CN105580425A - 用于数据连接的按需QoS - Google Patents

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Abstract

一种用于为用户设备到3GPP数据接入网的数据连接提供按需服务质量的方法，该方法包括在所述用户设备到所述3GPP数据接入网的附着过程期间，消息从所述用户设备到所述3GPP数据接入网的发送步骤，该消息包括接入点名称，该接入点名称包括由所述用户设备所请求以用于所述数据连接的显式服务质量请求，该显式服务质量请求以预定的语法被格式化。

Description

用于数据连接的按需QoS
技术领域
本发明涉及用于使能到第三代合作伙伴计划(3GPP)数据接入网中的接入点名称(APN)的连接成为可能的方法和系统。
背景技术
接入点名称(APN)是常规的逻辑名称，其指的是3GPP移动数据通信网络(诸如，GPRS、EPC或LTE(4G))与另一个分组数据网络(一般是因特网)之间的网关。
APN还被用于指订购者希望连接到的某些数据服务。在这方面，3GPP移动数据网络运营商提供APN配置，使得不同的APN值可以被用来向用户提供不同类型的服务(如WAP、SMS、MMS、4G网络服务)。
每个APN配置旨在被用于某些数据承载服务。例如，APN配置可包括VoIP或HD视频流所需的特定的QoS值，同时(包括)MMS所需的另一QoS值。
因此，网络运营商基于合适的APN配置可以逐数据服务向移动用户提供基本、中间和高的QoS等级。因此，从一个APN配置到其他的切换将数据承载从一个QoS等级移动到另一个，或从一种类型的数据计划(移动)到另一个，并最终导致对用户较少或较高的计费。
实际上，具有不同QoS的多个APN由网络运营商预先配置，并且然后映射到用户的订购(即自动配置或用于(多个)UE的自动检测)。
然而，该做法呈现出实质性的缺点，特别是由于缺乏灵活性。事实上，
-订购的QoS可能不适合用于临时按需需求。例如，如果使用基本配置文件(basicprofile)订购的用户想对给定的周期(即一周)增强其分组速率，其必须按月升级其配置文件，以实现其临时的需求；
-在业务运营层面，第一订购可能需要一些时间来投入运作。此外，这些预配置的APN值只是代表没有显式QoS语义的名称。换句话说，具有预配置QoS值的APN配置
-的定义在QoS值方面没有考虑用户的获得其UE上的数据业务的愿望；并且具体地
-不允许用户要求显式的QoS值，该QoS值将不同于连接时的订购。这导致用户长期受限于具有预定义的QoS配置文件的订购。
发明内容
不同的实施例针对解上述决一个或多个问题的影响。下文提出了实施例的简要概述以便提供对不同实施例的一些方面的基本理解。该概述并非是这些不同实施例的穷尽概要。其并非旨在标识重要元素的关键或描绘这些不同实施例的范围。其唯一的目的是以简化的形式提出某些概念作为对稍后论述的更详细描述的前序。
不同实施例的一个目的是提供方法和系统，其用于在数据连接时在用户进行的QoS选择和订购中供应足够的灵活性。
不同实施例的另一目的是提供方法和系统，其使得3GPP数据接入网的用户能够请求按需QoS以用于分组接入。
不同实施例的另一目的是提供系统和方法以以简单和兼容的方式升级/降级按需QoS配置文件。
不同实施例的另一目的是提供方法和系统，其允许灵活和动态的订购机制。
不同实施例涉及用于为用户设备到3GPP数据接入网的数据连接提供按需服务质量的方法，该方法包括在用户设备到3GPP数据接入网的附着过程期间，消息从用户设备到3GPP数据接入网的发送步骤，该消息包括接入点名称，该接入点名称包括由用户设备所请求的用于数据连接的显式服务质量请求，该显式服务质量请求以预定的语法被格式化。
根据一个广泛的方面，显式服务质量请求包括对应于服务质量等级指示符的值和对应于从最大下行比特率、最大上行比特率、保证的下行比特率、保证的上行比特率选出的服务质量特性的至少一个值。
根据另一广泛的方面，上述方法进一步包括
-通过由3GPP数据接入网的网络实体检测被包括在接入点名称中的预定义语法的步骤；
-用于检查对于所述用户设备该语法的使用是否被允许的检查步骤。
根据另一广泛的方面，网络实体是3GPP数据接入网的移动性管理实体、3GPP数据接入网的归属位置寄存器，和/或用于搭载(carrying)数据连接的分组网关。
根据另一广泛的方面，消息是从用户设备发送到3GPP数据接入网的移动性管理实体的附着请求消息。
根据另一广泛的方面，消息被用户设备通过演进分组系统会话管理信息交换发送到3GPP数据接入网的移动性管理实体。
根据另一广泛的方面，上述方法进一步包括
-在更新位置请求消息中，显式服务质量请求从3GPP数据接入网的移动性管理实体到3GPP数据接入网的归属位置寄存器的发送步骤；
-由3GPP数据接入网的移动性管理实体，使用被用户设备所请求的用于数据连接的显式服务质量请求创建通用隧道协议会话的触发步骤。
进一步地，不同实施例涉及一种用户设备，其被配置为在用于数据连接的到3GPP数据接入网的附着过程期间，发送包括接入点名称的消息，该接入点名称包括由用户设备所请求的用于数据连接的显式服务质量请求，该显式服务质量请求以预定的语法被格式化。
根据广泛的方面，消息是被发送到3GPP数据接入网的移动性管理实体的附着请求消息，或通过演进分组系统会话管理信息交换被发送到3GPP数据接入网的移动性管理实体的消息。
进一步地，不同实施例涉及一种3GPP数据接入网的移动性管理实体，其被配置为用于检测由用户设备所请求的用于数据连接的显式服务质量请求，该显式服务质量请求以预定的语法被格式化并被包括在接入点名称中，所述接入点名称被包括在在到3GPP数据接入网的附着过程期间从用户设备发送的消息中。
根据另一广泛的方面，前述权利要求的上述移动性管理实体被进一步配置为用于发送更新位置请求消息到3GPP数据接入网的归属位置寄存器，该更新位置请求消息包括显式服务质量请求。
根据另一广泛的方面，前述权利要求的上述移动性管理实体被进一步用于使用显式服务质量请求触发通用隧道协议会话的创建。
尽管不同实施例易受不同的修改和替代形式的影响，其具体实施例已经通过附图中示例的方式被示出。然而，应当理解，本文中具体实施例的描述并不旨在将不同的实施例限制于所公开的特定形式。
当然可以理解，在任何这样的实际实施例的开发中，应当做出特定于实现的决定以达到开发者的特定目的，例如符合与系统相关的和与商业相关的限制。应当理解，这样的开发努力可能是耗时的，但尽管如此，对于获益于本公开的本领域中的那些或普通技术人员可以是常规理解。
附图说明
不同的实施例的目标、优势和其它特征将从下文的公开内容和权利要求中变得更清楚。下文参考附图仅以举例的目的给出了优选实施例的非限制性描述，其中图1是示出了根据不同的实施例用于PDN连接创建的过程的示意图。
具体实施方式
参考图1，其示出了在3GPP数据接入网系统(诸如GPRS、EPC或LTE)中执行附着过程的用户设备(UE)。
如本文所使用的，术语UE广泛地和非限制性地是指包括能够通过3GPP数据接入网系统建立PDN连接的任何设备(诸如，智能电话、移动电话、PDA、笔记本电脑、平板电脑)。
具体地说，在附着过程期间，UE被配置为使用具体的QoSAPN语法请求显式QoS特性以用于分组接入。该具体的APN语法被设计使得该显式QoS请求可搭载QoS语义和细节，或更一般地指示所请求的用于数据连接的服务质量的显式信息。显式QoS请求的这个具体语法被进一步设计以使得其可以被检测并且网络实体可以将其与常规的APN格式区分。
“显式”是指QoS请求被具体地和特意地构造为，例如，在QoS特性中使用其各自的值被明确表示。
在不同的实施例中，QoSAPN语法可以具有以下格式：
QCI<qci_val>_MDL<max_DL_bitrate>_MUL<max_UL_bitrate>_GDL<guaranteed_DL_bitrate>_GUL<guaranteed_UL_bitrate>
其中
-粗体项(即，用于QoS等级指示符的QCI，用于最大下行比特速率的MDL，用于最大上行比特速率的MUL，用于保证的下行比特速率的GDL，以及用于保证的上行比特速率的GUL)是保留关键词；
-粗体字符“_”用作预定的分隔符；并且
-提供斜体项如下：
■<qci_val>，强制项，指的是从1到9的QCI值(显然，更高的值可被考虑)；
■<max_DL_bitrate>，可选项，指的是最大下行比特速率(以比特每秒表示)；
■<max_UL_bitrate>，可选项，指的是最大上行比特速率(以比特每秒表示)；
■<guaranteed_DL_bitrate>，可选项，指的是保证的下行比特速率(以比特每秒表示)；
■<guaranteed_UL_bitrate>，可选项，指的是保证的上行比特速率(以比每秒特表示)；
应注意，上述关键词可以以不同的顺序被格式化/放置，只要它们被“_”分隔符正确地隔开，导致显式QoS请求公式化。
在变体实施例中，GDL和/或GUL项被省略，例如对于non-GBRQCI(QCI5至9)。如果对于GBRQCI，GDL和/或GU被省略，MME可实施内部默认值。
进一步地，在变体实施例中，MDL和/或MUL项被省略。在这样的情况下，可实施由HLR和/或MME(使用本地配置手段)提供的通用值。
作为说明性的示例，可以提及下面的QoSAPN语法：qci8_mdl5000000，其也可以以下面的语法mdl5000000_qci8被格式化(改变项序(itemsorder))。
应进一步注意，如果QCI在[1，9]的范围内，ARP值目前在QoSAPN语法中不能被正确设置。在这样的情况下，ARP由MME根据3GPP标准设置。当然，进一步的扩展可允许使用大于9的QCI值并且因此将允许另外的语法元素来支持ARP设置。
作为有效的QOSAPN值的说明性示例，UE可以请求
-具有100Kbits上行链路和5Mbits下行链路的QCI6，其被
格式化如下：QCI6_MUL100000_MDL5000000；或者
-具有200Kbits上行链路(保证的150Kbits)和7Mbits下行
链路(保证的6Mbits)的QCI3，其被格式化如下：
QCI3_MUL200000_GUL150000_MDL7000000_GDL6000000。
从网络侧，数据核心网被配置为包括指示这样的QoSAPN特性使用授权的具体标志。该具体标志可以在HLR用户记录以及MME和P-GW系统中被维护。
有利的是，由于HLR用户记录、MME和P-GW系统中的该专用标志，运营商可以控制使用这样的QoSAPN特性的使用(允许或不允许QoSAPN语法的使用)。换句话说，至少HLR、MME或P-GW可以被配置为检测QoSAPN语法的使用，并检查对于请求UE，这样的使用是否被允许。
在一个实施例中，一旦QoSAPN特性被授权，网络运营商可通过提供内部控制借助MME和P-GW级的QoSAPN语法来限制所请求的QoS而不进一步涉及HLR。
在另一实施例中，如果UE已经订购对QoSAPN语法的使用，HLR和P-GW系统不试图针对现有的APN配置匹配所检测的QoSAPN语法。
总之，由于预定义的具体的QoS的APN语法的使用，当在具体的订购类型的控制之下时，UE可以请求按需QoS以用于分组接入。
图1示出了使用QoSAPN语法的PDN连接的处理的呼叫流程。
事实上，UE使用提供QoSAPN值的附着请求(图1中的步骤1)连接到网络(即，到eNodeB，然后到MME)。例如，该APN值可被格式化为如下APN＝qci6_mdl4000000(即，具有4Mbps的下行链路的QCI6)。
随后，MME接收附着请求并检测其中的具体的QoSAPN语法。
如果MME未被配置为支持QoSAPN语法，它使用便利的错误代码(例如，“不被支持的服务”)来拒绝连接请求。否则(即，如果MME被配置为支持QoSAPN语法)，它针对本地配置检查所请求的QoS值(即，针对可用的网络资源和服务、协议(检查)所请求的QoS配置文件)，并且随后
-如果检查成功，发送更新位置请求(URL)消息到HLR(图1中的步骤3)，提供QoSAPN值(APN＝qci6_mdl4000000)；或者
-如果该检查失败，使用便利的错误代码(即无可用资源)拒绝连接。
因此，MME从UE接收附着请求，检测QoSAPN语法的存在，验证该UE是否被授权使用该服务，检查所要求的QoS配置文件(QCI、MDL、MUL、GDL、GUL)是否能够被实现，并从而使得能够与HLR进行位置更新。
在认证步骤期间，在变体实施例中，QoSAPN值可以通过ESM信息交换被提供给HLR(图1中的步骤2)，而不是被包括在附着请求中。事实上，QoSAPN值可以在从UE到MME的响应消息中(在认证步骤期间响应于从MME向UE的信息请求消息)被发送。然后，该QoSAPN可以从MME被发送到HLR，例如，在更新位置请求中(图1中的步骤3)。
从MME接收到ULR时(或者，可替代地，通过ESM交换)，HLR检验UE订购以检查QoSAPN语法的使用是否被允许用于该UE。响应于MME，HLR在更新位置应答(ULA)中返回(图1中的步骤4)具体的AVP以实现关于QoSAPN支持的用户授权。该具体的AVP被配置为携带允许表明用户是否被允许使用QoSAPN语法的布尔(boolean)/整型(integer)值或任何其他信息。ULA还可以包括诸如AMBR-DL/UL的非APN特定的订购数据。优选地，该具体的AVP在网络运营商之间被标准化。
ULA由MME接收，其进而检查由HLR返回的具体AVP值。如果HLR已表明UE不允许使用QoSAPN，则MME使用便利的错误代码(即，不被支持的服务)拒绝连接。
如果HLR已表明UE被允许使用QoSAPN，如由3GPP标准所规定的，MME处理ULA。具体来说，在图1的步骤5中，MME使用从QoSAPN值导出的QoS值触发GTP会话的建立，如果QoS值不在QoSAPN值中，则其可能包含本地配置的(或被包含在ULA中的)默认值。此外，MME检查QoS值未打破被配置用于该UE的(本地或来自ULA)聚合比特率。MME将QoSAPN值映射至承载级QoS参数。这包括：QCI、ARP、MBR-UL、MBR-DL、GBR-UL、GBR-DL。
应注意，如果QCI值在[1，9]范围内，ARP优选地根据3GPP标准设置。
为了建立GTP会话，P-GW被配置为支持QoSAPN语法。为此目的，P-GW检测QoSAPN语法，并且随后使用APN值分配IP地址到UE。优选地，P-GW被配置为从匹配任何QoSAPN值的预定义的池中获取IP地址。
因此，PGW不需要针对其自身的APN配置匹配QoSAPN值，使得可以使用从QoSAPN值导出并被携带在“GTPv2创建会话请求”消息中的QoS值在P-GW级建立GTP会话(图1中的步骤6)。因此，其导致QoS被设定在分组网关级。具体地，下行链路的分组速率整形被装入以匹配用户要求。
如果P-GW未被配置为支持QoSAPN语法，使用便利的错误代码(即服务不可用)拒绝GTP会话创建。
当GTP会话被成功建立时，MME发送“附着接受”消息(图1中的步骤7)，其最后由UE使用“附着完成”消息确认(图1中的步骤8)。在那时，如在QoS的APN值中所请求的QoS要求被设定在eNodeB与P-GW级。
有利地，上述实施例扩展了LTE系统以允许由运营商控制的QoSAPN语法的使用，为他们提供了扩展的订购以及因此带来的收入能力。事实上，可以为不同的QoSAPN值提出不同定价。进一步地，这些LTE系统扩展有利地是向后兼容的。实施例可以通过HLR、MME和P-GW功能中的增强控制来实现。
有利地，这些实施例可以被实现以针对这样的按需(动态)能力生成新的收入。
上述实施例可显著提高PDN连接(诸如，网络电话、SMS或因特网连接)的体验质量。
术语表
AMBR-DL/UL：聚合最大比特率-下行/上行
APN：接入点名称
ARP：优先级，分配保留抢占脆弱性和分配保留抢占能力
AVP：属性-值对
EPC：演进分组核心
ESM：演进分组系统会话管理
GBR：保证的比特率
GPRS：通用分组无线业务
GTP：通用隧道协议
HD：高分辨率
HLR：归属位置寄存器
LTE：长期演进
MME：移动性管理实体
MMS：多媒体消息传送服务
PDN：分组数据网
P-GW：分组网关
QCI：QoS等级指示符
QoS：服务质量
VoIP：网络电话
WAP：无线应用协议

Claims (15)

1.一种用于为用户设备到3GPP数据接入网的数据连接提供按需服务质量的方法，该方法包括在所述用户设备到所述3GPP数据接入网的附着过程期间，将消息从所述用户设备到所述3GPP数据接入网的发送步骤(1、2)，该消息包括接入点名称，该接入点名称包括由所述用户设备所请求的用于所述数据连接的显式服务质量请求，该显式服务质量请求以预定的语法被格式化。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述显式服务质量请求包括对应于服务质量等级指示符的值。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述显式服务质量请求进一步包括对应于从最大下行比特率、最大上行比特率、保证的下行比特率、保证的上行比特率中选出的服务质量特性的值。
4.如先前权利要求中任一项所述的方法，进一步包括由所述3GPP数据接入网的网络实体检测包括在所述接入点名称中的所述预定义语法的步骤。
5.如权利要求4所述的方法，进一步包括用于检查对于所述用户设备该语法的使用是否被允许的检查步骤。
6.如权利要求4或5所述的方法，其中所述网络实体是所述3GPP数据接入网的移动性管理实体、所述3GPP数据接入网的归属位置寄存器，和/或用于搭载所述数据连接的分组网关。
7.如先前权利要求中任一项所述的方法，其中所述消息是从所述用户设备发送(1)到所述3GPP数据接入网的所述移动性管理实体的附着请求消息。
8.如权利要求1-6中任一项所述的方法，其中所述消息被所述用户设备通过演进分组系统会话管理信息交换发送(2)到所述3GPP数据接入网的所述移动性管理实体。
9.如先前权利要求中任一项所述的方法，进一步包括在更新位置请求消息中，所述显式服务质量请求从所述3GPP数据接入网的所述移动性管理实体到所述3GPP数据接入网的所述归属位置寄存器的发送步骤(3)。
10.如先前权利要求中任一项所述的方法，进一步包括由所述3GPP数据接入网的所述移动性管理实体，使用被所述用户设备所请求以用于所述数据连接的所述显式服务质量请求来创建通用隧道协议会话的触发步骤(5)。
11.一种用户设备，被配置为在用于数据连接的至3GPP数据接入网的附着过程期间，发送包括接入点名称的消息，该接入点名称包括由所述用户设备所请求以用于所述数据连接的显式服务质量请求，该显式服务质量请求以预定的语法被格式化。
12.如权利要求11所述的用户设备，其中所述消息是被发送到所述3GPP数据接入网的所述移动性管理实体的附着请求消息，或是通过演进分组系统会话管理信息交换被发送到所述3GPP数据接入网的所述移动性管理实体的消息。
13.一种3GPP数据接入网的移动性管理实体，被配置为用于检测由用户设备所请求以用于数据连接的显式服务质量请求，该显式服务质量请求以预定的语法被格式化，并被包括在接入点名称中，所述接入点名称被包括在在附着过程期间从所述用户设备发送到3GPP数据接入网的消息中。
14.如权利要求13所述的移动性管理实体，进一步被配置为用于发送更新位置请求消息到所述3GPP数据接入网的所述归属位置寄存器，该更新位置请求消息包括所述显式服务质量请求。
15.如权利要求14所述的移动性管理实体，进一步被配置为用于使用所述显式服务质量请求触发通用隧道协议会话的创建。
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