以及修改令牌桶中的令牌数。
在本实施例中，令牌桶算法执行模块603还用于根据规定的速率对令牌桶中的当前令牌数进行补充，同时将初始基准时间更新为当前时间；该规定的速率等于在令牌更新周期内所补充的最大令牌数；该补充的令牌数等于时间间隔乘以规定的速率，补充后的令牌数如果超过最大令牌数，则取令牌桶的最大令牌数作为当前令牌数。
在本发明实施例中，每个数据报文需要消耗的令牌数等于数据报文的字节数，只有当令牌桶中的令牌数不小于数据报文字节数时，才允许数据报文通过并将令牌桶中的令牌数减去数据报文字节数，否则将不允许报文通过。
发送模块304，用于发送带宽控制信息。该带宽控制信息为数据报文或者激活应答，当该信息为数据报文时，发送模块304根据令牌桶算法执行模块603的执行结果转发数据报文。
图7所示为本发明的带宽控制方法又一种实施例的流程图。
步骤S701，用户601向分组数据网络网关604发出携带有服务质量参数的激活请求。该服务质量参数为服务网关105与用户601初步协商的服务质量参数。该初步协商的服务质量参数是为了确定分配给该用户601的服务质量参数。
步骤S702，分组数据网络网关604收到携带有服务质量参数的激活请求后，向策略和计费规则功能实体104发送控制策略请求。
步骤S703，策略和计费规则功能实体104收到分组数据网络网关604发送的控制策略请求后，向分组数据网络网关604发送控制策略应答。控制策略应答中携带的服务质量参数包含带宽控制的控制策略。
步骤S704，分组数据网络网关604收到策略和计费规则功能实体104发送的控制策略应答后，将激活请求携带的服务质量参数、网管中配置的与接入点名称关联的服务质量参数，以及控制策略应答中的服务质量参数进行协商。
根据协商后的服务质量参数计算出上行及下行带宽门限值，并保存在该用户601的分组数据协议上下文中。同时，初始化该用户601的上行及下行对应的令牌桶(Token Bucket)，以设置该令牌桶的初始令牌桶参数。令牌桶参数包括最大令牌数、当前令牌数、基准时间、令牌更新周期和令牌更新速率。
在本实施例中，是根据3GPP协议将上行最大比特率(Maximum Bitrate)和下行最大比特率这两个参数分别转换得出上行及下行带宽门限值，分别作为该用户601上行及下行令牌桶的最大令牌数，初始令牌数等于令牌桶的最大令牌数。分组数据协议上下文包括以下参数：接入点名称、服务质量参数、分组数据协议类型、分组数据协议地址等。
步骤S705，分组数据网络网关604向用户601发送激活应答，激活应答中携带协商后的服务质量参数。
步骤S706，用户601收到分组数据网络网关604的激活应答后，开始向分组数据网络网关604发送数据报文。
步骤S707，分组数据网络网关604收到该用户601的数据报文后，记录收到该用户601的数据报文的当前时间。如果当前时间与基准时间的时间间隔小于设定的令牌更新周期，则进入步骤S709，否则进入步骤S708。
步骤S708，分组数据网络网关604更新令牌桶中与控制数据报文转发有关的参数，以及修改令牌桶中的令牌数。在本实施例中，分组数据网络网关604更新令牌桶参数时，根据规定的速率对令牌桶中的当前令牌数进行补充，同时将初始基准时间更新为当前时间。该规定的速率等于在令牌更新周期内所补充的最大令牌数。补充的令牌数等于时间间隔乘以规定的速率，补充后的令牌数如果超过最大令牌数，则取令牌桶的最大令牌数作为当前令牌数。P-GW更新完成令牌桶参数后，后续接收到数据报文时根据更新后的令牌桶参数控制数据报文的转发。
步骤S709，分组数据网络网关604根据当前的令牌桶参数控制数据报文的转发。在本发明实施例中，每个数据报文需要消耗的令牌数等于其字节数，只有当令牌桶中的令牌数不小于报文字节数时，才允许报文通过并将令牌桶中的令牌数减去报文字节数，否则将不允许报文通过。对上行及下行报文采用分离的令牌桶，分别控制上行带宽以及下行带宽。对于超出带宽范围的数据报文分组数据网络网关604将会做丢弃处理。
分组数据网络网关604根据令牌桶参数控制数据报文的转发的方式请参阅图5，所示为令牌桶分组数据网络网关604根据令牌桶参数控制数据报文的转发的示意图。图5包括图5a及图5b。
图5a为数据报文转发前的示意图，在图5a中，当用户601向分组数据网络网关604发送5个字节(图5a中每一个小方框代表一个字节的数据报文)的数据报文602时，分组数据网络网关604根据其令牌桶603中的令牌605的数量来控制数据报文602的转发，在图5a中用户601发送了5个字节的数据报文602，令牌桶603中有3张令牌605。
图5b为数据报文转发后的示意图。在图5a中由于用户601发送了5个字节的数据报文602，而令牌桶603中只有3张令牌605，因此在图5b中分组数据网络网关604只转发3个字节的数据报文602，剩下的2个字节的数据报文602将被丢弃。
步骤S710，对用户601报文进行后续的处理，处理完成后，分组数据网络网关604将数据报文发送到分组数据网络107。
本发明还提供有又一种实施例的带宽控制装置400用于执行图7所示的带宽控制方法。本实施例中的带宽控制装置400包括接收模块301、协商模块602、计算模块302、令牌桶算法执行模块603以及发送模块304。与图6所示的带宽控制装置400不同的是，本实施例中的协商模块602还用于将激活请求携带的服务质量参数、网管中配置的与接入点名称关联的服务质量参数，以及控制策略应答中的服务质量参数进行协商。
本发明还提供有一种分组数据网络网关604，包括带宽控制装置400或者带宽控制装置300。该分组数据网络网关604除了宽控制装置400或者带宽控制装置300与公知的分组数据网络网关不同之外，其它模块及功能与公知的分组数据网络网关相同。
在本实施例中，带宽控制装置300包括接收模块301、计算模块302、控制模块303，以及发送模块304。
接收模块301，用于接收信息。该信息包括用户601发出的携带有服务质量参数的激活请求以及数据报文。该服务质量参数用于确定分配给该用户601的服务质量参数。
计算模块302，用于在所述分组数据网络网关604收到所述携带有服务质量参数的激活请求后，根据所述服务质量参数计算出上行及下行带宽门限值。
控制模块303，用于在所述分组数据网络网关604收到数据报文后根据上行及下行带宽门限值控制数据报文的转发。
发送模块304，用于发送信息。该信息为数据报文或者激活应答。当该信息为数据报文时，发送模块根据转发速率转发数据报文；当该信息为激活应答时，该激活应答携带服务质量参数。
在本实施例中，带宽控制装置400包括接收模块301、协商模块602、计算模块302、令牌桶算法执行模块603，以及发送模块304。
接收模块301，用于接收信息。该信息包括用户601发出的携带有服务质量参数的激活请求以及数据报文。该服务质量参数为服务网关105与用户601初步协商的服务质量参数，用于确定分配给该用户601的服务质量参数。
协商模块602，用于协商服务质量参数；其中在分组数据网络网关604收到携带有服务质量参数的激活请求后，将服务质量参数与网管中配置的与接入点名称关联的服务质量参数进行协商。
计算模块302，用于在分组数据网络网关604收到携带有服务质量参数的激活请求后，根据服务质量参数计算出上行及下行带宽门限值，并保存在该用户601的分组数据协议上下文中；计算模块302，还用于根据协商后的服务质量参数计算出所述上行及下行带宽门限值，并保存在该用户601的分组数据协议上下文中。
在本实施例中，服务质量参数至少包括上行最大比特率(MaximumBitrate)和下行最大比特率，上行带宽门限值及下行带宽门限值是根据3GPP协议将上行最大比特率和下行最大比特率分别转换而成；上行带宽门限值及下行带宽门限值分别作为该用户601上行及下行令牌桶的最大令牌数，初始令牌数等于令牌桶的最大令牌数。分组数据协议上下文包括以下参数：接入点名称、服务质量参数、分组数据协议类型、分组数据协议地址等。
令牌桶算法执行模块603，用于在分组数据网络网关604收到数据报文后，记录收到数据报文的当前时间；如果当前时间与基准时间的时间间隔小于设定的令牌更新周期，则分组数据网络网关604根据当前的令牌桶参数控制数据报文的转发，否则分组数据网络网关604更新令牌桶中与控制数据报文转发有关的参数，以及修改令牌桶中的令牌数。
在本实施例中，令牌桶算法执行模块603还用于根据规定的速率对令牌桶中的当前令牌数进行补充，同时将初始基准时间更新为当前时间；该规定的速率等于在令牌更新周期内所补充的最大令牌数；该补充的令牌数等于时间间隔乘以规定的速率，补充后的令牌数如果超过最大令牌数，则取令牌桶的最大令牌数作为当前令牌数。
在本发明实施例中，每个数据报文需要消耗的令牌数等于数据报文的字节数，只有当令牌桶中的令牌数不小于数据报文字节数时，才允许数据报文通过并将令牌桶中的令牌数减去数据报文字节数，否则将不允许报文通过。
发送模块304，用于发送带宽控制信息。该带宽控制信息为数据报文或者激活应答，当该信息为数据报文时，发送模块304根据令牌桶算法执行模块603的执行结果转发数据报文。
本发明还提供有一种演进的分组系统，包括分组数据网络网关604，该分组数据网络网关604包括带宽控制装置400或者带宽控制装置300。该演进的分组系统除了分组数据网络网关604与公知的演进的分组系统不同之外，其它网元及功能与公知的演进的分组系统相同，该分组数据网络网关604的其它模块及功能与公知的分组数据网络网关相同。
在本实施例中，带宽控制装置300包括接收模块301、计算模块302、控制模块303，以及发送模块304。
接收模块301，用于接收信息。该信息包括用户601发出的携带有服务质量参数的激活请求以及数据报文。该服务质量参数用于确定分配给该用户601的服务质量参数。
计算模块302，用于在所述分组数据网络网关604收到所述携带有服务质量参数的激活请求后，根据所述服务质量参数计算出上行及下行带宽门限值。
控制模块303，用于在所述分组数据网络网关604收到数据报文后根据上行及下行带宽门限值控制数据报文的转发。
发送模块304，用于发送信息。该信息为数据报文或者激活应答。当该信息为数据报文时，发送模块根据转发速率转发数据报文；当该信息为激活应答时，该激活应答携带服务质量参数。
在本实施例中，带宽控制装置400包括接收模块301、协商模块602、计算模块302、令牌桶算法执行模块603，以及发送模块304。
接收模块301，用于接收信息。该信息包括用户601发出的携带有服务质量参数的激活请求以及数据报文。该服务质量参数为服务网关105与用户601初步协商的服务质量参数，用于确定分配给该用户601的服务质量参数。
协商模块602，用于协商服务质量参数；其中在分组数据网络网关604收到携带有服务质量参数的激活请求后，将服务质量参数与网管中配置的与接入点名称关联的服务质量参数进行协商。
计算模块302，用于在分组数据网络网关604收到携带有服务质量参数的激活请求后，根据服务质量参数计算出上行及下行带宽门限值，并保存在该用户601的分组数据协议上下文中；计算模块302，还用于根据协商后的服务质量参数计算出所述上行及下行带宽门限值，并保存在该用户601的分组数据协议上下文中。
在本实施例中，服务质量参数至少包括上行最大比特率(MaximumBitrate)和下行最大比特率，上行带宽门限值及下行带宽门限值是根据3GPP协议将上行最大比特率和下行最大比特率分别转换而成；上行带宽门限值及下行带宽门限值分别作为该用户601上行及下行令牌桶的最大令牌数，初始令牌数等于令牌桶的最大令牌数。分组数据协议上下文包括以下参数：接入点名称、服务质量参数、分组数据协议类型、分组数据协议地址等。
令牌桶算法执行模块603，用于在分组数据网络网关604收到数据报文后，记录收到数据报文的当前时间；如果当前时间与基准时间的时间间隔小于设定的令牌更新周期，则分组数据网络网关604根据当前的令牌桶参数控制数据报文的转发，否则分组数据网络网关604更新令牌桶中与控制数据报文转发有关的参数，以及修改令牌桶中的令牌数。
在本实施例中，令牌桶算法执行模块603还用于根据规定的速率对令牌桶中的当前令牌数进行补充，同时将初始基准时间更新为当前时间；该规定的速率等于在令牌更新周期内所补充的最大令牌数；该补充的令牌数等于时间间隔乘以规定的速率，补充后的令牌数如果超过最大令牌数，则取令牌桶的最大令牌数作为当前令牌数。
在本发明实施例中，每个数据报文需要消耗的令牌数等于数据报文的字节数，只有当令牌桶中的令牌数不小于数据报文字节数时，才允许数据报文通过并将令牌桶中的令牌数减去数据报文字节数，否则将不允许报文通过。
发送模块304，用于发送带宽控制信息。该带宽控制信息为数据报文或者激活应答，当该信息为数据报文时，发送模块304根据令牌桶算法执行模块603的执行结果转发数据报文。
本发明中的带宽控制方法、带宽控制装置400以及300、分组数据网络网关604以及演进的分组系统可通过核心网络设备(分组数据网络网关604)，实现按用户分组数据协议上下文进行带宽控制，有效的提高用户体验，减小业务建立的时延，真正实现用户的“永远在线”，可在用户进行网络附着的同时，为该用户建立固定的数据速率的承载，保证其基本的业务需求。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (17)

1、一种带宽控制方法，用于分组数据网络网关中，其特征在于，所述方法包括：
用户向分组数据网络网关发出携带有服务质量参数的激活请求；
分组数据网络网关收到携带有服务质量参数的激活请求后，根据服务质量参数计算出上行及下行带宽门限值；
分组数据网络网关向用户发送激活应答，激活应答中携带初步协商的服务质量参数；
用户收到分组数据网络网关的激活应答后向分组数据网络网关发送数据报文；
分组数据网络网关收到数据报文后根据上行及下行带宽门限值控制数据报文的转发。
2、如权利要求1所述的带宽控制方法，其特征在于，所述带宽控制方法还包括：
所述分组数据网络网关收到所述携带有服务质量参数的激活请求后，将所述服务质量参数与网管中配置的与接入点名称关联的服务质量参数进行协商；或者将所述激活请求携带的服务质量参数与网管中配置的与接入点名称关联的服务质量参数以及策略和计费功能实体中的服务质量参数进行协商；根据协商后的服务质量参数计算出上行及下行带宽门限值，并保存在该用户的分组数据协议上下文中。
3、如权利要求2所述的带宽控制方法，其特征在于，所述带宽控制方法还包括：
初始化所述用户的上行令牌桶及下行令牌桶，以设置所述上行令牌桶及下行令牌桶的初始令牌桶参数，所述令牌桶参数包括最大令牌数、当前令牌数、基准时间、令牌更新周期和令牌更新速率。
4、如权利要求3所述的带宽控制方法，其特征在于，所述带宽控制方法还包括：
所述服务质量参数至少包括上行最大比特率和下行最大比特率，所述上行带宽门限值及下行带宽门限值是根据3GPP协议将所述上行最大比特率和下行最大比特率分别转换而成；所述上行带宽门限值及下行带宽门限值分别作为该用户上行及下行令牌桶的最大令牌数，初始令牌数等于令牌桶的最大令牌数。
5、如权利要求4所述的带宽控制方法，其特征在于，所述带宽控制方法还包括：
所述分组数据网络网关收到所述数据报文后，记录收到数据报文的当前时间，如果所述当前时间与所述基准时间的时间间隔小于设定的令牌更新周期，则所述分组数据网络网关根据当前的令牌桶参数控制数据报文的转发，否则所述分组数据网络网关更新令牌桶中与控制数据报文转发有关的参数，以及修改令牌桶中的令牌数。
6、如权利要求5所述的带宽控制方法，其特征在于，所述分组数据网络网关更新令牌桶参数时，根据规定的速率对令牌桶中的当前令牌数进行补充，同时将初始基准时间更新为当前时间；所述规定的速率等于在令牌更新周期内所补充的最大令牌数；所述补充的令牌数等于时间间隔乘以规定的速率，补充后的令牌数如果超过最大令牌数，则取令牌桶的最大令牌数作为当前令牌数。
7、如权利要求5所述的带宽控制方法，其特征在于，每个所述数据报文需要消耗的令牌数等于所数据报文的字节数，当令牌桶中的令牌数不小于数据报文字节数时，允许数据报文通过并将令牌桶中的令牌数减去数据报文字节数，否则将不允许报文通过。
8、一种带宽控制装置，设置于分组数据网络网关中，其特征在于，所述带宽控制装置包括：
接收模块，用于接收用户向分组数据网络网关发出携带有服务质量参数的激活请求，以及接收用户发送的数据报文；
计算模块，用于在所述分组数据网络网关收到携带有服务质量参数的激活请求后，根据所述服务质量参数计算出上行及下行带宽门限值；
控制模块，用于在所述分组数据网络网关收到数据报文后根据上行及下行带宽门限值控制数据报文的转发；
发送模块，用于向用户发送激活应答，激活应答中携带服务质量参数。
9、如权利要求8所述的带宽控制装置，其特征在于，所述带宽控制装置还包括：
协商模块，用于协商服务质量参数；其中在所述分组数据网络网关收到所述携带有服务质量参数的激活请求后，所述协商模块将所述服务质量参数与网管中配置的与接入点名称关联的服务质量参数进行协商；或者将所述激活请求携带的服务质量参数与网管中配置的与接入点名称关联的服务质量参数以及策略和计费功能实体中的服务质量参数进行协商。
10、如权利要求9所述的带宽控制装置，其特征在于，所述计算模块还用于根据所述协商后的服务质量参数计算出所述上行及下行带宽门限值，并保存在该用户的分组数据协议上下文中。
11、如权利要求10所述的带宽控制装置，其特征在于，所述控制装置还用于初始化该用户的上行令牌桶及下行令牌桶，以设置所述上行令牌桶及下行令牌桶的初始令牌桶参数，所述令牌桶参数包括最大令牌数、当前令牌数、基准时间、令牌更新周期和令牌更新速率。
12、如权利要求10所述的带宽控制装置，其特征在于，所述服务质量参数至少包括上行最大比特率和下行最大比特率，所述上行带宽门限值及下行带宽门限值是根据3GPP协议将所述上行最大比特率和下行最大比特率分别转换而成；所述上行带宽门限值及下行带宽门限值分别作为该用户上行及下行令牌桶的最大令牌数，初始令牌数等于令牌桶的最大令牌数。
13、如权利要求12所述的带宽控制装置，其特征在于，所述控制模块为一令牌桶算法执行模块，用于在所述分组数据网络网关收到所述数据报文后，记录收到数据报文的当前时间；如果所述当前时间与所述基准时间的时间间隔小于设定的令牌更新周期，则所述分组数据网络网关根据当前的令牌桶参数控制数据报文的转发，否则所述分组数据网络网关更新令牌桶中与控制数据报文转发有关的参数，以及修改令牌桶中的令牌数。
14、如权利要求13所述的带宽控制装置，其特征在于，所述令牌桶算法执行模块还用于根据规定的速率对令牌桶中的当前令牌数进行补充，同时将初始基准时间更新为当前时间；所述规定的速率等于在令牌更新周期内所补充的最大令牌数；所述补充的令牌数等于时间间隔乘以规定的速率，补充后的令牌数如果超过最大令牌数，则取令牌桶的最大令牌数作为当前令牌数。
15、如权利要求13所述的带宽控制装置，其特征在于，每个所述数据报文需要消耗的令牌数等于数据报文的字节数，当令牌桶中的令牌数不小于数据报文字节数时，允许数据报文通过并将令牌桶中的令牌数减去数据报文字节数，否则将不允许报文通过。
16、一种分组数据网络网关，其特征在于，所述分组数据网络网关包括如权利要求8至15任一项所述的带宽控制装置。
17、一种演进的分组系统，其特征在于，所述演进的分组系统包括如权利要求16所述的分组数据网络网关。
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