CN1909514A - 一种为实时流媒体业务分配资源的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种为实时流媒体业务分配资源的方法，包括步骤：分组数据业务节点捕获用户终端发送的流媒体业务报文；通过解析所述流媒体业务报文判断有实时流媒体业务开始，发起数据包协议PDP上下文更新，为该实时流媒体业务预留资源；判断有实时流媒体业务结束，发起PDP上下文更新，收回为该实时流媒体业务预留的资源。本发明还提供一种为实时流媒体业务分配资源的装置，包括：用于捕获和解析用户终端发送的业务报文的检测/解析模块、用于对实时流媒体业务及其保证速率进行匹配判断的匹配判断模块、用于根据实时流媒体业务的保证速率为其预留相应资源的资源管理模块。采用本发明方法，可保障实时流媒体业务质量，提高网络资源利用率。

Description

一种为实时流媒体业务分配资源的方法及装置

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种分配业务资源的方法及装置。

背景技术

数据业务的飞速发展，尤其是实时类数据业务(如流媒体业务)的发展，给现有网络带来了很大的冲击。实时类数据业务数据量大，要求时延低，对于传统数据网络是个很大的考验。随着实时类数据业务的增长，对于现有网络提出了以下需求：网络能够将实时业务和非实时业务区分开来，即能够具备业务感知能力；能够对感知到的实时业务做差异化处理，即具备业务差异化处理能力。由此可见，业务感知能力是保障无线网络业务质量(Quality of Service，QoS)的前提。

在通用移动通信系统(Universal Mobile Telecommunications System，UMTS)网络领域，对于数据业务的感知是3GPP协议标准的一个重要内容。参见图1，为现有3GPP R99协议标准提出的业务感知方案示意图。

图1所示的通过业务感知为业务分配资源的过程中，网络侧设备(如网关GPRS支持节点GGSN)不具备业务感知能力，业务感知能力依赖于用户终端(User Equipment，UE)。然而，由于用户终端本身能力限制，用户终端在建立协议数据包(Protocol Data Packet，PDP)上下文请求中，所携带的服务质量(Quality of Service，QoS)参数与业务层的需求可能并不完全一致，也就是说，用户终端上报给UMTS网络的QoS参数并不完全可信，而网络侧(如无线接入网RAN/核心网CN/业务平台)又不具备业务感知能力，无法真实感知到用户面实际传送的业务属性(如Traffic class)。所以，在3GPP R99阶段，按照用户终端请求的QoS类别和参数来保证服务质量的方法，并不能完全满足实时业务需求。如果用户终端在PDP上下文建立请求中没有携带QoS参数，网络侧一般按缺省QoS参数或用户签约QoS参数来为业务预留资源。显然，缺省参数和用户签约QoS参数不一定与用户当前业务需求一致。

综上所述，在3GPP R99协议标准所提出的通过用户终端感知业务的方案具有如下缺点：

1、网络侧无法主动感知用户请求的实时流媒体业务，因此无法针对申请的流媒体业务动态分配和回收相应的资源。

2、网络侧无法主动感知用户业务请求的业务属性信息，只能为所有用户业务都提供保证带宽才能提供流媒体业务，因而有可能造成资源浪费。

3、业务质量请求的正确性依赖用户终端和用户终端应用做出正确的业务感知、QoS参数映射和业务申请，对用户终端和用户终端应用层过于依赖，因而可能因用户终端能力受限，导致上报信息不准确，造成实时业务的业务质量得不到保证。

在3GPP R6协议标准中，提出了一种端到端的QoS架构体系。参见图2，为现有3GPP R6协议标准提出的一种业务感知方案示意图。

图2所示的通过业务感知为业务分配资源的过程中，UMTS网络具备业务感知能力，但同时要求用户终端和网络支持IP承载层与应用层的绑定机制。绑定机制将PDP上下文承载与QoS策略信息结合起来，绑定的信息包含令牌(Authorization Token，该令牌由策略控制功能分配)和IP媒体流标识(IP FlowIdentifier)。UMTS端到端QoS架构体系需要用户终端具备以下能力：支持SIP协议，支持二次激活能力，支持令牌机制等。

3GPP R6协议标准中所提出的感知业务的方案中，由于现网中的用户终端的种类和应用软件众多，且用户终端的QoS能力不一致等问题，导致在当前的宽带码分多址接入系统(Wide-band Code Division Multiple Access，WCDMA)网络中端到端服务质量难以保证。另外，该方案既对用户终端有特殊要求，又对网络也要求能够同时支持标准Go接口和Gq接口，在短期内难以实施，因而影响流媒体业务的普及和推广。

现有技术还提出了一种不依赖于终端能力，通过网络侧的业务服务器感知流媒体业务的方法。

参见图3，为现有技术提供的一种感知流媒体业务方案的示意图。业务服务器收到用户终端的业务请求后，向QoS策略决策功能(Policy DecisionFunction，PDF)发起业务质量请求，PDF向GGSN发起资源请求，GGSN发起PDP上下文刷新流程，更新网络侧及用户终端针对所请求的流媒体业务的QoS参数。

通过以上流程可以看出，上述现有技术方案提供的功能效果和3GPP R6标准基本一致，且不受用户终端的能力限制，用户终端不需要支持SIP信令、二次激活或令牌机制，可实施性强。但本方案具有以下缺点：采用非标准协议，协议交互复杂，需要GGSN、PDF和流媒体服务器三个产品的配套支持，工程实施难度相对较大。

发明内容

本发明提供一种为实时流媒体业务分配资源的方法，通过网络侧感知用户请求的实时流媒体业务，动态为用户请求的实时流媒体业务预留相应的资源和回收预留的资源，以实现在保证流媒体业务质量的同时，提高网络资源利用率。

本发明另提供一种为实时流媒体业务分配资源的装置。

本发明方法包括步骤：

分组数据业务节点捕获用户终端发送的流媒体业务报文；

通过解析所述流媒体业务报文判断有实时流媒体业务开始，发起数据包协议PDP上下文更新，为该实时流媒体业务预留资源；判断有实时流媒体业务结束，发起PDP上下文更新，收回为该实时流媒体业务预留的资源。

所述分组数据业务节点捕获流媒体业务报文，包括：

分组数据业务节点通过检测Gi接口捕获并解析用户终端发送的业务应用层报文；

通过将解析出的报文信息与预设的流媒体业务匹配信息相匹配，判断捕获到的报文是否为流媒体业务报文。

所述预设的流媒体业务匹配信息为流媒体节目源信息。

所述流媒体节目源信息为流媒体服务器控制播放流媒体节目的RTSP协议固定端口号、流媒体服务器IP地址，或流媒体节目源的统一资源定位器URL地址，或以上信息的任意组合。

根据本发明的上述方法，当分组数据业务节点解析出所述流媒体业务报文中包含设置或播放流媒体节目的命令时，判断有实时流媒体业务开始；当解析出所述流媒体业务报文中包含结束流媒体节目的命令时，判断有实时流媒体业务结束。

根据本发明的上述方法，分组数据业务节点收到流媒体业务报文或判断有实时流媒体业务开始后，设置流媒体业务的速率，更新PDP上下文参数，为流媒体业务预留带宽。

上述方法中，分组数据业务节点从所述流媒体业务报文中解析出速率信息，或根据预设的流媒体业务速率匹配信息获取与所述流媒体业务相匹配的速率，设置流媒体业务的速率。

根据本发明的上述方法，当实时流媒体业务与其他业务并发且共用一个PDP上下文时，分组数据业务节点采用预设的算法为所述实时流媒体业务预留相应的资源。

上述方法中，当并发的所述其他业务为实时流媒体业务时，则所述预设的算法包括选取并发业务中最大的速率或第一个发起的业务的速率设置为所述并发的实时流媒体业务共同的速率；或将并发业务的速率进行叠加，将叠加后的速率设置为所述并发的实时流媒体业务共同的速率，更新PDP上下文中的业务质量QoS参数；

当并发的所述其他业务为非流媒体类型的实时业务时，则所述预设的算法包括选取并发业务中最大的速率设置为所述实时流媒体业务的速率；或将并发业务的速率进行叠加，将叠加后的速率设置为所述实时流媒体业务的速率，更新PDP上下文中的QoS参数；

当并发的所述其他业务为非实时业务时，则选取实时流媒体业务的速率，更新PDP上下文中的QoS参数。

根据本发明的上述方法，当多个并发且共用一个PDP上下文的实时流媒体业务中的一个业务结束后，分组数据业务节点根据为所述多个并发的实时流媒体业务预留资源的方式收回预留的部分资源；

当所述多个并发的实时流媒体业务都结束后，分组数据业务节点收回预留的所有资源。

上述方法中，若分组数据业务节点采用叠加速率的方式设置实时流媒体业务的速率，则当其中一个业务结束后，从当前叠加的速率中减去该业务的速率，更新PDP上下文中的QoS参数；

若分组数据业务节点选取最高速率设置实时流媒体业务的速率，则当其中一个业务结束后，选取还未结束的流媒体业务中的最高速率，更新PDP上下文中的QoS参数。

根据本发明的上述方法，所述分组数据业务节点收回为所述流媒体业务预留的资源，通过以下步骤实现：

将PDP上下文中的QoS参数更新为系统默认值；或

将PDP上下文中的QoS参数恢复为所述流媒体业务资源更新前的数值。

根据本发明的上述方法，分组数据业务节点判断有实时流媒体业务开始后，在设定时间内检测用户终端是否针对所述流媒体业务发起建立一个新的PDP上下文，若是，则抑止对承载所述实时流媒体业务的原PDP上下文进行更新；否则，发起对所述原PDP上下文的更新。

根据本发明的上述方法，分组数据业务节点发起PDP上下文更新为实时流媒体业务预留资源后，又检测到用户终端针对所述流媒体业务发起建立一个新的PDP上下文时，收回其为该流媒体业务在原PDP上下文中预留的资源。

本发明提供的装置，包括：

检测/解析模块、匹配判断模块和资源管理模块；

所述检测/解析模块检测用户终端发送的报文并解析，将解析出的报文信息发送到所述匹配判断模块；

所述匹配判断模块根据解析出的报文信息判断有流媒体业务开始时，向所述资源管理模块发送预留资源的指令；判断有实时流媒体业务结束时，向所述资源管理模块发送收回预留资源的指令；

所述资源管理模块根据指令发起相应的PDP上下文更新，为实时流媒体业务预留资源或收回预留的资源。

根据本发明的上述装置，所述检测/解析模块检测Gi接口，捕获并解析用户终端发送的业务应用层报文。

根据本发明的上述装置，所述匹配判断模块包括业务匹配子模块、业务开始/结束判断子模块和速率匹配子模块；

所述业务匹配子模块将解析出的报文信息与预设的流媒体业务匹配信息相匹配，判断捕获到的报文是否流媒体业务报文，若是，则启动所述业务开始/结束判断子模块和所述速率匹配子模块；

所述业务开始/结束判断子模块判断报文信息中包含设置或播放流媒体节目的命令时，向所述资源管理模块发送预留资源的指令；判断报文信息中包含结束流媒体节目的命令时，向所述资源管理模块发送收回预留资源的指令；

所述速率匹配子模块根据预设的流媒体业务速率匹配信息设置与实时流媒体业务相匹配的速率，或根据从流媒体业务报文中解析出的速率信息设置流媒体业务的速率，并将设置的速率信息发送到所述资源管理模块；

所述资源管理模块收到资源预留指令或/和所述设置的速率信息后，根据所述速率更新PDP上下文的QoS参数，为实时流媒体业务预留保证带宽；收到收回预留资源的指令后，将当前速率设置为系统默认的速率或流媒体业务开始前的速率，更新PDP上下文的参数，收回为实时流媒体业务预留的保证带宽。

上述装置中，所述匹配判断模块还包括一并发判断/处理子模块；

所述并发判断/处理子模块判断实时流媒体业务与其他业务并发且共用一个PDP上下文时，根据预设的算法为流媒体业务设置速率，并将设置的速率信息发送到所述资源管理模块；

所述并发判断/处理子模块判断多个并发且共用一个PDP上下文的实时流媒体业务中的一个业务结束时，根据预设的算法为还未结束的流媒体业务设置速率，并将设置的速率信息发送到所述资源管理模块；

所述并发判断/处理子模块判断多个并发且共用一个PDP上下文的实时流媒体业务都结束后，将当前的速率设置为系统默认的速率或流媒体业务开始前的速率，并将设置的速率信息发送到所述资源管理模块；

所述资源管理模块根据所述速率更新PDP上下文的QoS参数，发起PDP上下文更新。

上述装置中，所述匹配判断模块还包括PDP上下文检测/处理子模块；

所述PDP上下文检测/处理子模块检测到用户终端针对所述流媒体业务发起建立一个新PDP上下文时，向所述资源管理模块发送抑止资源预留的指令，抑止对承载所述流媒体业务的原PDP上下文发起更新；或

向所述资源管理模块发送资源回收指令，收回在承载所述流媒体业务的原PDP上下文中为该流媒体业务预留的资源。

本发明的有益效果如下：

(1)本发明通过由网络侧的分组数据业务节点检测并解析Gi接口的报文，判断用户终端是否发起实时流媒体相关的业务，并根据预先设置的静态匹配信息或动态解析报文中的速率信息，设置满足该流媒体业务质量的参数，通过发起的PDP上下文更新流程，为流媒体业务分配相应的资源。本发明提供的这种实时流媒体业务感知方法可以有效地提高数据业务效率，动态的对系统资源利用做调整，从而最大程度地减少空口资源的浪费，提高网络资源利用率，保障流媒体播放质量。

(2)本发明针对实时流媒体业务与其他业务的多种并发情况提供了不同的解决方法，以保障其中的实时流媒体的业务质量，从而提高了系统的适应性。

(3)本发明对于用户终端能力没有特殊需求，因而为流媒体业务的推广普及奠定了广泛的用户基础。

(4)本发明通过网络侧的分组数据业务节点对流媒体业务进行感知，不需要其他网元配合，对于流媒体服务器、QoS策略决策功能PDF等网元没有特殊需求，与现有技术相比降低了流媒体业务部署的工程实施难度和成本。

附图说明

图1为现有3GPP R99协议标准提出的业务感知方案示意图；

图2为现有3GPP R6协议标准提出的业务感知方案示意图；

图3为现有技术提供的感知流媒体业务方案的示意图；

图4为本发明通过GGSN感知实时流媒体业务进行流媒体资源分配的流程示意图；

图5为本发明的为实时流媒体业务分配资源的装置的结构示意图。

具体实施方式

本发明的基本思想是：在无线通信系统中，当用户终端发起实时流媒体业务的请求时，分组数据业务节点根据配置的流媒体业务信息匹配规则捕获到用户进行流媒体业务开始的报文后，发起PDP上下文更新，为用户请求的实时流媒体业务预留相应的资源，以使实时流媒体业务的业务质量得到保障。当分组数据业务节点捕获到用户发起的流媒体业务结束的报文后，收回为实时流媒体业务预留的网络资源。

本发明中，分组数据业务节点通过感知实时流媒体业务的开始与结束，以实现对实时流媒体业务进行资源预留及资源回收。分组数据业务节点感知实时流媒体业务，包括对以下几个方面的感知：

实时流媒体业务类型感知；

实时流媒体业务速率感知；

实时流媒体业务开始和结束感知；

实时流媒体业务二次激活的感知；

实时流媒体业务并发执行的感知。

其中，实时流媒体业务类型和速率的感知，以及实时流媒体业务开始的感知主要用于网络侧发起PDP上下文更新，以便为流媒体业务预留资源；实时流媒体业务结束的感知主要用于网络侧发起PDP上下文更新以及时释放为流媒体业务预留的资源；实时流媒体并发业务的感知用于对多个流媒体线程间、流媒体与其他业务间的QoS参数合并与叠加管理。实时流媒体二次激活的感知，主要用于针对具备流媒体感知功能的终端做特殊处理，如回收分配的资源。

为了实现对实时流媒体业务的感知，分组数据业务节点时刻检测流经Gi接口的用户终端发送的业务应用层报文，并对报文进行解析，根据解析出的信息实现上述几个方面的业务感知。针对上述几个方面的业务感知，本发明分别提供了具体实现方式。

对于实时流媒体业务类型的感知，本发明提供了以下几种实现方法：

方法1：通过解析出的实时流媒体协议(Real Time Streaming Protocol，RTSP)规定的固定端口号，判断该业务是否为流媒体业务。RTSP协议规定流媒体业务的固定IP端口号是554，并且RTSP协议与实际传输媒体流的实时传输协议(Realtime Transport Protocol，RTP)并发，因此，若解析出的固定端口号为554，则可以认定RTSP控制的业务为实时流媒体业务。

方法2：通过解析出的业务服务器IP地址判断该业务是否为流媒体业务。若解析出的业务服务器IP地址为流媒体服务器的IP地址，则判断该业务是实时流媒体业务。本方法适用于专用流媒体服务器的应用场景。

方法3：通过解析出的业务源的统一资源定位器(Uniform ResourceLocator，URL)地址判断该业务是否为流媒体业务。若解析出的业务源的URL地址为流媒体节目源的URL地址，则判断该业务为实时流媒体业务。

流媒体业务类型判断的三种方法可以任选其一或多种方法任意组合使用。

上述三种方法都需要预先设置匹配规则，分组数据业务节点根据匹配规则判断业务类型。针对上述三种方法，匹配规则可以包含以下三种类型的信息：

流媒体服务器控制播放流媒体的RTSP协议固定IP端口号，一般为端口554；

专用流媒体服务器的IP/掩码地址；

流媒体节目源的统一资源定位器URL地址。

实时流媒体业务类型判断的三种方法可以任意组合使用，因此，匹配规则可以包含上述三种类型信息中的一种或多种。分组数据业务节点时刻检测并解析Gi接口的业务应用层报文，只要解析出的报文信息与匹配规则中列出的一项或多项内容匹配，则判断相关IP应用业务为实时流媒体业务。

不同的实时流媒体业务的业务质量要求也可能不同。QoS参数中最重要的参数是保证速率，即节目源的码流速率。对于流媒体速率的感知，可以通过以下几种方法实现：

方法1、通过预先设置静态的流媒体业务速率匹配信息，实现为实时流媒体业务确定与其相匹配的保证速率。

如，对流媒体服务器IP地址设置相应的节目源码流速率，实现对该IP地址的流媒体服务器上播放的流媒体节目统一指定保证速率，该方法适用于流媒体服务器上的所有流媒体节目源码流速率一致的情况。表1给出了一个流媒体服务器IP地址与节目源码流速率的实例。

表1：

流媒体服务器IP地址	节目源码流速率
		129.108.27.15	100kbps
129.108.27.18	64kbps
		*	144kbps(缺省配置)
....

又如，对URL地址设置相应的节目源码流速率，实现对该URL地址的流媒体节目指定保证速率。该方法适用于不同速率的节目源存放在一个流媒体服务器上，但是存放在不同路径下的情况。表2给出了一个URL地址与节目源码流速率的实例。

表2：

URL地址	节目源码流速率
		http：//www.cctv.com/news	64kbps
http：//www.cctv.com/soccer	100kbps
		*	144kbps(缺省配置)
....

又如，缺省配置流媒体节目源速率，如144kbps。当解析出的流媒体服务器IP地址或流媒体节目源的URL地址没有被设置与其匹配的节目源码流速率，并且系统也不支持RTSP协议的SDP速率信息的解析，则可以通过静态配置的缺省保证速率，使这些流媒体业务设置默认的保证速率。

方法2、通过RTSP协议解析报文中的SDP信息获取流媒体节目源的码流速率。

流媒体节目源文件中包含有速率描述，速率描述信息包含在流媒体业务报文的会话描述协议(Session Descriptor Protocol，SDP)信息中，因此，通过对SDP的解析，就可以得知节目源码流速率。这是一种动态获取流媒体节目源码流速率的方法，通过本方法感知的相关媒体子流速率信息最为准确和全面，因此，本方法是最为可靠的速率感知方法。

对于实时流媒体业务播放开始和结束的感知，除用于实时流媒体业务的资源预留与资源回收外，还可用于对需要按播放时间收费的流媒体业务进行计时。

分组数据业务节点感知实时流媒体业务开始的方法，包括：

方法1、分组数据业务节点解析到RTSP协议的播放命令，如PLAY命令，或播放命令之前的其他RTSP命令，如SETUP或DESCRIBE命令，则可以将此刻作为流媒体开始时间。

方法2、分组数据业务节点感知到流媒体业务类型后，如感知到URL地址、流媒体服务器IP地址或IP端口号等，则可以将此刻作为流媒体开始时间。

分组数据业务节点感知实时流媒体业务结束的方法，包括：

方法1、分组数据业务节点解析到RTSP协议的结束命令，如TEARDOWN命令，则将此刻作为流媒体播放结束时间。

方法2、如果分组数据业务节点不支持RTSP层的协议解析，也可以粗略地将TCP连接释放时间确定为流媒体播放结束时间，因为RTSP承载在TCP连接之上，RTSP会话结束后TCP连接也会释放。

对于实时流媒体业务并发执行的感知，实现方法为：

每个流媒体业务都有一个唯一的会话标识(SESSION ID)，因此，当GGSN感知到在一个PDP上下文中有多个流媒体SESSION ID在同时播放时，则判断此时有多个实时流媒体业务并发。

下面以UMTS系统中的实时流媒体业务资源分配过程为例，对本发明通过感知实时流媒体业务进行资源分配的过程进行详细描述。

参见图4，为本发明通过GGSN感知实时流媒体业务进行流媒体资源分配的流程示意图，具体步骤包括：

1、用户终端向GGSN发起激活流程，以通知GGSN该用户终端要发起业务请求，GGSN为用户终端分配PDP上下文，建立IP承载；

2、用户终端通过RTSP协议，向流媒体服务器发起申请流程，针对选定或指定的流媒体节目申请使用，网络侧对用户的请求进行认证鉴权处理。

3、用户终端通过RTSP协议向流媒体服务器发起播放请求。

用户终端通过认证后，向流媒体服务器发起针对流媒体节目的播放请求，请求中携带流媒体服务器的IP地址，流媒体节目的URL地址，流媒体节目的SDP信息，播放命令等信息。该请求的数据报文流经Gi接口(即GGSN与外部共用数据网络PDN的接口)。

4、GGSN感知到流媒体业务后更新PDP上下文，为流媒体业务预留资源。

GGSN时刻检测流经Gi接口的业务应用层报文，当GGSN检测到Gi接口有用户终端发送的业务应用层报文时，对其进行解析，并根据预先设定的流媒体业务匹配规则进行匹配。当按照预先设定的匹配方法和匹配信息判断出该数据报文为实时流媒体业务的数据报文后，GGSN还要感知该流媒体节目的速率(既可通过预先设置的静态匹配信息确定流媒体节目源的码流速率，又可通过动态解析SDP信息获取节目源码流速率，如前所述)。一般来说，GGSN感知到实时流媒体业务类型和速率后，就会根据感知到的速率确定PDP上下文中的QoS更新参数，发起PDP上行文更新，为流媒体业务预留相应的保证带宽。

当感知的流媒体节目需要按时间计费时，GGSN还要感知该实时流媒体业务的播放开始与结束时间，以便准确计算播放时间。

当实时流媒体业务和其他非实时业务(如Interactive，Background业务)并发，且共用一个PDP上下文时，则GGSN将PDP上下文中的QoS参数更新为以保证实时流媒体业务质量所需的QoS参数，即：将Traffic Class参数取值为Streaming，将保证速率取值为实时流媒体业务的保证速率。

当流媒体业务与非流媒体类型的实时业务，如会话类业务(Conversational)并发时，则GGSN将QoS参数中的Traffic class取值为Conversational，保证速率的取值可以采用不同算法获得，如：(1)取线程中最高的速率为保证速率；(2)将多个业务保证速率进行叠加，但要保证业务叠加后的速率不能超过用户签约的保证速率。

当一个用户终端上多个实时流媒体业务线程并发且共用一个PDP上下文时，则GGSN将QoS参数中的Traffic class取值为Streaming，保证速率的取值可以采用不同算法获得，如：(1)取最先发起的流媒体线程的保证速率；(2)取线程中最高的保证速率；(3)将多个流媒体线程保证速率进行叠加，但要保证业务叠加后的速率不能超过用户签约的保证速率。

在实时媒体业务进行中，若用户终端、SGSN或其它实体发起PDP上下文更新消息，则GGSN按照正常协议流程进行更新。此时，原有的实时流媒体业务对应的QoS参数可能会发生改变。

5、GGSN发起PDP上下文更新请求流程。

GGSN向SGSN发起PDP上下文的更新请求，SGSN将更新后的PDP上下文经过层层传递发送到RAN，使RAN根据更新后的PDP上下文更新实时流媒体业务对应的QoS参数，为实时流媒体业务预留相应的保证带宽。

流媒体节目按照为其预留的保证带宽从流媒体服务器发送到用户终端。

6、用户终端通过RTSP协议发起结束(TEARDOWN)请求，请求结束流媒体节目的播放。该请求消息中包含结束命令，该数据报文流经Gi接口。

7、GGSN感知实时流媒体业务结束后，更新PDP上行文内容，收回为流媒体业务预留的资源。

GGSN时刻检测流经Gi接口的业务应用层报文，当GGSN检测到Gi接口有用户终端发送的业务应用层报文时，对其进行解析，并根据预先设定的流媒体业务匹配规则进行信息匹配。当按照预先设定的匹配方法和匹配信息判断出该数据报文为实时流媒体业务的数据报文后，GGSN还要根据解析结果确定该数据报文中是否包含结束流媒体播放的RTSP协议命令。在判断该数据报文中包含RTSP协议的结束命令后，GGSN更新PDP上下文，将其更新为系统默认的QoS配置，或将其恢复为在流媒体业务执行前的QoS配置。恢复的QoS参数不能超过用户签约QoS参数。

对于按照时间计费的流媒体业务，在GGSN解析出结束命令后，还要停止计时器计时，以便获得该实时流媒体业务的执行时间，进行计费。

在有多个实时流媒体业务并发执行且共用一个PDP上下文的情况下，当其中的某个流媒体线程结束时，GGSN根据为这些流媒体业务预留资源过程中确定保证速率时所采用的算法采取相应的方式回收资源，如：

(1)当GGSN将多个流媒体线程的速率叠加作为当前PDP上下文的保证速率时，此时，GGSN可收回部分占用的资源，如，收回该结束播放的流媒体线程所单独占用的资源，具体做法是将当前多个流媒体线程使用的保证速率减去该已结束的线程的速率，作为当前PDP上下文的保证速率。

(2)当GGSN取多个流媒体线程中最高的速率作为当前PDP上下文的保证速率时，假设有N个流媒体线程共用当前PDP上下文，此时，GGSN在剩下的还未结束的N-1个线程中取一个最大的保证速率，作为当前PDP上下文的保证速率。

(3)当GGSN取最先发起的流媒体线程的速率作为当前PDP上下文的保证速率时，此时，只要当前有流媒体线程还未结束播放，当前PDP上下文的速率可以保持不变。

当最后一个流媒体业务进程结束后，GGSN发起针对所有流媒体资源的回收流程。

8、GGSN发起PDP上下文更新请求流程。

GGSN向SGSN发起PDP上下文的更新请求，SGSN将更新后的PDP上下文经过层层传递发送到RAN，使RAN根据更新后的PDP上下文更新对应的流媒体业务的QoS参数，将实时流媒体业务所占用的资源进行释放。

某些用户终端在启动实时流媒体业务时，能够自动触发PDP二次激活，生成一个新的PDP上下文(即第二个PDP上下文)，以便专门用于流媒体节目的播放，而GGSN的感知与PDP上下文更新是针对第一个PDP上下文(即原PDP上下文)的，为了抑止GGSN针对第一个PDP上下文的无效更新，本发明提供了以下两种方法：

方法1、若GGSN在感知实时流媒体业务并为其发起PDP上下文更新后，又发现用户终端通过二次激活新建了一个PDP上下文以承载流媒体业务(通过对Gn接口，即SGSN与GGSN之间信令面的检测，判断用户终端是否通过二次激活新建PDP上下文)，此时，GGSN向SGSN发起针对第一个PDP上下文的更新请求，更新QoS参数为流媒体感知前的参数，或系统设置的缺省QoS参数。

方法2、当GGSN感知到流媒体业务时，并不发起PDP上下文更新，而是开启定时器。在设定时间内，若GGSN收到用户终端主动发起的PDP二次激活(建立用户面的第二个PDP上下文)，则抑止向SGSN发起针对第一个PDP上下文的更新请求，并停止定时器。定时器停止计时后，GGSN恢复正常工作。若定时器超时，则表明用户终端没有发起PDP二次激活，此时，GGSN向SGSN发起PDP上下文更新请求以便为实时流媒体业务预留资源。

上述流程除适用于UMTS网络外，还同样能够适用于通用分组无线业务(General Packet Radio Service，GPRS)网络和码分多址(Code Division MultipleAddressing，CDMA)网络，或其他可以承载流媒体业务的无线通信网络。在GPRS网络中，由GGSN对流媒体业务进行感知和资源分配，在CDMA网络中，由分组数据业务节点(Packet Data Service Node，PDSN)对流媒体业务进行感知资源分配。

基于上述方法，本发明还提供了一种为实时流媒体业务分配资源的装置，能够通过感知用户终端发起的实时流媒体业务，动态地为流媒体业务分配相应的资源。

参见图5，为本发明的为实时流媒体业务分配资源的装置的结构示意图，该装置具体包括：检测/解析模块、匹配判断模块、资源管理模块。

检测/解析模块实时检测并解析流经Gi接口的用户终端发送的业务应用层报文，并将解析出的报文信息发送到匹配判断模块。匹配判断模块根据解析出的报文信息判断有流媒体业务开始时，向资源管理模块发送预留资源的指令；判断有实时流媒体业务结束时，向资源管理模块发送收回预留资源的指令。资源管理模块根据指令发起相应的PDP上下文更新，为实时流媒体业务预留相应的资源或收回预留的资源。

匹配判断模块包括业务匹配子模块、业务开始/结束判断子模块和速率匹配子模块。

业务匹配子模块将解析出的报文信息与预设的静态流媒体业务匹配信息(如流媒体服务器IP地址或流媒体节目源URL地址)相匹配，判断捕获到的报文是否流媒体业务报文，若是，则启动业务开始/结束判断子模块和速率匹配子模块。

业务开始/结束判断子模块判断报文信息中包含设置或播放流媒体节目的命令(如RTSP协议的PLAY命令、SETUP命令等)时，向资源管理模块发送预留资源的指令；判断报文信息中包含结束流媒体节目的命令(如RTSP协议的TEARDOWN命令)时，向资源管理模块发送收回预留资源的指令。

速率匹配子模块根据预设的流媒体业务速率匹配信息(如流媒体服务器IP地址及与其对应的流媒体节目码流速率)获取相匹配的速率，并将其设置为该流媒体业务的保证速率；或将从报文信息(如报文中的SDP信息)中解析出的速率信息，设置为该流媒体业务的保证速率。速率匹配子模块将设置好的保证速率信息发送到资源管理模块。

资源管理模块收到资源预留指令或/和所述设置的保证速率信息后，根据该保证速率更新PDP上下文的QoS参数，为实时流媒体业务预留保证带宽；收到收回预留资源的指令后，将当前的保证速率设置为系统默认的速率或流媒体业务开始前的速率，更新PDP上下文的参数，收回为实时流媒体业务预留的保证带宽。

匹配判断模块还包括一个并发判断/处理子模块，其中预设有设置并发业务保证速率的算法。并发判断/处理子模块判断实时流媒体业务与其他业务并发且共用一个PDP上下文时，根据预设的算法为流媒体业务设置保证速率，并将设置的保证速率信息发送到资源管理模块。并发判断/处理子模块判断多个并发且共用一个PDP上下文的实时流媒体业务中的一个业务结束时，根据预设的算法为余下还没有结束的流媒体业务设置保证速率，更新当前的速率，并将更新后的速率信息发送到资源管理模块。并发判断/处理子模块判断多个并发且共用一个PDP上下文的实时流媒体业务都结束后，将当前的速率更新为系统默认的速率或流媒体业务开始前的速率，并将更新后的速率信息发送到所述资源管理模块。资源管理模块根据设置的保证速率更新PDP上下文的QoS参数，发起PDP上下文更新。

匹配判断模块还包括一个PDP上下文检测/处理子模块。PDP上下文检测/处理子模块检测到用户终端通过二次激活建立承载流媒体业务的第二个用户面PDP上下文(即新的PDP上下文)时，向资源管理模块发送抑止资源预留的指令，抑止对承载流媒体业务的第一个用户面PDP上下文(即原PDP上下文)发起更新；或向资源管理模块发送资源回收指令，收回在承载流媒体业务的第一个用户面PDP上下文中为该流媒体业务预留的资源。

综上所述，本发明通过由网络侧的分组数据业务节点检测并解析Gi接口的报文，判断用户终端是否发起实时流媒体相关的业务，并根据预先设置的静态匹配信息或动态解析报文中的速率信息，确定满足该流媒体业务质量的参数，通过发起的PDP上下文更新流程，为流媒体业务分配相应的资源。本发明提供的这种实时流媒体业务感知方法可以动态的对系统资源利用进行调整，从而最大程度地减少空口资源的浪费，提高网络资源利用率，保障流媒体播放质量。本发明还针对实时流媒体业务与其他业务的多种并发情况提供了不同的解决方法，以保障其中的实时流媒体的播放质量，从而提高了系统的适应性。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (19)

1、一种为实时流媒体业务分配资源的方法，其特征在于，包括步骤：

分组数据业务节点捕获用户终端发送的流媒体业务报文；

通过解析所述流媒体业务报文判断有实时流媒体业务开始，发起数据包协议PDP上下文更新，为该实时流媒体业务预留资源；判断有实时流媒体业务结束，发起PDP上下文更新，收回为该实时流媒体业务预留的资源。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分组数据业务节点捕获流媒体业务报文，包括：

分组数据业务节点通过检测Gi接口捕获并解析用户终端发送的业务应用层报文；

通过将解析出的报文信息与预设的流媒体业务匹配信息相匹配，判断捕获到的报文是否为流媒体业务报文。

3、如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预设的流媒体业务匹配信息为流媒体节目源信息。

4、如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述流媒体节目源信息为流媒体服务器控制播放流媒体节目的RTSP协议固定端口号、流媒体服务器IP地址，或流媒体节目源的统一资源定位器URL地址，或以上信息的任意组合。

5、如权利要求1所述的方法，其特征在于，当分组数据业务节点解析出所述流媒体业务报文中包含设置或播放流媒体节目的命令时，判断有实时流媒体业务开始；当解析出所述流媒体业务报文中包含结束流媒体节目的命令时，判断有实时流媒体业务结束。

6、如权利要求1所述的方法，其特征在于，分组数据业务节点收到流媒体业务报文或判断有实时流媒体业务开始后，设置流媒体业务的速率，更新PDP上下文参数，为流媒体业务预留带宽。

7、如权利要求6所述的方法，其特征在于，分组数据业务节点从所述流媒体业务报文中解析出速率信息，或根据预设的流媒体业务速率匹配信息获取与所述流媒体业务相匹配的速率，设置流媒体业务的速率。

8、如权利要求1所述的方法，其特征在于，当实时流媒体业务与其他业务并发且共用一个PDP上下文时，分组数据业务节点采用预设的算法为所述实时流媒体业务预留相应的资源。

9、如权利要求8所述的方法，其特征在于，当并发的所述其他业务为实时流媒体业务时，则所述预设的算法包括选取并发业务中最大的速率或第一个发起的业务的速率设置为所述并发的实时流媒体业务共同的速率；或将并发业务的速率进行叠加，将叠加后的速率设置为所述并发的实时流媒体业务共同的速率，更新PDP上下文中的业务质量QoS参数；

当并发的所述其他业务为非流媒体类型的实时业务时，则所述预设的算法包括选取并发业务中最大的速率设置为所述实时流媒体业务的速率；或将并发业务的速率进行叠加，将叠加后的速率设置为所述实时流媒体业务的速率，更新PDP上下文中的QoS参数；

当并发的所述其他业务为非实时业务时，则选取实时流媒体业务的速率，更新PDP上下文中的QoS参数。

10、如权利要求1所述的方法，其特征在于，当多个并发且共用一个PDP上下文的实时流媒体业务中的一个业务结束后，分组数据业务节点根据为所述多个并发的实时流媒体业务预留资源的方式收回预留的部分资源；

当所述多个并发的实时流媒体业务都结束后，分组数据业务节点收回预留的所有资源。

11、如权利要求10所述的方法，其特征在于，若分组数据业务节点采用叠加速率的方式设置实时流媒体业务的速率，则当其中一个业务结束后，从当前叠加的速率中减去该业务的速率，更新PDP上下文中的QoS参数；

若分组数据业务节点选取最高速率设置实时流媒体业务的速率，则当其中一个业务结束后，选取还未结束的流媒体业务中的最高速率，更新PDP上下文中的QoS参数。

12、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分组数据业务节点收回为所述流媒体业务预留的资源，通过以下步骤实现：

将PDP上下文中的QoS参数更新为系统默认值；或

将PDP上下文中的QoS参数恢复为所述流媒体业务资源更新前的数值。

13、如权利要求1所述的方法，其特征在于，分组数据业务节点判断有实时流媒体业务开始后，在设定时间内检测用户终端是否针对所述流媒体业务发起建立一个新的PDP上下文，若是，则抑止对承载所述实时流媒体业务的原PDP上下文进行更新；否则，发起对所述原PDP上下文的更新。

14、如权利要求1所述的方法，其特征在于，分组数据业务节点发起PDP上下文更新为实时流媒体业务预留资源后，又检测到用户终端针对所述流媒体业务发起建立一个新的PDP上下文时，收回其为该流媒体业务在原PDP上下文中预留的资源。

15、一种为实时流媒体业务分配资源的装置，其特征在于，还包括检测/解析模块、匹配判断模块和资源管理模块；

所述检测/解析模块检测用户终端发送的报文并解析，将解析出的报文信息发送到所述匹配判断模块；

所述匹配判断模块根据解析出的报文信息判断有流媒体业务开始时，向所述资源管理模块发送预留资源的指令；判断有实时流媒体业务结束时，向所述资源管理模块发送收回预留资源的指令；

所述资源管理模块根据指令发起相应的PDP上下文更新，为实时流媒体业务预留资源或收回预留的资源。

16、如权利要求15所述的装置，其特征在于，所述检测/解析模块检测Gi接口，捕获并解析用户终端发送的业务应用层报文。

17、如权利要求15所述的装置，其特征在于，所述匹配判断模块包括业务匹配子模块、业务开始/结束判断子模块和速率匹配子模块；

所述业务匹配子模块将解析出的报文信息与预设的流媒体业务匹配信息相匹配，判断捕获到的报文是否流媒体业务报文，若是，则启动所述业务开始/结束判断子模块和所述速率匹配子模块；

所述业务开始/结束判断子模块判断报文信息中包含设置或播放流媒体节目的命令时，向所述资源管理模块发送预留资源的指令；判断报文信息中包含结束流媒体节目的命令时，向所述资源管理模块发送收回预留资源的指令；

所述速率匹配子模块根据预设的流媒体业务速率匹配信息设置与实时流媒体业务相匹配的速率，或根据从流媒体业务报文中解析出的速率信息设置流媒体业务的速率，并将设置的速率信息发送到所述资源管理模块；

所述资源管理模块收到资源预留指令或/和所述设置的速率信息后，根据所述速率更新PDP上下文的QoS参数，为实时流媒体业务预留保证带宽；收到收回预留资源的指令后，将当前速率设置为系统默认的速率或流媒体业务开始前的速率，更新PDP上下文的参数，收回为实时流媒体业务预留的保证带宽。

18、如权利要求17所述的装置，其特征在于，所述匹配判断模块还包括一并发判断/处理子模块；

所述并发判断/处理子模块判断实时流媒体业务与其他业务并发且共用一个PDP上下文时，根据预设的算法为流媒体业务设置速率，并将设置的速率信息发送到所述资源管理模块；

所述并发判断/处理子模块判断多个并发且共用一个PDP上下文的实时流媒体业务中的一个业务结束时，根据预设的算法为还未结束的流媒体业务设置速率，并将设置的速率信息发送到所述资源管理模块；

所述并发判断/处理子模块判断多个并发且共用一个PDP上下文的实时流媒体业务都结束后，将当前的速率设置为系统默认的速率或流媒体业务开始前的速率，并将设置的速率信息发送到所述资源管理模块；

所述资源管理模块根据所述速率更新PDP上下文的QoS参数，发起PDP上下文更新。

19、如权利要求17所述的装置，其特征在于，所述匹配判断模块还包括PDP上下文检测/处理子模块；

所述PDP上下文检测/处理子模块检测到用户终端针对所述流媒体业务发起建立一个新的PDP上下文时，向所述资源管理模块发送抑止资源预留的指令，抑止对承载所述流媒体业务的原PDP上下文发起更新；或

向所述资源管理模块发送资源回收指令，收回在承载所述流媒体业务的原PDP上下文中为该流媒体业务预留的资源。

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