CN1503474A - 无线接入网络系统、无线接入方法、及控制设备 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是提出了一种无线接入网络系统，该系统可适用于每个网域中的环境，并根据通信要求而执行IP包的优先权传输控制。控制设备(3)具有一优先权信息设置器和一包处理器。该优先权信息设置器配置成用来设置优先权信息，该优先权信息用于确定在所设置的网络中的传输路径上进行传输的信息包的优先权。该包处理器配置成用于根据优先权信息来确定所接收到的包的优先权，并将该优先权添加到所接收的包中。

Description

无线接入网络系统、无线接入方法、及控制设备
相关申请的交叉引用
本申请是基于申请号为NO.P2002-342448，申请日为2002年11月26日的日本专利并且要求其在先的优先权；其整个内容结合在此作为参考。
技术领域
本发明涉及一种无线接入网络系统、一种无线接入方法、及一种控制设备。该无线接入网络系统包括一基站和一控制设备(无线网络控制器)并在一网络中传送包括有控制数据和用户数据的IP包。
背景技术
在“RAN IP传送的第5个发布版本”中定义了在网络中传送包括有控制数据和用户数据的IP包的一方法。“RAN IP传送的第5个发布版本”是第3代无线通信技术合作组织(3GPP)中的“3GPP无线接入网络”的标准规范，3GPP是下一代移动通信的标准化组织。根据该定义，将控制设备和基站(节点B)配置成用于设置IP包中的“不同服务代码点(DCP)”。
尤其是，如图1A所示，传统的方法是通过利用IP包的第二字节中的8比特“服务类型(ToS)字段”中的3比特“优先性”来指定IP包的优先权以作为QoS(服务质量)信息。传统的方法根据由如下“优先性”中所设置的四个标志所指定的QoS信息来处理IP包。
(标志—1)包延迟特性：延迟一直保持最小化
(标志—2)信息吞吐量：吞吐量最大化
(标志—3)可靠性：可靠性最大化
(标志—4)成本：成本一直保持最小化
如图1B所示，使用差异服务技术的传统方法在ToS字段中定义了一个6bit的DS(差异业务)字段，并通过将其是局部值的一DSP写入到DS字段的DS域中来指定对预定网域中的IP包的处理。
然而，传统的方法没有定义这样一个方法，即该方法将在IP包中设置ToS字段的确定的包格式通知给控制设备或基站，并在无线电线路上进行传输处理。
同样地，3GPP的标准规范说明也没有定义用于确定各个网域中的DCP的方法、即，用于向控制设备或基站通知所确定的IP包格式的方法、以及使用在无线电线路上进行传输处理中使用DCP的方法等等。
因此，存在这样一个问题，即不能在基于IP的网络中执行对IP包的优先权传输控制，例如，不能利用优先权来传送在延迟方面需要严格实时通信的IP包，这样则不可能满足通信要求。
发明内容
综上所述，本发明的一个目的就是提供了一种无线接入网络系统、一种无线接入方法、以及一种控制设备。上述系统可以适用于每一个网域环境，根据诸如IP包的实时通信这样的通信要求而执行IP包的优先权传输控制。
本发明的第一方面概述了一个用于在包括有一基站和一控制设备的网络中传输信息包的无线接入网络系统。该无线接入网络系统具有一个传输路径设置器、一个优先权信息设置器、以及一个包处理器。该传输路径设置器配置成用于为网络中的信息包设置传输路径。优先权信息设置器配置成用于设置优先权信息，该优先权信息确定了将在包含在传输路径中的基站和控制设备上进行传输的信息包的优先权。包处理器配置成用于根据优先权信息来确定所接收到的包的优先权并将该优先权添加到所接收的包中。
本发明的第二方面概述了一种用于在包括有一基站和一控制设备的网络中传输信息包的无线接入方法。该方法具有步骤：(a)为网络中的信息包设置传输路径；(b)设置优先权信息，该优先权信息用于确定包含在传输路径中的基站和控制设备上进行传输的信息包的优先权；(c)根据优先权信息来确定基站和控制设备所接收到的包的优先权并将该优先权添加到所接收的包中。
本发明的第三方面概述了一个用于在网络中传输信息包的控制设备。该控制设备具有一优先权信息设置器和一包处理器。该优先权信息设置器配置成用来设置优先权信息，该优先权信息用于确定在所设定的网络中的传输路径上进行传输的信息包的优先权。该包处理器配置成用于根据优先权信息来确定所接收到的包的优先权并将该优先权添加到所接收的包中。
在第三方面，优先权信息设置器可以根据所传输的包是否属于需要实时通讯的通信类别来设置包的优先权信息。
在第三方面，控制设备可以进一步具有一个字段信息通知器，将该字段信息通知器配置成用于通知可给出包中预定字段的格式的字段信息。包处理器可以根据所通知的字段信息而将优先权添加到所接收到的包的预定字段中。
在第三方面，根据所通知的字段信息，包处理器可以将优先权添加到整个网络或预定网域的通用格式的预定字段中。
在第三方面，优先权信息设置器可以根据一标志来设置优先权信息。该标志显示了包的延迟特征、吞吐量、可靠度或成本中的哪一个取得了最高优先权。在预定字段中对这个标志进行了定义。
附图说明
图1A和1B给出了传统IP包的包格式的示意图；
图2A给出了根据一实施例的无线接入网络系统的整个结构的示意图；
图2B给出了根据该实施例的在连接设置期间对数据流进行处理的示意图；
图3给出了根据该实施例的基站的功能块示意图；
图4给出了根据该实施例的控制设备的功能块示意图；
图5给出了根据该实施例的优先权确定表的内容的示意图；
图6给出了根据该实施例的从控制设备向基站传送信息的示意图；
图7给出了根据该实施例的RAB标识表的内容示意图；
图8给出了根据该实施例的目的端口信息表的内容示意图；
图9给出了根据该实施例的用于无线电信道的RAB标识表的内容示意图；
图10给出了根据该实施例的用于RAN发送/接收端口的RAB标识表的内容示意图；
图11给出了根据该实施例的用于基站发送/接收端口的信息表的内容示意图；
图12A给出了根据该实施例的无线接入网络系统的整个结构的示意图；
图12B给出了根据该实施例的在IP包发送/接收期间对数据流进行处理的示意图；
具体实施方式
对根据本发明一实施例的无线接入网络进行详细的描述。图2A给出了根据该实施例的无线接入网络系统的整个结构的示意图。图2B给出了根据该实施例的无线接入网络中的数据流的示意图。
如图2A所示，将根据该实施例的无线接入网络系统配置成具有一移动台1、一基站2、一控制设备3、以及一SGSN(服务GPRS支撑节点)4。
根据该实施例的无线接入网络系统在包括有一基站2和一控制设备3的无线接入网络中传送IP包。
将SGSN 4配置成用于控制与核心网络的连接。将SGSN 4配置成用于设置核心网络中的IP包的传输路径以响应移动台1的请求。传输路径链接移动台1、基站2、控制设备3以及SGSN 4。
SGSN 4配置成用于指示无线接入网络中的基站2和控制设备3来设置与传输路径相对应的RAB(无线接入承载)。
控制设备3配置成用于管理并控制基站2的操作。如图2A所示，控制设备3包括可将IP包从基站2传送到SGSN4的功能以及将IP包从SGSN4传送到基站2的功能。
如图4所示，将控制设备3配置成具有一RAN侧接收处理单元19，一IP处理单元20，一数据库31，一端口分配单元32，一表设置单元33，一优先权确定单元34，核心侧优先权传输队列35，以及一核心侧优先权传输处理单元36。
数据库31存储优先权确定表T1、RAB标识表T2、以及目的端口信息表T3。
如图5所示，优先权确定表T1存储用于根据与RAB有关的通信类别来确定IP包优选权(诸如DCP或ToS)的优先权信息。优先权确定表T1使得通信分类与优先权相关。
例如，将“对话式”或“串流式”而分类的通信优先权设置成比“交互式”或“后台式”的通信类别优先权高。将“对话式”或“串流式”分类为属于需要实时通信的实时通信的通信类别，以及将“交互式”或“后台式”分类为属于不需实时通信的非实时通信的通信类别。
如图7所示，RAB标识表T2根据所接收到的信息包来存储与IP地址相关的优先权信息、UDP端口号、TEID(隧道终点标识符)、以及RAB。
如图8所示，目标端口信息表T3根据预定的RAB来存储与节点B侧发送/接收端口信息有关的优先权信息、SGSN侧发送/接收端口信息、以及优先权。节点B侧发送/接收端口信息包括基站(节点B)侧的IP地址和UDP端口号，SGSN侧发送/接收端口信息包括SGSN侧的IP地址和UDP端口号。
端口分配单元32配置成用于根据所指定的RAB来为基站2或SGSN4分配一发送/接收端口。
表设置单元33配置成用于根据所设置的RAB来设置RAB标识表T2和目的端口信息表T3。
优先权确定单元34配置成用于根据包含在所接收到的信息中的通信分类以及在存储在数据库31中的优先权确定表T1中所设置的通信分类来确定IP包的优先权(诸如DCP或ToS)。
RAN侧接收处理单元19配置成用于根据所接收到的IP包12的接收端口的IP地址以及所接收到的IP包12的UDP端口号来参照RAB标识表T2以便指定相应的RAB。
IP处理单元20配置成用于根据所指定的作为关键字段的RAB来获得与发送端口有关的SGSN侧发送/接收端口信息，利用该端口信息来传送IP包。
IP处理单元20配置成用于再生IP包，在该包中设置了IP地址和所获得的SGSN侧发送/接收端口信息的UDP端口号。
IP处理单元20配置成根据在所接收到的包中所设置的优先权而将IP包放入到一个核心侧优先权传输队列单元35中。
核心侧优先权传输处理单元36配置成根据每个IP包中所设置的优先权来执行优先权传输处理。
基站2配置成可以管理移动台1目前所处的一区域。
如图3所示，基站2配置成具有一无线接收处理单元15，一IP处理单元16，RAN侧的优先权传输处理单元18，一数据库21，一端口分配单元22，一表设置单元23。
数据库21存储了一无线电信道RAB标识表T4，一RAN发送/接收端口RAB标识表T5，以及一基站发送/接收端口信息表T6，这样允许移动台1与控制设备3间的IP包通信。
表设置单元23配置成用来设置无线电信道RAB标识表T4，RAN发送/接收端口RAB标识表T5，以及基站发送/接收端口信息表T6。
如图9所示，无线电信道RAB标识表T4根据所指定的无线电信道而存储了与无线电信道相关的优先权信息以及一RAB。无线电信道信息包括了一信元号和一信道号。
如图10所示，RAN发送/接收端口RAB标识表T5根据所接收到的IP包而存储了与一IP地址、一UDP端口号和一RAB相关联的优先权信息。
如图11所示，基站发送/接收端口信息表T6存储了与一RAB、UE侧无线电信道信息、RNC侧无线电信道信息以及一优先权相关联的优先权信息。UE侧无线电信道信息包括与移动台(UE)1相连的无线电信道的信元号和信道号。RNC侧无线电信道信息包括与控制设备(RNC)3相连的IP地址和UDP端口号。
端口分配单元22配置成用于将无线电信道分配给RAB并将发送/接收端口分配给控制设备3。
无线接收处理单元15配置成用来指定一无线电信道，通过该无线电信道可以接收所指定的从移动台1传输来的IP包，这样通过参照无线电信道RAB标识表T4可以指定一个与无线电信道相关的RAB。
IP处理单元16配置成用于通过根据由无线接收处理单元15所指定的RAB来参照基站发送/接收端口信息表T6而获得与所接收到的IP包有关的优先权和端口信息。
IP处理单元16配置成用于再生一个IP包，在该包中设置了优先权、IP地址和UDP端口信息的端口号。
IP处理单元16配置成用于根据其优先权而将所再生的IP包放入其中一个RAN侧优先权传输队列17中。
RAN侧优先权传输单元18配置成用来通过利用，例如加权公平队列(WFQ)，传输一放入到RAN侧优先权传输队列17的一较高优先权队列中的IP包，传输该IP包的速率比传输一放入到一较低优先权队列中的IP包的速率要高。
(连接设置期间中的处理)
参见图2A和2B，对在根据具有前述配置的实施例的连接设置过程中的优先权设置处理进行详细的描述。该连接设置为无线接入网络系统中的移动台1与SGSN4间的IP包设置了传输路径。
首先，移动台1将消息5传送到无线接入网络(控制设备3和SGSN4)。消息5是3GPP所定义的“激活PDP上下文请求”，其用于请求对IP包的传输路径进行设置。消息5包含了与通过所设置的传输路径而传送的IP包的通信类别有关的QoS信息。
基站2和控制设备3将消息5传送到核心网络的SGSN4。
在步骤S101，SGSN4为核心网络中的IP包设置了一传输路径，并将消息6传送到控制设备3。消息6是3GPP定义的“RAB分配请求”，其用于指示对SGSN4和已与传输路径相链接的移动台1之间的RAB进行设置。消息6中包含了消息5中所设置的通信类别。
在步骤S102，控制设备3的优先权确定单元34通过根据所接收到的消息6中所包含的通信类别而参照优先权确定表T1来确定在通信路径中所传输的IP包的优先权(诸如DCP或者ToS)。然后，优先权确定单元34将所确定的优先权存储在数据库(存储器)31中。
在步骤S103，控制设备3的端口分配单元32对基站2与SGSN4间的发送/接收端口进行分配，从而设置一个RAB。
此后，控制设备3的表设置单元33根据所设置的RAB来设置数据库31中的RAB标识表T2和目标端口信息表T3，从而允许基站2与SGSN4间的IP包通信。
换句话说，控制设备3根据所传输的IP包是否属于需要实时通信的通信类别来设置立优先权信息。
控制设备3根据一标志来设置优先权信息。该标志显示了包的延迟特征、吞吐量、可靠度或成本中的哪一个取得了最高优先权。在预定字段中对这个标志进行了定义。
随后，控制设备3产生了一个包含有已决定优先权的消息7。如图6所示，消息7是3GPP所定义的“无线链接建立请求”。在该消息中设置了在控制设备3中所使用的发送/接收端口的IP地址和UDP端口号。控制设备3将所生成的消息7传送到基站2。
控制设备3可以根据字段信息将优先权添加到所接收到的IP包的预定字段中。控制设备3可通知给出了IP包中预定字段格式的字段信息。
控制设备3根据所通知的字段信息而将优先权添加到整个网络或预定网域中的通用格式的预定字段中。
在步骤S104，基站2的端口分配单元22将一无线电信道和与控制设备3相关的一发送/接收端口分配给所设置的RAB。
然后，基站2的表设置单元23设置无线电信道RAB标识表T4、RAN发送/接收端口RAB标识表T5，以及基站发送/接收信息表T6，从而允许基站1与控制设备3之间的IP包通信。
此后，基站2将消息8传送给控制设备3。消息8是3GPP所定义的“无线链接建立响应”，其用于指示设置与控制设备3的无线链接已完成。
控制设备3将消息9传输到SGSN4。消息9是3GPP所定义的“RAB分配响应”，其用于指示RAB设置的完成。
SGSN4将消息10传输到移动台1，这样完成了对IP包的传输路径进行设置的过程。消息10是3GPP所定义的“激活PDP上下文接收”，其用于通知传输路径设置的完成。
(IP包通信期间的处理)
参照图12A和12B，将对设置IP包传输路径之后的IP包通信期间的优先权传输控制处理进行详细的描述。图12A和图12B给出了在IP包通信期间的操作的示意图。
在步骤S201，基站2的无线接收处理单元15指定一无线电信道的信元号和一信道号，在上述信道上的从移动台1传送而来的IP包被接收。
在步骤S202，无线接收处理单元15通过参照无线电信道RAB标识表T4来指定与所指定的信元号和信道号相关联的一RAB。
在步骤S203，IP处理单元16接收来自接收处理单元15的IP包，并根据所指定的RAB来参照基站发送/接收端口信息表T6，从而获得RNC侧的发送/接收端口信息和优先权。
在步骤S204，IP处理单元16再生一个包含有优先权、IP地址和RNC侧发送/接收端口信息的UDP端口号的IP包。
在步骤S205，IP处理单元16根据其优先权将再生的IP包放入到一个RAN侧优先权发送队列单元17中。
例如，RAN侧的优先权发送处理单元18通过利用加权公平队列(WFQ)传输放入到RAN侧优先权传输队列17的一较高优先权队列中的IP包，传输该IP包的速率比传输放入到一较低优先权队列中的IP包的速率要高。
如图12A和12B所示，将IP包12从基站2发送到控制设备3。
在步骤S206，控制设备3的RAN侧的接收处理单元19根据所接收到的IP包的IP地址和UDP端口号来参照RAB标识表T2，从而指定一个相关的RAB。
在步骤S207，IP处理单元20通过使用所指定的作为关键字段的RAB来获得与SGSN4有关的SGSN侧发送/接收端口信息，其中IP包被传送到上述SGSN4。
在步骤S208，IP处理单元20再生一个包含有IP地址和SGSN侧发送/接收端口信息的UDP端口号的IP包。
在步骤S209，IP处理单元20根据在所接收到的IP包中所设置的优先权而将再生的IP包放入到一个核心侧优先权传输队列单元35中。
然后，与基站2的RAN侧优先权传输处理单元18一样，核心侧优先权传输处理单元36根据优先权来传送已放入到一个核心侧优先权传输队列单元35中的IP包。
如图12A和12B所示，将来自控制设备3的IP包13传送到SGSN4。
(操作和效果)
按照该实施例的无线接入网络系统，根据为无线接入网络中的IP包所设置优先权(诸如DCP或者ToS)来执行优先权传输控制。
因此，控制设备3根据每个IP包的通信类别来确定优先权(诸如DCP或者ToS)，并根据整个网络或预定网域中的通用格式来设置一个适当的优先权。
根据该实施例的无线接入网络系统，在设置传输路径的同时，将优先权添加到IP包上以作为对分别位于传输路径上的基站2、控制设备3、中继站(未给出)等等之上的IP包所进行的处理有关的信息。
因此，IP包可以基于其各自的优先权而在传输路径上进行传输。
根据该实施例的无线接入网络系统，“对话式”或者“串流式”实时通信类别所分类的通信优先权被预置为比“交互式”或者“后台式”非实时通信类别所分类的通信优先权更高。
因此，根据IP包的实时通信要求来适当的执行优先权的设置。
根据该实施例的无线接入网络系统，例如，通过使用在3GPP等等的IP包上所设置的预定字段(DCP或者ToS字段)可传送优先权信息。
也就是，考虑到了每个网络的优先权信息，通过彼此通知在各自网域中所设置的本地格式(字段信息)来传送IP包。
根据该实施例的无线接入网络系统，例如，本发明可适用于这样一种情况，即通过利用诸如Tos字段这样的整个网络中的通用格式而操作的一系统和通过利用诸如DCP这样的在预定网域中所设置的通用格式而操作的一系统相互混用。
根据该实施例的无线接入网络系统，可通过利用在现有IP包中所配备的ToS字段来设置优先权，并且可通过使现有网络与下一代网络相混合来操作该系统。
如上所述，根据本发明，在基于IP的RAN中可对其使用了DCP和ToS的IP包进行优先权传输控制，例如，以较高的优先权来传输其在延迟方面需要严格实时通信的IP包。因此，根据通信要求来执行IP包的通信是可能的。
对于本领域这样技术人员来说，其他的优点及修改是显而易见的。因此，具有更广方面的本发明并不局限于这里所示和所说明的具体详述及示例性实施例。因此，在不脱离由所附的权利要求和其等价体所定义的一般发明概念的精神和范围下，可对其作出各种修改。

Claims (7)

1.一种用于在包括有一基站和一控制设备的网络中传输信息包的无线接入网络系统，该系统包括：
一个传输路径设置器、将该传输路径设置器配置成用于为网络中的信息包设置传输路径；
一个优先权信息设置器、将该优先权信息设置器配置成用于设置优先权信息，该优先权信息确定了将在包含在传输路径中的基站和控制设备上进行传输的信息包的优先权，以及
一个包处理器，将该包处理器配置成用于根据优先权信息来确定所接收到的包的优先权并将该优先权添加到所接收的包中。
2.一种用于在包括一基站和一控制设备的网络中传输信息包的无线接入方法，该方法包括步骤：
为网络中的信息包设置传输路径；
设置优先权信息，该优先权信息用于确定将在包含在传输路径中的基站和控制设备上进行传输的信息包的优先权；
根据优先权信息来确定所接收到的包的优先权，并将该优先权添加到在基站和控制设备中所接收的信息包中。
3.一种用于在网络中传输信息包的控制设备，该设备包括：
一优先权信息设置器，将该优先权信息设置器配置成用来设置优先权信息，该优先权信息用于确定在所设置的网络中的传输路径上进行传输的信息包的优先权；以及
一包处理器，将该包处理器配置成用于根据优先权信息来确定所接收到的包的优先权，并将该优先权添加到所接收的包中。
4.根据权利要求3所述的控制设备，其特征在于，优先权信息设置器根据所传输的包是否属于需要实时通讯的通信类别来设置包的优先权信息。
5.根据权利要求3所述的控制设备，进一步包括一个字段信息通知器，将该字段信息通知器配置成用于通知可给出包中预定字段的格式的字段信息；并且其中包处理器根据所通知的字段信息而将优先权添加到所接收到的包的预定字段中。
6.根据权利要求5所述的控制设备，其中根据所通知的字段信息，包处理器可以
将优先权添加到整个网络或预定网域的通用格式的预定字段中。
7.根据权利要求6所述的控制设备，其中优先权信息设置器可以根据一标志来设置优先权信息。该标志显示了包的延迟特征、吞吐量、可靠度或成本中的哪一个取得了最高优先权，在预定字段中对这个标志进行了定义。
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