CN103067905B

CN103067905B - 无线数据网络差异化接入的方法及系统

Info

Publication number: CN103067905B
Application number: CN201110324444.7A
Authority: CN
Inventors: 杨辉宇; 苏卓生; 耿晓理; 谢其良; 张峻恺; 彭重文
Original assignee: China Mobile Group Guangdong Co Ltd
Current assignee: China Mobile Group Guangdong Co Ltd
Priority date: 2011-10-21
Filing date: 2011-10-21
Publication date: 2016-08-03
Anticipated expiration: 2031-10-21
Also published as: CN103067905A

Abstract

本发明提供一种无线数据网络差异化接入的方法及系统，该方法包括：步骤A、服务GPRS支持节点从归属位置寄存器获取用户等级，所述归属位置寄存器预先存储所述用户等级；步骤B、所述服务GPRS支持节点从网关GPRS支持节点获取业务类型的优先级；步骤C、所述服务GPRS支持节点将所述用户等级和所述业务类型的优先级传输给基站控制器；步骤D、所述基站控制器根据所述用户等级和所述业务类型的优先级进行差异化的服务质量控制，可保证多业务对服务质量不同需求的前提下，尽可能充分、有效地利用无线网络带宽资源。

Description

无线数据网络差异化接入的方法及系统

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于用户等级与业务类型实现无线数据网络差异化接入的方法及系统。

背景技术

现有的通信技术中，在BSC(BaseStationController，基站控制器)的QoS(QualityofService，服务质量)控制结构框架上，根据服务质量要求不同采用集成服务模型、区分服务模型对服务进行分类。集成服务模型包含三种服务类型：确保业务类型、受控业务类型、尽力而为类型；区分服务模型也包含三种服务类型：最优服务、分等级服务、尽力而为服务。这些方法对于提高QoS很有效，但只能在服务质量方面有所改善。

传统网络中的动态带宽分配(DBA)方法对带宽资源的有效利用提出了改进，但大都局限于某种特定网络或业务，没有较好的扩展性。如：改进的最大最小公平分配算法，提出一种整网的带宽分配方法，虽然带宽资源的利用率有所提高，但是该方法对网络中的各种业务采用平等对待的机制，没有将业务等级这个因素体现到带宽的分配中，使得高优先级业务可能被尽力而为型业务抢占更多资源；分级带宽分配算法，该算法在进行带宽分配时，对不同业务采用不同的处理方法，体现了不同的服务优先级和业务层次。但是该算法在进行带宽分配时高优先级业务对低优先级业务的排挤现象非常严重，对业务带宽分配中的公平性考虑不够。传统的带宽分配方法很难保证用户的QoS。

在现有的差异化服务的实现方法中，当用户接入网络后，移动交换中心确定该用户所在用户优先级分组的用户组号；在有业务接入时，与该业务相关的移动交换中心根据该业务的相关信息以及相关用户的用户组号确定该业务的业务优先级以及服务质量等级，获得该业务的业务优先级及服务质量信息；与该业务相关的移动交换中心将确定该业务的业务优先级以及服务质量信息发送到与该业务相关基站控制设备；与该业务相关的移动交换中心及基站控制设备根据当前业务的业务优先级以及服务质量进行无线资源的分配。

虽然，现有技术方案支持通过用户优先级的签约方式实现对不同用户的差异化服务，同时也支持业务的优先级设置，但该技术方案无法在无线网络数据业务中结合不同用户等级与业务类型提供差异化服务，从而导致在数据业务需求突增的环境下(如晚忙时)，无法保证对数据业务高要求群体的业务需求。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种无线数据网络差异化接入的方法及系统，保证多业务对服务质量不同需求的前提下，尽可能充分、有效地利用无线网络带宽资源。

为了达到上述目的，本发明的实施例提供一种无线数据网络差异化接入的方法，包括：

步骤A、服务GPRS支持节点从归属位置寄存器获取用户等级，所述归属位置寄存器预先存储所述用户等级；

步骤B、所述服务GPRS支持节点从网关GPRS支持节点获取业务类型的优先级；

步骤C、所述服务GPRS支持节点将所述用户等级和所述业务类型的优先级传输给基站控制器；

步骤D、所述基站控制器根据所述用户等级和所述业务类型的优先级进行差异化的服务质量控制。

优选地，所述步骤D包括：

所述基站控制器根据公式W＝a_iW_i+a_jW_j计算出资源分配优先权；其中W表示：资源分配优先权；a_i表示：用户等级权重系数；W_i表示：用户等级；a_j表示：业务类型的优先级权重系数；W_j表示：业务类型的优先级；

所述基站控制器根据计算得到所述资源分配优先权进行差异化的服务质量控制。

优选地，所述步骤A包括：

在所述归属位置寄存器中预先存储所述用户等级；

当激活分组数据协议或者进行位置更新时，所述服务GPRS支持节点向所述归属位置寄存器发送用户数据请求；

所述归属位置寄存器将所述用户等级传输给所述服务GPRS支持节点。

优选地，所示归属位置寄存器将所述用户等级传输给所述服务GPRS支持节点的步骤为：

所述归属位置寄存器与所述服务GPRS支持节点之间进行插入用户数据的过程中，所述归属位置寄存器将所述用户等级传输给所述服务GPRS支持节点。

优选地，所述用户等级GPRS_Subscription_Rank设置在GPRSSuberscriptionData信令中。

优选地，所述步骤C包括：

服务GPRS支持节点向所述基站控制器对应的基站子系统发送建立BSS_PFC请求，同时将所述用户等级作为其中一个参数传输给所述基站控制器；

所述服务GPRS支持节点通过Gb接口将携带业务类型的优先级的信令传输给所述基站控制器。

优选地，所示步骤B包括：

所述网关GPRS支持节点通过Gn接口，将携带业务类型的优先级GPRS_Service_Rank的信令GTP_Service_Rank_Request和GTP_Service_Rank_Response发送出去；

所述服务GPRS支持节点从信令GTP_Service_Rank_Request和GTP_Service_Rank_Response中获取业务类型的优先级GPRS_Service_Rank。

本发明还提供一种无线数据网络差异化接入的系统，包括：

归属位置寄存器，用于存储用户等级；

服务GPRS支持节点，用于从所述归属位置寄存器获取所述用户等级，从网关GPRS支持节点获取业务类型的优先级，并将所述用户等级和所述业务类型的优先级传输给基站控制器；

基站控制器，用于根据所述用户等级和所述业务类型的优先级进行差异化的服务质量控制。

优选地，所述基站控制器根据公式W＝a_iW_i+a_jW_j计算出资源分配优先权，并根据计算得到所述资源分配优先权进行差异化的服务质量控制，其中W表示：资源分配优先权；a_i表示：用户等级权重系数；W_i表示：用户等级；a_j表示：业务类型的优先级权重系数；W_j表示：业务类型的优先级。

由上述技术方案可知，本发明的实施例具有如下有益效果：

首先，将用户等级和业务类型的优先级结合进行差异化的服务质量控制，在保证多业务对服务质量不同需求的前提下，尽可能充分、有效地利用无线网络带宽资源。

其次，用户等级可预先存储在HLR中，SGSN从HLR中获取后，再传输给BSC，通过对网络进行较小的改动，即可实现基于用户等级与业务类型实现无线数据网络差异化接入。

附图说明

图1为本发明的实施例中无线数据网络差异化接入的方法流程图；

图2为SGSN路由区域更新的流程图；

图3为R99/R4标准中PDF上下文激活的流程图；

图4为本发明的实施例中无线数据网络差异化接入的系统结构框图。

具体实施方式

在本实施例中，首先SGSN(ServicingGPRSSupportNode，服务GPRS支持节点)从HLR(HomeLocalRegister，从归属位置寄存器)获取用户等级，该归属位置寄存器可预先记录有用户等级；以及SGSN从GGSN(GatewayGPRSSupportNode，网关GPRS支持节点)获取业务类型的优先级；然后SGSN将用户等级和业务类型的优先级传输给BSC(BaseStationController，基站控制器)；最后BSC根据用户等级和业务类型的优先级进行差异化的服务质量控制。

为了使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明实施例做进一步详细地说明。在此，本发明的示意性实施例及说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

如图1所示，为本发明的实施例中无线数据网络差异化接入的方法流程图，具体步骤如下：

步骤11、SGSN从HLR获取用户等级，该HLR预先存储用户等级；

例如，通过修改HLR中数据库的方式，将用户等级预先记录在HLR的数据库中，然后HLR接收到来自SGSN的用户数据请求后，HLR将用户等级传输给SGSN。该用户等级用于区分用户的优先级顺序。通常情况下，在带宽资源分配中，会优先考虑用户等级较高的用户。

步骤12、SGSN从GGSN获取业务类型的优先级；

通常情况下，在带宽资源分配中，会优先考虑该业务类型的优先级较高的数据业务。当然可以理解的是，在本实施例中并不限定步骤11和步骤12的执行顺序。

步骤13、SGSN将用户等级和业务类型的优先级传输给BSC；

步骤14、BSC根据用户等级和业务类型的优先级进行差异化的服务质量控制。

例如，首先BSC根据公式W＝a_iW_i+a_jW_j计算出资源分配优先权；其中W表示：资源分配优先权；a_i表示：用户等级权重系数；W_i表示：用户等级；a_j表示：业务类型的优先级权重系数；W_j表示：业务类型的优先级；

然后，BSC根据计算得到资源分配优先权进行差异化的服务质量控制。

在本实施例中，用户等级作为用户签约属性可预先存储在HLR的数据库中。当用户激活PDP(PackageDataProtocol，分组数据协议)或者进行位置更新时，SGSN向HLR发送用户数据请求，则HLR向SGSN传输用户数据，用户等级作为其中一个参数，在此时传输给SGSN。

在本实施例中，上述步骤11可包括以下步骤：

步骤110、在HLR中预先存储用户等级；

例如：在GSM(GlobalSystemforMobile，全球移动通讯系统)中，HLR是负责移动用户管理的数据库。通过修改HLR的数据库，实现在HLR中记录用户等级，例如在用户数据库增加用户等级属性列。

步骤111、HLR通过Gr接口，将用户等级传输给SGSN。

当用户激活PDP(PackageDataProtocol，分组数据协议)或者进行位置更新时，SGSN向HLR发送用户数据请求，则HLR通过Gr接口向SGSN传输用户数据，用户等级作为其中一个参数，在此时传输给SGSN。

SGSN在位置更新、用户接入、修改用户数据过程中获取或更新用户数据，其中位置更新过程如图2所示。

其中，第9步“InsertSubscriberData”和“InsertSubscriberDataACK”，也就是，HLR与SGSN之间执行插入用户数据的过程，SGSN获取了所有相关的用户数据。在HLR和SGSN的传输和接受过程中，可增加用户等级，即实现了HLR到SGSN的用户等级的传输。

在本实施例中，实现HLR到SGSN传输用户等级的详细修改过程如下：

Gr接口是SGSN与HLR之间的传输接口，Gr接口采用7号信令上承载MAP协议的方式。MAP协议：即移动用户部分，与TCAP(事务处理能力应用部分)协议组成应用层协议，实现在两个网络实体间传输数据和操作。例如MAP消息的详细协议采用CCITTX.208建议的AbstractSyntaxNotation(ASN.1)描述。

在本实施例中，插入用户数据MAP原语：MAP-INSERT-SUBSCRIBER-DATA，如图2所示，该原语调用InsertSubscriberData操作(步骤9)，对应操作码为7。

下面以GSM网络中的GPRS用户等级为例进介绍。在GPRS签约数据中增加GPRS签约等级(GPRSRank)，需要在MAP-INSERT-SUBSCRIBER-DATA原语参数GPRSSuberscriptionData中增加用户等级GPRS_Subscription_Rank。在MAP消息编码方面，利用未使用的编码来标识GPRS_Subscription_Rank。

GPRS_Subscription_Rank::＝OCTETSTRING(SIZE(1))

该语句定义了GPRSRank编码大小为1个八位组，即8bit，编码实例如下：

00000000GPRS用户等级为1

00000001GPRS用户等级为2

00000010GPRS用户等级为3

其中InsertSubscriberDataArg编码为394，GPRSSubscriptionData编码为729，其中编码405可用于标示GPRS_Subscription_Rank。

在本实施例中，步骤12、GGSN到SGSN上的业务类型的传输，例如可通过Gn接口自定义携带业务类型的优先级的信令，完成GGSN到SGSN上业务类型的优先级的传输。

GTP协议(GPRStunnellingprotocal)：用于GPRS骨干网中GSN之间数据和信令的隧道传输，它将用户的PDP用GTP字头封装用于标识特定用户。GPRS提供一个MS和外部网络之间的透明通道，封装功能存在于MS、SGSN和GGSN之中。

Gn接口用于传输SGSN和GGSN之间携带业务类型的优先级GPRS_Service_Rank的信令GTP_Service_Rank_Request和GTP_Service_Rank_Response，具有过程如下：

首先、确定信令PDU(ProtocolDataUnit，协议数据单元)类型代码，对于PDU类型，每种信令消息有特定的信息类型值表示，设计交互信令GTP_Service_Rank_Request，选择保留信息类型为8；GTP_Service_Rank_Response，选择保留消息类型为9。

然后、信息单元的选择与编码。GTP协议采用TV类型(保留值117-127)，自定义业务类型的优先级GTP_Service_Rank的信息结构如下：

在本实施例中，对于业务类型的优先级GTP_Service_Rank编码，结构如下：

GTP_Service_Rank::＝OCTETSTRING(SIZE(1))

注释：定义GTP_Service_Rank编码大小为1个八位组，即8bit。

编码实例：00000000GPRS业务类型的优先级为1

00000001GPRS业务类型的优先级为2

00000010GPRS业务类型的优先级为3

在本实施例中，传输业务类型GTP_Service_Rank的信令GTP_Service_Rank_Request和GTP_Service_Rank_Response

如下表所示，为GTP-Service-Rank_RequestPDU的信息结构：

信息单元	出线	格式	长度
				GTP	M	V	20

如下表所示，为GTP_Service-Rank-ResponsePDU的信息结构：

信息单元	出线	格式	长度
				GTP	M	V	20
GTP_Service_Rank	M	TV	2

在本实施例中，步骤13包括：SGSN将用户等级传输给BSC和SGSN将业务类型的优先级传输给BSC，其中

(1)SGSN将用户等级传输给BSC具体为：在激活PDP过程中如图3所示，SGSN将与BSS(基站控制器对应的基站子系统)进行协商，SGSN向BSS发送建立BSS_PFC请求(“Creat_BSS_PFC”步骤4)，同时将用户等级作为其中一个参数传输给BSC。BSC获取用户等级后，即可在资源分配策略引用用户等级。在本实施例中，建立BSS_PFC详细过程如下：

步骤131、BSS向SGSN发送“DownloadBSSPacketFlowContextRequest”

步骤132、SGSN向BSS返回“CreateBSSPacketFlowContextRequest”

步骤133、BSS向SGSN发送“CreateBSSPacketFlowContextAccept”

在本实施例中，为尽量减少对系统的修改，可选择在创建BSSPFC过程增加用户等级。

(2)、SGSN将业务类型传输给BSC具体为：通过Gb接口自定义携带业务类型参数的信令完成SGSN到BSC上业务类型的传输。

BSSGP(BaseStationSystemGPRSProtocol)是Gb接口SGSN与BSS通讯的最上层协议，故而它不但发送上层的LLC数据，还传输SGSN对BSS的控制信息，如对移动终端的呼叫(Paging)等等。对于BSSGP层的消息用NSPDU消息发送，对于移动终端和外网发送的数据用LLC-PDU发送。

根据3GPP协议文档，PDU的一般组成结构包括：一个表示PDU类型的信息单元和其他必须的信息单元。

在本实施例中，可自定义两条BSSGP信令BSSGP_Service_Rank_Request和BSSGP_Service_Rank_Response。具有以下步骤：

首先、确定信令PDU的类型代码。选择备用预留的PDU类型代码值表示自定义的BSSGP信令PDU。

例如：x42表示BSSGP_Service_Rank_Request信令，由BSC到SGSN，请求获取对应的业务等级；x43表示BSSGP_Service_Rank_Response信令，由SGSN到BSC，携带业务等级参数BSSGP_Service_Rank。

然后、信息单元的选择与编码，在3GPP标准文档中，信息单元的结构如下表所示：

自定义表示业务类型的信息单元BSSGP_Service_Rank，首先要选择一个表示该信息单元的IEI类型，在此选择保留编码值如x28，表示业务类型的优先级。

对于业务类型的优先级BSSGP_Service_Rank编码，结构如下：

BSSGP_Service_Rank::＝OCTETSTRING(SIZE(1))

注释：定义BSSGP_Service_Rank编码大小为1个八位组，即8bit

编码实例：00000000GPRS业务类型的优先级为1

00000001GPRS业务类型的优先级为2

00000010GPRS业务类型的优先级为3

从而，表示业务类型的优先级的自定义信息单元BSSGP_Service_Rank的结构如下表所示：BSSGP_Service_Rank：3byte

在BSSGP_Service_Rank信令交互过程中，自定义的两条信令BSSGP_Service_Rank_Request和BSSGP_Service_Rank_Response的PDU结构如下表所示：

BSSGP_Service_Rank_RequestPDU的信息结构如下表所示：

信息单元	出线	格式	长度
				PDU类型	M	V	20
TLLI	M	TLV	6

BSSGP_Service_Rank_ResponsePDU的信息结构如下表所示：

信息单元	出线	格式	长度
				PDU类型	M	V	20
TLLI	M	TLV	6
				BSSGP_Service_Rank	M	TLV	3

在本实施例中，步骤14在BSC的QoS控制结构框架上，根据需求选择服务类型。结合用户等级与业务类型的优先级的组合确定资源分配优先级，BSC根据优先级的排队原则将无线资源进行分配。

在无线资源紧张的情况下，可根据具体的资源分配优先权进行资源分配、释放。例如为保证优先级高的资源申请，可拒绝优先级低的资源申请或释放部分优先级低的申请，从而为不同用户、不同业务提供差异化的服务质量。优先级算法如下：

W＝a_iW_i+a_jW_j公式(1)

其中，W_i表示：不同用户之间的用户等级；

a_i表示：用户等级权重系数，可根据用户等级的不同设置不同的用户等级权重系数；

W_j表示：业务类型的优先级；

a_j表示：业务类型等级权重系数，可根据业务类型的不同设置不同的用户界别权重系数。其中上述权重系数，可根据实际应用中调节用户等级和业务类型之间的参数，最后计算该服务类型的总体优先等级，根据总体的优先等级高低分配无线网络资源。

具体实例如下：

1、将用户等级与业务类型的优先级相加作为资源分配优先级(等级1最优先)：

也就是，按照上述公式(1)，利用用户等级与业务类型的优先级计算得到资源分配优先权，资源分配优先权等级为1的用户最先考虑，依次类推，在上述例子中可忽略用户等级权重系数和业务类型等级权重系数。

2、基于业务类型优先，结合用户等级确定资源分配优先级(等级1最优先)

也就是，按照上述公式(1)，利用用户等级与业务类型的优先级计算得到资源分配优先权，资源分配优先权等级为1的用户最先考虑，依次类推，在上述例子中基于业务类型优先，也就是业务类型等级权重系数对结果的影响比用户等级权重系数对结果的影响要大。

由上述技术方案可知，本发明的实施例具有如下有益效果：将用户等级和业务类型等级结合的差异化接入服务提供支持，为保证多业务对服务质量不同需求的前提下，尽可能充分、有效地利用无线网络带宽资源。

在本发明的实施例中还提供一种无线数据网络差异化接入的系统，如图4所示，该系统包括：

归属位置寄存器，用于存储用户等级；

在本发明的另一实施例中，所述基站控制器根据公式W＝a_iW_i+a_jW_j计算出资源分配优先权，并根据计算得到所述资源分配优先权进行差异化的服务质量控制，其中W表示：资源分配优先权；a_i表示：用户等级权重系数；W_i表示：用户等级；a_j表示：业务类型的优先级权重系数；W_j表示：业务类型的优先级。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种无线数据网络差异化接入的方法，其特征在于，包括：

步骤D、所述基站控制器根据所述用户等级和所述业务类型的优先级进行差异化的服务质量控制；

所述步骤D包括：

2.根据权利要求1所述的无线数据网络差异化接入的方法，其特征在于，所述步骤A包括：

在所述归属位置寄存器中预先存储所述用户等级；

3.根据权利要求1所述的无线数据网络差异化接入的方法，其特征在于，所示归属位置寄存器将所述用户等级传输给所述服务GPRS支持节点的步骤为：

4.根据权利要求3所述的无线数据网络差异化接入的方法，其特征在于，所述用户等级GPRS_Subscription_Rank设置在GPRSSuberscriptionData信令中。

5.根据权利要求1所述的无线数据网络差异化接入的方法，其特征在于，所述步骤C包括：

6.根据权利要求1所述的无线数据网络差异化接入的方法，其特征在于，所示步骤B包括：

7.一种无线数据网络差异化接入的系统，其特征在于，包括：

归属位置寄存器，用于存储用户等级；

基站控制器，用于根据所述用户等级和所述业务类型的优先级进行差异化的服务质量控制；

所述基站控制器根据公式W＝a_iW_i+a_jW_j计算出资源分配优先权，并根据计算得到所述资源分配优先权进行差异化的服务质量控制，其中W表示：资源分配优先权；a_i表示：用户等级权重系数；W_i表示：用户等级；a_j表示：业务类型的优先级权重系数；W_j表示：业务类型的优先级。