CN111372281A - 移动网络中的流量管理方法 - Google Patents

Abstract

根据本发明，提出了一种移动网络中的流量管理的方法，包括：当用户或分组数据网的服务提供商的流量重要程度发生变化时，网络单元从所述用户或所述服务提供商接收针对承载的ARP参数更新消息，并对承载的ARP参数进行更新，所述ARP参数至少包括：增加可能性参数和删除可能性参数；在网络单元检测到当前网络发生了拥塞的情况下，对于最低优先级的承载，按照先删除删除可能性参数为“能够被删除”的承载，然后删除删除可能性参数为“建议被删除”的承载的方式，删除承载来释放资源，直至拥塞缓解为止，如果仍未缓解，则对于次低优先级的承载，按照类似方式删除承载来释放资源，直至拥塞缓解为止，依此类推。

Description

移动网络中的流量管理方法

技术领域

本发明涉及一种移动网络中的流量管理方法，能够使基站或数据网关根据更新的ARP参数调整流量管理策略。

背景技术

在图2所示的移动网络中，流量的传输是通过在用户(201)和分组数据网(205)之间建立端到端的连接实现的，具体由EPS(EvolvedPacketSystem)承载(Bearer)实现QoS(QualityofService)保证。移动网络的主要构成单元在无线接入网侧有基站(202)，在核心网侧有服务网关(203)、数据网关(204)、移动管理实体(206)、归属用户服务器(207)以及策略与计费规则功能单元(208)。当网络有充足的资源满足用户的传输需求，会根据流量的类型为其建立相应的承载以提供适当的QoS。EPS承载位于用户和数据网关之间，按照接口协议等不同可以分为承载1(用户和基站之间的无线承载，由基站实现控制)、承载2(基站和服务网关之间的S1承载)以及承载3(服务网关与数据网关之间的S5/S8承载，由数据网关实现控制)。每段承载分别由相应的网络单元按照流量对应的QoS参数负责保证其传输需求(时延、丢包率等等)。

具体地，承载的QoS参数包含GBR、QCI、ARP、MBR、AMBR(UE-AMRB和APN-AMBR)。GBR(GuaranteedBitRate)承载和Non-GBR承载是两种不同的承载资源类型。GBR承载保证为网络分配一定的带宽用于流量传输，而Non-GBR承载意味着网络“尽力而为”地传输流量，并不能保证有足够的带宽。QCI(QoSClassIdentifier)是表示QoS等级的标识，每个QCI等级对应着相应的资源类型(GBR/Non-GBR)、优先级、时延、误包率以及这类参数对应的典型业务。MBR(MaximumBitRate)用于为GBR类型的承载提供最大带宽的限制.由于GBR类型的承载有一定的网络带宽保证，但是为了限制这种类型的承载对网络资源的无限占用，MBR用于为GBR承载定义一个带宽上限。AMBR(AggregatedMaximumBitRate)是LTE系统为了限制一组Non-GBR对网络资源的无限占用而新设计的参数。AMBR的实现形式又有APN(AccessPointName)-AMBR和UE(UserEquipment)-AMBR。

ARP(AllocationandRetentionPriority，分配和保留优先级)是基站和数据网关用于管理流量的重要参数，ARP被用来判断是否批准建立一个承载或是否需要删除一个承载。当网络资源受限或者拥塞时，基站和数据网关首先通过ARP参数包含的三个子参数(Priority、Pre-emptioncapability、Pre-emptionvulnerability)去判断是否可以建立新承载。Priority典型取值为1至15，1表示优先级最高，通常用于传输重要的信令数据，14和15通常用于传输非视频或非语音类的移动业务数据，例如MTC(MachineTypeCommunication)和即时通信等OTT(OvertheTop)业务。Pre-emptioncapabillty取值为0或1，表示本承载是否可以抢占更低优先级的承载资源；Pre-emptionvulnerability取值也为0或1，表示本承载是否可以被更高优先级的承载抢占资源。在建立新承载时，网络首先会查看自己是否有充足的资源容纳这一承载，如果有足够的资源，承载会被建立，后续的网络传输过程都会按照对应建立的QCI的时延丢包率等要求实现数据的转发；如果网络没有足够的资源容纳这一新承载，就需要比较新承载和已有承载的ARP参数，假设已有承载的Priority低于新承载的Priority，并且新承载的Pre-emptioncapability为“能够被增加”(取值为0)同时已有低优先级承载的Pre-emptionvulnerability为“能够被删除”(取值为0)，那么已有低优先级承载会被删除，新的更高优先级承载会被建立且后续的承载数据同样按照QCI的指示得到转发。

机器形态通信MTC(MachineTypeCommunication)和OTT(OvertheTop)是目前移动网络中十分热门的应用类型。MTC拥有的终端数目众多，多数不需要人类操作，是实现智慧城市的重要技术基础，应用广泛存在于智慧交通、智慧楼宇、物流跟踪、智慧电网、先进农业、城市环境监测等领域中。MTC产生的流量通常较少，传输时延要求不高，对服务质量的体验不显著。但随着车载通信(VehicletoVehicle)的发展以及另一些新兴MTC应用的产生，MTC的流量特点也从典型的低时延传输扩展到也包含高重要性或相对高时延要求传输。OTT业务的典型实例包含例如微信、QQ等即时通讯软件。这类业务因为智能手机的普及极度受到普通移动用户的欢迎，拥有的终端数目也非常庞大。OTT业务产生的数据流量也通常较少，且产生的信令开销较大，能为网络运营商带来的收益有限。因为OTT业务和MTC产生的流量通常被网络运营商定义为从属于低优先级，所以只能被分配到较少的网络资源，且网络通过Non-GBR承载传输相应数据。通常网络通过默认承载支持MTC和OTT应用，仅在网络负荷不高时尽量支持此类承载的流量传输。在网络拥塞时，会优先删除这类低优先级低价值的承载以缓解拥塞，或抢占这部分承载的资源用于建立高优先级的新承载。

由于已有技术将MTC和OTT业务归类为优先级8或9(依据标准化组织3GPP的文档TS23.203，这个优先级是指QCI对应的优先级，用于在承载建立后限定网络中各个网络单元对不同类型流量的处理方式)，且没有具体区分MTC以及OTT众多具体实例的传输需求(流量是否重要或紧急等等)，可认为当前技术粗略地将MTC和OTT业务归类为低优先级。在网络发生拥塞时，网络单元会依据ARP参数进行资源的释放。而且网络运营商通常将大量的MTC和OTT业务的ARP优先级也定义为低优先级，很有可能会被最先删除。所以，为了区别对待通信需求各不相同的MTC和OTT流量，有必要运用本发明提出的方法，使得无线接入网和核心网的相应网络单元根据应用的实时需求动态调整流量管理策略，更好地实现网络资源分配以满足用户的流量需求。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题提出了本发明。本发明的目的是提出一种移动网络中的流量管理方法，能够使基站或数据网关根据更新的ARP参数调整流量管理策略。

为了实现上述目的，根据本发明，提出了一种移动网络中的流量管理的方法，包括：当用户或分组数据网的服务提供商的流量重要程度发生变化时，网络单元从所述用户或所述服务提供商接收针对承载的ARP参数更新消息，并对承载的ARP参数进行更新，所述ARP参数至少包括：增加可能性参数和删除可能性参数；在网络单元检测到当前网络发生了拥塞的情况下，对于最低优先级的承载，按照先删除删除可能性参数为“能够被删除”的承载，然后删除删除可能性参数为“建议被删除”的承载的方式，删除承载来释放资源，直至拥塞缓解为止，如果所有能够删除的最低优先级的承载已被删除而拥塞仍未缓解，则对于次低优先级的承载，按照先删除删除可能性参数为“能够被删除”的承载，然后删除删除可能性参数为“建议被删除”的承载的方式，删除承载来释放资源，直至拥塞缓解为止，依此类推。

优选地，所述网络单元为基站或数据网关。

优选地，所述承载是针对MTC业务或OTT业务的优先级低的承载。

根据本发明，还提出了一种移动网络中的流量管理的方法，包括：当用户或分组数据网的服务提供商的流量重要程度发生变化时，网络单元从所述用户或所述分组数据网接收新承载的ARP参数更新消息和新承载建立请求，所述ARP参数至少包括：增加可能性参数和删除可能性参数；在网络单元检测到当前网络发生了拥塞且新承载为低优先级的情况下，对于增加可能性参数为“能够被增加”的新承载，删除优先级低于或等于新承载的优先级的能够删除的承载，直到释放了足以建立新承载的资源为止；对于增加可能性参数为“建议被增加”的新承载，搜索优先级低于或等于新承载的优先级的删除可能性参数为“能够被删除”的承载，如果搜索到优先级低于或等于新承载的优先级的删除可能性参数为“能够被删除”的承载，则删除这些搜索到的承载来建立新承载，如果未搜索到，则拒绝新承载建立请求。

优选地，所述网络单元为基站或数据网关。

优选地，所述承载是针对MTC业务或OTT业务的优先级低的承载。

根据本发明，用户或分组数据网的服务提供商在流量重要(或紧急)程度变化时更新ARP参数，用户发送ARP参数更新消息给基站，或分组数据网的服务提供商发送ARP参数更新消息给数据网关，基站或数据网关根据更新的ARP参数调整流量管理策略，策略具体包括删除更低优先级的承载，或者删除等同优先级但流量不重要(或不紧急)的承载，用于增加新的带有重要(或紧急)流量的承载。

本发明适用于在应用产生的流量重要程度发生变化时，将这一重要程度变化通知给移动网络并且网络依据更新的重要程度对流量进行管理。具体地，流量重要程度变化的更新体现为动态配置网络承载的ARP参数，此参数用于无线接入网和核心网的相应设备调整流量管理策略。

附图说明

通过参考以下组合附图对所采用的优选实施方式的详细描述，本发明的上述目的、优点和特征将变得更显而易见，其中：

图1是用户通过移动网络连接到因特网或服务提供商的示意图。

图2是LTE网络承载流量的示意图。

图3是用户产生重要流量并通知给基站的示意图。

图4是用户产生重要流量并且分组数据网通知给数据网关的示意图。

图5是网络单元的流量管理方法示意图。

图6是没有新承载建立请求时流量管理实例的示意图。

图7是有新承载建立请求时流量管理实例的示意图。

具体实施方式

下面将参考附图描述本发明的优选实施例。在附图中，相同的元件将由相同的参考符号或数字表示。此外，在本发明的下列描述中，将省略对已知功能和配置的具体描述，以避免使本发明的主题不清楚。

本发明适用于图1所示的移动网络(例如LTE：“长期演进”是当前最先进的移动网络技术，也称为第四代通信技术)。当用户(101)希望连接至因特网(103)或者希望获得各种各样的服务(访问服务提供商103)时，移动网络(102)会根据网络资源现状承载用户的需求，并且会在移动网络中产生相应的流量。流量的形式可以体现为104网络中(通过相应网络节点)的流量和105接口上的流量。

网络中由于用户的通信需求而产生的流量在一些情况(如热点地区有大规模或突发的流量产生)时会对网络造成很大的负担，甚至导致部分重要的网络节点出现故障以至于网络瘫痪，会带来用户体验变差等一系列负面影响。本发明提出的流量管理方法是为了让移动网络更好地满足用户的不同流量需求而设计的。

本发明在已有技术的基础上，增加了ARP参数更新机制，并且无线接入网和核心网的相应网络单元在收到新的ARP参数变动通知时，调整流量管理策略。

图3是用户产生重要流量并通知给基站的示意图。考虑无线接入网侧，用户在普通情况下，产生的流量会被基站定义为一组ARP参数，包含优先级(Priority)、增加可能性(Pre-emptioncapability)和删除可能性(Pre-emptionvulnerability)；在特殊情况中，产生的重要(或紧急)流量希望被基站定义为一组新的ARP参数，至少包含增加可能性和删除可能性，甚至还可能包含表示更新理由的若干比特位。当重要(或紧急)流量在用户侧产生后，用户可能通过适当的消息通知基站自己当前的流量重要(或紧急)程度发生了变化，从而达到基站考虑此消息并依据消息将其ARP参数更新的目的。

图4是用户产生重要流量并且分组数据网通知给数据网关的示意图。考虑核心网侧，用户在普通情况中，产生的流量会被数据网关定义为一组ARP参数，包含优先级、增加可能性和删除可能性；在特殊情况中，产生的重要(或紧急)流量希望被数据网关定义为一组新的ARP参数，至少包含增加可能性和删除可能性，甚至还可能包含表示更新理由的若干比特位。当重要(或紧急)流量在用户侧产生后，流量可能通过网络的传输到达分组数据网服务提供商的服务器，服务提供商通过分析数据得知此时的流量的重要(或紧急)程度发生变化，分组数据网侧可能通过适当的消息通知数据网关订阅此类业务的用户其当前的流量重要(或紧急)程度发生了变化，从而达到数据网关考虑此消息并依据消息将其ARP参数更新的目的。

具体的流量管理方法可以参照图5所示的简略示意图。首先，当用户的流量重要(紧急)程度发生变化时，网络单元(基站或者数据网关)收到ARP参数更新消息。接下来基站或者数据网关会根据ARP更新消息中的更新理由，决定是否记录这一更新消息。记录的ARP参数会替代原有参数，在网络单元发生拥塞时，作为是否释放承载资源的判断依据。当没有新承载需要建立时(501)，网络单元会删除一些低优先级的承载以释放网络资源，具体删除哪些承载需要依据图3或图4网络单元收到的更新的ARP参数来做决定。当收到了新承载的建立请求时(502)，网络单元会删除一些低优先级的承载或等同优先级但流量不重要(或不紧急)的承载，以增加新的带有重要(或紧急)流量的承载，同时还要保证拥塞得到缓解。

下面具体给出若干实例，用于说明如何具体实施本发明提出的流量管理方法。

图6是没有新承载建立请求时流量管理实例的示意图，本例将ARP参数组中的Pre-emptionvulnerability参数的取值由0/1扩展为0/1/1_建议，当流量的重要(紧急)程度增强，可以考虑将Pre-emptionvulnerability定义为1(承载“不能被”删除)或者1_建议(承载“建议被”删除，删除次序低于“能够被删除”的承载)。首先，当用户的流量重要(紧急)程度发生变化时，网络单元(基站或者数据网关)收到ARP参数更新消息。在网络已经发生拥塞的情况中，可以实施本发明的流量管理方法。以基站为例，在拥塞时基站会检查并删除部分低优先级的承载以释放网络资源。在轮询已有承载时(601)，会先从最低优先级的承载开始检查。如果此承载为低优先级(可认为优先级为15)，检查其“删除可能性”参数(602处的“删除可能性”参数对应为已有技术的Pre-emptionvulnerability)。如果删除可能性为0，认为此承载可以被删除，则删除此承载以缓解拥塞；类似地，基站会按照检查顺序依次删除“删除可能性”为0的低优先级承载，直至拥塞得到缓解。但是，如果所有“删除可能性”为0的低优先级承载都已被删除且仍然发生拥塞(603)，基站需要删除更多的低优先级承载。由于“删除可能性”为1的承载不可删除性大于“删除可能性”为“1_建议”的承载，所以基站会优先删除“删除可能性”为“1_建议”的承载直至拥塞缓解(604)。当删除“删除可能性”为“1_建议”的承载仍然无法缓解拥塞，基站需要检查更多的承载(“删除可能性”为1的承载由于被用户或服务提供商认为不能被删除，所以将得以保留。)，以释放更多网络资源(605)。此外，在601处发生检查到的承载优先级较高时(取值小于15)，基站会检查是否低于这个优先级的承载所占用的资源已经全部被释放(606)，如果有更低优先级的承载存在，基站会去检查更低优先级的承载(607)，如果已经没有更低优先级的承载，此优先级的承载依然需要被删除。

图6所述实例的方法，可以最大程度地保护重要(紧急)的流量所对应的承载不被删除。例如用于检测道路拥堵情况的智慧交通应用(MTC业务)，在检测到路面结冰或发生重大交通事故时，产生特殊的流量传输需求，此时的流量被认为是重要紧急的，在网络拥塞需要删除一些低优先级承载时可以优先于同等优先级的承载中维持网络资源，更可能将重要信息成功发送至服务器端以尽快获得响应。通过类似的方法，数据网关也可以在拥塞时，按照承载的优先级以及流量的重要(紧急)程度进行综合考量，决定释放哪些资源以缓解拥塞。例如在重大灾难发生时(如地震)，微信(OTT业务)用户向微信组(一种集合多名微信用户的用户组，数量可达数百名)发送信息告知灾难预警，当位于分组数据网的微信服务器端收到此信息时，认为信息十分重要，会在数据网关处最大程度保护用于这一业务的承载，以使得微信组中的其他用户能尽快收到此预警信息。

图7是有新承载建立请求时流量管理实例1的示意图，本例将ARP参数组中的Pre-emptioncapability参数的取值由0/1扩展为0/1/0_建议，当流量的重要(紧急)程度增强，可以考虑将Pre-emptioncapability定义为0(新承载能够建立)或者0_建议(新承载“建议”建立)。首先，当用户的流量重要(紧急)程度发生变化时，网络单元(基站或者数据网关)收到ARP参数更新消息。在以基站为例，在未发生拥塞时，新承载可以直接被建立。但是在拥塞时，基站会综合考虑新承载的ARP参数以及已有承载的ARP参数以做出决定，通过更适当的网络资源分配方法最大化地满足用户需求。在检查新承载的ARP参数时(701)，高优先级的新承载比较容易被建立(可以适当删除低优先级承载)。如果此承载为低优先级(可认为优先级为15)，基站会检查其“增加可能性”参数(702处的“增加可能性”参数对应为已有技术的Pre-emptioncapability)。如果增加可能性为1(发生的可能较小，因为通常服务提供商或用户希望承载尽可能地被建立，但对于服务提供商与网络运营商协商一致提供“低服务等级”的情况，依然可存在此类取值可能)，基站认为此承载不能被建立；如果增加可能性为0(703)，表示此时传输需求很重要(紧急)一定要建立承载，基站会先去搜索一些低优先级的可以被删除的承载(删除可能性＝0)，去释放这部分资源以建立新的有重要(紧急)流量的承载，并且认为此时新承载对于“能够被增加”的需求很高，所以删除可能性为＝1_建议的承载将作为第二次序删除(704)；还有一种可能是增加可能性为“0_建议”，表示此时传输需求很重要(紧急)，建立网络接纳这一请求，此时基站也会去搜索一些低优先级的可以被删除的承载(705，搜索“删除可能性＝0”的承载)，如果能搜索到就释放这部分资源以建立新承载(706)，如果没有只能拒绝新承载的建立请求(认为目前已有承载都已经在承载重要的流量，不可以或不建议删除)。此外，在701处发生检查到的新承载建立请求对应优先级较高时(取值小于15)，基站会检查是否低于这个优先级的承载所占用的资源可以被释放(707)，如果有的话就接受新请求建立新承载(通常这样的新承载比较容易被建立)。

图7所述实例的方法，可以最大程度地保证重要(紧急)的流量所对应的承载获得被建立的机会。当一些MTC和OTT业务有重要的信息要传输，并且作为新承载向网络请求资源时，本发明的方法可以帮助他们更优先地申请到网络资源。

以上的实例仅代表本发明的一些实施方式，本发明不限于更新ARP参数组中的“删除/增加可能性”参数，还可以改变“优先级”参数，或增加“ARP更新原因”参数。但是依据已有技术，更新ARP参数组中的“删除/增加可能性”或者增加“ARP更新原因”是更可能实现的具体方式。因为在实际网络中，强制的“不可删除承载”或“一定要建立承载”通常不会被网络运营商所接受，所以本发明实例提出的扩展ARP参数的“删除可能性”取值为“建议不要删除”以及扩展“增加可能性”为“建议建立承载”更适合实施。

以上列举了若干具体实施例来详细阐明本发明，这些个例仅说明本发明的原理及其实施方法之用，而非对本发明的限制，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本领域的技术人员还可以做出各种变形和改进。因此，本发明不应由上述实施例来限定，而应由所附权利要求及其等价物来限定。

Claims (6)

1.一种移动网络中的流量管理的方法，包括：当用户或分组数据网的服务提供商的流量重要程度发生变化时，网络单元从所述用户或所述服务提供商接收针对承载的ARP参数更新消息，并对承载的ARP参数进行更新，所述ARP参数至少包括：增加可能性参数和删除可能性参数；在网络单元检测到当前网络发生了拥塞的情况下，对于最低优先级的承载，按照先删除删除可能性参数为“能够被删除”的承载，然后删除删除可能性参数为“建议被删除”的承载的方式，删除承载来释放资源，直至拥塞缓解为止，如果所有能够删除的最低优先级的承载已被删除而拥塞仍未缓解，则对于次低优先级的承载，按照先删除删除可能性参数为“能够被删除”的承载，然后删除删除可能性参数为“建议被删除”的承载的方式，删除承载来释放资源，直至拥塞缓解为止，依此类推。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述网络单元为基站或数据网关。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述承载是针对MTC业务或OTT业务的优先级低的承载。

4.一种移动网络中的流量管理的方法，包括：当用户或分组数据网的服务提供商的流量重要程度发生变化时，网络单元从所述用户或所述分组数据网接收新承载的ARP参数更新消息和新承载建立请求，所述ARP参数至少包括：增加可能性参数和删除可能性参数；在网络单元检测到当前网络发生了拥塞且新承载为低优先级的情况下，对于增加可能性参数为“能够被增加”的新承载，删除优先级低于或等于新承载的优先级的能够删除的承载，直到释放了足以建立新承载的资源为止；对于增加可能性参数为“建议被增加”的新承载，搜索优先级低于或等于新承载的优先级的删除可能性参数为“能够被删除”的承载，如果搜索到优先级低于或等于新承载的优先级的删除可能性参数为“能够被删除”的承载，则删除这些搜索到的承载来建立新承载，如果未搜索到，则拒绝新承载建立请求。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述网络单元为基站或数据网关。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述承载是针对MTC业务或OTT业务的优先级低的承载。

Images