CN102714609A

CN102714609A - 提高由网络部件处理的语音呼叫的服务质量的方法

Info

Publication number: CN102714609A
Application number: CN2010800576444A
Authority: CN
Inventors: H·乌祖纳莱奥格鲁; D·卡林
Original assignee: Alcatel Lucent SAS
Current assignee: Alcatel Lucent SAS; Nokia of America Corp
Priority date: 2009-12-18
Filing date: 2010-11-30
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2030-11-30
Also published as: CN102714609B; US20110149732A1; JP2015092680A; KR101423999B1; WO2011075303A1; JP2013514732A; EP2514145A1; JP5837174B2; JP5658273B2; EP2514145B1; KR20120112572A

Abstract

在一个实施例中，该方法包括：在网络部件（10）处根据由网络部件（10）处理的至少一个语音呼叫的服务质量对由网络部件（10）发送的数据业务的数据率进行调整。

Description

提高由网络部件处理的语音呼叫的服务质量的方法

背景技术

举例来说，Femto基站是覆盖诸如家庭或者小型建筑的小区域的用户驻地设备（customer premises equipment（CPE））设备。由于它们是部署在无线订户的家中的，因此它们利用订户的宽带连接，可以是数字用户线（DSL）或者电缆。在Femto基站传送无线语音和数据业务时，为了良好的服务质量（QoS），需要保证特定的服务质量。适用的QoS方案取决于无线服务提供商和有线服务提供商之间的关系。存在3种可能的关系模式：

1）共同的无线及有线运营商：由于同一运营商拥有从Femto基站（也称为Femto）到Femto网关的网络路径，运营商可以管理有线接入网络以保证Femto服务所需的QoS。

2）具有服务等级协议（SLA）的独立的无线和有线运营商：在这种情况下，有线接入提供商与无线运营商不同；然而，它们之间存在SLA，从而，在接入网络中给出符合要求QoS的Femto业务。适用于这种情况的QoS机制与共同运营商的情况相似，并且可以以静态或者动态模式实施。

3）不具有SLA协议的无线和有线运营商：在这种情况下，有线运营商没有向Femto业务提供QoS的动机，只是简单的以尽力而为的方式服务。Femto提供商应确保Femto方案仍能运行，可能对尽力而为的IP网络带来一些可接受的质量降级。

发明内容

本发明涉及在处理语音和数据业务的网络部件处提高语音呼叫的服务质量的方法。

在一个实施例中，该方法包括：在网络部件处根据由网络部件处理的至少一个语音呼叫的服务质量，对由网络部件发送的数据业务的数据率进行调整（throttle）。

例如，网络部件可以是Femto基站。

在一个实施例中，该调整包括：如果语音呼叫的服务质量变得不可接受，则降低数据业务的数据率。数据率可以降低固定的减量、固定的百分比等等。根据降低数据率是否提高了语音呼叫的服务质量，可多次重复该降低。

例如，如果语音呼叫的服务质量在一段时间内没有提高，则网络部件停止降低数据率。在这种情况下，网络部件可以制定提高语音呼叫的服务质量的替代程序。

在一个实施例中，该方法包括周期性地探测在不降级语音呼叫的服务质量的情况下是否能够提高数据率。

附图说明

通过下面给出的详细描述和附图，本发明的示例实施例将变得更加显而易见，其中相同的参考标记表示相同的部件，这些参考标记仅仅作为说明，因此不作为对本发明的限制，其中：

图1示出了在由DSL连接服务的家庭或办公环境中独立的Femto基站的典型部署情况。

图2描述了图1所示的架构中的家庭部分的示例QoS架构。

图3A-3B示出了用于提高语音呼叫的服务质量的方法的实施例。

图4示出了根据实施例探测提高数据率功能的实施例。

图5描述了数据业务速率的降低有助于提高语音QoS的情况。

图6描述了数据业务速率的降低无助于提高语音QoS的情况。

具体实施方式

现在将参照示出了本发明一些示例实施例的相应附图对本发明的各种示例实施例进行更全面的描述。在附图中，为了清楚起见，层和区域的厚度有所夸大。

此处公开了本发明的详细的说明性实施例。然而，此处公开的特定结构和功能细节仅仅是为了描述本发明的示例实施例的目的。不管怎样，本发明可以以多种可替换的形式实现，并且不应解释为仅局限于此处陈述的实施例。

因此，由于本发明的示例实施例可以有各种修改和可替换形式，其实施例以图中示例的方式示出，并且将在文中详细描述。然而，应该理解的是，不应将本发明的示例实施例局限为所公开的特定形式，相反，本发明的示例实施例覆盖本发明范围内的所有的修改、等效物和替代方案。在整个对附图的描述中，相同的附图标记表示相同的部件。

应该理解的是，尽管此处可以使用术语第一、第二等来描述各个部件，但这些部件不应该受这些术语的限制。这些术语仅用于对部件进行彼此区分。例如，在不背离本发明的示例实施例的范围的情况下，第一部件可以被称作第二部件，类似的，第二部件可以被称作第一部件。此处使用的术语“和/或”包括列出的一个或多个相关术语的任意以及全部组合。

应该理解的是，当部件被称为与另一部件“连接”或“耦合”时，这两个部件可直接连接或耦合。

可存在部件或介入部件。相反，当部件被称为与另一部件“直接连接”或者“直接耦合”时，则不存在介入部件。用于描述部件之间关系的其它词语应该以相似的方式解释（例如，“之间”对“直接之间”，“相邻”对“直接相邻”，等等）。

此处使用的术语仅仅是为了描述特定实施例的目的，并非意欲限制本发明的示例实施例。此处使用的单数形式“一”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文明确表示不同。还应该理解的是，此处使用的术语“包含”和/或“包括”指定存在所描述的特征、整数、步骤、操作、部件和/或组件，但是不排除存在或增加一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、部件、组件和/或其组合。

还应该注意，在一些可替换的实施方式中，所述的功能/行为可以以图中所示之外的顺序发生。例如，根据涉及的功能性/行为，两个连续示出的附图可能事实上基本同时执行或者可能有时以相反的顺序执行。

此处使用的术语“用户设备”可以理解为与下列术语同义并可以在下文中偶尔称之为：移动电话、移动单元、移动站、移动用户、订户、用户、远程站、接入终端、接收机等等，并且可以描述无线通信网络中的无线资源的远程用户。术语“基站”可以理解为与下列术语同义和/或称之为基站收发台（BTS）、节点B、延伸节点B、Femto小区、接入点等等，并且可以描述在网络和一个或多个用户之间提供数据和/或语音连接的无线基带功能的设备。

本申请解决背景技术部分所讨论的第三种情况下的服务质量（QoS）问题，并将该情况称为尽力而为接入网络上的Femto。图1示出了在由DSL连接服务的家庭或办公环境中独立的Femto基站的典型部署情况。在本公开中，Femto基站也可以简单称为Femto。如图1中所示，Femto 10连接到与DSL调制解调器30相连的家庭路由器20。假设这两个连接都是以太网连接。家庭中的个人计算机（PC）22通过以太网或者WiFi连接到家庭路由器20。为了说明的目的，在图1中，假设一家人预订DSL提供商提供的家用VoIP服务。从而，DSL调制解调器30在接入网络40中与DSL接入多路复用器（DSLAM）42进行通信。注意到，家用VoIP业务可由DSL提供商提供QoS。由于Femto提供商与DSL提供商不同，并且假设它们之间没有SLA，因此到Femto网关50的路径上的Femto业务被视为尽力而为的。如图所示，Femto网关50提供到3G无线网络60和互联网70两者的访问。注意到Femto互联网业务也可以沿袭Femto网关-3G无线网络-互联网这一路径。

在图1中所示的结构中，可将移动电话2和Femto基站10的组合理解为使用以太网电缆连接到家庭路由器20的PC。使用此类推法，可将移动语音视为类似于网络电话（VoIP）应用，并且可以将全部其他移动应用视为类似于PC上运行的应用。由于接入网络40是尽力而为的，不能保证语音应用接收到良好的QoS。然而，在不存在业务过载的情况下，在分组网络中，所有应用都接收到良好的性能。因此，Femto方案在大多数情况下运行良好。然而，精心设计的系统即使在拥塞时段也应提供良好的或者可接受的服务质量。

在分组网络中，当向共享资源/链路提供的载荷超过共享资源的容量时发生拥塞。缓解拥塞的一个方法是减少提供给拥塞链路的业务。根据本发明的实施例，Femto基站10减少与语音分组竞争的业务。

图2描述了图1所示的架构中的家庭部分的示例QoS架构。在Femto基站10内，语音分组优先于数据分组。但是，在家庭路由器20、DSL调制解调器30、DSLAM 42以及接入网络40的其余部分中，语音分组和数据分组之间没有这种区别。因此，当朝向Femto网关50的路径中存在瓶颈时，由于在尽力而为网络内语音和数据分组之间没有区别，因此Femto数据分组可能在这些瓶颈处引起语音分组的附加延时。在此公开中，数据和/或数据分组指代非语音呼叫数据和分组。本发明的实施例通过在观察到语音质量降级时对Femto数据业务进行节流（throttle down）来缓解该问题。Femto基站10跟踪其服务的进行中的语音呼叫的QoS等级。当检测到QoS降级时，Femto基站10开始降低其数据业务的速率。在降低数据业务速率时，可能导致语音业务QoS的两种结果：

1）QoS关于数据业务速率降低而提高。明显的迹象为在拥塞链路中Femto数据业务与Femto数据业务相竞争。数据率降低应持续到语音QoS提高到可接受水平或者QoS的提高停止为止。

2）QoS不关于数据业务速率降低而提高。其迹象为在拥塞链路中Femto数据业务不与Femto数据业务相竞争。由于不提高语音连接的QoS，因此没必要进一步降低数据业务速率。

一旦数据发送率降低到语音QoS可以接受或者语音QoS不随数据业务速率的进一步降低而提高的稳定水平，实施例可以采用周期性探测来提高数据业务速率。随着时间推移，其它业务流将从拥塞链路分离，给Femto数据业务的增长提供空间。因此，只要不对Femto语音QoS产生不利影响，Femto基站10就会尝试提高数据业务速率。

在数据业务速率的降低不会使语音QoS提高到可接受水平的情况下，可以执行替代的拥塞缓解技术，例如切换到宏小区。

现在将参照图3A、图3B以及图4更详尽地描述提高由基站10处理的语音呼叫的服务质量的方法。图3A-3B示出了用于在网络部件中提高语音呼叫的服务质量的实施例。如图3A中所示，在步骤S302中，基站10监控语音呼叫或者呼叫的服务质量。

例如，基站10可以发送探测分组，Femto网关50识别并将该探测分组送回基站10。基站10跟踪关于探测分组的服务质量参数。例如，基站10可以跟踪分组丢失、分组丢失率、分组延时、分组延时变化等等。众所周知，分组包括识别该分组在序列中的次序的序列号。通过监控该序列号，接收机可确定分组何时丢失。

作为另一示例，基站10可以跟踪从Femto网关50发送到基站10（也称下行链路）的语音分组的服务质量。以附带（complimentary）方式，Femto网关50可以跟踪从基站10发送到Femto网关50（也称上行链路）的语音分组的服务质量。Femto网关50可以向基站10报告上行链路服务质量。基站10可以结合上行链路和下行链路的服务质量测量，从而生成结合的QoS测量。该结合可以是直接相加、平均、加权平均等等。

基站10可以分别监控多个呼叫的QoS，并随后通过平均或者加权平均来生成语音呼叫的集体QoS。可选地，在生成QoS（例如，分组丢失、分组丢失率等）的过程中可以集体处理语音呼叫。

在步骤S304中，基站10确定被监控的QoS是否下降到阈值QTH以下。阈值QTH可被建立为：等于或大于阈值QTH的被监控的QoS表明语音呼叫的服务等级可接受，并且低于阈值QTH的被监控的QoS表明服务等级不可接受。可以理解的是，阈值QTH是一个设计参数，并且取决于监控和形成QoS测量的方法以及可接受的QoS的期望等级等。

假设QoS是可接受的，处理返回步骤S302。然而，如果QoS是不可接受的，则在步骤S306中，基站10将循环计数器I初始化为一，将提高标识iflag初始化为NO，并将探测以提高数据率功能转到OFF。将参照图3B和图4对探测以提高数据率功能进行更详细的描述。

接下来，在步骤S308中，基站10确定按照潜在的后续步骤S310降低数据业务的数据率是否会使数据业务的数据率降低到数据率阈值RTH之下。如果是，则在步骤S312中，基站10将由基站10发送的数据业务的数据率降低到数据率阈值RTH。这确保了由基站10发送的数据业务的数据率保持在某个最低水平。

在步骤S308中，如果按照步骤S310降低数据业务的数据率不会使数据率降低到数据阈值RTH之下，则在步骤S310中，基站10对由基站10发送的数据业务的数据率进行节流。例如，基站10可以以固定的减量降低数据率。可选地，基站10可以以固定的百分比（例如，10%）降低数据率。可以应用更进一步的替代方案，诸如自适应降低等。

在数据业务的数据率降低之后，在步骤S314中，基站10监控语音呼叫的QoS一段时间。时间的长度是可以基于经验确立的设计参数。

参照图3B，在步骤S316中，基站10确定语音呼叫的QoS是否已经提高。例如，基站10将步骤S302中测量的QoS与步骤S314中测量的QoS进行比较以确定QoS是否已经提高。如果是，则语音QoS已经提高，并且在步骤S318中基站10确定QoS是否小于质量阈值QualTH。该质量阈值QualTH可以与步骤S304中的阈值QTH相同。可选地，为了建立滞后效应并防止数据率的提高和降低之间的乒乓效应，可将质量阈值QualTH设置为大于步骤S304中的阈值QTH。

如果QoS不小于质量阈值，则语音呼叫已经恢复到可接受的服务质量。于是在步骤S320中，基站10将开启探测数据业务的数据率是否可以被提高的探测功能。该探测功能可以由基站10周期性地执行，直到不能执行为止。执行探测功能的周期可以是通过实证研究设置的设计参数。探测功能将与图3A-3B的后续处理同步执行。也就是说，在启用探测功能的周期性能之后，基站10返回步骤S302中监控语音呼叫的QoS。

图4示出了探测以提高数据率功能的实施例。如图所示，在步骤S402中，基站10存储在步骤S314中监控的语音QoS，也称为当前QoS。在步骤S404中，基站10提高由基站10发送的数据业务的数据率。该提高可以是固定的增量。可选地，该提高可以是固定的百分比（例如，从当前数据率提高10%）。更进一步地，可以实施提高数据率的其它方法，诸如自适应提高。可以理解的是，如果该提高导致数据率的增长超过基站10的最大容量，则数据率提高到最大数据率。

在数据率提高之后，语音呼叫的QoS被监控，并且，在步骤S408中基站10确定语音QoS是否已从步骤S402中存储的语音QoS下降。如果是，则表明语音呼叫的质量降级，并且，在步骤S410中，基站10将数据率恢复到步骤S404中所做的提高之前的水平。然而，如果在步骤S408中确定没有降级，则在步骤S412中，基站10确定数据率是否已经提高到基站10的最大数据率。如果是，则关闭探测功能，并且基站10不再周期性执行图4的探测功能。如果还没有达到最大数据率，则处理返回步骤S402。

可以理解的是，周期性地执行图4的过程允许基站10周期性地尝试提高数据率。随着不管是否是由接入网络40中提高的条件、在基站10处更少的语音或数据处理服务（提高还可以发生在家庭路由器20和DSL调制解调器30处）等所导致的拥塞的减少，条件可以在不降级语音呼叫性能的情况下允许更高的数据业务速率。还可以理解的是，如果不存在语音呼叫，则可以停用探测功能，并且可以将数据业务的数据率设置为最大数据率。

返回图3B和步骤S318，如果语音呼叫的服务质量低于质量阈值QualTH，则在步骤S322中基站10将循环计数器I设置为一，在步骤S324中基站10将提高标识iflag设置为YES，并且在步骤S326中设置等于数据业务的当前数据率的提高数据率iDR。随后处理返回图3A中的步骤S308。

回到步骤S316，如果语音呼叫的QoS没有因为降低数据业务的数据率而提高，则在步骤S330中，基站10确定循环计数器I是否超出了循环阈值ITH。如果没有，则在步骤S338中，循环计数器I增加，并且处理返回步骤S308。

然而，在步骤S330中，如果循环计数器I超出了循环阈值ITH，则表明在不影响语音呼叫的QoS的情况下，数据业务中期望数量的数据率降低已经发生了。如可以理解的，作为步骤S322将循环计数器I设置为一的替代方案，可以对循环计数器I进行重置，并可以简单地省略步骤S322。

在步骤S332中，如果循环阈值ITH被超出，则基站10确定语音呼叫的替代QoS提高技术对于基站10是否可用。如果可以，则在步骤S334中数据率恢复到最大值，并且在步骤S336中实施可用的替代技术中的一种。例如，如上所讨论的，Femto小区通常属于无线通信系统的宏小区。即，宏小区的覆盖区域包括Femto小区的覆盖区域。因此，在步骤S336中，Femto基站10可以将一个或多个语音呼叫切换到宏小区的基站。为了提高该替代技术的应用，基站10也可以降低发射功率以改善切换。

回到步骤S332，如果基站10没有提高语音呼叫的QoS的替代技术，则在步骤S340中基站10确定是否将提高标识iflag设置为YES。如果是，则表明语音呼叫的QoS由于数据业务的数据率的部分降低而提高。在这种情况下，在步骤S342中，数据业务的数据率被设置为步骤S326中的数据率iDR，其为在语音呼叫QoS的提高中引起的最后（last）数据率。随后，在步骤S344中，进一步的处理被延迟一段时间。该段时间是通过实证研究设置的设计参数。例如，该段时间可以具有允许在当前条件中变化（例如，减少的拥塞，终止的语音呼叫等）的足够长度。在延时之后，基站10在步骤S346中启用周期的探测功能以提高数据业务的数据率，并且处理返回步骤S302。

回到步骤S340，如果提高标识iflag没被设置为YES，则QoS的提高没有因为降低数据率而发生。因此，在步骤S350中，数据率恢复到最大数据率。随后，在步骤S352中，进一步的处理被延迟一段时间。该段时间是通过实证研究设置的设计参数。例如，该段时间可以具有允许在当前条件中变化（例如，减少的拥塞，终止的语音呼叫等）的足够长度。该段时间可以与步骤S344中的一样，或者可以与步骤S344中的该段时间不同。在延时之后，处理返回步骤S302。

图5描述了数据业务速率的降低有助于提高语音QoS的情况。在区域I中，语音QoS良好，并且数据业务速率是稳定的。在t₁时刻，Femto基站10检测到语音QoS的降级。在区域II中，数据业务的发送速率降低，并且Femto基站10检测到语音QoS提高到可接受的等级。从t₂时刻开始，Femto基站10开始提高数据发送速率以查看语音质量是否降级。在t₃时刻，Femto基站10检测到语音QoS的降级。数据发送速率在区域IV中降低。从t₄时刻开始，Femto基站10开始提高数据发送速率以查看语音质量是否降级。这一次没有观察到降级，因此，数据业务被增加（throttle up）。

图6描述了数据业务速率的降低无助于提高语音QoS的情况。在区域I中，语音QoS良好，并且数据业务速率是稳定的。在t₁时刻，Femto基站10检测到语音QoS的降级。在区域II中，数据业务的发送速率降低，但Femto基站10没有查看到语音QoS的提高。因此，尝试到宏小区的语音切换呼叫，并且，数据业务速率被增加。可选地，如果语音呼叫的信号与干扰和噪声比（SINR）相对较差，则表明一些潜在的无线问题，并因此可以应用其它无线资源管理技术来提高语音呼叫的质量。

可以理解的是，尽管关于家庭中的Femto部署进行了描述，但是各实施例也可以应用于其它部署，如办公室或楼宇。更进一步地，尽管关于Femto进行了描述，应该理解的是，各实施例可应用于其它架构。此外，上述实施例的原理可应用于具有严格的QoS和延时需求的其它实时业务服务。

各实施例提高了具有尽力而为接入网络的场所（例如，家庭，办公室等等）中的Femto基站的部署。这将提高Femto部署的可寻址市场。

各实施例提供了在接入网络拥塞导致降级的语音质量时，Femto基站能够采取行动缓解QoS降级。各实施例尝试在不依赖宏网络的情况下解决拥塞问题。在大多数情况下，在不向宏小区添加附加业务的情况下，QoS可以得到提高。

如上描述了本发明，很明显可以以多种方式进行同样的改变。这些变型不应被认为背离本发明，并且所有这些修改明确包括在本发明的范围内。

Claims

1.一种提高由网络部件处理的语音呼叫的服务质量的方法，所述方法包括：

在所述网络部件（10）处根据由所述网络部件处理的至少一个语音呼叫的服务质量对由所述网络部件发送的数据业务的数据率进行调整（S308、S310、S312、S334、S350、S320）。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述调整步骤包括：

如果所述语音呼叫的服务质量变得不可接受，则降低（S310，S312）所述数据业务的数据率。

3.如权利要求2所述的方法，其中所述降低步骤以固定的减量降低所述数据率。

4.如权利要求2所述的方法，其中所述降低步骤以百分比降低所述数据率。

5.如权利要求3或4所述的方法，其中所述降低步骤根据降低所述数据率是否提高了所述语音呼叫的服务质量而多次重复降低。

6.如权利要求2所述的方法，其中，如果所述语音呼叫的服务质量在一段时间内没有提高，则所述降低步骤停止降低所述数据率。

7.如权利要求7所述的方法，进一步包括：

如果满足下列条件则制定（S336）提高所述语音呼叫的服务质量的替代程序：（1）由于所述语音呼叫的服务质量在一段时间内没有提高，所述降低步骤停止降低所述数据率，以及（2）所述替代程序可用。

8.如权利要求7所述的方法，进一步包括：

将所述数据率设置（S342）为实现了所述语音呼叫的服务质量的提高的已知的最后数据率。

9.如权利要求11所述的方法，进一步包括：

周期性地（S407-S414）探测在不降级所述语音呼叫的服务质量的情况下是否能够提高所述数据率。

10.如权利要求9所述的方法，进一步包括：

如果所述探测步骤表明在不降级所述语音呼叫的服务质量的情况下能够提高所述数据率，则将所述数据率维持为提高后的速率。