CN1954561A - 分组交换网络上的服务质量的自动适配 - Google Patents

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Abstract

提出一种分组交换网络中的终端节点，其中终端节点设置成与连接到分组交换网络的服务器节点交换由分组首标和净荷数据组成的分组。终端节点包括适合从通过分组交换网络(402)接收的分组的首标中提取服务质量参数值以及把所提取服务质量参数值插入要通过分组交换网络(405)传送给服务器节点的分组的首标中的至少一个模块。这样，终端节点自动适配通过分组交换网络接收的服务质量参数以对应于接收分组中定义的服务质量的类型。这样一种系统意味着，只有服务器节点才需要采用特定分组交换网络上适用的服务质量参数来配置，因此极大地减少多用户网络中的安装和配置开销。

Description

分组交换网络上的服务质量的自动适配
技术领域
本发明涉及通过特别是作为移动通信系统的组成部分的因特网协议(基于IP)网络的延迟敏感和质量敏感服务、如语音或媒体应用的传输。
背景技术
当基于IP的网络用于某些质量敏感服务、如语音或视频数据的传输时，需要确定这种业务的优先级。以前，IP网络仅可提供“尽力而为”服务质量，其中在网络单元中没有区分业务类型，以及分组在拥塞时按常规被丢弃。近来，IP网络提供某些服务质量保证。一个实例是提供所谓的“软服务质量”机制的差异服务，它对IP分组首标添加某种信息，使得网络中的中间节点、如路由器可按照不同方式来处理这些分组。但是，这些参数的设定没有标准化。因此，用于表明服务质量的具体等级的值对于不同IP网络是不同的。
在当前的系统中，服务质量参数在传统上在网络端点设置，但这些参数也可在经过配置的中间节点上改变。实现这样一种解决方案的问题在于，使用网络的所有客户机需要知道在任何特定网络中哪些服务质量设定适用。在移动通信服务结合IP网络、例如在未经许可的无线电接入网中的系统中，这特别成问题，因为在某个时间可能连接到网络的所有移动台必须知道适用设定。在提供具有不同服务质量需求的若干数据服务时出现类似问题。所有客户机的配置变得极为繁重。虽然各客户进行的手动配置是可行的，但这需要某种技能和知识为先决条件，因而易于出错并且最终不可靠。移动台的配置可通过SMS的传输来实现，但是，这也需要终端用户的某种动作、如接受SMS，并且必须提供某种系统以向适当的移动台发送SMS。
发明内容
因此，本发明的一个目的是在使配置开销为最小的同时提供一种适合于所传送数据的可接受服务质量。
根据本发明，这个和其它目的采用如所附权利要求中定义的节点、移动台、无许可无线电接入点及方法来实现。
更具体来说，本发明在其最广义的方面在于分组交换网络中的终端节点，其中终端节点设置成与连接到分组交换网络的服务器节点交换由分组首标和净荷数据组成的分组。终端节点包括适合从通过分组交换网络接收的分组的首标中提取服务质量参数值以及把所提取的服务质量参数值插入要通过分组交换网络传送给服务器节点的分组的首标中的至少一个模块。这样，终端节点自动适配通过分组交换网络接收的服务质量参数以与所接收分组中定义的服务质量的类型对应。这种系统意味着，只有服务器节点才需要采用特定分组交换网络上适用的服务质量参数来配置，因此极大地减少多用户网络中的安装和配置开销。
根据本发明的一个优选实施例，模块还适合存储最后所提取的服务质量参数值，并且在随后接收的参数值不同于所存储值时更新这个所存储的服务质量参数值。这极大地减少传送各分组之前所需的处理，因为服务质量参数值可缺省设置为所存储值，除非这个值被更新。
当终端节点为移动台并且分组交换网络是移动通信网络的接入网的一部分时，本发明特别有利，因为连接到分组交换网络的移动台的数量会不断变化。在没有预先配置移动台的情况下实现适当的服务质量大大简化了这类接入网的安装。
附图说明
通过以下结合附图对于作为实例提供的优选实施例的说明，本发明的其它目的和优点将变得明显。附图中：
图1示意说明移动通信系统的无许可无线电接入网，
图2说明根据图1的无许可无线电接入网的第一实施例的移动台、专用接入点和接入控制器之间的链路的简化信令平面，
图3说明根据图1的无许可无线电接入网的第二实施例的移动台、透明接入点和接入控制器之间的链路的简化信令平面，
图4说明IP分组的结构，
图5示意说明根据本发明的移动台的一部分，以及
图6是流程图，说明根据本发明的移动台或专用接入点与服务质量参数的适配的方法。
具体实施方式
具体参照具有结合宽带IP网络的接入网的移动通信系统来描述本发明。在示范实施例中，接入网是无许可无线电接入网，但是可以理解，本发明的原理同样适用于具有经由IP网络、IP多媒体系统(IMS)等连接到单会聚节点、如电话服务器的多个终端用户或客户机的任何基于服务器的网络。
图1说明无许可无线电接入网，它使移动台能够与传统移动通信网络、如GSM网络的核心网部分进行通信，并且通过这种其它通信网络经由无许可无线电接口进行。接入网10包括接入控制器AC103，它通过标准接口、如GSM蜂窝网的A或Gb接口与传统蜂窝移动通信网络NSS 20的核心网部分进行通信。假定经由这种无许可无线电接入网10所访问的服务包括移动服务，其中包括SMS和分组服务，例如通用分组无线电服务GPRS。为此，接入控制器AC 103将与核心网部分20中的移动服务交换中心MSC以及GPRS支持节点SGSN进行接口。
接入控制器AC 103经由宽带基于IP的分组交换网络102连接到多个接入点AP 101。分组交换网络102可能是优选地具有对因特网的访问权的专用私有网络或者已经存在的网络的组成部分，它连接到其它各种装置、节点以及还可能连接到其它私有和公共网络。接入点AC 101适合通过由图1中的双箭头13所表示的无许可无线电接口X与移动台MS 30通信，并且为此而包括无线电收发信机，它定义图1中的虚线所示的覆盖区或小区104，其方式与传统GSM基站收发信机的操作相似。
无许可无线电表示不要求移动网络运营商已经从适当的管理机构获得许可证的任何无线电协议。一般来说，这类无许可无线电技术必须是低功率的，因而与许可移动无线电服务相比属于有限范围。无线电接口可利用任何适当的无许可无线电协议，例如无线LAN协议或数字增强无绳电信(DECT)。但是，优选地使用蓝牙无线电，它具有高带宽以及比传统公共移动网络无线电更低的功耗。
接入点AP 101可能是接入网10中的专用实体，它们向接入控制器AC 103登记并且能够建立与移动台30的连接，而不取决于与接入控制器AC 103的连接。或者，接入点AP 101可能实质上对于移动台30和接入控制器AC 103都是透明的。在这后一种情况中，移动台30将通过宽带分组交换网络102建立直接与接入控制器AC 103的连接，反之亦然。
宽带分组交换网络102采用因特网协议IP在各种节点、即多个接入点101或移动台30和接入控制器103之间传送数据。宽带网络102上的链路始终是开放的，使得这个连接始终可用，而无需保留信道。具体来说，使用一种传输协议，它保持移动台MS 1与接入控制器AC 303之间的连接状态。适合的传输协议包括传输控制协议(TCP)、用户数据报协议(UDP)或者流控制传输协议(SCTP)。语音数据通常经由网络102采用实时协议RTP通过基于IP的用户数据报协议UDP来传送。
因此，通过宽带网络102的通信在其中接入控制器AC 103用作服务器节点的传统多对一节点结构中执行。多个端点在接入点AP101是专用接入点时由这些接入点提供，或者在接入点实质上透明时由连接到接入点的移动台30提供。这两个实施例的移动台30、接入点101和接入控制器103的信令平面的简化表示如图2和图3所示。
首先来看图2，说明移动台MS 30与接入控制器AC 103之间经由专用接入点AP 101的通信的信令平面。移动台MS具有两个平行协议栈，一个用于处理通过传统GSM无线电接口的通信，另一个用于处理通过无许可无线电或X接口与接入点AP进行的通信。在GSM侧，移动台具有无线电资源RR子层之下的GSM/GPRS无线电层。这个协议栈采用由本例中为蓝牙无线电层BT无线电的无许可无线电层、蓝牙适配层BAL及其之上的蓝牙无线电资源子层组成的栈取代。在两个平行栈之上是服务协调子层SSCS，它产生上层，诸如移动性管理层MM、连接管理层CM和IP/应用层。
专用接入点AP具有重复其X接口上的移动台MS中的无许可无线电层的层。上层协议通过接入点AP来转接。在接口上，通过IP网络102，栈以降序包括IP无线电资源子层IP-RR、用于处理传输控制协议和用户数据报协议TCP/UDP的层、因特网协议层IP。OSI层1和2协议处于IP协议层之下。在接入控制器AC中，仅示出IP网络接口层。这些层镜像接入点AP中所提供的那些层。上层协议在接入控制器中转接。与核心网的接口是本领域的技术人员众所周知的传统A或Gb接口，在此不作进一步详细说明。
在具有所谓的“透明”接入点AP的图3所述的实施例中，接入控制器AC的协议栈与图2相比没有改变。但是，支持无许可无线电或X接口的移动台MS中的协议栈以及接入点AP中的所有协议栈在图2所示的实施例上经过修改。具体来说，GSM接口和移动台MS的公共层在图2的实施例上没有改变，但是，无许可无线电或蓝牙无线电资源和蓝牙适配层已经以降序由因特网协议无线电资源子层IP-RR、TCP/UDP层和因特网协议层IP取代。这三个层在蓝牙无线电层之上提供。在透明接入点AP中，只有蓝牙无线电层和IP转接层在X接口上提供。IP转接层还处于与IP网络的接口上提供的OSI层1和2协议之上。其它所有层通过接入点AP转接。由于没有来自移动台MS或接入控制器AC的信令端接于接入点，因此接入点实质上对这些节点是透明的。
图4说明IP分组的结构。如此图所示，IP分组由首标50和净荷数据60组成。首标通常由20字节的数据组成。可添加其它可选字节。从最低有效字节开始的首标50的字段如下：4位协议版本；4位IP首标长度IHL；定义差异服务代码点(DSCP)的6位差异服务字段(DS)，之后跟随两个未使用位(当前未使用CU)，它们一起是先前的8位服务类型字段TOS；以字节为单位的16位数据报大小；16位分组标识；用于控制是否允许路由器对分组分片的4位标志；12位分片偏移；8位生存时间TTL，表明可通过其中路由分组的跳数或链路数；8位协议，表明所传送分组的类型；16位首标校验和；32位源IP地址；32位目标IP地址；选项(若有的话)。提供差异服务字段(DS)(先前是服务类型TOS的一部分)以表明来自网络的服务质量需要。不同的服务类型通过这个字段中称作差异服务代码点DSCP的不同值来表明。用于任何特定IP网络的这个字段中的值没有标准化。因此，如果采用特定网络的终端节点将完全采用服务质量机制，则必须采用在网络中适用的特定服务质量参数来配置。
对于具有诸如图1和图2所示的专用接入点AP 101或者图1和图3所示的移动台MS 30之类的大量客户机的那些网络，所有端点的配置变得极为繁重，特别是对于移动台，变得极为不可靠，因为订户必须参与配置，不可避免地导致错误。根据本发明，配置终端节点的需要被排除，因为终端节点而是自动适配所接收的服务质量参数。
现在来看图5，说明适合处理通过与宽带网络102的X接口所接收和发送的IP分组的移动台30的一部分。这个移动台30相当于图3所示的类型，它与透明接入点一起工作。所示部分包括用于通过无许可无线电接口X接收和发送数据的天线306。所接收数据由接收机模块301来接收，它提取IP分组并将它们传递给DSCP提取模块302。这个DSCP提取模块302从IP分组首标中的DS字段提取DSCP值。然后，数据被传递到处理电路303以便按照传统方式来处理剩余首标信息和净荷数据。这种处理电路的功能和结构是本领域中众所周知的，这里不作进一步详细说明。DSCP提取模块302还把所提取DSCP值和源IP地址传递给耦合到处理电路303的DSCP插入模块。要经由X接口传送的数据由处理电路303经由DSCP插入模块304发送给发射机305。这个模块把从DSCP提取模块302接收的DSCP值插入送往等于由DSCP提取模块302提取的所表明的源IP地址的目标IP地址的出局IP分组的DS首标字段。IP分组则被发送给传送模块305，并从其中发送给天线306，以便通过蓝牙或其它无许可无线电接口进行传送。插入出局IP分组的DSCP值将始终反映给定的源-目标对的最后所接收IP分组中包含的值。这样，确保接入控制器AC 103所设置的服务质量还将由移动台来设置。为了限制插入当前DSCP值所需的处理，DSCP提取模块302或者DSCP插入模块304具有用于存储最后设置的DSCP值的寄存器或存储器。当IP分组通过X接口接收时，所提取DSCP值则只是与所存储值进行比较。只有当这两个值不同时，新接收的值才被存储并用于所有将来的出局IP分组。可能需要不同的服务质量参数的业务的一个实例是用于建立移动台MS30与接入控制器AC 103之间的控制信道的信令、语音分组以及与用于数据服务、如GPRS中的不同业务相关的IP分组。与接入控制器AC 103的第一移动台发起的信令没有所存储DSCP。但是，最后存储的DSCP值优选地用于与相同接入控制器AC 103的所有后续移动台发起的信令。
图5所示的结构仅作为实例给出。大家会理解，DSCP提取、插入和存储可由单模块来执行，甚至与所接收和发送的IP分组的其它处理结合、例如采用微处理器电路来执行。
大家会理解，类似的DSCP提取和DSCP插入模块或者其等效功能将存在于图2所示的专用接入点中，因为这些元件则用作IP网络中的终端节点。实际上，这些模块可在通过IP网络与服务器节点进行通信的任何终端节点中提供，以避免在其工作之前配置服务质量参数的需要。
由与透明接入点AP 101结合使用的移动台MS 30中以及专用接入点101中的组合DSCP提取和插入模块302、304所执行的自动服务质量适配功能在6的流程图中示意说明。在两种情况中，通信采用接入控制器AC 103来进行，它实质上用作网络102中的这些节点的服务器。应当注意，接入控制器AC 103采用适用于所使用的特定宽带IP网络102的相关服务质量设定来配置。但是，只有这个节点才需要在工作之前配置。
图6的流程图在IP分组通过IP网络102以及还可能通过X接口接收时从步骤401开始。在步骤402，DSCP值从IP首标中提取。在步骤403，这个DSCP值与所存储DSCP值进行比较。如果这两个值彼此不同，则该方法转到步骤404，在其中，所存储DSCP值设定为所接收DSCP的值。这在已经存储前一个DSCP值以便更新DSCP值时以及还在没有存储DSCP值时同样适用。如果步骤403的比较显示所接收DSCP值与先前存储的值相同，则该方法转到步骤401，以及所存储DSCP值被插入出局IP分组的首标中。
已经具体参照结合IP网络102的移动通信的无许可无线电接入网描述了根据本发明的终端节点与所接收服务质量参数的适配。但是，本发明适用于其它类型的分组交换网络以及分组或数据报服务质量参数。例如，网络102可作为以太网第2层之上的第3层承载IP，在这种情况中，以太网中定义的服务质量参数可用来代替IP分组中的DSCP字段。本发明也不限于无许可无线电接入网，而是同样适用于分组交换网络上的类似多终端节点对服务器节点结构。

Claims (11)

1.一种分组交换网络(102)中的终端节点(30；101)，所述终端节点设置成与连接到所述分组交换网络的服务器节点(103)交换由分组首标(50)和净荷数据(60)组成的分组，其特征在于，所述终端节点(30；101)包括适合从通过所述分组交换网络接收的分组的首标(50)中提取服务质量参数值以及把所述所提取服务质量参数值插入用于通过所述分组交换网络传送给所述服务器节点的分组的首标(50)中的至少一个模块(302，304)。
2.如权利要求1所述的终端节点，其特征在于，所述模块(302，304)还适合存储最后所提取的服务质量参数值，并且在随后接收的参数值不同于所述所存储值的情况下更新所述所存储的服务质量参数值。
3.如权利要求1或2所述的终端节点，其特征在于，所述终端节点是经由无许可无线电接口连接到所述分组交换网络并且适合通过所述服务器节点(103)与移动通信核心网(10)进行通信的移动台。
4.如权利要求1或2所述的终端节点，其特征在于，所述终端节点是无许可无线电接入网的接入点(101)，所述接入点适合通过无许可无线电接口与移动台(30)进行通信。
5.如以上任一权利要求所述的节点，其特征在于，所述分组交换网络是IP网络，以及所述数据分组是由IP分组首标(50)和净荷数据(60)组成的IP分组。
6.一种用于经由无许可无线电接入网(10)与移动通信核心网(20)进行通信的移动台，所述移动台经由无许可无线电接口(13)连接到分组交换网络(102)并且适合通过所述分组交换网络与控制对所述移动通信核心网(20)的接入的接入控制器(103)交换由分组首标(50)和净荷数据(60)组成的数据分组，其特征在于，所述移动台包括适合从通过所述分组交换网络(102)接收的分组的首标(50)中提取服务质量参数值以及把所述所提取服务质量参数值插入用于通过所述分组交换网络传送给所述接入控制器(103)的分组的首标(50)中的至少一个模块(302，304)。
7.一种接入点，适合通过无许可无线电接口与移动台(30)进行通信，并且适合连接到分组交换网络(102)以及通过所述分组交换网络(102)与控制对移动通信核心网(20)的接入的接入控制器(103)交换由分组首标(50)和净荷数据(60)组成的数据分组，其特征在于，所述接入点(101)包括适合从通过所述分组交换网络(102)接收的分组的首标(50)中提取服务质量参数值以及把所述所提取服务质量参数值插入用于通过所述分组交换网络传送给所述接入控制器(103)的分组的首标(50)中的至少一个模块(302，304)。
8.一种自动调节通过分组交换网络(102)传送的数据分组的首标(50)中包含的服务质量参数的方法，所述方法包括以下步骤：
从所接收数据分组的首标(50)中提取服务质量参数值；
把所述所提取服务质量参数值插入要通过所述分组交换网络传送的数据分组的首标中。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：存储最后提取的服务质量参数值并且把所存储服务质量参数值插入要通过所述分组交换网络传送的数据分组的首标中。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：
把所提取服务质量参数值与所述所存储参数值进行比较；以及
如果这些值彼此不同，则采用所述所提取服务质量参数值来代替所述所存储服务质量参数值。
11.如权利要求8至10中的任一项所述的方法，其特征在于，所述数据分组是由IP分组首标和净荷数据组成的IP分组。
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