CN1526255A - 分组传输网络中处理umts呼叫的方法以及用于实现该方法的umts网络节点 - Google Patents

Abstract

一种用于处理分组传输网络中UMTS呼叫的方法，以及用于实现该方法的UMTS网络节点。本方法为了接受用于在UMTS网络节点中建立的新呼叫，其特别包括：根据下述变化为所述新呼叫计算一个等效通频带：－所述新呼叫所要求的服务质量；以及－相应于所述呼叫的UMTS介质的服务质量属性；然后，将所述新呼叫的等效通频带和已经在所述UMTS网络节点中建立起来的所有呼叫的等效通频带的总和与预定的最大值进行比较；以及只有当所述总和小于或等于所述预定的最大值时，才以保障的所要求的服务质量接受所述新呼叫。

Description

分组传输网络中处理UMTS呼叫的方法 以及用于实现该方法的UMTS网络节点

技术领域

本发明涉及一种用于处理分组传输网络中的UMTS呼叫的方法，以及用于实现该方法的节点。通用移动电信系统(UMTS)为第三代移动电话系统。该系统具有由用于传输数据包的网络组成的网络核心。

背景技术

当前欧洲使用的移动电话系统为第二代系统(GSM或“全球移动通信系统”)，其主要被设计用来以电路模式提供电话和数据传输服务，以及少量的分组模式的远程服务，例如短消息服务(SMS)。其包括主要由电路交换网络组成的核心网络。无线子系统起到在电路模式下分配无线通信信道，以及通过小区(cell)间传输过程为移动用户保持已建立起的呼叫的连续性的作用。服务质量主要取决于电路交换固定网络的质量。

数据业务只代表整个通信业务的一小部分，所以服务质量的标准主要为：在繁忙时段拥塞的概率；呼叫断线率；主观话音质量。在这种情形下，频率规划和无线资源的划定对于提供适合的无线覆盖和通信容量来说是至关重要的。

近来的发展，例如：无线子系统中的自适应多数据速率编码和无代码转换操作寻求改进电路模式下的移动电话的服务质量。随着互联网的扩展，已经引入通用无线分组业务(GPRS)来提供数据业务，通用无线分组业务实际上在GSM网络中从端到端是以分组模式的。尽管标准化组织做出了用于通过考虑区分应用和用户之间的需要从而改进对服务质量的管理的努力，但当前的GPRS系统通常被认为提供“尽力而为”的服务。然而，在核心网络的控制下，提供相当高级别的服务质量是可能的。

第二代系统是为传输语音而发展的，其间欧洲运营商所传输的通信业务的75％主要都是电话业务。其通过使用智能体系结构的网络得以优化，从而保持语音在相位上同步并提供电话业务。互联网的引入带来了数据通信业务量的增长。现在就产生了部署移动网络的问题，该网络同时适用于传送互联网通信业务和语音通信业务。

第三代系统会相当大程度地改进所有类型业务(电话、数据或多媒体业务)的状况，这是因为服务质量的管理是根据第三代移动通信伙伴项目(3GPP)制订的规范中的根本概念之一。第三代系统被设计用来使用公用的传输介质一无线或地面的，用于分组模式和电路模式的传输应用。来自各个独立源的信息通过公用的传输介质被复用。因此UMTS架构应可以处理不同类型的通信业务，这些业务带宽和服务质量的要求彼此间差别很大。

数据传输业务和互联网访问业务产生的通信量特别具有突发性且为不可预料的。设备间的数据传输对丢包的适应性很差但通常对端对端的传输时间或抖动并不敏感。与之相反，语音且更一般来说所有实时应用都可以容忍合理的丢包率但却要求严格限制的传输时间。比如，语音的端对端传输时间必须保持低于400毫秒，甚至是在当使用回声消除器的时候。

因此，构造UMTS架构的一个最大的困难即，在通过相同的介质来传输用于不同类型应用的数据的同时，还需要为了服务质量而遵从固定目标。

为了满足这些需要，3GPP分别对应会话型、流类别、交互型及后台型应用定义了四类服务质量的类别(建议标准TS 23.107)。下面的表格给出了与各种不同类别服务质量相关的应用的例子，并指明在UMTS系统中用于规定这些服务质量的类别的服务质量的属性。

通信业务类型	时延	时延变化	低比特误码率	保证比特率	例子
						会话型通信业务	严格	严格	否	是	IP语音(VoIP)、视频会议、音频会议

流类别通信业务	受限	受限	否	是	广播服务(音频、视频)、新闻、体育
						交互型通信业务	受限	否	是	否	Web浏览、网上聊天、游戏、移动商务
后台型通信业务	否	否	是	否	电子邮件、短消息服务、数据库下载、传输测量

UMTS架构的传输资源(无线频谱，还有地面的传输资源)的有效利用也是重要的，特别是在接入部分：它必须使得以低成本提供转换服务，而最小化投资成本和运营费用。获得统计的复用增益是重要的。特别是，在满足服务质量需求的同时，最大可能程度地加载传输链路和无线接口是必需的。因此，找寻加栽最优化是十分重要的。

用于获得这种优化的手段之一旨在UMTS应用层处理呼叫。考虑到下述事实即必须对已建立的呼叫在其整个持续时段内保证预定的服务质量，且还必须维持对其它已经建立起的UMTS呼叫的服务质量，该手段确定某UMTS呼叫是否可以被UMTS呼叫网络接受。该呼叫处理是在UMTS网络的所有端口及所有节点进行的。需考虑这样的事实，即数据包被临时存储于容量有限的缓冲区存储器中。

发明内容

本发明的目的在于提出一种处理UMTS应用级别的UMTS呼叫的方法，该方法简单、快捷、有效且稳固(即其在低承载和高承载时可以同样良好地工作)。

本发明提供了一种用于在分组传输网络中处理UMTS呼叫的方法，所示网络包括UMTS网络节点，该方法的特征在于为了接受在UMTS网络节点中建立的新的UMTS呼叫，该方法特别包括：

根据下述变化为所述新呼叫计算一个等效通频带：

-所述新呼叫所要求的服务质量；以及

-相应于所述呼叫的UMTS介质的服务质量属性；

然后，将所述新呼叫的等效通频带和已经在所述UMTS网络节点中建立起来的所有呼叫的等效通频带的总和与预定的最大值进行比较；以及

只有当该总和小于或等于所述预定的最大值时，才以保障的所要求的服务质量接受该新呼叫。

本发明还提供了用于支持UMTS无线系统的分组传输网络的节点，用于实现本方法，该节点的特征在于包括：

根据下述内容为每个新呼叫计算一个等效通频带的装置：

-所述新呼叫所要求的服务质量；以及

-相应于所述呼叫的UMTS介质的服务质量属性；

用于将新呼叫的等效通频带和已经在所述UMTS网络节点中建立起来的所有呼叫的等效通频带的总和与预定的最大值进行比较的装置；以及

用于当只有该总和小于或等于所述预定的最大值时才接受该新呼叫的装置，同时保障所述新呼叫的所需服务质量。

附图说明

在阅读了下述说明及附图之后，本发明将会被更好地理解且其它特征会变得显而易见。

图1为UMTS网络示例之框架图；

图2为本发明之方法的实现的流程图；以及

图3为所述流程图的一部分之更为详尽的显示。

具体实施方式

图1所示的示例UMTS网络(UMTSN)包括：

-异步传输模式(ATM)类型的交叉连接，ACC1和ACC2；

-网关GPRS支持节点，GGSN；

-服务GPRS支持节点，SGSN；

-连接至电路交换(CS)的客户端位置的边界路由器(BR)；

-多媒体网关MGW；

-远程访问节点RNC1和RNC2；以及

-无线子系统，由基站BTS1和BTS2组成，分别被连至远程访问节点RNC1和RNC2，并通过无线链路连至终端MT。

交叉连接ACC1和ACC2、网关GPRS支持节点GGSN、以及服务GPRS支持节点SGSN通过使用互联网协议的网络互联，从而组成UMTS网络的核心。

在UMTS系统的所有层安装有用于提供完全的服务质量支持的机制。

在应用层，呼叫允许控制被用于UMTS网络的各个节点。用于公平管理等候队列的机制和用于控制拥塞的机制使得用户应用所要求的各种不同的服务质量被实施于：

-网关GPRS支持节点GGSN；

-服务GPRS支持节点SGSN；

-远程访问节点RNC1和RNC2；以及

-多媒体网关MGW。

另外，还在服务GPRS支持节点SGSN提供了策略功能，用于进入网络的核心的通信流量(去至交叉连接ACC2)。

在网络层级别，服务质量支持是由传统的IP区分服务(DiffServ)实现的。

在链路层，可以在Gn和Gi这样的接口使用具有流标记的多协议标记交换(MPLS)context；可以在Iu这样的接口上使用异步传输模式(ATM)。

应用层的控制呼叫允许是基于等效通频带概念的。其在于估计用于获取所要求的服务质量所需的资源；以及确定这些资源是否可用。如果这些资源可用，则被保留。如果这些资源不可用，则另一过程使得所要求的服务质量被降低(如果应用允许的话)。

呼叫允许控制由下述事件被激活：

-每次在分组模式下建立UMTS或GSM呼叫；

-每次服务质量的改变：

-每次由于用户的移动而造成服务GPRS支持节点SGSN的改变，(其主动在新节点SGSN发生的服务质量的改变)；

-移动终端所要求的(即接收到change-of-context请求)；或者

-网关GPRS支持节点GGSN所要求的(即接收到要更新context的请求)；

-针对无线子系统的请求，所述无线子系统中的分组流的改变；

-在对服务过程的请求过程期间(在服务请求之后重新建立无线接入通信信道时)；

-在用于更新订购参数的过程之后，该过程导致服务质量的改变(根据用户的姓名登记的请求)；

-周期性地，对于服务质量已经降低了的context(以使得随后当新资源可用时可以提供更佳的服务质量)；

-在移动终端正在小区间转换(“切换”)的情况下；

-在服务无线网络子系统重新定位的情况下，即在移动终端进入由其它远程接入RNC节点服务的小区的情况下；

-移动终端的服务GPRS支持节点SGSN的改变；或者

-移动终端的网关GPRS支持节点GGSN的改变。

然而，在任何给定的SGSN或GGSN节点，可以只由上述事件的一个子集激活呼叫允许控制。除此之外，为了保证所有层的服务质量(而不只是在UMTS应用层)，该另一呼叫允许控制考虑IP传输层中可用的资源。另一呼叫允许控制在链路层(ATM和/或MPLS)也是激活的。

在UMTS应用层，某些机制隔离来自每个UMTS用户设备的通信流量。通过例子，可以提及下述机制，其用于管理实现于服务GPRS支持节点SGSN和网关GPRS支持节点GGSN的队列和拥塞，或事实上用于管理实现于GGSN节点的策略功能和通信流模型。

排序技术，比如对等待的队列或等待的循环排序的公平管理，使得可以将使用资源所导致的冲突加以管理。它们保证为每一context分配一最小通频带。它们提供具有有益特点的隐含的策略功能，该有益特点为该功能只有在网络组件负荷很重时才起作用。该隐含的策略是为了可以遵从对用户所作的有关服务质量的承诺所需的功能：如果网络变得负荷很重，则该策略功能验证用户的行为的确符合用户的通信业务合同从而确保行为“违法”(不论是故意的或别的原因)的用户不会降低提供给其它用户的服务质量。

图2为实现本发明方法的流程图，该方法用于控制允许一个新呼叫进入所考虑的UMTS网络节点。它包括根据通信业务参数的变化计算等效通频带的过程，该通信业务参数出现在呼叫的context中，且由与请求建立呼叫的用户之间的合同来定义。该等效通频带起到表达资源需求的作用，从而可以增加资源需求并共享可用的资源。

步骤7：上述触发事件中的一个触发事件触发允许控制过程。

步骤8：被激活的context的数目，即已经建立在所考虑的UMTS网络节点中的呼叫的数目被与根据该UMTS网络节点特征设置的最大值M相比较；若被激活的context的数目大于M：

步骤15：该请求被拒绝。

若被激活的context的数目小于M：

步骤9：将所要求的服务质量与该订户合同中所提到的服务质量相比较。

若所要求的服务质量的级别高于该订户合同中所提到的服务质量级别：

步骤15：该请求被拒绝。

若所要求的服务质量小于或等于该订户合同中所提到的服务质量：

步骤10：使用下述方法，计算出新呼叫和在所讨论的UMTS网络节点中已经建立起的每个呼叫的等效通频带。

步骤11：累加对应于所有这些呼叫的等效通频带。

步骤12：将该总和与在所讨论的时候在所考虑的UMTS网络节点中可用的通频带R相比较。

步骤13：若该总和大于R，则降低新呼叫的质量(如果可能的话)，否则拒绝该新呼叫(如果不可能降低其质量)。

步骤14：如果该总和小于或等于R，则新呼叫被接受，且保留相应的资源。服务GPRS支持节点SGSN将“CREATE PDP CONTEXT”消息发送给网关GPRS支持节点GGSN。如果该GGSN节点因为不能提供需要的比特速率从而做出否定地回答，则该服务GPRS支持节点SGSN可以尝试激活另一网关GPRS支持节点GGSN中相同的context。如果节点GGSN降低服务质量，则SGSN节点修改已记录的关于已被保留的资源的数据。

当context被无效(呼叫的结束或用户的移动)时，在累加通频带的步骤11中就不再考虑进其等效通频带。

图3更详细地示出了计算相应于一个呼叫的等效通频带的操作10。通过例子给出该特定过程。本发明的方法可以用其它用于计算等效通频带的过程来实现。

步骤20：基于一个呼叫的context，启动该用于计算等效通频带的过程。

步骤21：测试该context中所含的通信业务的类别：

如果该通信业务为会话型的：

-步骤22：使用下述公式计算等效通频带：EB＝Min[MBR，GBR+alpha(MBR-GBR)]，其中MBR为最大比特速率，且GBR为保证比特速率，它们为服务质量的属性，并且组成了新呼叫的部分context，并且其中alpha为常数；

-步骤23：结束该过程。

如果该通信业务不是会话型的：步骤24：测试该context中所含的通信业务的类别。

如果该通信业务为流类别的：

-步骤25：使用下述公式计算等效通频带：EB＝Min[MBR，GBR+beta(MBR-GBR)]，其中beta为一常数；

-步骤23：结束该过程。

如果该通信业务不是流类别的：步骤26：测试该context中所含的通信业务的类别。

如果该通信业务为交互型的：

-步骤27：使用公式EB＝MRB·b计算等效通频带，其中b为一常数，且为处理通信业务优先级别的函数(处理优先级别是由网络管理员所确定或由缺省所确定的值)；

-步骤23：结束该过程。

如果该通信业务不是交互型的：

-步骤28：使用公式EB＝Min(C0，MBR)计算等效通频带，其中C0为一值较小的常数，比如10比特每秒；

-步骤23：结束该过程。

常数alpha、beta、 b以及C0是由网络运营商根据网络管理策略所选取的。参数MBR、GBR的值以及其它服务质量属性形成了每个呼叫的context的一部分且它们被与存储在名字位置寄存器中的相同的参数的合同值进行比较，该寄存器管理请求建立呼叫的用户。下面的表格给出了每种通信业务类别的各UMTS介质业务的服务质量属性。

通信业务类别属性	会话型业务	流类别业务	交互型业务	后台型业务
					最大比特率MBR	x	x	x	x
以正确顺序传送	x	x	x	x
					业务数据单元(SDU)的最大容量	x	x	x	x
SDU格式信息	x	x
					SDU错误率	x	x	x	x
残留比特误码率	x	x	x	x
					返回错误的SDU	x	x	x	x
传输时延	x	x
					保证比特率GBR	x	x
通信业务处理优先级			x

分配/保留优先级

x

x

x

x

可在SGSN或GGSN节点内使用控制呼叫允许的功能来验证该节点中有用来建立呼叫所需的资源。然而，还可以自节点之外使用它们，以便验证该节点的Gn、Iu以及Gi接口具有必需的资源。因此，节点中真正可用的等效通频带R可以等于：

-或是节点SGSN或GGSN的处理器的等效通频带；

-或是接口Iu、Gn和Gi处ATM虚拟电路的等效通频带；

-或是一链路或路由器的物理通频带；

-或是Gn或Gi接口处MPLS隧道的通频带；

-或是一个DiffServ类(EF或Afx或BE)或一组类的通频带。

首先，如果请求终端请求了一个大于合同值的服务质量，则配置给该呼叫的服务质量被以专制的方式降低到其合同值。在呼叫期间，实际的服务质量可以被提高或降低，但是其总是小于或等于当建立所讨论的呼叫时所最初要求的服务质量。

当不能获得所要求的等效通频带时，调用用于降低服务质量的过程。对于会话型和流类别的通信业务，用于降低服务质量的过程可以只是基于降低保证比特率。进行请求的应用可以拒绝这种降低，或者可以接受它然后选择另一种编码算法或另一种编码器以便能够以比所要求的通频带更小的通频带工作。此决定是由终端用户而不是由该网络所作出的。

对于交互型或流类别的通信业务，用于降低服务质量的过程基于为该通信业务所请求的处理优先级。如果所要求的等效通频带不可获得，则服务质量被降至所述通信业务的处理优先级之下的相应最接近的服务质量的级别。若当服务质量以此方式被降低时所请求的等效通频带仍然不可获得，则向用户建议后台型通信业务类别。

服务质量从不会提高到合同值之上。当由于用户的移动，改变服务GPRS支持节点SGSN时，可以调用呼叫允许控制。然后可以根据最初配置的服务质量或由先前的SGSN节点商定的服务质量的变化来提高服务质量。同样，但只对于那些已降低其服务质量的呼叫，通过周期性地调用呼叫允许控制功能以便可以在当有资源可用时提供更佳服务质量，来提高服务质量。

呼叫允许控制也可以作为被称为分配/保留优先级的参数的函数，分配/保留优先级是在订户合同中被定义的。这使得在建立呼叫时给予某些用户优先权，比如VIP、消防队以及警务服务等。如果所需通频带不可获得，则呼叫允许控制可以决定：

-在网络运营商没有使用分配/保留优先级参数的情况下，降低服务质量(同时保留相同类别的业务)；

-试图通过使用分配/保留优先级参数从已建立的呼叫中选择一个要被中断的呼叫来提供所要求的通频带；或者

-在服务GPRS支持节点SGSN之间的某过程中使用分配/保留优先级参数：若该参数等于中间值，并且只是针对已经建立起来的呼叫，则新节点可以试图保留由先前的SGSN节点商定的服务质量。为此，其可以中断某些具有最低分配/保留优先级的呼叫。

Claims (8)

1.一种处理分组传输网络中UMTS呼叫的方法，所述网络包括UMTS节点；该方法的特征在于，为了接受用于在UMTS网络节点中建立的新的UMTS呼叫，其特别包括：

根据下述变化为所述新呼叫计算一个等效通频带：

-所述新呼叫所要求的服务质量；以及

-相应于所述呼叫的UMTS介质的服务质量属性；

然后，将所述新呼叫的等效通频带和已经在所述UMTS网络节点中建立起来的所有呼叫的等效通频带的总和与预定的最大值进行比较；以及

只有当所述总和小于或等于所述预定的最大值时，才以保障的所要求的服务质量接受所述新呼叫。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于该方法的实现特别由下述之一的事件触发；

请求在UMTS或GSM分组模式下建立呼叫；

由移动终端或所述网络发起的服务质量的改变；

对移动终端提供服务的无线子系统(BTS，RNS)的改变；

移动终端的网关GPRS支持节点(GGSN)中的变化；

移动终端的服务GPRS支持节点(SGSN)中的变化。

3.根据权利要求1的方法，其特征在于还包括当不可获得所要求的等效通频带时，降低服务质量；

对于会话型和流类别的通信业务，服务质量的降低是基于保证比特率的降低；以及

对于交互型或流类别的通信业务，用于降低服务质量的过程是基于为该通信业务所请求的处理优先级的；并且其特征在于在降低服务质量却还不能获得所要求的等效通频带的情况下，向用户建议后台型类别的通信业务。

4.根据权利要求1的方法，其特征在于如果对呼叫可以保证的服务质量低于所请求的，其包括周期性地重复权利要求1所述的操作以在当资源变成可用时提供更佳服务质量。

5.一种UMTS网络节点，用于支持UMTS无线电话系统的分组传输网络，所述UMTS网络节点的特征在于包括：

根据下述内容为每个新呼叫计算一个等效通频带的装置：

-所述新呼叫所要求的服务质量；以及

-相应于所述呼叫的UMTS介质的服务质量属性；

用于将所述新呼叫的等效通频带和已经在所述UMTS网络节点中建立起来的所有呼叫的等效通频带的总和与预定的最大值进行比较的装置；以及

只有当所述总和小于或等于所述预定的最大值时才接受所述新呼叫，同时保障所请求的服务质量的装置。

6.根据权利要求5的UMTS网络节点，其特征在于所述计算每个新呼叫的等效通频带的装置由下述(事件)触发：

请求在UMTS或GSM分组模式下建立呼叫；

由移动终端或所述网络发起的服务质量的改变；

对移动终端提供服务的无线子系统(BTS，RNS)的改变；

移动终端的网关GPRS支持节点(GGSN)中的变化；

移动终端的服务GPRS支持节点(SGSN)中的变化。

7.根据权利要求5的UMTS网络节点，其特征在于还包括当不可获得所要求的等效通频带时降低服务质量的装置；

对于会话型和流类别的通信业务，服务质量的降低是基于保证比特率的降低的；以及

对于交互型或流类别的通信业务，用于降低服务质量的过程是基于该通信业务所请求的处理优先级的；并且其特征在于在降低服务质量却还不可获得所要求的等效通频带的情况下，所述用于降低服务质量的装置向用户建议后台型类别的通信业务。

8.根据权利要求5的UMTS网络节点，其特征在于还包括这样的装置，用于在当呼叫的服务质量低于所请求的服务质量时，周期性地将该新呼叫所请求的等效通频带和已经在该UMTS网络节点中建立起来的所有呼叫的等效通频带的总和与预定最大值进行比较，以及当资源变成可用时提供更佳的服务质量。

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