CN108990115A - 一种在集群通信系统多核心网组网下保证QoS的方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种在集群通信系统多核心网组网下保证QoS的方法，其特征在于，包括：核心网根据预置的优先级规则为信令报文和用户面报文分别标记对应的DSCP；传输设备根据报文的DSCP将报文放入对应的优先级队列；传输设备按优先级对队列中的报文进行转发。本申请还公开了一种在集群通信系统多核心网组网下保证QoS的系统。应用本申请公开的技术方案，能够保证集群通信系统多核心网组网的服务质量。

Description

一种在集群通信系统多核心网组网下保证QoS的方法

技术领域

本申请涉及通信技术领域，特别涉及一种在集群通信系统多核心网组网下保证QoS的方法。

背景技术

B-TrunC(Broadband-Trunking Communication，宽带集群通信)标准是当前流行的宽带集群通信标准。它以3GPP LTE(Long Term Evolution)通信协议为基础，针对专业集群业务的特点，进行了适当的扩展，主要应用于安全和应急通信等行业领域。为了适应行业应用组网的灵活性和可扩展性，该标准支持多核心网组网的场景。多核心网组网场景包括总部网络与下级分部网络的组网，不同组织网络的互联等多种应用。

B-TrunC标准定义了互联的核心网间的各个接口，但未考虑各接口在传输中的QoS(Quality of Service，服务质量)保证，因此，在核心网间传输带宽有限的情况下，无法保证互联的稳定性和业务QoS。

B-TrunC系统跨集群核心网架构支持2种架构：统一eHSS(Enterprise HomeSubscriber Server，企业归属用户服务器)架构和分布eHSS架构，下面分别予以介绍。

1、统一eHSS架构

在统一eHSS架构下，一个B-TrunC运营方/行业领域的网络(如铁路)由多个子网组成，每个子网有自己的TCN(Trunking Core Network，集群核心网)和接入网，全网的所有子网使用一个eHSS，PLMN ID(Public Land Mobile Network Identity，公共陆地移动网络)也是一个。TCN间互联采用统一eHSS架构，如图1所示。

图1中，a和b为两个共享eHSS的集群网络，各自拥有自己的集群核心网和集群接入网。集群核心网包括：TMF(Trunking Manage Function，集群管理功能)、TCF(TrunkingControl Function，集群控制功能)、x-GW(x-Gateway，x网关)、eMME(Enterprise MobilityManagement Entity，企业移动性管理实体)等逻辑网元。

2、分布eHSS架构

每一个B-TrunC运营方网络拥有各自的eHSS和TCN，有自己独立的PLMN ID，此时多个运营方网络间互联形成分布eHSS架构，如图2所示。

B-TrunC Rel 2(B-TrunC版本2)还引入了多媒体消息服务系统(MMSS)，多子网间的MMSS通信如图3所示。

跨集群核心网(TCN)的接口和协议栈如表1所示：

接口	应用协议	传输协议	连接网元	备注
					S6a	Diameter	SCTP	eMME<--->eHSS	控制面
S10	GTP-C	UDP	eMME<--->eMME	控制面
					S5	GTP	UDP	xGW<--->xGW	用户面
S8	GTP	UDP	xGW<--->xGW	用户面
					Tc1	Diameter	SCTP	TCF<--->eHSS	控制面
Tc2-C	SIP	UDP	TCF<--->TCF	控制面
					Tc2-U	RTP	UDP	TMF<--->TMF	用户面

表1

其中，跨TCN的控制面协议栈如图4所示。图中示出了终端、基站、集群核心网1、集群核心网2以及eHSS各自的控制面协议栈，以及彼此之间的接口。不同集群核心网间的信令交互基于SIP(会话初始协议)信令，使用UDP(用户数据包协议)进行传输。集群核心网与eHSS之间的交互基于Diameter信令，使用SCTP(流控制传输协议)进行传输。

跨TCN的用户面协议栈如图5所示。图中示出了终端、基站、集群核心网1和集群核心网2各自的用户面协议栈，以及彼此之间的接口。不同集群核心网间的用户面交互基于RTP/RTCP(实时传输协议/实时传输控制协议)媒体流协议，使用UDP协议进行传输。

如图6所示，不同多媒体消息服务系统间的交互基于XMPP(可扩展消息处理现场协议)和HTTP(超文本传输协议)，使用TCP(传输控制协议)进行传输。

当前多核心网组网方案下的报文转发策略为：通过传输设备的报文解析功能，按照报文的目的地址、源IP地址、端口号以及协议类型或报文长度来对报文进行流分类，每个类对应不同的预设转发策略。

多核心网组网的接口包括：S6a、S10、TC1、TC2-C等信令接口，以及TC2-U、MMSS-MMSS、S5、S8等用户面接口。这些接口上的报文均为IP数据报文(除了S5和S8可根据承载业务的QCI(QoS Class Identifier，QoS类标识符)映射相应的DSCP(DifferentiatedServices Code Point，差分服务代码点)，而协议中并未具体定义这些报文的优先级。TC2-U接口的用户面包含语音、视频等业务，这些业务的优先级各不相同。在语音或视频业务内部，用户或群组优先级也不相同，对单独的某个会话也有不同的优先级。但是，在传输上无法或很难区分这些报文，从而无法为这些报文采用相应的优先级进行转发。当核心网间的传输带宽有限，拥塞无法避免时，无法根据报文的优先级进行丢弃，从而造成业务体验差，甚至影响核心网间组网的稳定性。

如前所述，存在上述问题的原因为：协议中并未考虑对不同优先级的报文进行标记，而仅仅依靠传输设备对报文进行浅层或深层解析分类，这不仅增加了对传输设备的要求，而且由于缺少特征信息也导致无法进行充分分类。此外，在加密场景下，现有报文转发策略也很难适用。

发明内容

本申请提供了一种在集群通信系统多核心网组网下保证QoS的方法，以保证集群通信系统多核心网组网的服务质量。

本申请公开了一种在集群通信系统多核心网组网下保证服务质量QoS的方法，包括：

核心网根据预置的优先级规则为信令报文和用户面报文分别标记对应的差分服务代码点DSCP；

传输设备根据报文的DSCP将报文放入对应的优先级队列；

传输设备按优先级对队列中的报文进行转发。

较佳的，该方法还包括：

核心网根据S6a、S10、TC1、TC2-C接口上的信令，TC2-U接口上的业务类别、优先级和QoS需求，将核心网间交互的报文分为：控制信令、业务信令、高优先级语音、中优先级语音、低优先级语音、高优先级视频、中优先级视频、低优先级视频、其他业务；

报文的传输优先级顺序为：控制信令＞高优先级语音＞中优先级语音＞低优先级语音＞业务信令＞高优先级视频＞中优先级视频＞低优先级视频＞其他业务。

较佳的，该方法还包括：

将每个语音业务或视频业务的优先级分别映射到语音或视频的高、中、低三档传输优先级，其中，点呼优先级0～4映射到高优先级，点呼优先级5～9映射到中优先级，点呼优先级10～15映射到低优先级；

将短信业务和彩信业务均映射到其他业务的传输优先级。

较佳的，核心网根据预置的优先级规则为信令报文和用户面报文分别标记对应的DSCP包括：

核心网在每个接口对应的功能模块根据报文类型按照设定规则将报文映射到代表对应优先级的DSCP值，并将该值设置在IP报文的包头。

较佳的，该方法还包括：

对于S5和S8接口上的业务，核心网将代表不同业务QoS需求的服务质量类标识符QCI映射到与之对应的传输优先级，再对应相应的DSCP值。

本申请还公开了一种在集群通信系统多核心网组网下保证QoS的系统，包括：

核心网根据预置的优先级规则为信令报文和用户面报文分别标记对应的DSCP；

传输设备根据报文的DSCP将报文放入对应的优先级队列；

传输设备按优先级对队列中的报文进行转发。

较佳的，核心网根据S6a、S10、TC1、TC2-C接口上的信令，TC2-U接口上的业务类别、优先级和QoS需求，将核心网间交互的报文分为：控制信令、业务信令、高优先级语音、中优先级语音、低优先级语音、高优先级视频、中优先级视频、低优先级视频、其他业务；

报文的传输优先级顺序为：控制信令＞高优先级语音＞中优先级语音＞低优先级语音＞业务信令＞高优先级视频＞中优先级视频＞低优先级视频＞其他业务。

较佳的，核心网将每个语音业务或视频业务的优先级分别映射到语音或视频的高、中、低三档传输优先级，其中，点呼优先级0～4映射到高优先级，点呼优先级5～9映射到中优先级，点呼优先级10～15映射到低优先级；

核心网将短信业务和彩信业务均映射到其他业务的传输优先级。

较佳的，核心网根据预置的优先级规则为信令报文和用户面报文分别标记对应的DSCP包括：

核心网在每个接口对应的功能模块根据报文类型按照设定规则将报文映射到代表对应优先级的DSCP值，并将该值设置在IP报文的包头。

较佳的，对于S5和S8接口上的业务，核心网将代表不同业务QoS需求的服务质量类标识符QCI映射到与之对应的传输优先级，再对应相应的DSCP值。

由上述技术方案可见，本申请提出的在集群通信系统多核心网组网下保证QoS的方法和系统中，首先由核心网根据预置的优先级规则为信令报文和用户面报文分别标记对应的DSCP；然后由传输设备根据报文的DSCP将报文放入对应的优先级队列；最后由传输设备按优先级对队列中的报文进行转发，从而确保了高优先级的报文优先转发，保证了集群通信系统多核心网组网的服务质量。

附图说明

图1为现有统一eHSS架构的示意图；

图2为现有分布eHSS架构的示意图；

图3为现有多子网间的MMSS通信示意图；

图4为跨TCN的控制面协议栈示意图；

图5为跨TCN的用户面协议栈示意图；

图6为MMSS的协议栈示意图；

图7为本申请在集群通信系统多核心网组网下保证QoS的方法流程示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本申请作进一步详细说明。

为解决现有技术所存在的问题，本申请提出一种如图7所示的在集群通信系统多核心网组网下保证QoS的方法，该方法包括：

首先，核心网根据预置的优先级规则为信令报文和用户面报文分别标记不同的DSCP；

然后，传输设备根据报文的DSCP将报文放入对应的优先级队列；

最后，传输设备按优先级对队列中的报文进行转发。

从而确保了高优先级的报文优先转发。

下面通过一个较佳实施例对本申请技术方案进行举例说明。

核心网根据S6a、S10、TC1、TC2-C接口上的信令，TC2-U接口上的业务类别、优先级和QoS需求，将核心网间交互的报文分为控制信令、业务信令、高优先级语音、中优先级语音、低优先级语音、高优先级视频、中优先级视频、低优先级视频、其他业务这9类，并确定传输优先级的顺序为：控制信令＞高优先级语音＞中优先级语音＞低优先级语音＞业务信令＞高优先级视频＞中优先级视频＞低优先级视频＞其他业务。

其中，将每个语音业务或视频业务(点呼或组呼)的优先级分别映射到语音或视频的高、中、低三档传输优先级(例如：点呼优先级0～4映射到高优先级，点呼优先级5～9映射到中优先级，点呼优先级10～15映射到低优先级)，短信业务和彩信业务均映射到其他业务的传输优先级。

核心网在每个接口对应的功能模块根据报文类型按照设定规则将报文映射到代表对应优先级的DSCP值，并将该值设置在IP报文的包头输出。当交换设备根据路由将这些报文转发给传输设备以向目的核心网传输时，传输设备根据DSCP进行流分类，并对这些流配置相应的转发和拥塞控制策略。

在核心网已有的实现中，S5和S8接口上的业务是根据预设的规则将业务的QCI映射成对应的DSCP，并在IP报文头中写入该DSCP值。为了与本申请如前所述的配置相匹配，需要按如上规则将代表不同业务QoS需求的QCI(Qos class identifier)映射到与之对应的传输优先级，再对应相应的DSCP值。例如：QCI1的业务报文为语音业务，将其对应为低优先级语音，QCI4的业务报文为视频业务，将其对应为低优先级视频，QCI9的业务报文对应为其他业务。

具体的DSCP值映射实例如表2所示：

表2

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种在集群通信系统多核心网组网下保证服务质量QoS的方法，其特征在于，包括：

核心网根据预置的优先级规则为信令报文和用户面报文分别标记对应的差分服务代码点DSCP；

传输设备根据报文的DSCP将报文放入对应的优先级队列；

传输设备按优先级对队列中的报文进行转发。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

核心网根据S6a、S10、TC1、TC2-C接口上的信令，TC2-U接口上的业务类别、优先级和QoS需求，将核心网间交互的报文分为：控制信令、业务信令、高优先级语音、中优先级语音、低优先级语音、高优先级视频、中优先级视频、低优先级视频、其他业务；

报文的传输优先级顺序为：控制信令＞高优先级语音＞中优先级语音＞低优先级语音＞业务信令＞高优先级视频＞中优先级视频＞低优先级视频＞其他业务。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

将每个语音业务或视频业务的优先级分别映射到语音或视频的高、中、低三档传输优先级，其中，点呼优先级0～4映射到高优先级，点呼优先级5～9映射到中优先级，点呼优先级10～15映射到低优先级；

将短信业务和彩信业务均映射到其他业务的传输优先级。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，核心网根据预置的优先级规则为信令报文和用户面报文分别标记对应的DSCP包括：

核心网在每个接口对应的功能模块根据报文类型按照设定规则将报文映射到代表对应优先级的DSCP值，并将该值设置在IP报文的包头。

5.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

对于S5和S8接口上的业务，核心网将代表不同业务QoS需求的服务质量类标识符QCI映射到与之对应的传输优先级，再对应相应的DSCP值。

6.一种在集群通信系统多核心网组网下保证QoS的系统，其特征在于，包括：

核心网根据预置的优先级规则为信令报文和用户面报文分别标记对应的DSCP；

传输设备根据报文的DSCP将报文放入对应的优先级队列；

传输设备按优先级对队列中的报文进行转发。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于：

核心网根据S6a、S10、TC1、TC2-C接口上的信令，TC2-U接口上的业务类别、优先级和QoS需求，将核心网间交互的报文分为：控制信令、业务信令、高优先级语音、中优先级语音、低优先级语音、高优先级视频、中优先级视频、低优先级视频、其他业务；

报文的传输优先级顺序为：控制信令＞高优先级语音＞中优先级语音＞低优先级语音＞业务信令＞高优先级视频＞中优先级视频＞低优先级视频＞其他业务。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于：

核心网将每个语音业务或视频业务的优先级分别映射到语音或视频的高、中、低三档传输优先级，其中，点呼优先级0～4映射到高优先级，点呼优先级5～9映射到中优先级，点呼优先级10～15映射到低优先级；

核心网将短信业务和彩信业务均映射到其他业务的传输优先级。

9.根据权利要求7或8所述的系统，其特征在于，核心网根据预置的优先级规则为信令报文和用户面报文分别标记对应的DSCP包括：

核心网在每个接口对应的功能模块根据报文类型按照设定规则将报文映射到代表对应优先级的DSCP值，并将该值设置在IP报文的包头。

10.根据权利要求7或8所述的系统，其特征在于：

对于S5和S8接口上的业务，核心网将代表不同业务QoS需求的服务质量类标识符QCI映射到与之对应的传输优先级，再对应相应的DSCP值。