CN103618680B - 一种eps系统中基于承载分层的tft维护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种EPS系统中基于承载分层的TFT维护方法。将分组过滤器PF的存储维护与基于PF优先级的匹配相分离。分组过滤器PF按照承载标识和PFID进行存储，传输流模板TFT的存储和修改通过相应承载中的分类标识进行索引，避免了大量的按序查询工作，节省了TFT维护开销。同时为了实现基于PF优先级的IP分组数据包匹配，建立了按照优先级排序的PF信息表，实现基于PF优先级的TFT匹配，利用PF信息表可以快速的定位对应优先级的PF存储位置，完成IP数据包的匹配。利用承载分层查询机制对TFT进行操作，提高了维护的效率，有利于后续的改进和优化。

Description

一种EPS系统中基于承载分层的TFT维护方法

技术领域

本发明涉及移动通信领域LTE(长期演进)中的一种分组数据传输技术，主要是一种EPS系统中基于承载分层的TFT维护方法。

背景技术

在EPS系统中，服务质量(QoS)的控制基本粒度是承载，即同一承载上的所有业务数据流将获得同样的QoS保障，不同承载类型提供不同的QoS保障。一个EPS承载是UE与P-GW之间一条逻辑电路，EPS系统中引入了默认承载和专用承载的概念。默认承载是伴随着PDN连接建立时建立的，默认承载在建立时不分配传输流模板（TFT），相当于一种尽力而为的IP服务。专用承载是为了满足不同应用的服务质量需求，而建立的承载。专用承载在UE关联了一个上行业务流模板TFT，在P-GW关联了一个下行TFT，TFT中包含业务数据包过滤器PF。业务流模板TFT中的每个分组包过滤器(PF)对应一个EPS承载。通过与承载对应的PF，将PDN下的业务数据流进行分类并分发到不同的EPS承载上传输。

在同一PDN连接上，不同服务质量要求的IP分组数据包通过传输流模板TFT来区分在那一承载上传输。具体实现这一过程的是存在于TFT中的分组数据过滤器PF。一个TFT由一个或多个下行分组过滤器或是0个及多个上行分组过滤器PF组成。通过EPS承载索引(EBI)可将所有PF与EPS承载相互映射，每个EPS承载有对应的承载信息包括TFT，每个TFT最多含有16个PF。每个PF可以用在对应承载中唯一的PF ID标识，同时PF中含有在同一PDN连接上同一方向（上行或下行）唯一的优先级索引EPI。优先级取值范围是0(优先级最高)～255(优先级最低)。

一个PDN连接上存在多个PF过滤器，PF过滤器要基于优先级与IP数据包匹配。如果PF过滤器中的组成元素，与IP数据包相应信息字段匹配，该IP数据包就可以在对应的承载上传输。

现有的技术方案中，PF包过滤器的存储方案主要是开辟256块连续的内存空间，将PF过滤器按照优先级存储在其中。如果有IP数据报要传送，就按照PF优先级逐个进行匹配。这一方案的问题是如果进行PF的添加、删除、修改等操作，整个PF存储空间可能都要进行调整，操作会比较复杂。而且PF过滤器和TFT模板以及EPS承载之间没有明确的对应关系，不便于TFT的维护、更新和PF的匹配。

现有的技术方案中，将TFT从承载中抽离出来，全部PF按照优先级存储和匹配，这样割裂了PF过滤器与承载的联系，不利于基于承载的业务服务质量控制。鉴于现有方案的不足，我们提出了将PF按照承载进行存储及维护的方法。

LTE的各项业务操作是基于承载的，将PF按照承载进行存储，更能体现服务质量控制要求，也更加符合LTE业务承载特性。关于这一承载的业务操作和信息在承载中处理、存储，这样对于TFT的创建和维护有很大的便利，同时更好的维护了承载信息的完整性。

利用分层的思想，将分组过滤器PF的存储维护与基于PF优先级的匹配相分离，使得各部分能专注于完成自己的操作。将PF过滤器存储在承载信息中，PF的匹配与存储分离，使得PF的匹配具有更大的灵活性，匹配过程中只需要考虑业务和服务质量的需求，而不需要考虑PF在承载中的存储和更新。这种分层的方案，使得TFT模板存储更加简单直观，同时TFT的修改也更加高效，避免了现有方案中大量复杂的TFT维护工作，提高匹配效率。名称为一种eps系统tft匹配方法，专利申请号：CN 201010621542，公开日：2012年7月4日的专利主要是针对TFT模版和IP报文的匹配进行的研究，在现有的方案中，采用的是将全部分组过滤器PF根据优先级统一存储的方法，这样存在TFT模版维护开销较大的问题。

发明内容

针对以上现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种提高匹配效率、减小TFT模版的维护开销、提高了系统效率的EPS系统中基于承载分层的TFT维护方法。本发明的技术方案如下：

一种EPS系统中基于承载分层的TFT维护方法，其包括以下步骤：

101、建立EPS系统中分组数据网络PDN的连接，所述分组数据网络PDN中有默认承载和若干个专用承载，在所述每个专用承载的信息存储空间中分配存储空间给传输流匹配模板TFT，其中传输流匹配模板TFT包括16个大小相同的分组过滤器PF存储空间；

102、建立PF信息表，PF信息表为结构体数组。结构体数组包括若干个结构体存储单元，PF信息表按照PF优先级从高到低排列，PF信息表的一个结构体存储单元中包括状态标识FLAG、PF优先级、承载ID、PF ID；

103、在步骤101中分配的传输流匹配模板TFT存储空间中，将相应承载的分组过滤器PF按照分组过滤器PF的ID存储在对应的分组过滤器PF存储空间中；

104、在步骤102建立的PF信息表中，将步骤103中在TFT存储空间存储的分组过滤器PF按照PF优先级，将分组过滤器PF的承载ID、分组过滤器PF ID和分组过滤器PF优先级存储在PF信息表中的对应存储空间，完成PF信息表与分组过滤器PF的映射；

105、当有IP数据包要发送时，则进行TFT匹配，顺序查找步骤104中建立的PF信息表，同时PF信息表则反馈该分组过滤器PF的承载ID及分组过滤器PF ID，得出该分组过滤器PF的存储空间位置，并将要发送的IP数据包与该分组过滤器PF进行匹配，若匹配成功则在该承载上进行传输，否则继续查找PF信息表。

进一步的，当步骤103中的传输流模板TFT需要进行修改时，根据承载ID和分组过滤器PF ID定位到分组过滤器PF的存储位置，删除分组过滤器PF，并在PF信息表中将对应这一分组过滤器PF的结构体存储单元中FLAG状态标识置0。然后将新的分组过滤器PF存储到传输流模板TFT对应存储区域中，再将新的分组过滤器PF信息反馈到分组过滤器PF信息表；在分组过滤器PF信息表中，将对应PF优先级的结构体存储单元中的FLAG标志置1，将承载ID、分组过滤器PF ID和分组过滤器PF优先级写入,完成修改。

进一步的，步骤102中的结构体数组长度为256。

进一步的，步骤102中的分组过滤器PF信息表按照PF优先级从0到255进行排列。

本发明的优点及有益效果如下：

本发明方法中将分组过滤器PF的存储维护与基于PF优先级的匹配相分离，将PF按照承载进行存储，更能体现服务质量控制要求，也更加符合LTE业务承载特性。关于这一承载的业务操作和信息在承载中处理、存储，这样对于TFT的创建和维护有很大的便利，同时更好的维护了承载信息的完整性。利用分层的思想，将分组过滤器PF的存储维护与基于PF优先级的匹配相分离，使得各部分能专注于完成自己的操作。将PF过滤器存储在承载信息中，PF的匹配与存储分离，使得PF的匹配具有更大的灵活性，匹配过程中只需要考虑业务和服务质量的需求，而不需要考虑PF在承载中的存储和更新。这种分层的方案，使得TFT模板存储更加简单直观，同时TFT的修改也更加高效，避免了现有方案中大量复杂的TFT维护工作，提高匹配效率。

附图说明

图1是本发明优选实施例PF过滤器在承载中的存储示意图；

图2是本发明优选实施例PF信息表与TFT模板关系示意图；

图3是本发明EPS系统中基于承载分类的TFT匹配流程图；

图4是本发明优选实施例PF的存储与映射；

图5是本发明优选实施例承载1和承载2的PF存储与映射；

图6是本发明优选实施例分层体系的PF修改；

图7是本发明优选实施例现有方案静态存储中PF的修改；

图8是本发明EPS系统中基于承载分类的TFT维护方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图给出一个非限定性的实施例对本发明作进一步的阐述。在本发明中，为了便于描述，对下列简写词汇进行注释；

EPS：Evolved Packet System演进分组系统

LTE：Long Term Evolution长期演进

TFT：Traffic Flow Template传输流模板

PF：Packet Filter分组过滤器

ID：Identifier标识

QOS：Quality of Service业务质量

PDN:Packet Data Network分组数据网

P-GW:PDN Gateway分组数据网关

EBI：EPS Bearer Identifier EPS承载标识

PF_BEARER_ID:分组过滤器的承载标识

PF_ID:分组过滤器标识

EPI：packet filter evaluation precedence Identifier分组过滤器优先级标识。

在每一EPS承载信息中开辟可以容纳16个PF过滤器的TFT模板存储空间。在TFT存储空间中，PF按照网络端分配好的PF ID进行存储，如图1所示，PF在TFT中的存储。

建立PF信息表，即长度为256的结构体数组。

结构体中包含的元素为：PF状态标识FLAG，PF优先级PF_EPI，PF承载标识PF_BEARER_ID，PF标识PF_ID。

在PF信息表中，每一块存储空间对应一个唯一的优先级，PF优先级PF_EPI与数组的下标是对应相等的。

PF信息表是按照PF优先级从高到低依次排列的，从0到255。

如果一个PF在承载信息中存在，就在PF信息表中将对应优先级的结构体存储单元中的PF状态标识FLAG置1，并将承载标识PF_BEARER_ID、PF_ID和PF优先级写入，如图2所示，PF信息表与TFT模板对应关系。

如果有IP数据包要传送，首先查找PF信息表，按照优先级从高到低查找，如果状态标识FLAG为1，就读取承载标识PF_BEARER_ID和PF_ID。

根据查找到的PF_BEARER_ID和PF_ID，找到PF的存储位置，并与IP数据包进行匹配。

考虑到同一服务质量要求的IP数据包可能会在短时间内连续到来，对于实时性业务来说，这一特点更加明显，在进行TFT匹配时，可以用上一个匹配成功的PF过滤器优先与IP数据包进行匹配。

在匹配过程中，存储匹配成功的PF过滤器的承载标识和PF标识，当下一IP数据包到来时，优先与这一PF过滤器匹配；如果未能成功匹配，再按照PF优先级查找PF信息表，如图3所示，TFT匹配流程。

网络端发起专用承载激活过程和EPS承载修改过程中，要进行传输流模板TFT的创建或修改操作；TFT的修改操作包括PF删除、添加和替换，替换过程可以分解为单一PF过滤器的删除操作和添加操作的组合。

下面将结合具体实施例阐述本发明中TFT模板的创建和修改，看PF的保存和PF信息表的更新。参照图4-图5，TFT模板创建过程：图6是本发明优选实施例分层体系的PF修改流程图。

1终端UE收到网络端发送来的专用承载激活请求消息。用PF<a，b，c>表示一个PF，其中a代表承载ID，b代表PF ID，c代表PF优先级。我们假定这是承载编号为1，其中承载TFT信息中包括3个PF过滤器，分别为PF<1，1，4>，PF<1，0，3>，PF<1，2，0>。

2如图4所示，在承载1的信息存储空间中开辟TFT模板存储空间，其中包括16个PF过滤器的存储空间。

3终端将网络端发送来的TFT模板保存在自己的承载信息中，按照PF ID将PF过滤器存储在固定的区域中；在承载1的TFT存储区域中，将PF<1，1，4>存入PF ID为1的区域中。

4发送PF信息给PF信息表，包括：PF_EPI、PF_BEARER_ID、PF_ID；即将PF<1，1，4>的优先级：4，承载ID：1和PF ID：1发送给PF信息表。

5在PF信息表将对应PF优先级的存储空间中将FLAG置1，并将PF_BEARER_ID、PF_ID和PF_EPI写入；即在PF信息表中，将对应PF<1，1，4>优先级为4的存储单元中的FALG置1，PF_BEARER_ID=1，PF_ID=1，PF_EPI=4。

6按照上面的操作依次将PF<1，0，3>，PF<1，2，0>存入承载信息中，同时在PF信息表中进行PF信息表与PF的映射。

7这样就完成了承载1的TFT的创建过程，同时也完成了PF信息表与承载1中PF的映射。

8随后终端UE又收到网络端发送来的专用承载激活请求消息；我们假定这是承载编号为2，其中承载TFT信息中包含的PF有两个，分别为PF<2，0，2>，PF<2，1，1>，按照同样的过程，将PF进行保存和与PF信息表的映射，如图5所示。

在现有方案中，PF的存储主要有两种，一种是按照优先级动态存储，另一种是按照优先级静态存储。按优先级动态存储，有两种方案，按照优先级顺序存储，还有就是建立动态链表。

a对于按照优先级顺序存储，承载1和承载2的TFT创建过程是：首先开辟3个PF的存储空间，将承载1的PF按照优先级顺序存储在PF存储区域中，承载2的TFT创建信息到来时，要重新开辟5个PF的存储空间，再将PF按照优先级顺序存储。

b对于链表形式的存储，则按照优先级顺序开辟链表空间，当承载2的TFT创建信息到来时，则要逐个开辟PF存储空间，并将PF插入到已经建立的链表中。

c对于按照优先级的静态存储方案，开辟256个PF的TFT连续存储空间，每一单元对应固定的优先级，这一存储空间按照优先级从高到低依次排列；当承载1和承载2的激活请求时，将PF按照优先级存储到对应的TFT存储空间。

这里可以看到，现有方法中，如果采用按照优先级的动态存储方案，若是连续存储空间的顺序存储，添加PF时，整个存储空间将重新分配，PF将重新排序存储；如果是链表形式，涉及到链表的插入操作，也相对较复杂。对于固定优先级的静态存储方案，将PF按照优先级固定的存储在相应位置上，在创建和存储操作中，相对于动态存储较简单，但是从下面的TFT的修改过程，可以看到按照优先级的静态存储方案相对于本发明的方案，操作较复杂。

当网络端发起EPS承载修改过程时，TFT模板要进行修改。

TFT模板的PF替换过程：

1终端UE收到网络端发送来的承载1的修改请求消息，TFT操作类型是替换，将TFT模板中保存的对应PF替换。我们假定要将PF<1，1，4>，PF<1，2，0>替换为PF<1，1，0>，PF<1，2，4>，两个PF的优先级发生改变，同时PF中的信息可能也要修改，如图6所示。

2根据PF ID查找到对应承载中的PF，将这一要被替换的PF的优先级PF_EPI发送给PF信息表。即在承载1中，快速定位PF ID为1的PF，然后将PF<1，1，4>的优先级4发送给PF信息表；快速定位PF ID为2的PF，将PF<1，2，0>的优先级0发送给PF信息表。

3在承载信息中，将要被替换的PF删除。即在承载1的TFT存储区域将PF<1，1，4>和PF<1，2，0>删除。

4在PF信息表中，将对应PF优先级的FALG状态标识置0；即在PF信息表中，将PF<1，1，4>对应优先级为4的存储单元中FALG状态标识置0，将PF<1，2，0>对应优先级为0的存储单元中FALG状态标识置0。

5将新的PF过滤器保存在承载信息对应位置上。即在承载1中，将PF<1，1，0>存储在ID为1的区域中，将PF<1，2，4>存储在ID为2的区域中。

6发送PF信息给PF信息表，包括：PF_EPI、PF_BEARER_ID、PF_ID。即将PF<1，1，0>和PF<1，2，4>的优先级、承载标识和PF标识发送给PF信息表。

7在PF信息表将对应PF优先级的存储空间中将FLAG置1，并将PF_BEARER_ID和PF_ID写入。即在PF信息表中，将对应PF<1，1，0>优先级为0的存储单元中FLAG置1，承载ID=1，PFID=1，PF_EPI=0；PF<1，2，4>优先级为4的存储单元中FLAG置1，承载ID=1，PF ID=2，PF_EPI=4。

从TFT修改过程来看，将PF存储在承载信息中，PF的修改只需在对应承载中删除和保存，然后在PF信息表做出相应修改即可，操作简单可行。

下面来看，在现有方案中TFT的修改过程。

a对于PF动态存储方案，如果是顺序存储，需要对修改后的PF重新排列存储，而对于链表则要按照优先级对修改后的PF做插入操作，都会有比较大的开销。

b对于PF静态存储方案中，如图7所示，要先按照PF优先级在PF存储空间顺序查找要修改的PF，承载ID和PF ID相同，才能找到要进行修改的PF。如果优先级发生改变，要重新在对应优先级的存储单元存储。

现有方案中，不论是PF动态存储方案还是静态存储方案，如果收到承载的修改请求，要先按照优先级顺序查找PF存储空间，只有找到相同的承载ID和PF ID，才能确定要进行修改的PF，相对于本发明可以快速定位到PF存储位置，现有方案增加了操作的时间开销。

从上面的具体实例中，可以看到，在现有方案中将PF整体进行存储，会增加TFT维护和更新的开销，同时不利于LTE基于承载的服务质量控制。

本发明给出了一种EPS系统中TFT模板的维护方法，使得TFT模板维护更加高效、直观，减少了维护开销，便于IP数据包的TFT模板匹配。

以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明基于承载分层的TFT维护方法权利要求所限定的范围。

Claims (4)

1.一种EPS系统中基于承载分层的TFT维护方法，其特征在于包括以下步骤：

101、建立EPS系统中分组数据网络PDN的连接，所述分组数据网络PDN中有默认承载和若干个专用承载，在所述每个专用承载的信息存储空间中分配存储空间给传输流匹配模板TFT，其中传输流匹配模板TFT包括16个大小相同的分组过滤器PF存储空间；

102、建立PF信息表，PF信息表为结构体数组，结构体数组包括若干个结构体存储单元，PF信息表按照PF优先级从高到低排列，PF信息表的一个结构体存储单元中包括状态标识FLAG、PF优先级、承载ID、PF ID；

103、在步骤101中分配的传输流匹配模板TFT存储空间中，将相应承载的分组过滤器PF按照分组过滤器PF的ID存储在对应的分组过滤器PF存储空间中；

104、在步骤102建立的PF信息表中，将步骤103中在TFT存储空间存储的分组过滤器PF按照PF优先级，将分组过滤器PF的承载ID、分组过滤器PF ID和分组过滤器PF优先级存储在PF信息表中的对应存储空间，完成PF信息表与分组过滤器PF的映射；

105、当有IP数据包要发送时，则进行TFT匹配，顺序查找步骤104中建立的PF信息表，同时PF信息表则反馈该分组过滤器PF的承载ID及分组过滤器PF ID，得出该分组过滤器PF的存储空间位置，并将要发送的IP数据包与该分组过滤器PF进行匹配，若匹配成功则在该承载上进行传输，否则继续查找PF信息表。

2.根据权利要求1所述的EPS系统中基于承载分层的TFT维护方法，其特征在于：当步骤103中的传输流模板TFT需要进行修改时，根据承载ID和分组过滤器PF ID定位到分组过滤器PF的存储位置，删除分组过滤器PF，并在PF信息表中将对应这一分组过滤器PF的结构体存储单元中FLAG状态标识置0，然后将新的分组过滤器PF存储到传输流模板TFT对应存储区域中，再将新的分组过滤器PF信息反馈到分组过滤器PF信息表；在分组过滤器PF信息表中，将对应PF优先级的结构体存储单元中的FLAG标志置1，将承载ID、分组过滤器PF ID 和分组过滤器PF优先级写入,完成修改。

3.根据权利要求1所述的EPS系统中基于承载分层的TFT维护方法，其特征在于：步骤102中的结构体数组长度为256。

4.根据权利要求3所述的EPS系统中基于承载分层的TFT维护方法，其特征在于：步骤102中的分组过滤器PF信息表按照PF优先级从0到255进行排列。