CN103179618B - 一种基于LTE Femto系统中提高回程网络的QoS的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于LTE Femto系统中提高回程网络的QoS的方法，该LTE Femto系统包括LTE Femto基站和LTE Femto网关，在LTE Femto基站和LTE Femto网关均设置GTP包重发协商模块、GTP包重发模块、GTP包头处理模块、GTP包统计模块以及GTP包重发接收检查模块，通过该些模块的互相协作，且利用GTP包头中定义的扩展字段来发送GTP包的序列号，达到对GTP包进行实时统计，当丢包率达到设定的门限值才进行GTP包重传，当丢包率小于设定的门限值时，停止GTP包重传，以便节省网络流量；本发明提高回程网络的服务质量QoS，有效避免在LTE Femto系统的回程网络中因为丢包而导致的QoS下降的问题。

Description

一种基于LTE Femto系统中提高回程网络的QoS的方法

技术领域

本发明涉及通讯设备的技术领域，尤其涉及一种基于LTE Femto系统中提高回程网络的QoS的方法。

背景技术

随着无线移动数据业务不断发展，用户对于优质的语音、视频质量与高速实时数据业务的需求日益强烈。但是由于LTE宏基站(LTE即Long TermEvolution,长期演进，该项目是3G的演进)在室内覆盖的不足，以及用户对吞吐量需求不断提高，因此需要用LTE Femto(家庭基站)微基站来进行补充完善。

LTE Femto微基站是一种小型、低功耗的毫微微蜂窝技术，以标准的空中接口将移动终端通过固定宽带线路接入到运营商的核心网络，主要用于家庭及中小企业等室内场所，作为蜂窝网在室内覆盖的有效补充，为用户提供语音、视频、高速实时数据及其他新型业务。通过兼容现有蜂窝网络的制式和频谱，用户不必更换移动终端(如手机、IPAD等等)，就可以享受高质量的室内通信服务，周边宏基站负荷可以得到减轻，宏基站的相关资源也可以更集中地服务于室外用户。

然而，不同于宏基站高可靠的专线回程方式，LTE Femto依托于固网宽带回程，其服务质量(QoS)不仅仅依赖于无线空中接口与核心网络的处理能力，还在很大程度上取决于传输侧宽带回程网络的QoS状况。目前LTEFemto的回程网络成为其性能的瓶颈，严重影响到用户的业务体验，特别是对语音呼叫、视频呼叫和高速实时数据业务的QoS，当回程网络丢包和延时比较大时，那么用户的感知就会比较差。然而就当前提出的LTE Femto的回程网络的QoS解决方案来说，比如根据以太网帧的服务类别(Class ofservice，CoS)字段，IP报文的服务类型(type of service，ToS)或差分服务代码点(differentiated service code point,DSCP)字段以及MPLS(多协议标签交换)帧字段等，它们都需要回程网中网络设备支持这样的功能才能满足，但是依托于固网宽带作为回程网无法单独为LTE Femto业务做到上面的要求。因此，在固网的回程网QoS不能改变的情况下，如何提高语音呼叫、视频呼叫和高速实时数据业务的QoS成为一项重要的研究课题,也是LTE Femto成功商用的一大关键点。在业务流数据包都是用GTP包来封装的，GTP(GPRS Tunnelling Protocol)隧道协议本身缺乏安全性是3G/GPRS系统存在的安全威胁之一。

现有技术中公开了一种“RTP数据超时重发的方法、系统和视频终端”见公开号为：102170340A，公开日为：2011-08-31的中国专利，其中，所述数据超时重发的方法包括下述步骤:向接收端发送RTP数据组，以使接收端返回RTCP确认消息。判断是否是在预设超时时间内接收到所述RTCP确认消息。当判断未在预设超时时间内接收到所述RTCP确认消息，则重发所述RTP数据组。并删除所述RTP数据组。该RTP数据超时重发的系统包括：发送单元，用于向接收端发送RTP数据组，以使接收端返回RTCP确认消息；判断单元，用于判断是否是在预设超时时间内接收到所述RTCP确认消息；重发单元，用于当所述判断单元判断未在预设超时时间内接收到所述RTCP确认消息时，则重发所述RTP数据组；删除单元，用于删除所述RTP数据组。该发明通过判断是否是在预设超时时间内接收到RTCP确认消息，当判断未在预设超时时间内接收到所述RTCP确认消息，则重发RTP数据组，使得数据丢包的情况下，也可以重发丢包数据，从而媒体数据在网络传输过程中更加稳定可靠。

现有技术中还公开了一种“在通用移动通信系统(UMTS)无线接入网中改进服务质量的方法”，见公开号为：1788514，公开日为：2006-06-14的中国专利，其中，所述通用移动通信系统包括:核心网、一个或多个通用移动通信系统无线接入网(UTRAN)以及多个用户设备(UE)，其中核心网被分为电路交换(CS)域和分组交换(PS)域，所述PS域通过Iu-PS接口与UTRAN通信；所述UTRAN通过Uu接口与一个或多个UE通信，所述每个UTRAN包括多个无线网络控制器(RNC)；以及一个或多个通过Iub接口与所述RNC通信的节点B，每个节点B包括一个或多个小区，而RNC之间则通过Iur接口通信，所述方法包括如下步骤:在下行方向将来自Iu-PS的核心网标记的区分服务码点(DSCP)值应用于UTRAN内部分组的分类、调度及区分服务操作。该发明通过利用来自Iu-PS的核心网标记的DSCP值实现对QoS的进一步优化。

上述两个专利分别是：利用RTCP的确认消息来判断要不要进行RTP包重传来实现对QoS的优化和通过在IP包中标记区分服务码DSCP值来实现对QoS的优化。但是在LTE Femto系统中，由于业务流数据包都是用GTP包来进行封装的，因此针对RTP包重传在LTE Femto网络中实现对QoS的优化不合理。另外LTE Femto网络中一般需要借助第三方的网络作为回程网，所以通过在IP包增加DSCP值来优化QoS，需要受制于第三方网络，部署起来难度大。因此本专利提出的优化QoS方案采用了通过GTP包重传来弥补丢包的方法来优化QoS，相比于上面所说的专利文档中的方法，该方法对LTE Femto网络中实现对QoS的优化是一种比较合理的方法。同时也可以弥补LTE Femto网络中使用第三方网络作为回程网时，采用IP包上增加DSCP值来优化QoS有第三方网络部署的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题，在于提供一种基于LTE Femto系统中提高回程网络的QoS的方法，有效避免在LTE Femto系统的回程网络中因为丢包而导致的QoS下降的问题。

本发明是这样实现的：一种基于LTE Femto系统中提高回程网络的QoS的方法，该LTE Femto系统包括LTE Femto基站和LTE Femto网关，在LTEFemto基站和LTE Femto网关均设置GTP包重发协商模块、GTP包重发模块、GTP包头处理模块、GTP包统计模块以及GTP包重发接收检查模块；当LTE Femto网关与LTE Femto基站之间建立流媒体时，LTE Femto网关或LTE Femto基站的GTP包重发协商模块根据流媒体建立过程中的分类标识QCI属性来决定对该流媒体的GTP包是否建立重发进行协商；协商成功，则LTE Femto网关或LTE Femto基站的GTP包头处理模块对要发送的GTP包的包头添加extension Header字段，并在该字段携带GTP包的序列号，对接收的含有extension Header字段的GTP包进行处理，去掉该字段；LTEFemto基站或LTE Femto网关的GTP包重发统计模块将收到的GTP包按照预先设定的时间间隔进行统计，当GTP包重发统计模块检测到当前的GTP包丢包率大于设定的门限值时，则发送重发请求消息通知对方，让对方对之后所有的GTP包进行重发；LTE Femto基站或LTE Femto网关的GTP包重发统计模块收到该重发请求消息，则通知GTP包重发模块对GTP包进行重发；同时，LTE Femto基站或LTE Femto网关的GTP包重发接收检查模块对收到的GTP包进行检查，即对收到的重复的GTP包丢弃，对非重复的GTP包正常发送；当LTE Femto基站或LTE Femto网关的GTP包统计模块检测到当前的丢包率小于设定的门限值时，LTE Femto基站或LTE Femto网关就会发停止消息通知对方，让对方停止重发GTP包。

进一步地，所述GTP包重发协商模块用于：当Femto基站发现该媒体流的分类标识QCI属于设定的重发媒体流时，会通过该GTP包重发协商模块定义的协商流程在LTE Femto网关和LTE Femto基站之间达成对该媒体流的GTP包是否重发进行协商，当协商成功时，会通知GTP包头处理模块对发送的GTP包添加extension header字段，对接收的GTP包删除extensionheader字段，同时通知GTP包统计模块对接收的GTP包进行统计、通知GTP包重发接收检查模块进行GTP包的重复性检查；

GTP包统计模块用于：对接收的GTP进行丢包率统计，当丢包率统计值达到门限值时，会发消息告诉对方的GTP包统计模块让其通知GTP包重发模块对GTP包重发，当丢包率统计值低于门限值时，也会发消息告诉对方的GTP包统计模块让其通知GTP包重发模块停止GTP包重发；

GTP包头处理模块用于：当GTP包重发协商成功后，该GTP包头处理模块会对发送的GTP包头添加extension Header字段，并携带发送GTP包的序列号，对接收的含有extension header字段的GTP包进行处理，去掉该字段；所述添加的extension header字段使用的类型为预保留reserved类型的；

GTP包重发模块用于：当收到GTP包统计模块的发送过来的重发请求时，会对GTP包进行重发，当收到GTP包统计模块发送过来的重发停止请求时，会停止GTP包重发；

GTP包重发接收检查模块用于：找出重复的GTP包并进行丢弃，对于非重复的GTP包正常发送。

进一步地，所述LTE Femto网关或LTE Femto基站的GTP包重发协商模块根据流媒体建立过程中的分类标识QCI属性来决定对该流媒体的GTP包是否建立重发进行协商，具体为：所述LTE Femto网关或LTE Femto基站的GTP包重发协商模块对分类标识QCI参数进行判断，当发现是分类标识QCI参数符合设定的重发GTP包的媒体流时，则主动发起GTP包重发协商建立流程；该设定的重发GTP包的媒体流包括：语音呼叫、视频呼叫、或高速实时数据流业务的媒体流。

进一步地，所述发起GTP包重发协商建立流程具体为：

步骤1、LTE Femto基站发送GTP包重发协商建立请求消息给LTEFemto网关；

步骤2、LTE Femto网关在收到GTP包重协商建立发请求消息后，通知GTP包头处理模块对接收的GTP包头进行判断，如果有预保留reserved类型的extension header字段，需要提取该字段中的序列号，交给GTP包统计模块进行丢包率统计，然后删除掉extension header字段，交给GTP包重发模块进行转发；另外，需要通知GTP包重发接收检查模块对接收的GTP包进行重复性检查；然后回送GTP包重发协商建立确认消息；

步骤3、LTE Femto基站在收到GTP包重发协商建立确认消息后，通知GTP包头处理模块对接收到的GTP包头进行判断，如果有reserved类型的extension header字段，需要提取该字段中的序列号，交给GTP包统计模块进行丢包率统计，然后删除掉该extension header字段，交给GTP包重发模块进行转发；另外需要对发送的GTP包的包头增加reserved类型的extensionheader字段，携带发送GTP包的序列号；然后通知GTP包统计模块，让其对所收到的GTP包进行统计，同时打开GTP包重发接收检查模块的功能；最后回送GTP重发协商建立完成消息给LTE Femto网关；LTE Femto网关在收到GTP重发协商建立完成消息后，通知GTP包头处理模块对发送的GTP包的包头增加reserved类型的extension header字段，携带发送GTP包的序列号。

进一步地，GTP包统计模块进行统计的具体操作流程为：GTP包统计模块按照每隔预先设定的的时间间隔进行一次丢包率统计，当达到丢包率统计的时间点时，则从GTP包头处理模块获取发包序列号信息对丢包率进行计算，当丢包率为“100％-从包序列号中得到的实际收包数/(该设定时段最后一个发包序列号-该设定时段第一个发包序列号)”大于设定的门限值时，GTP包统计模块需要发送GTP包重发启动请求消息给对方，对方在收到GTP包重发启动请求消息后，会回送GTP包重发启动完成消息；同时通知GTP包重发模块对发送的GTP包进行重发；当统计的丢包率小于设定的门限值时，GTP包统计模块需要发送GTP包重发暂停请求消息给对方，对方在收到GTP包重发暂停请求消息后，会回送GTP包重发暂停完成消息；同时会通知GTP重发模块对发送的GTP包停止重发。

进一步地，所述LTE Femto网关的GTP包重发模块当收到来自于LTEFemto基站的GTP包重发启动请求消息后，会对收到的已经被GTP包头处理模块处理过的核心网发送过来的GTP包进行重发，GTP包重发模块会复制该GTP包到一发送缓冲区，然后转发到LTE Femto基站，当经过设定的时间之后，GTP包重发模块会重新发送该包到LTE Femto基站，发送完成后，丢弃发送缓冲区中该GTP包的数据。

进一步地，所述LTE Femto基站的GTP包重发模块当收到来自于LTEFemto网关的GTP包重发启动请求消息后，会对经过GTP包头处理模块处理过的移动终端发送过来的GTP包进行重发，GTP包重发模块会复制该GTP包到一发送缓冲区，然后转发到核心网，在等待设定的时间之后，进行重新发送，发送完成后，丢弃发送缓冲区中该GTP包的数据。

进一步地，GTP重发接收检查模块进行检查的具体操作流程为：LTEFemto网关的GTP重发接收检查模块或LTE Femto基站的GTP重发接收检查模块收到GTP包时，首先在GTP包头处理模块检查是否需要删除GTP包头的extension header字段，如果不需要删除extension header字段，那么GTP包头处理模块直接转发该GTP包，如果需要删除extension header字段，那么GTP包重发接收检查模块会复制该GTP包到一缓冲区中，然后进行GTP包头extension header字段中的序列号连续性的检查，如果序列号重复，则直接丢弃该GTP包，如果序列号不重复，则提取该序列号放到所述缓冲区中等待下次GTP包重复的检查，该序列号在保存一定时间会被丢弃，同时该GTP包会被送到GTP包头处理模块对extension header字段进行删除，删除完成后，发送该GTP包；同时在发送GTP包之前需要检查缓冲区中的序列号，若准备发送GTP包的序列号大于缓冲区中序列号的最小值则进行发送，否则丢包该GTP包，从而避免发送乱序的GTP包。

本发明具有如下优点：本发明在LTE Femto基站和LTE Femto网关均设置GTP包重发协商模块、GTP包重发模块、GTP包头处理模块、GTP包统计模块以及GTP包重发接收检查模块；通过在LTE Femto基站的GTP包重发协商模块、GTP包重发模块、GTP包头处理模块、GTP包统计模块、GTP包重发接收检查模块和LTE Femto网关的GTP包重发协商模块、GTP包重发模块、GTP包头处理模块、GTP包统计模块、GTP包重发接收检查模块之间进行交互处理；并采用GTP包重发的机制可以有效避免因回程网络导致的丢包而引起的QoS下降，可以在一定程度上提高用户对语音呼叫、视频呼叫和高速实时数据流业务上的感知，因为在目前的LTE Femto方案中，如果用固网回程网作为Femto基站的接入，且又无法对固网回程网的QoS有效控制的情况下，本发明的方法是一种较好的解决方案。同时，本发明采用对GTP统计的丢包率来动态调整是否重发GTP包，当丢包率小于设定的门限值时会停止重发GTP包，因此本发明不会给回程网增加太多的负荷，节省网络流量；且提高回程网络的服务质量QoS。

附图说明

图1为本发明LTE Femto系统中的框架原理图。

图2为本发明中GTP包重发协商建立流程的流程图。

图3为本发明中LTE Femto基站和LTE Femto网关之间的重发启动、暂停的流程图。

图4为本发明中LTE Femto网关的GTP包重发模块处理GTP包的流程示意图。

图5为本发明中LTE Femto基站的GTP包重发模块处理GTP包的流程示意图。

图6为本发明LTE Femto基站向LTE Femto网关发送GTP包时，LTEFemto网关的GTP重发接收检查模块进行检查的流程示意图。

图7为本发明LTE Femto网关向LTE Femto基站发送GTP包时，LTEFemto基站的GTP重发接收检查模块进行检查的流程示意图。

具体实施方式

请参阅图1至图7所示，本发明为一种基于LTE Femto系统中提高回程网络的QoS的方法，该LTE Femto系统包括LTE Femto基站和LTE Femto网关，在LTE Femto基站设置GTP包重发协商模块、GTP包重发模块、GTP包头处理模块、GTP包统计模块以及GTP包重发接收检查模块；在LTEFemto网关也设置GTP包重发协商模块、GTP包重发模块、GTP包头处理模块、GTP包统计模块以及GTP包重发接收检查模块；当LTE Femto网关与LTE Femto基站之间建立流媒体时，LTE Femto网关的GTP包重发协商模块或LTE Femto基站的GTP包重发协商模块根据流媒体建立过程中的分类标识QCI属性来决定对该流媒体的GTP包是否建立重发进行协商；协商成功，则LTE Femto网关的GTP包头处理模块或LTE Femto基站的GTP包头处理模块对要发送的GTP包的包头添加extension Header字段，并在该字段携带GTP包的序列号，对接收的含有extension Header字段的GTP包进行处理，去掉该字段；LTE Femto基站的GTP包重发统计模块或LTEFemto网关的GTP包重发统计模块将收到的GTP包按照预先设定的时间间隔进行统计，当GTP包重发统计模块检测到当前的GTP包丢包率大于设定的门限值时，则发送重发请求消息通知对方，让对方对之后所有的GTP包进行重发；LTE Femto基站或LTE Femto网关的GTP包重发统计模块收到该重发请求消息，则通知GTP包重发模块对GTP包进行重发；同时，LTEFemto基站的GTP包重发接收检查模块或LTE Femto网关的GTP包重发接收检查模块对收到的GTP包进行检查，即对收到的重复的GTP包丢弃，对非重复的GTP包正常发送；当LTE Femto基站的GTP包统计模块或LTEFemto网关的GTP包统计模块检测到当前的丢包率小于设定的门限值时，LTE Femto基站或LTE Femto网关就会发停止消息通知对方，让对方停止重发GTP包。由于本发明中的LTE Femto基站与LTE Femto网关之间是互发GTP包的，所以LTE Femto基站的GTP包重发协商模块、GTP包重发模块、GTP包头处理模块、GTP包统计模块、GTP包重发接收检查模块；与LTEFemto网关的GTP包重发协商模块、GTP包重发模块、GTP包头处理模块、GTP包统计模块、GTP包重发接收检查模块是互相协作的。

如图1所示，为本发明LTE Femto系统中的框架原理图。即需要在LTEFemto网关和LTE Femto基站上分别增加五个模块来完成该功能，它们分别是GTP包重发协商模块、GTP包重发模块、GTP包头处理模块、GTP包统计模块和GTP包重发接收检查模块。该些模块在LTE Femto网关和LTEFemto基站中起到作用是一样的，GTP包重发协商模块、GTP包重发模块、GTP包头处理模块、GTP包统计模块和GTP包重发接收检查模块的具体功能如下：

在本发明中，所述LTE Femto基站和LTE Femto网关的GTP包重发协商模块用于：当Femto基站发现该媒体流的分类标识QCI属于设定的重发媒体流时，会通过该GTP包重发协商模块定义的协商流程在LTE Femto网关和LTE Femto基站之间达成对该媒体流的GTP包是否重发进行协商，当协商成功时，会通知GTP包头处理模块对发送的GTP包添加extensionheader字段，对接收的GTP包删除extension header字段，同时通知GTP包统计模块对接收的GTP包进行统计、通知GTP包重发接收检查模块进行GTP包的重复性检查；

LTE Femto基站的GTP包统计模块和LTE Femto网关的GTP包统计模块用于：对接收的GTP进行丢包率统计，当丢包率统计值达到门限值时，会发消息告诉对方的GTP包统计模块让其通知GTP包重发模块对GTP包重发，当丢包率统计值低于门限值时，也会发消息告诉对方的GTP包统计模块让其通知GTP包重发模块停止GTP包重发；

LTE Femto基站的GTP包头处理模块和LTE Femto网关的GTP包头处理模块均用于：当GTP包重发协商成功后，该GTP包头处理模块会对发送的GTP包头添加extension Header字段，并携带发送GTP包的序列号，对接收的含有extension header字段的GTP包进行处理，去掉该字段；并通过GTP包统计模块，所述添加的extension header字段使用的类型为预保留reserved类型的；

LTE Femto基站的GTP包重发模块和LTE Femto网关的GTP包重发模块均用于：当收到GTP包统计模块的发送过来的重发请求时，会对GTP包进行重发，当收到GTP包统计模块发送过来的重发停止请求时，会停止GTP包重发；

LTE Femto基站的GTP包重发接收检查模块和LTE Femto网关的GTP包重发接收检查模块均用于：找出重复的GTP包并进行丢弃，对于非重复的GTP包正常发送。

其中，所述LTE Femto网关或LTE Femto基站的GTP包重发协商模块根据流媒体建立过程中的分类标识QCI属性来决定对该流媒体的GTP包是否建立重发进行协商，具体为：所述LTE Femto网关或LTE Femto基站的GTP包重发协商模块对分类标识QCI参数进行判断，当发现是分类标识QCI参数符合设定的重发GTP包的媒体流时，则主动发起GTP包重发协商建立流程；该设定的重发GTP包的媒体流包括：语音呼叫、视频呼叫、或高速实时数据流业务的媒体流；当GTP包重发协商建立流程完成时，LTE Femto网关和LTE Femto基站会对其发送的GTP包增加reserved类型的extensionheader字段。GTP包重发协商建立流程使用UDP来传送该信令，当GTP包重发协商建立不成功时，不能影响GTP包正常收发。

如图2所示，为本发明中GTP包重发协商建立流程的流程图。所述发起GTP包重发协商建立流程具体为：

步骤1、LTE Femto基站发送GTP包重发协商建立请求消息给LTEFemto网关，携带该呼叫的Teid参数；该Teid参数表明LTE Femto基站和LTE Femto网关之间有呼叫；

步骤2、LTE Femto网关在收到GTP包重发协商建立请求消息后，通知GTP包头处理模块对接收的GTP包头进行判断，如果有预保留reserved类型的extension header字段，需要提取该字段中的序列号，交给GTP包统计模块进行丢包率统计，然后删除掉extension header字段，交给GTP包重发模块进行转发；另外，需要通知GTP包重发接收检查模块对接收的GTP包进行重复性检查；然后回送GTP包重发协商建立确认消息；，携带该呼叫的Teid参数；

步骤3、LTE Femto基站在收到GTP包重发协商建立确认消息后，通知GTP包头处理模块对接收到的GTP包头进行判断，如果有reserved类型的extension header字段，需要提取该字段中的序列号，交给GTP包统计模块进行丢包率统计，然后删除掉该extension header字段，交给GTP包重发模块进行转发；另外需要对发送的GTP包的包头增加reserved类型的extensionheader字段，携带发送GTP包的序列号；然后通知GTP包统计模块，让其对所收到的GTP包进行统计，同时打开GTP包重发接收检查模块的功能；最后回送GTP重发协商建立完成消息给LTE Femto网关；携带该呼叫的Teid参数；LTE Femto网关在收到GTP重发协商建立完成消息后，通知GTP包头处理模块对发送的GTP包的包头增加reserved类型的extension header字段，携带发送GTP包的序列号。

如图3所示，为本发明中LTE Femto基站和LTE Femto网关之间的重发启动、暂停的流程图。该LTE Femto基站和LTE Femto网关之间的重发启动、暂停是通过GTP包统计模块进行触发的，GTP包统计模块进行统计的具体操作流程为：GTP包统计模块按照每隔预先设定的的时间间隔进行一次丢包率统计，当达到丢包率统计的时间点时，则从GTP包头处理模块获取发包序列号信息对丢包率进行计算，当丢包率为“100％-从包序列号中得到的实际收包数/(该设定时段最后一个发包序列号-该设定时段第一个发包序列号)”大于设定的门限值时(比如5％)，GTP包统计模块需要发送GTP包重发启动请求消息给对方，携带teid参数，对方在收到GTP包重发启动请求消息后，会回送GTP包重发启动完成消息；同时通知GTP包重发模块对发送的GTP包进行重发；当统计的丢包率小于设定的门限值时(比如5％)，GTP包统计模块需要发送GTP包重发暂停请求消息给对方，携带teid参数，对方在收到GTP包重发暂停请求消息后，会回送GTP包重发暂停完成消息；同时会通知GTP重发模块对发送的GTP包停止重发；从而提高回程网络的QoS的方法。

如图4所示，为本发明中LTE Femto网关的GTP包重发模块处理GTP包的流程示意图。所述LTE Femto网关的GTP包重发模块当收到来自于LTEFemto基站的GTP包重发启动请求消息后，会对收到的已经被LTE Femto基站的GTP包头处理模块处理过的核心网发送过来的GTP包进行重发，LTE Femto网关的GTP包重发模块会复制该GTP包到一发送缓冲区，然后转发到LTE Femto基站，当经过设定的时间之后(比如5ms)，GTP包重发模块会重新发送该包到LTE Femto基站，发送完成后，丢弃发送缓冲区中该GTP包的数据。

如图5所示，为本发明中LTE Femto基站的GTP包重发模块处理GTP包的流程示意图。所述LTE Femto基站的GTP包重发模块当收到来自于LTEFemto网关的GTP包重发启动请求消息后，会对经过GTP包头处理模块处理过的移动终端发送过来的GTP包进行重发，GTP包重发模块会复制该GTP包到一发送缓冲区，然后转发到核心网，在等待设定的时间之后(比如5ms)，进行重新发送，发送完成后，丢弃发送缓冲区中该GTP包的数据。

在本发明中，LTE Femto基站和LTE Femto网关都需要增加GTP包重发接收检查模块对接收到的GTP包进行重复检查。对于LTE Femto基站和LTEFemto网关来说，它们的GTP包重发接收检查模块功能设计是一样的，以Femto网关为例，如图6为本发明LTE Femto基站向LTE Femto网关发送GTP包时，LTE Femto网关的GTP重发接收检查模块进行检查的流程示意图。当LTE Femto网关收到来自于Femto基站的GTP包时，首先在GTP包头处理模块检查是否需要删除GTP包头的extension header字段，如果不需要删除extension header字段，那么GTP包头处理模块直接转发该GTP包，如果需要删除extension header字段，那么GTP包重发接收检查模块会复制该GTP包到一缓冲区中，然后进行GTP包头extension header字段中的序列号连续性的检查，如果序列号重复，则直接丢弃该GTP包，如果序列号不重复，则提取该序列号放到所述缓冲区中等待下次GTP包重复的检查，该序列号在保存一定时间会被丢弃，同时该GTP包会被送到GTP包头处理模块对extension header字段进行删除，删除完成后，发送该GTP包。但是在发送GTP包之前需要检查缓冲区中的序列号，若准备发送GTP包的序列号大于缓冲区中序列号的最小值(该最小值即为缓冲区中缓存的序列号最小的一个值)则进行发送，否则丢包该GTP包，这样可以有效避免因为乱序导致发送GTP包到核心网和基站。

同理的，如图7为本发明LTE Femto网关向LTE Femto基站发送GTP包时，LTE Femto基站的GTP重发接收检查模块进行检查的流程示意图。当LTEFemto网关收到来自于Femto基站的GTP包时，首先在LTE Femto网关的GTP包头处理模块检查是否需要删除GTP包头的extension header字段，如果不需要删除extension header字段，那么LTE Femto网关的GTP包头处理模块直接转发该GTP包，如果需要删除extension header字段，那么LTE Femto网关的GTP包重发接收检查模块会复制该GTP包到一缓冲区中，该缓冲区是在LTEFemto网关设定的，然后进行GTP包头extension header字段中的序列号连续性的检查，如果序列号重复，则直接丢弃该GTP包，如果序列号不重复，则提取该序列号放到所述缓冲区中等待下次GTP包重复的检查，该序列号在保存一定时间会被丢弃，同时该GTP包会被送到LTE Femto网关的GTP包头处理模块对extension header字段进行删除，删除完成后，发送该GTP包。但是在发送GTP包之前需要检查缓冲区中的序列号，若准备发送GTP包的序列号大于缓冲区中序列号的最小值(该最小值即为缓冲区中缓存的序列号最小的一个值)则进行发送，否则丢包该GTP包，这样可以有效避免因为乱序导致发送GTP包到核心网和基站。

这里值得一提的是，本发明的LTE Femto基站和LTE Femto网关工作原理具体为：

1、对LTE Femto基站和LTE Femto网关之间建立的媒体流，LTE Femto基站根据媒体流建立过程中的QCI属性决定对该媒体流的GTP包是否建立重发进行协商。

2、当协商成功时，LTE Femto基站和LTE Femto网关就会对发送的GTP包在包头中添加extension header字段，并且会在该字段中填充每次发送GTP包的序列号信息。

3、LTE Femto基站和LTE Femto网关就会根据收到的GTP包中的序列号信息，对接收到的GTP包按照设定的时间间隔进行统计，当统计丢包率大于设定的门限值时，就会通知对方对之后发送的GTP包重发一次，当统计的丢包率小于设定的门限值时，通知对方停止GTP包重发。

4、LTE Femto基站和LTE Femto网关接收模块会保存GTP包头中extension header中的序列号到缓冲区一段时间，通过对序列号的比较，当收到的GTP包序列号和缓冲区中的序列号有重复或者收到的GTP包序列号大于缓冲区列表中序列号的最小值时，需要丢弃该GTP包，否则去掉GTP包头中的extension header字段，然后进行转发。

总之，本发明在LTE Femto网关和LTE Femto基站之间发送的GTP包中，利用GTP包头中定义的扩展字段extension header，通过在该字段填充发送GTP包的序列号，以便让LTE Femto网关和LTE Femto基站对接收到的GTP包按照设定的时间间隔对该字段进行统计，当统计的丢包率达到设定的门限值时，就要发送消息告诉对方，让对方对GTP包进行重发。在接收GTP包一侧，需要判断是不是重发的GTP包到达，如果判断为重复的GTP包，则需要丢弃该包。另外当统计的丢包率小于设定的门限值，也要发消息告诉对方停止重发GTP包，改为正常方式发送GTP包。该方法没有采用GTP包头中原有的sequence number字段来计算丢包率，是为了避免如果GTP包在核心网和LTE Femto网关之间丢失，用GTP包头中原有的sequence number来计算丢包率就无法真实统计LTE Femto网关和LTE Femto基站之间回程网的丢包情况，因此采用在GTP包头定义的扩展字段extension header中填充发送的GTP包的序列号来计算丢包率。通过该方案可以有效避免在回程网中因为丢包而导致的QoS下降。

本发明的一种基于LTE Femto系统中提高回程网络的QoS的方法，大大提高了因回程网丢包导致的QoS下降，同时该方法不会增加太大的带宽损耗。实验数据表明回程网在一定丢包率的情况下，对于语音呼叫、视频呼叫和高速实时数据业务，有GTP包重发的QoS值普遍高于无GTP包重发的QoS值。因此采用GTP包重发的方案对于回程网网络环境的恶劣程度的容忍度增加了，提升了用户对语音呼叫、视频呼叫和高速实时数据业务的感知，提高了用户的体验度。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本实用新型的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本实用新型的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本实用新型的权利要求所保护的范围内。

Claims (8)

1.一种基于LTE Femto系统中提高回程网络的QoS的方法，该LTEFemto系统包括LTE Femto基站和LTE Femto网关，其特征在于：在LTEFemto基站和LTE Femto网关均设置GTP包重发协商模块、GTP包重发模块、GTP包头处理模块、GTP包统计模块以及GTP包重发接收检查模块；当LTE Femto网关与LTE Femto基站之间建立流媒体时，LTE Femto网关或LTE Femto基站的GTP包重发协商模块根据流媒体建立过程中的分类标识QCI属性来决定对该流媒体的GTP包是否建立重发进行协商；协商成功，则LTE Femto网关或LTE Femto基站的GTP包头处理模块对要发送的GTP包的包头添加extension Header字段，并在该字段携带GTP包的序列号，对接收的含有extension Header字段的GTP包进行处理，去掉该字段；LTEFemto基站或LTE Femto网关的GTP包重发统计模块将收到的GTP包按照预先设定的时间间隔进行统计，当GTP包重发统计模块检测到当前的GTP包丢包率大于设定的门限值时，则发送重发请求消息通知对方，让对方对之后所有的GTP包进行重发；LTE Femto基站或LTE Femto网关的GTP包重发统计模块收到该重发请求消息，则通知GTP包重发模块对GTP包进行重发；同时，LTE Femto基站或LTE Femto网关的GTP包重发接收检查模块对收到的GTP包进行检查，即对收到的重复的GTP包丢弃，对非重复的GTP包正常发送；当LTE Femto基站或LTE Femto网关的GTP包统计模块检测到当前的丢包率小于设定的门限值时，LTE Femto基站或LTE Femto网关就会发停止消息通知对方，让对方停止重发GTP包。

2.根据权利要求1所述的一种基于LTE Femto系统中提高回程网络的QoS的方法，其特征在于：

所述GTP包重发协商模块用于：当Femto基站发现该媒体流的分类标识QCI属于设定的重发媒体流时，会通过该GTP包重发协商模块定义的协商流程在LTE Femto网关和LTE Femto基站之间达成对该媒体流的GTP包是否重发进行协商，当协商成功时，会通知GTP包头处理模块对发送的GTP包添加extension header字段，对接收的GTP包删除extension header字段，同时通知GTP包统计模块对接收的GTP包进行统计、通知GTP包重发接收检查模块进行GTP包的重复性检查；

GTP包统计模块用于：对接收的GTP进行丢包率统计，当丢包率统计值达到门限值时，会发消息告诉对方的GTP包统计模块让其通知GTP包重发模块对GTP包重发，当丢包率统计值低于门限值时，也会发消息告诉对方的GTP包统计模块让其通知GTP包重发模块停止GTP包重发；

GTP包头处理模块用于：当GTP包重发协商成功后，该GTP包头处理模块会对发送的GTP包头添加extension Header字段，并携带发送GTP包的序列号，对接收的含有extension header字段的GTP包进行处理，去掉该字段；所述添加的extension header字段使用的类型为预保留reserved类型的；

GTP包重发模块用于：当收到GTP包统计模块的发送过来的重发请求时，会对GTP包进行重发，当收到GTP包统计模块发送过来的重发停止请求时，会停止GTP包重发；

GTP包重发接收检查模块用于：找出重复的GTP包并进行丢弃，对于非重复的GTP包正常发送。

3.根据权利要求1所述的一种基于LTE Femto系统中提高回程网络的QoS的方法，其特征在于：所述LTE Femto网关或LTE Femto基站的GTP包重发协商模块根据流媒体建立过程中的分类标识QCI属性来决定对该流媒体的GTP包是否建立重发进行协商，具体为：所述LTE Femto网关或LTEFemto基站的GTP包重发协商模块对分类标识QCI参数进行判断，当发现是分类标识QCI参数符合设定的重发GTP包的媒体流时，则主动发起GTP包重发协商建立流程；该设定的重发GTP包的媒体流包括：语音呼叫、视频呼叫、或高速实时数据流业务的媒体流。

4.根据权利要求3所述的一种基于LTE Femto系统中提高回程网络的QoS的方法，其特征在于：所述发起GTP包重发协商建立流程具体为：

步骤1、LTE Femto基站发送GTP包重发协商建立请求消息给LTEFemto网关；

步骤2、LTE Femto网关在收到GTP包重发协商建立请求消息后，通知GTP包头处理模块对接收的GTP包头进行判断，如果有预保留reserved类型的extension header字段，需要提取该字段中的序列号，交给GTP包统计模块进行丢包率统计，然后删除掉extension header字段，交给GTP包重发模块进行转发；另外，需要通知GTP包重发接收检查模块对接收的GTP包进行重复性检查；然后回送GTP包重发协商建立确认消息；

步骤3、LTE Femto基站在收到GTP包重发协商建立确认消息后，通知GTP包头处理模块对接收到的GTP包头进行判断，如果有reserved类型的extension header字段，需要提取该字段中的序列号，交给GTP包统计模块进行丢包率统计，然后删除掉该extension header字段，交给GTP包重发模块进行转发；另外需要对发送的GTP包的包头增加reserved类型的extensionheader字段，携带发送GTP包的序列号；然后通知GTP包统计模块，让其对所收到的GTP包进行统计，同时打开GTP包重发接收检查模块的功能；最后回送GTP重发协商建立完成消息给LTE Femto网关；LTE Femto网关在收到GTP重发协商建立完成消息后，通知GTP包头处理模块对发送的GTP包的包头增加reserved类型的extension header字段，携带发送GTP包的序列号。

5.根据权利要求1所述的一种基于LTE Femto系统中提高回程网络的QoS的方法，其特征在于：GTP包统计模块进行统计的具体操作流程为：GTP包统计模块按照每隔预先设定的的时间间隔进行一次丢包率统计，当达到丢包率统计的时间点时，则从GTP包头处理模块获取发包序列号信息对丢包率进行计算，当丢包率为“100％-从包序列号中得到的实际收包数/(该设定时段最后一个发包序列号-该设定时段第一个发包序列号)”大于设定的门限值时，GTP包统计模块需要发送GTP包重发启动请求消息给对方，对方在收到GTP包重发启动请求消息后，会回送GTP包重发启动完成消息；同时通知GTP包重发模块对发送的GTP包进行重发；当统计的丢包率小于设定的门限值时，GTP包统计模块需要发送GTP包重发暂停请求消息给对方，对方在收到GTP包重发暂停请求消息后，会回送GTP包重发暂停完成消息；同时会通知GTP重发模块对发送的GTP包停止重发。

6.根据权利要求5所述的一种基于LTE Femto系统中提高回程网络的QoS的方法，其特征在于：所述LTE Femto网关的GTP包重发模块当收到来自于LTE Femto基站的GTP包重发启动请求消息后，会对收到的已经被GTP包头处理模块处理过的核心网发送过来的GTP包进行重发，GTP包重发模块会复制该GTP包到一发送缓冲区，然后转发到LTE Femto基站，当经过设定的时间之后，GTP包重发模块会重新发送该包到LTE Femto基站，发送完成后，丢弃发送缓冲区中该GTP包的数据。

7.根据权利要求5所述的一种基于LTE Femto系统中提高回程网络的QoS的方法，其特征在于：所述LTE Femto基站的GTP包重发模块当收到来自于LTE Femto网关的GTP包重发启动请求消息后，会对经过GTP包头处理模块处理过的移动终端发送过来的GTP包进行重发，GTP包重发模块会复制该GTP包到一发送缓冲区，然后转发到核心网，在等待设定的时间之后，进行重新发送，发送完成后，丢弃发送缓冲区中该GTP包的数据。

8.根据权利要求1所述的一种基于LTE Femto系统中提高回程网络的QoS的方法，其特征在于：GTP重发接收检查模块进行检查的具体操作流程为：LTE Femto网关的GTP重发接收检查模块或LTE Femto基站的GTP重发接收检查模块收到GTP包时，首先在GTP包头处理模块检查是否需要删除GTP包头的extension header字段，如果不需要删除extension header字段，那么GTP包头处理模块直接转发该GTP包，如果需要删除extensionheader字段，那么GTP包重发接收检查模块会复制该GTP包到一缓冲区中，然后进行GTP包头extension header字段中的序列号连续性的检查，如果序列号重复，则直接丢弃该GTP包，如果序列号不重复，则提取该序列号放到所述缓冲区中等待下次GTP包重复的检查，该序列号在保存一定时间会被丢弃，同时该GTP包会被送到GTP包头处理模块对extension header字段进行删除，删除完成后，发送该GTP包；同时在发送GTP包之前需要检查缓冲区中的序列号，若准备发送GTP包的序列号大于缓冲区中序列号的最小值则进行发送，否则丢包该GTP包，从而避免发送乱序的GTP包。