CN1221099C

CN1221099C - 通用分组无线业务中隧道数据包业务优先级控制方法

Info

Publication number: CN1221099C
Application number: CNB011320710A
Authority: CN
Inventors: 朱奋勤; 周艳; 蒋铭
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2001-10-31
Filing date: 2001-10-31
Publication date: 2005-09-28
Anticipated expiration: 2021-10-31
Also published as: CN1416232A

Abstract

本发明公开了一种通用分组无线业务中隧道数据包业务优先级控制方法，该方法为：对接收的通用分组无线业务隧道协议数据包进行分类，分离出T-PDU数据包、消息包和出错指示数据包；对消息包进行最高优先级处理，放入最高优先级队列；对T-PDU数据包检查其转发上下文，来获得其预先商定的优先级；对出错指示数据包进行过滤，按一定比例处理，其余抛弃。利用该方法可以在同一个接口板上承载GPRS隧道协议控制面和用户面数据，并能保证GPRS隧道协议控制面数据的高优先级和高可靠性。即使当出现数据风暴时，控制面数据依然会被及时接收并可靠处理而用户面数据将按优先级从低到高被丢弃。

Description

通用分组无线业务中隧道数据包业务优先级控制方法

技术领域

本发明涉及码分多址移动通信系统，尤其涉及通用分组无线业务(GPRS)中隧道数据包业务优先级控制方法。

背景技术

业务质量(QOS)的概念在现有通信技术中被广泛使用，其主要针对通信设备承载的服务提出而不涉及通信设备自身的控制消息流。这和传统的通信协议把控制消息和用户面的服务数据在物理上分离是分不开的，控制消息流可以在最高优先级的承载链路上被传送。但在GPRS隧道协议协议中，因为其是隧道协议，其传输承载在UDP/IP(用户数据报协议/互联网协议)网络中使上述的业务质量控制方法存在以下问题：

1、如果通用分组无线业务隧道协议的控制面数据和用户面数据在同一个接口上处理，因为不对通用分组无线业务隧道协议的控制面消息进行优先级保证使控制面消息的可靠性下降。在设备过载时控制面数据的大量丢失会使服务通用分组无线业务支持节点(SGSN)的服务质量大幅度下降。

2、如果使用专用接口设备处理控制面数据，由于控制面数据流量不大，而现有的接口设备处理能力强，导至降低接口设备的使用效率。

3、若无法分离用户面数据中的出错指示消息，处理出错指示消息会占用大量的设备资源。这样在对端设备重起等特定条件下而发送大量出错指示消息时，本端的SGSN设备会因为资源耗尽而崩溃。

发明内容

针对上述业务质量控制方法存在的问题，本发明提供一种通用分组无线业务中隧道数据包业务优先级控制方法，该控制方法简单易行，能提高设备的稳定性和效率。使设备在接收到骨干网异常的消息、数据风暴时，在比系统满负荷大得多的处理压力下确保系统正常运行，保证业务消息和高优先级数据包不丢失。

为了解决上述问题，本发明采用的通用分组无线业务中隧道数据包业务优先级控制方法按如下步骤进行：

a、对接收的通用分组无线业务隧道协议数据包进行分类，分离出T-PDU数据包、消息包和出错指示数据包；

b、对消息包进行最高优先级处理，放入最高优先级队列；

c、对T-PDU数据包检查其转发上下文，来获得其预先商定的优先级；

d、对出错指示数据包进行过滤，按一定比例处理，其余抛弃。

所述的步骤b中，在对消息包进行最高优先级处理时，应对所有消息包进行处理。

所述的步骤c中，在对数据包进行检查中，将数据包按优先级并入相应队列并把快速索引键一同存入供再处理使用，如处理能力接近过载按优先级从高到低丢弃数据包。

所述的步骤d中，在对出错指示数据包进行过滤时，按10％的比例进行过滤。

在对数据包进行处理中，从优先级高到低分批进行处理。

在对数据包进行分批处理中，每次处理的数据包数量需要根据系统的处理能力和调度方式来决定。

由于采用了上述的控制方法，本发明具有如下优点：

1、可以在同一个接口板上承载通用分组无线业务隧道协议控制面和通用分组无线业务隧道协议用户面数据，并能保证通用分组无线业务隧道协议控制面数据的高优先级和高可靠性。即使当出现数据风暴时，控制面数据依然会被及时接收并可靠处理而用户面数据将按优先级从低到高被丢弃。

2、在出现出错指示消息风暴时，因大量出错指示消息被过滤使正常业务消息和数据得以处理。

3、可以把通用分组无线业务隧道协议控制面消息用不完的带宽和处理能力分给通用分组无线业务隧道协议用户面使用，提供设备的使用效率。

附图说明

图1为业务质量(QOS)能力分析简化模型示意图。

具体实施方式

本发明的通用分组无线业务中隧道数据包业务优先级控制方法的指导思想是对通用分组无线业务隧道协议的控制面消息和通用分组无线业务隧道协议用户面的非T-PDU(GTP-U数据包内净荷，即通用分组无线业务隧道协议用户面协议数据包内净荷)消息均进行预分析，使其和T-PDU数据包一同进行业务质量控制，以通过增加少量的系统处理来增强系统的性能，其具体的步骤见如下，

a、对接收的通用分组无线业务隧道协议数据包进行分类，分离出T-PDU数据包、消息包和出错指示数据包，在分类中可以使用键特征值识别或直接分析数据包中的消息类型字。

b、对消息包进行最高优先级处理，放入最高优先级队列，当动态资源控制为消息包的处理预留了足够的带宽时，消息包的处理不会受外部数据风暴的影响。通常当动态上报消息的处理负荷为A％(100％为最大值)，动态资源控制部分会自动调整用户的接入数量，保证A％*0.2的带宽为消息包的处理预留，

当A％*1.2＞80％时，动态资源控制部分将对消息处理进行负荷分担。

而以上的处理的前提是通过业务优先级控制方法跟踪SGSN系统运行状态。

c、对T-PDU数据包检查其转发上下文，来获得其预先商定的优先级。

请参见图1所示，按BUFFER操作为基础对QOS进行分析如下：

GTP隧道协议处理系统对IP和QOS队列等概率调度可分析得出，在以上的模型中丢包将出现有QOS队列中，2/3的数据包被丢弃，1/3的数据包被转发，系统的最大QOS能力是在当达到处理能力150％时，最大占总流量1/3的高优先级数据包被转发，以限制在此流量压力条件下高优先级数据包不能超过总流量的1/3，假设IP队列+中断处理的处理负荷是A％，QOS队列的处理负荷是B％，每次处理的正常能力是T包，保证占总包数C％实施高优先级数据包不丢失，则：

按T*S/(T+T*(1-S)*B/A)＝C+100可得：

QOS每次处理包数：

QOS.perien＝T*C(A+B)/(100A+C*B)

IP队列每次处理数：

IP.perien＝T*(1+(100-C)/(100*A/B+C)

当C＝100，QOS.perlen＝T，IP.perlen＝T

当C＝1，QOS.perlen＝T*(A+B)/(100A+B)

IP.perlen＝T*(1+99/(100*A/B+1))＜100T

当C＝0，QOS.perlen＝0

IP.perlen＝T*(1+A/B)

即根据不同的高优先级包占的比例：0＜QOS.perlen＜＝T，T＜＝IP.perlen＜＝T*(1B/A)

则系统能承受的负荷为处理能力的(1+100-C)/(100*A/B+C)100％

这里有一个前提，即：中断处理的每次处理量和IP队列处理相同。这主要是基于如中断处理每次处理量小于IP队列处理则系统还没有满负荷运行底层就开始丢包了，当这主要是基于如中断处理每次处理量大于IP队列处理则IP队列将会丢包，而没有经过QOS分析的随机丢包在底层出现是最佳选择，因此把中断处理的每次处理量设计的和IP队列处理相同。按该方法设计缓存，当系统接收的数据包过载时SGSN系统增加的额外处理负荷最小。

从以上分析中可以看出B/A越大，QOS优先级性能越好，实际就是可控制资源越多。也就是说明QOS的控制越早越好。按上述系统模型在保证1/3流量的高优先级数据包的前提下可以承受150％的系统负荷，效果很好。

因此通过该步骤处理将大大增强SGSN系统对高优先级数据包的优先处理保证能力。当我们把消息处理也综合进利时也会将得相同的效果。

所述的步骤d中，在对出错指示数据包进行过滤时，按10％的比例进行过滤，这样当出错指示突然使现有流量增加一倍，系统负荷不超过150％时，SGSN系统的正常处理不会受到影响。

当在数据包的标识中增加特征位后，还可以把非法数据包象出错指示一样过滤掉。

在对数据包进行处理中，从优先级高到低分批进行处理。

综上所述，本发明具有以下优点：

可以在同一个接口板上承载通用分组无线业务隧道协议控制面和通用分组无线业务隧道协议用户面数据，并能保证通用分组无线业务隧道协议控制面数据的高优先级和高可靠性。即使当出现数据风暴时，控制面数据依然会被及时接收并可靠处理而用户面数据将不丢弃。即按上述QOS能力分析简化模型和分析可知：

当通用分组无线业务隧道协议控制面数据包占总数据包比例为10％时，系统可以承受180％系统负荷的数据风暴。

当通用分组无线业务隧道协议控制面数据包占总数据包比例为30％时，系统可以承受150％系统负荷的数据风暴。

而通常的系统设计，性能比模型高20％左右。

在出现出错指示消息风暴时，因大量出错指示消息被过滤使正常业务消息和数据得以处理。即按上述分析结果，考虑出错指示消息的过滤，取A/B＝1/2，则：当系统接收到正常业务消息、数据相同速度的出错指示消息时，并且系统负荷达到150％时，正常业务消息、数据包依然可以不丢失完成处理。

可以把通用分组无线业务隧道协议控制面消息用不完的带宽和处理能力分给通用分组无线业务隧道协议用户面使用，提高隧道协议处理设备的使用效率。

Claims

1、一种通用分组无线业务中隧道数据包业务优先级控制方法，其特征在于，该控制方法按如下步骤进行：

b、对消息包进行最高优先级处理，放入最高优先级队列；

2、如权利要求1所述的通用分组无线业务中隧道数据包业务优先级控制方法，其特征在于：所述的步骤b中，在对消息包进行最高优先级处理时，应对所有消息包进行处理。

3、如权利要求1所述的通用分组无线业务中隧道数据包业务优先级控制方法，其特征在于：所述的步骤c中，在对数据包进行检查中，将数据包按优先级并入相应队列并把快速索引键一同存入供再处理使用，如处理能力接近过载按优先级从高到低丢弃数据包。

4、如权利要求1所述的通用分组无线业务中隧道数据包业务优先级控制方法，其特征在于：所述的步骤d中，在对出错指示数据包进行过滤时，按10％的比例进行过滤。

5、如权利要求3所述的通用分组无线业务中隧道数据包业务优先级控制方法，其特征在于：在对数据包进行处理中，从优先级高到低分批进行处理。

6、如权利要求5所述的通用分组无线业务中隧道数据包业务优先级控制方法，其特征在于：在对数据包进行分批处理中，每次处理的数据包数量需要根据系统的处理能力和调度方式来决定。