-
TECHNISCHES
GEBIET
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Bindungsmechanismus für Paketmediendatenströme. In einer Ausführungsform
verwendet der Bindungsmechanismus ein Berechtigungszeichen und eine
oder mehrere Datenstromkennungen zum Identifizieren von einem oder
mehreren Mediendatenströmen
einer Sitzung zur Berechtigung.
-
ALLGEMEINER
STAND DER TECHNIK
-
In
den letzten zehn Jahren hat sich die Anzahl der zellularen Vorrichtungen,
die von der Öffentlichkeit verwendet
werden, explosionsartig erhöht.
Mobiltelefone sind alltäglich,
und Minicomputer ["PDAs"] und Laptop-Computer
mit Funkfunktion werden zunehmend beliebter. Zellulare Vorrichtungen
werden zum Durchsuchen des World Wide Web, für unidirektionale und bidirektionale
Audio- und Video-Kommunikation, Instant Messaging und ebenso zum Übertragen
und Empfangen von anderen Arten von Multimedia-Informationen verwendet.
-
Während des
gleichen Zeitraums ist das Internet enorm gewachsen. In den frühen 1990er
Jahren wurde das Internet typischerweise für E-Mail, Textkommunikation
oder Dateiübertragung
verwendet. Heute wird das Internet immer noch für diese Zwecke genutzt, wird
aber auch für
unidirektionales Audio- und Video-Streaming, bidirektionale Audio-
und Video-Kommunikation,
Multimedia-Browsing und Messaging verwendet.
-
Das
Internet ist ein Beispiel für
ein paketvermitteltes Netzwerk. Welche Art von Informationen auch
immer über
das Internet gesendet werden, die Informationen werden in Datenpaketen übertragen.
Im allgemeinen besitzt ein Datenpaket 1) einen Header mit Adressen
des Absenders und des Ziels für
das Datenpaket und 2) einen Datennutzabschnitt mit einem Stück der Informationen.
Datenpakete werden im Internet von Computer zu Computer geleitet,
um vom Absender zum Ziel zu gelangen. Das Internet-Protokoll ["IP"] ist ein Satz von
Regeln für
das Senden von Datenpaketen über
das Internet. Es wurden verschiedene IP-Versionen entwickelt, ebenso
wie andere Paketdatenprotokolle.
-
Das
Internet bietet einige Vorteile als ein Telekommunikationsnetzwerk.
Es umspannt den Globus und schließt Redundanz ein, um einen
Geräteausfall
auszugleichen. Es arbeitet mit einer Reihe verschiedener Typen von
Netzwerken und Endbenutzergeräten.
-
Andererseits
machen einige Eigenschaften des Internets es für gewisse Anwendungen ungeeignet. Herkömmlicherweise
erfolgt die Lieferung von Datenpaketen über das Internet gemäß einem
Best-Effort-Modell. Ein Routing-Computer, (d.h. Router) leitet Datenpakete
so gut er kann weiter, wird aber manchmal durch die Datenverkehrmenge überflutet.
Zu solchen Zeitpunkten kann die Lieferung von Datenpaketen verzögert werden,
oder Datenpakete können
verlorengehen. Für
Anwendungen wie beispielsweise E-Mail ist dies nicht wirklich ein
Problem, weil die Lieferungszeit nicht kritisch ist und Datenpakete
erneut übertragen
werden können.
Für andere
Anwendungen sind Verzögerung
und Unterbrechung jedoch problematischer. Audiotelefonie und Videokonferenzen
weisen Grenzen hinsichtlich des Verzögerungsbetrags auf, der für die Kommunikation akzeptabel
ist. Audio- und Video-Streaming weisen weniger strenge Grenzen auf,
können
aber auch unter Verzögerung
und Unterbrechung leiden. Das Best-Effort-Modell des Internets behindert
die Entwicklung von Audio-, Video- und anderen IP-Multimedia-Anwendungen,
die höhere
Anforderungen an die Dienstgüte
["QoS"] aufweisen. Außerdem wird
Internet-Benutzern typischerweise eine pauschale Zugangsgebühr berechnet,
die keinen Bezug darauf hat, wie viele Datenpakete der Benutzer über das
Internet überträgt oder
empfängt.
Leuten, die das Internet für
E-Mail nutzen, kann daher unverhältnismäßig viel
berechnet werden im Vergleich zu Leuten, die das Internet für IP-Multimedia-Anwendungen
verwenden. Außerdem
steht Leuten, die für
eine höhere
QoS mehr bezahlen würden,
diese Option nicht zur Verfügung.
-
Einige
kürzliche
Entwicklungen haben sich darauf konzentriert, wie die guten Merkmale
des Internet genutzt werden können,
während
an den Eigenschaften, die es für
Anwendungen mit höheren
QoS-Anforderungen ungeeignet machen, gearbeitet wird. Andere Entwicklungen
konzentrierten sich auf die QoS in mobilen Telekommunikationsnetzwerken
und Ende-Ende-QoS
für Vorrichtungen,
die übergreifend
sowohl über
mobile Telekommunikations- als auch Paketvermittlungs-Netzwerke
kommunizieren.
-
I. Sitzungsinitiierungs-
und -beschreibungsprotokolle
-
Das
Sitzungs-Initiierungsprotokoll ["SIP"] ist ein Satz von
Regeln zum Erstellen, Ändern
und Beenden von Sitzungen mit einem oder mehreren Teilnehmern. Diese
Sitzungen umfassen Internet-Multimediakonferenzen, Internet-Telefonanrufe
und Multimediaverteilung. Das SIP wird hauptsächlich für Zeichengabeinformationen über Sitzungen
verwendet und arbeitet auf Protokollen der unteren Ebene, die Vorgänge wie
beispielsweise das Weiterleiten von Datenpaketen steuert.
-
Eine
SIP-Nachricht kann zum Beispiel eine Sitzungsbeschreibung gemäß dem Sitzungsbeschreibungsprotokoll
["SDP"] übertragen,
welches den Teilnehmern gestattet, sich über die Mediendatenströme für die Sitzung
zu einigen. Eine SDP-Beschreibung umfaßt eine Sitzungsebenenbeschreibung
(mit Details, die für die
Sitzung und die Mediendatenströme
gelten) und null oder mehrere Medienebenenbeschreibungen (mit Details,
die für
einen einzelnen Mediendatenstrom gelten). Die Sitzungsebenenbeschreibung
umfaßt
Informationen wie beispielsweise den Sitzungsnamen, (der durch eine
Zeile identifiziert wird, die in der SDP-Beschreibung mit "s=" beginnt),
und kann auch Verbindungsinformationen ("C="),
Bandbreiteninformationen "b=") und andere Informationen
enthalten. Eine Medienebenenbeschreibung ("m=")
umfaßt
Informationen wie beispielsweise Medientyp (z.B. Video, Audio),
Transportprotokoll und Format (z.B. MPEG-Video). Eine Medienebenenbeschreibung
kann auch Verbindungsinformationen, Bandbreiteninformationen und
andere Informationen enthalten.
-
Das
SIP unterstützt
Benutzermobilität
durch Proxy-Einsatz und Umleiten von Anfragen an den aktuellen Standort
des Benutzers. Zum Beispiel kann ein Benutzer seinen aktuellen Standort
bei einem SIP-Proxy registrieren, welcher als Zwischenstation für den Benutzer
für die
SIP-Zeichengabe
wirkt.
-
Das
SIP wurde erweitert, um die Anrufberechtigung unter Verwendung von
User Agents ["UAs"] und SIP-Proxies
zu unterstützen.
UAs (z.B. zellulare Vorrichtungen von Benutzern) werden als unsicher
betrachtet. Für
einen UA-initiierten Anruf läßt ein SIP-Proxy
Mediendaten zu/von dem UA zu. Der SIP-Proxy überträgt ein Medienberechtigungszeichen
zu dem UA. Wenn der UA bereit ist, Mediendaten mit einem anderen
Endpunkt auszutauschen, fordert der UA unter Verwendung des Medienberechtigungszeichens,
das er von seinem SIP-Proxy erhalten hat, eine Bandbreite an.
-
Für weitere
Informationen über
SIP und SDP siehe Kommentaraufforderung ["RFC"]
2543 und RFC 2327 von der Internet Engineering Task Force
["IETF"]. Zur oben beschriebenen
SIP-Extension siehe
IETF Internet Draft mit dem Titel "SIP Extensions for Media Authorization," Version 1.
-
II. Internet-Architekturen
der nächsten
Generation
-
Zur
Behandlung von Belangen der QoS über
das Internet wurden verschiedene Architekturen untersucht, die das
herkömmliche
Best-Effort-Modell des Internets verändern. Diese Architekturen
der nächsten Generation
umfassen die integrierten Dienste in der Internet-Architektur ["IntServ"] und die Architektur
für differenzierte
Dienste ["DiffServ"].
-
IntServ
definiert einen Satz von Erweiterungen des herkömmlichen Best-Effort-Modells
des Internets. In der IntServ-Architektur wird ein Einrichtungsmechanismus
verwendet, um Informationen so zu Routern zu transportieren, daß die Router
angeforderte Dienste für
Datenströme
bereitstellen können,
für welche
die Dienste erforderlich sind. Das Betriebsmittelreservierungsprotokoll
["RSVP"] ist ein Einrichtungsmechanismus. Mit
RSVP fordert ein Leitrechner eine spezifische QoS von dem Netzwerk
für einen
bestimmten Datenstrom an. Das Netzwerk antwortet, indem die Anforderung
zugelassen oder zurückgewiesen
wird. Für
zugelassene Anforderungen werden die entsprechenden Router konfiguriert,
um die QoS bereitzustellen. Für
zusätzliche Informationen über IntServ
und RSVP siehe RFC 1633, RFC 2205 und dazugehörige Spezifikationen.
-
In
der DiffServ-Architektur werden Datenpakete in einen von mehreren
aggregierten Datenströmen bzw.
in "Klassen" klassifiziert. Ein
Datenpaket-Header umfaßt
einen DiffServ-Codepunkt
["DSCP"], der die Klasse
des Datenpakets angibt. Ein Netzwerkknoten am Rand des DiffServ-Netzwerks,
(d.h. ein DiffServe-Randknoten), kann einen entsprechenden DDSCP
in den Datenpaket-Header stellen. Basierend auf dem DSCP kann ein
DiffServ-Router verschiedene Datenpaket-Weiterleitungsbehandlungen
auf das Datenpaket für
den nächsten
Sprung in dem DiffServ-Netzwerk anwenden. Für zusätzliche Informationen über Differv
siehe RFC 2474, RFC 2475 und dazugehörige Spezifikationen.
-
Zur
Behandlung von Belangen der Abrechnung für die Internet-Nutzung wurden
verschiedene Abrechnungsarchitekturen untersucht. Verschiedene Architekturen
rechnen nach Internet-Nutzung,
(z.B. Verkehrs- und/oder Verbindungszeit), Mobiltelekommunikations-Netzwerknutzung,
Sitzung oder Mediendatenströmen ab.
In verschiedenen Anwendungen bietet die Abrechnung nach Sitzung
und Datenströmen
die Vorteile der Einfachheit für
den Endbenutzer und der Flexibilität bei der Preisgestaltung für verschiedene
Netzwerke. Für zusätzliche
Informationen siehe die relevanten Spezifikationen der IETF und
das 3rd Generation Partnership Project ["3GPP"].
-
III. Ende-Ende-QoS
-
Wenn
Informationen über
das Internet zwischen zwei zellularen Vorrichtungen fließen, kann
die Ende-Ende-QoS sowohl von der QoS des Internet als auch der QoS
für die
Mobiltelekommunikations-Netzwerke (z.B. Global System for Mobile
Communication-["GSM"] oder Universal
Mobile Telecommunications System-["UMTS"]
Netzwerk) zwischen dem Internet und den zellularen Vorrichtungen
abhängen.
-
Das
3GPP hat zahlreiche Spezifikationen in bezug auf die QoS von Mobiltelekommunikations-Netzwerken und die
Ende-Ende-QoS eingerichtet. Die 3rd Generation Technical Specification
["3G TS"] 23.060 v3.6.0 beschreibt
Datenpaketdienste, die ein Paketdatenprotokoll ["PDP"]
wie das IP über
ein mobiles Telekommunikations-Netzwerk verwenden. 3G TS 23.207
v1.2.0 beschreibt ein Rahmenwerk für Ende-Ende-QoS und befaßt sich
damit, wie QoS-Anforderungen zwischen verschiedenen Netzwerken abgebildet
werden.
-
A. Trägerdienste
-
Um
eine gewisse QoS über
ein Netzwerk zu verwirklichen, wird im allgemeinen ein Trägerdienst
["BS", "Träger" oder "Dienst"] mit definierten
Merkmalen und definierter Funktionalität vom Ursprung bis zum Ziel
des Diensts über
das Netzwerk eingerichtet. Ein Trägerdienst umfaßt Gesichtspunkte,
die das Bereitstellen einer vertraglich vereinbarten QoS ermöglichen,
zum Beispiel Steuerungszeichengabe, Benutzerebenentransport und
Qos-Verwaltungsfunktionalität. 1 zeigt
eine Trägerdienst-Schichtarchitektur
(100) gemäß dem bisherigen
Stand der Technik. Ein Trägerdienst
auf einer spezifischen Schicht verwendet Dienste, die von den darunterliegenden
Diensten bereitgestellt werden, und bieten den Schichten darüber Dienste
an. Anderen Architekturen fehlen einer oder mehrere der in 1 gezeigten
Dienste, sie verwenden eine andere Dienstekonfiguration oder sie
verwenden andere Dienste. Für
zusätzliche
Informationen zu 1 und den Diensten und Komponenten,
auf die darin verwiesen wird, siehe 3G TS 23.207 v1.2.0., 3G TS
23.107 v4.0.0 und dazugehörige
Spezifikationen.
-
B. Beispiel-Netzwerkarchitektur
-
2 zeigt
ein vereinfachtes Beispiel einer Netzwerkarchitektur (200)
gemäß dem bisherigen
Stand der Technik. Andere Netzwerkarchitekturen sind möglich. Die
Architektur (200) umfaßt
ein UMTS-Netzwerk, das einen allgemeinen paketorientierten Funkdienst
["GPRS"] und ein Weitverkehrs-IP-Netzwerk
(240), (z.B. das Internet), verwendet.
-
In 2 ist
das lokale Benutzergerät
["UE"] (210)
zum Beispiel eine zellulare Vorrichtung, wie beispielsweise ein
Mobiltelefon oder ein Computer mit drahtloser Übertragungsfunktion. Der bedienende GPRS-Unterstützungsknoten
["SGSN"] (220)
und der Netzübergangs-GPRS-Unterstützungsknoten
["GGSN"] (230)
enthalten Funktionalität
zum Unterstützen
von GPRS für
mobile Telekommunikations-Netzwerke und können sich in dem gleichen oder
verschiedenen Netzwerkknoten befinden. Der SGSN (220) kommuniziert zum
Beispiel mittels Drahtleitungskanal mit einer Basisstation, die
wiederum mittels Funkübertragung
mit dem UE (210) kommuniziert. Der GGSN (230)
leitet Datenpakete, (z.B. Bereitstellen von DiffServ Edge, IntServ/RSVP-Zeichengabe
oder anderen Funktionen), zwischen dem UMTS-Netzwerk und dem Weitverkehrs-IP-Netzwerk
(240) weiter.
-
Die
IP-Trägerschicht
(270) umfaßt
einen IP-Trägerdienst
(272) zum Bereitstellen einer vertraglich vereinbarten
QoS von dem UE (210) zum dem entfernten Leitrechner (260),
der das UMTS-Netzwerk und das Weitverkehrs-IP-Netzwerk (240)
umfaßt.
Die Zugangsträgerschicht
(280) umfaßt
Trägerdienste
unterhalb der IP-Trägerschicht
(270), zum Beispiel einen UMTS-Trägerdienst
zum Bereitstellen einer vertraglich vereinbarten QoS zwischen dem
UE (210) und dem GGSN (230). 2 läßt die Details
des entfernten Zugangspunkts (250) und Zugangsträgerdiensts
zwischen dem Weitverkehrs-IP-Netzwerk (240) und dem entfernten
Leitrechner (260) außer
acht, welche die Seite des UE (210) widerspiegeln oder
verschieden sein können.
-
Das
UE (210) weist eine oder mehrere PDP-(z.B. IP) Adressen
auf, die statisch oder dynamisch zugewiesen sein können. Ein
oder mehrere PDP-Kontexte werden über den PDP-Kontextträger übergreifend eingerichtet
(z.B. der GPRS über
das UMTS-Netzwerk). Zum Beispiel fordert das UE (210) mit
einer PDP-Kontextaktivierungs-Anforderung einen Paketdatendienst
mit einer bestimmten QoS für
eine PDP-Adresse von einem Zugangspunktnamen ["APN"]
an. Der APN verweist auf ein externes Paketdatennetzwerk und/oder
einen Dienst und kann zum Abbilden der Anforderung auf einen GGSN
verwendet werden. Die angeforderte QoS kann mit einem QoS-Profil spezifiziert
werden.
-
Ein
QoS-Profil ist ein Satz von Attributen, die den Dienst für ein Netzwerk
spezifizieren, wie beispielsweise ein UMTS-Netzwerk. 3G TS 23.107
v4.0.0 beschreibt vier verschiedene UMTS-QoS-Verkehrsklassen, die sich hauptsächlich dadurch
unterscheiden, wie verzögerungsempfindlich
der Verkehr ist. Zusätzlich
zur Verkehrsklasse kann ein Benutzer des Trägers andere Attribute für den vom
Netzwerk bereitgestellten Dienst spezifizieren, einschließlich höchster Bitrate,
gewährleisteter
Bitrate und Übertragungsverzögerung.
-
Tabelle
1: UMTS-QoS-Verkehrsklassen in TS 23.107 v.4.0.0
-
Der
SGSN (220) und der GGSN (230) können die
angeforderte QoS entsprechend einem Teilnehmerprofil, aktuellen
Betriebsmitteln und anderen Kriterien ändern. Das UE (210)
kann zusätzliche
PDP-Kontexte mit der gleichen oder einer anderen QoS über den
PDP-Kontextträger
anfordern. Das UE (210) kann auch gewisse Attribute von
vorhandenen PDP-Kontexten ändern,
(z.B. mit einer PDP-Kontext-Änderungsanforderung).
Unter einigen Bedingungen können
der GGSN oder andere Netzwerkeinheiten Kontexte aktivieren oder ändern.
-
Für zusätzliche
Informationen zu 2, den Diensten und Komponenten,
auf die darin verwiesen wird, andere Netzwerkarchitekturen, PDP,
QoS-Profile und QoS für
UMTS-Netzwerke siehe
3G TS 23.207 v1.2.0, 3G TS 23.107 v4.0.0, 3G TS 23.060 v3.6.0 und
dazugehörige
Spezifikationen.
-
C. Richtlinienumsetzung
und QoS-Zusammenarbeit
-
3 zeigt
ein Rahmenwerk (300) mit QoS-Verwaltungsfunktionen für Ende-Ende-IP-QoS
gemäß dem bisherigen
Stand der Technik. 3 zeigt ein UE (310)
auf höchster
Ebene, ein UTRAN (320), wie beispielsweise ein Netzwerk
von zellularen Basisstationen, ein CN EDGE (330), wie beispielsweise
einen SGSN, einen Netzübergang
(340), wie beispielsweise eine GGSN, eine Proxy-Anrufsitzungssteuerungsfunktion ["P-CSCF"] (350)
und ein externes Netzwerk (360). Aus Gründen der Einfachheit zeigt 3 keine
Trägerdienstfunktionen
von unteren Schichten.
-
In 3 umfaßt der Netzübergang
(340) einen IP-Bus-Manager (342), eine Übersetzungs- (346) Funktion
und einen UMTS-BS-Manager (348). Der IP-Bus-Manager (342)
verwaltet die Zusammenarbeit mit dem externen Netzwerk (360)
unter Verwendung von Mechanismen wie beispielsweise DiffServ Edge,
RSVP/IntServ-Zeichengabe, Richtliniensteuerung oder Dienstgütevereinbarungen.
Der IP-BS-Manager (342) kommuniziert mit dem UMTS-BS-Manager (348) über die Übersetzungs-
(346) Funktion, welche die Zusammenarbeit zwischen den
Mechanismen und Parametern, (z.B. QoS-Parametern), des UMTS-Trägerdienstes und
denjenigen des IP-Trägerdienstes
bereitstellt. Andere Rahmenwerke sind möglich, zum Beispiel diejenigen,
die einen IP-Bus-Manager und eine Übersetzungsfunktion in dem
UE (310) umfassen, oder diejenigen, die andere Mechanismen
für die
Zusammenarbeit zwischen Netzwerken verwenden.
-
Das
Rahmenwerk (300) kann zur Zugriffssteuerung auf Richtlinienbasis
verwendet werden, wobei eine Richtlinien-Steuerungsfunktion ["PCF"] (353)
Entscheidungen in bezug auf IP-Richtlinien
auf Netzwerkbasis unter Verwendung von Richtlinieninformationen
und -regeln trifft. Richtlinieninformationselemente umfassen zum
Beispiel Adressen und genehmigte QoS für die IP-Datenströme einer
Sitzung. Die PCF (353) kommuniziert Richtlinieninformationen
an den IP-BS-Manager (342) in dem Netzübergang (340) über eine
Schnittstelle. Für
IP-Multimedia- und
andere Dienste können
Entscheidungen der lokalen Richtlinien auf Dienstbasis ["SBLP"] auf einen Träger angewendet
werden. SBLP-Entscheidungen umfassen die Interaktion zwischen dem
UE (310), dem Netzübergang
(340) und der P-CSCF (350).
-
Zusätzlich zu
der PCF (353) umfaßt
die P-CSCF (350) einen lokalen SIP-Proxy (351),
der für
SIP-Zeichengabe und zum Erhalten einer SDP-Beschreibung einer Sitzung
verwendet wird. Die P-CSCF (35) und PCF (353)
haben mehrere Rollen, einschließlich
der Zugangsberechtigung von QoS-Betriebsmitteln für die Sitzung,
die in der SDP-Beschreibung beschrieben wird. Die P-CSCF (350)/PCF
(353) können
ein Berechtigungszeichen für
eine SIP-Sitzung generieren und das Berechtigungszeichen mittels
SIP-Nachricht an das UE (310) senden. Das Berechtigungszeichen
entspricht zum Beispiel der IETF-Spezifikation für SIP Extensions for Media
Authorization.
-
Das
UE (310) stellt Betriebsmittelreservierungs-Anforderungen,
die der Netzübergang
(340) mit Berechtigungen von der PCF (353) abgleicht.
Zum Beispiel nimmt das UE (310) das Berechtigungszeichen
in die PDP-Kontextaktivierungs- oder -modifizierungsanforderungen
zusammen mit UMTS-QoS-Parametern auf. Das Berechtigungszeichen kann
dann verwendet werden, um die Anforderungen mit den Berechtigungen
von der PCF (353) zu korrelieren.
-
Der
Netzübergang
(340) ist der IP-Richtlinienumsetzungspunkt und hat mehrere
Rollen. Er steuert den Zugriff auf die QoS für den Datenstrom bzw. die Datenströme von IP-Paketdaten.
Die Richtlinieninformationen werden entweder von der PCF (353)
zu dem Netzübergang "geschoben" oder von der PCF
(353) über
den Netzübergang
(340) angefordert. Der Netzübergang (340) stellt
des weiteren die Datenstromsteuerungs-/Verknüpfungs-Funktionalität bereit
und ergreift Maßnahmen,
wenn die IP-Paketdaten für
einen Datenstrom die Berechtigung überschreiten.
-
Für zusätzliche
Informationen zur 3 und den Diensten und Komponenten,
auf die darin verweisen wird, siehe 3G TS 23.207 v.1.2.0 und dazugehörige Spezifikationen.
-
Im
allgemeinen ergibt sich durch eine Berechtigung pro Datenstrom eine
feinere Kontrolle über
Berechtigung, QoS-Verwaltung und Abrechnung als durch Berechtigung
pro Sitzung, was wiederum im Vergleich zur alleinigen Berechtigung
auf Netzwerkebene Vorteile aufweist. Das Berechtigungszeichen, das
während
der SIP-Zeichengabe generiert wird, ist jedoch unzureichend, um
mehrere verschiedene Datenströme
einer Sitzung für
die Berechtigung einzeln zu identifizieren.
-
Die
Patentanmeldung, die als internationale Veröffentlichung Nummer WO 00/10357
veröffentlicht worden
ist, beschreibt das Übertragen
von Datenpaketen in mehreren Datenströmen zu/von einer Mobilstation in
einem mobilen Kommunikationssystem. Mehrere Profile sind mit einem
Datenübertragungspfad
verknüpft, wobei
jedes Profil wenigstens einen QoS-Parameter aufweist. Jeder Datenstrom
bzw. jedes Datenpaket ist mit einem Profilkennzeichen versehen,
das eines der mehreren Profile angibt. Die Ablaufsteuerung und Richtlinienvorgabe
für die Übertragung
von einzelnen Datenpaketen basiert auf wenigstens einem QoS-Parameter
des Profils, das durch das Profilkennzeichen angegeben wird, das
mit dem fraglichen Datenstrom verknüpft ist.
-
KURZDARSTELLUNG
DER ERFINDUNG
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Bindungsmechanismus für Paketmediendatenströme. Der
Bindungsmechanismus verwendet ein Berechtigungszeichen und Paketmediendatenstromkennungen
zum Identifizieren von Paketmediendatenströmen einer Sitzung für die Berechtigung.
Dies bietet die Vorteile, ein Berechtigungszeichen pro Sitzung zu
verwenden, wobei auch die Betriebsmittelzugangsberechtigung und
-zuweisung auf der Basis von einzelnen Paketmediendatenströmen der
Sitzung gestattet wird. Der Bindungsmechanismus umfaßt verschiedene
Gesichtspunkte.
-
Gemäß einem
ersten Gesichtspunkt überträgt eine
Vorrichtung eine oder mehrere Nachrichten einschließlich Bindungsinformationen
für die
Berechtigung von einem oder mehreren Paketmediendatenströmen einer
Sitzung. Die Bindungsinformationen umfassen ein Berechtigungszeichen,
das, wenn es mit einer Paketmediendatenstromkennung kombiniert wird,
ausreichend ist, um einen Paketmediendatenstrom der Sitzung zu identifizieren.
Zum Beispiel überträgt ein UE
eine oder mehrere PDP-Kontextanforderungen einschließlich Bindungsinformationen.
Die Bindungsinformationen umfassen ein SIP-Medien-Berechtigungszeichen
und eine oder mehrere IP-Mediendatenstromkennungen.
-
Gemäß einem
zweiten Gesichtspunkt verarbeitet ein Netzwerkknoten Bindungsinformationen
zum Berechtigen von einem oder mehreren Paketmediendatenströmen einer
Sitzung. Die Bindungsinformationen umfassen ein Berechtigungszeichen.
Der Netzwerkknoten interpretiert jede der einen oder mehreren Paketmediendatenstromkennungen,
die sich auf das Berechtigungszeichen beziehen, um einen Paketmediendatenstrom
für die
Sitzung zu identifizieren. Zum Beispiel umfassen die Bindungsinformationen
ein SIP-Medien-Berechtigungszeichen
und eine oder mehrere IP-Mediendatenstromkennungen.
-
Zusätzliche
Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden ausführlichen
Beschreibung von beschriebenen Ausführungsformen hervor, die unter
Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen fortgeführt wird.
-
KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
-
1 ist
eine schematische Darstellung einer Trägerdienst-Schichtarchitektur
gemäß dem bisherigen Stand
der Technik.
-
2 ist
eine schematische Darstellung eines vereinfachten Beispiels einer
Netzwerkarchitektur gemäß dem bisherigen
Stand der Technik.
-
3 ist
eine schematische Darstellung, die QoS-Verwaltungsfunktionen für Ende-Ende-IP-QoS gemäß dem bisherigen
Stand der Technik veranschaulicht.
-
4 ist
ein Blockschaltbild einer entsprechenden Rechnerumgebung, in welcher
beschriebene Ausführungsformen
implementiert werden können.
-
5 und 6 sind
Ablaufdiagramme von Techniken für
einen Bindungsmechanismus unter Verwendung eines Berechtigungszeichens
und von (einer) IP-Mediendatenstromkennung(en).
-
AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG
-
Beschriebene
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf einen Bindungsmechanismus
zum Berechtigen von QoS, die für
einen oder mehrere IP-Mediendatenströme einer
Sitzung angefordert worden ist. Bindungsinformationen, die vom UE
zu einem GGSN übertragen
werden, umfassen ein SIP-Medien-Berechtigungszeichen. Der GGSN interpretiert
eine oder mehrere IP-Mediendatenstromkennungen, die sich auf das
SIP-Medien-Berechtigungszeichen
beziehen, um den einen oder mehrere IP-Mediendatenströme der Sitzung
zu identifizieren. In bezug auf Übertragungsbandbreite,
rechnerische Komplexität
und Zeichengabekomplexität
ist die Verwendung eines Berechtigungszeichens pro Sitzung effizienter
als die Verwendung eines unterschiedlichen Berechtigungszeichens
pro IP-Mediendatenstrom
der Sitzung. Gleichzeitig stellt die Verwendung von mehreren IP- Mediendatenstromkennungen
in Verbindung mit dem Berechtigungszeichen pro Sitzung einen einfachen
Mechanismus zur Betriebsmittelzugangsberechtigung und -zuweisung auf
der Basis von einzelnen IP-Mediendatenströmen der Sitzung bereit.
-
In
den beschriebenen Ausführungsformen
umfaßt
der Bindungsmechanismus mehrere Techniken und Systeme. Zwar werden
die Techniken und Systeme hierin typischerweise als Bestandteil
eines einzelnen integrierten Rahmenwerks beschrieben, doch können die
Techniken und Systeme getrennt, möglicherweise in Kombination
mit anderen Techniken und Systemen angewendet werden.
-
In
den beschriebenen Ausführungsformen
ist der Bindungsmechanismus Bestandteil eines Systems, das eine
Reihe von technischen Spezifikationen erfüllt, einschließlich vor
allem 3G TS 23.207, aber auch einschließlich 3G TS 23.107, 3G TS 23.060
und IETF Internet Draft mit dem Titel "SIP Extensions for Media Authorization". In alternativen
Ausführungsformen
arbeitet der Bindungsmechanismus in anderen Systemen und/oder mit
anderen Protokollen.
-
Tabelle
2 listet einige Akronyme und Abkürzungen
auf, die in der vorliegenden Anmeldung verwendet werden.
-
-
Tabelle 2: Akronyme und
Abkürzungen
-
I. Rechnerumgebung
-
4 veranschaulicht
ein verallgemeinertes Beispiel einer geeigneten Rechnerumgebung
(400), in der die beschriebenen Ausführungsformen implementiert
werden können.
Es ist nicht beabsichtigt, daß die Rechnerumgebung
(400) auf eine Einschränkung
hinsichtlich des Umfangs des Einsatzes oder der Funktionalität der Erfindung
hinweist. Die vorliegende Erfindung kann in verschiedenen Allzweck-
oder Sonder-Rechnerumgebungen implementiert werden, wie beispielsweise
zellularen Vorrichtungen oder anderen Benutzergeräten oder
GGSN- oder anderen Netzwerkknoten.
-
Unter
Bezugnahme auf 4 umfaßt die Rechnerumgebung (400)
wenigstens eine Verarbeitungseinheit (410) und einen Speicher
(420). In 4 ist diese grundlegendste Konfiguration
(430) innerhalb einer gestrichelten Linie enthalten. Die
Verarbeitungseinheit (410) führt vom Rechner ausführbare Befehle
aus und kann ein realer oder ein virtueller Prozessor sein. In einem
Mehrprozessorsystem führen
mehrere Verarbeitungseinheiten vom Rechner ausführbare Befehle aus, um die
Verarbeitungsleistung zu erhöhen.
Der Speicher (420) kann ein flüchtiger Speicher sein, (z.B.
Register, Cache, RAM), ein nicht-flüchtiger Speicher, (z.B. ROM, EEPROM,
Flash-Speicher usw.) oder irgendeine Kombination aus den beiden.
Der Speicher (420) speichert Software (480), die
den Bindungsmechanismus mit einem Berechtigungszeichen und Datenstromkennung(en) implementiert.
-
Eine
Rechnerumgebung kann zusätzliche
Merkmale aufweisen. Zum Beispiel umfaßt die Rechnerumgebung (400)
eine Speichervorrichtung (440), eine oder mehrere Eingabevorrichtungen
(450), eine oder mehrere Ausgabevorrichtungen (460)
und eine oder mehrere Kommunikationsverbindungen (470).
Ein (nicht gezeigter) Zusammenschaltungsmechanismus, wie beispielsweise
ein Bus, eine Steuereinrichtung oder ein Netzwerk, verbindet die
Komponenten der Rechnerumgebung (400) miteinander. Typischerweise
stellt die (nicht gezeigte) Betriebssystem-Software eine Betriebsumgebung
für andere
Software bereit, die in der Rechnerumgebung (400) ausgeführt wird,
und koordiniert Aktivitäten
der Komponenten der Rechnerumgebung (400).
-
Die
Speichervorrichtung (440) kann entfernbar oder nicht-entfernbar
sein und umfaßt
Magnetplatten, Magnetbänder
oder Kassetten, CD-ROMs, CD-RWs, DVDs oder jedes andere Medium,
das zum Speichern von Informationen verwendet werden kann und auf
das innerhalb der Rechnerumgebung (400) zugegriffen werden
kann. Die Speichervorrichtung (440) kann vom Rechner ausführbare Befehle
für die
Software (480) speichern, die den Bindungsmechanismus mit
einem Berechtigungszeichen und Datenstromkennung(en) implementiert.
-
Die
Eingabevorrichtung(en) (450) können eine Berührungseingabevorrichtung
sein, wie beispielsweise ein numerisches Tastenfeld, eine Tastatur,
eine Maus, ein Stift oder eine Rollkugel, eine Spracheingabevorrichtung,
eine Abtastvorrichtung oder eine andere Vorrichtung, die Eingabe
in die Rechnerumgebung (400) bereitstellt. Die Ausgabevorrichtung(en)
(460) können
eine Anzeigevorrichtung, ein Drucker, ein Lautsprecher, eine CD-Schreibvorrichtung
oder eine andere Vorrichtung sein, die Ausgabe aus der Rechnerumgebung
(400) bereitstellt.
-
Die
Kommunikationsverbindung(en) (470) ermöglichen die Kommunikation über ein
Kommunikationsmedium mit einer anderen Rechnereinheit. Das Kommunikationsmedium
transportiert Informationen, wie zum Beispiel vom Computer ausführbare Befehle,
Audio- oder Video-Informationen oder andere Daten in einem modulierten
Datensignal. Ein moduliertes Datensignal ist ein Signal, bei dem
eines oder mehrere seiner Merkmale so eingerichtet oder geändert werden,
daß Informationen
in dem Signal verschlüsselt
werden. Als Beispiel und nicht einschränkend umfassen Kommunikationsmedien
verkabelte oder drahtlose Medien, die mit einer Funkfrequenz, einem
elektrischen, optischen, Infrarot-, akustischen oder anderen Träger implementiert sind.
-
Die
Erfindung kann in dem allgemeinen Kontext von computerlesbaren Medien
beschrieben werden. Computerlesbare Medien sind alle verfügbaren Medien,
auf die in einer Rechnerumgebung zugegriffen werden kann. Als Beispiel
und nicht einschränkend
umfassen computerlesbare Medien in der Rechnerumgebung (400)
den Speicher (420), die Speichervorrichtung (440),
Kommunikationsmedien und Kombinationen von allem oben genannten.
-
Die
Erfindung kann in dem allgemeinen Kontext von computerausführbaren
Befehlen beschrieben werden, wie beispielsweise denjenigen, die
in Programm-Modulen enthalten sind, die in einer Rechnerumgebung
auf einem realen oder virtuellen Zielprozessor ausgeführt werden.
Im allgemeinen enthalten Programm-Module Routinen, Programme, Bibliotheken,
Objekte, Klassen, Komponenten, Datenstrukturen usw., die bestimmte
Aufgaben durchführen
oder bestimmte abstrakte Datentypen implementieren. Die Funktionalität der Programm-Module
kann je nach Wunsch in verschiedenen Ausführungsformen kombiniert oder
zwischen Programm-Modulen
aufgeteilt werden. Vom Rechner ausführbare Befehle für Programm-Module
können
in einer lokalen oder verteilten Rechnerumgebung ausgeführt werden.
-
Aus
Darstellungsgründen
verwendet die ausführliche
Beschreibung Begriffe wie "anfordern", "generieren" oder "ändern", um Rechnertätigkeiten in einer Rechnerumgebung
zu beschreiben. Diese Begriffe sind Abstraktionen auf höchster Ebene
für Vorgänge, die
von einem Rechner durchgeführt
werden und sollten nicht mit Handlungen verwechselt werden, die
von einem Menschen vorgenommen werden. Die tatsächlichen Rechnervorgänge, die
diesen Begriffen entsprechen, ändern
sich abhängig
von der Implementierung.
-
II. Bindungsmechanismus
-
Ein
hierin beschriebener Bindungsmechanismus verbindet einen PDP-Kontextträger mit
Richtlinieninformationen in einem GGSN, um die SBLP-Umsetzung und
QoS-Zusammenarbeit zu unterstützen.
Die Richtlinieninformationen in dem GGSN basieren auf IP-Mediendatenströmen. Der
Bindungsmechanismus identifiziert den bzw. die IP-Medienströme, die
mit einem PDP-Kontextträger
verknüpft
sind, und verwendet diese Identifizierungsinformationen beim Auswählen der
Richtlinieninformationen, die angewendet werden sollen.
-
Für den Bindungsmechanismus
sind die Bindungsinformationen, (z.B. ein Berechtigungszeichen und Datenstromkennung(en)),
die von einem UE bereitgestellt werden, ausreichend, um den bzw.
die IP-Mediendatenströme
zu identifizieren, die auf einem PDP-Kontext getragen werden. Der
Bindungsmechanismus stellt einen einfachen Mechanismus bereit, der
die Betriebsmittelzugriffsberechtigung und -zuweisung auf der Basis von
IP-Mediendatenströmen
ermöglicht,
wobei ein einzelnes Berechtigungszeichen in SIP-Zeichengabe- und PDP-Kontextaktivierungs-/-änderungs-Nachrichten
beibehalten wird. Dies wird den Vorteilen der Verwendung eines einzelnen
Berechtigungszeichens pro Sitzung und den Vorteilen der Betriebsmittelzugriffsberechtigung und
-zuweisung pro Datenstrom gerecht.
-
Für die Richtlinieninformationen
verwendet die P-CSCF/PCF zum Beispiel eine SDP-Beschreibung einer Sitzung, um die Berechtigung
für die
Sitzung zu berechnen, einschließlich
Einschränkungen
in bezug auf IP-Betriebsmittel, IP-Paketdatenströme und (möglicherweise) IP-Ziele. Eine berechtigte
Sitzung kann eine oder mehrere Datenstromberechtigungen enthalten,
wobei jede Datenstromberechtigung einen IP-Datenstrom-5-Tupel, (d.h.
Ursprungsadresse und -anschluß,
Zieladresse und -anschluß,
Protokoll) für
den Datenstrom, eine Spezifikation von berechtigten Betriebsmitteln
für den
Datenstrom, und einen DSCP enthält,
die einen zugewiesenen DiffServ pro Sprungverhalten für den Datenstrom
identifiziert.
-
Die
IP-Richtlinienumsetzung basiert auf IP-Mediendatenströmen, während UMTS-Träger auf PDP-Kontexten
von einem UE zu einem GGSN basieren: Wenn ein PDP-Kontext aktiviert
oder geändert
wird und SBLP in Kraft sind, verwendet der GGSN die Richtlinieninformationen,
die mit IP-Mediendatenströmen verknüpft sind,
um den Träger
zu berechtigen. Das UE steuert die Abbildung von IP-Mediendatenströmen auf PDP-Kontexte,
und das UE versorgt den GGSN mit Bindungsinformationen, um es ihm
zu ermöglichen,
die Richtlinieninformationen für
PDP-Kontextaktivierungs-/-änderungs-Anforderungsnachrichten
korrekt zu identifizieren. Andernfalls verfügt der GGSN nicht über ausreichende
Informationen, um die Richtlinieninformationen zu identifizieren,
die zum Berechtigen des Trägers
erforderlich sind.
-
Die
IETF SIP Working Group hat in Erwägung gezogen, ein Berechtigungszeichen
pro IP-Mediendatenstrom
in einer SDP-Beschreibung zu verwenden, das dann von dem UE als
Bindungsinformationen für
den GGSN bereitgestellt werden könnte.
Zwar ist dies von der Architektur her richtig, doch erfordert diese
Näherungsweise
eine Änderung
des SDP und das Senden von mehr Informationen zwischen der PCF,
dem GGSN und dem UE.
-
Im
Gegensatz dazu werden für
den hierin beschriebenen Bindungsmechanismus IP-Mediendatenströme durch ihre Reihenfolge in
einer SDP-Beschreibung identifiziert. Zum Beispiel ist der erste
Mediendatenstrom, (der durch eine mit "m=" beginnende
Zeile in der SDP-Beschreibung
identifiziert wird), Datenstrom 1, der zweite Mediendatenstrom ist
Datenstrom 2 usw. Da sowohl die P-CSCF/PCF und das UE die SDP-Beschreibung
haben, identifizieren sie die Datenströme in konsistenter Weise. Berechtigungsinformationen
von der P-CSCF/PCF und Bindungsinformationen von dem UE können beide
die Mediendatenströme
oder Datenströme
identifizieren.
-
5 und 6 zeigen
Techniken (500, 600) für einen Bindungsmechanismus,
der ein Berechtigungszeichen und IP-Mediendatenstromkennung(en)
verwendet. 5 und 6 veranschaulichen
allgemein die Zeitsteuerung für
den Bindungsmechanismus; die tatsächliche Zeitsteuerung hängt von
den zugrundeliegenden Protokollen, (z.B. SIP und PDP), Netzwerk
usw. ab.
-
Unter
Bezugnahme auf 5 und 6 überträgt (610)
die P-CSCF/PCF während
der SIP-Zeichengabe
ein Berechtigungszeichen und eine SDP-Beschreibung zu dem UE. Das
UE empfängt
(510) das Berechtigungszeichen und die SDP-Beschreibung.
-
Das
UE überträgt (520)
dann eine PDP-Kontextanforderung. Beim Aktivieren/Ändern eines
PDP-Kontexts nimmt das UE das Berechtigungszeichen als die Bindungsinformationen
in die Anforderung auf. Zum korrekten Abbilden von Mediendatenströmen auf
PDP-Kontexte sollte das UE auch eine oder mehrere Datenstromkennungen
gemäß der SDP-Beschreibung aufnehmen.
(Das Berechtigungszeichen wurde von der P-CSCF/PCF während der
SIP-Zeichengabe an das UE gesendet (610), und die Datenstromkennungen
wurden von dem UE gemäß der Abfolge
der Mediendatenströme
in dem SDP abgeleitet.) Eine Datenstromkennung benötigt nur
eine kleine Anzahl von Bits, so daß sich für die Funkverbindungsleistung
nur eine minimale Auswirkung zeigt. Insbesondere sind Bindungsinformationen
in den PDP-Kontextaktivierungs-/-änderungs-Nachrichten
enthalten, um den PDP-Kontextträger
mit Richtlinieninformationen zu verknüpfen. Der PDP-Konfigurationsoptionen-Parameter,
(ein optionaler Parameter, der in einer PDP-Kontextaktivierungs-/-änderungs-Anforderung
signalisiert wird), wird zu diesem Zweck verwendet. Alternativ wird
ein anderer Parameter verwendet, wie beispielsweise ein Verkehrsdatenstrom-Vorlagenparameter
eines PDP-Kontexts.
-
Das
Berechtigungszeichen ist über
PDP-Kontexte, die mit einem APN verknüpft sind, übergreifend eindeutig und entspricht
der IETF-Spezifikation in Bezug auf SIP Extensions for Media Authorization.
-
Die
Datenstronnkennungen identifizieren die IP-Mediendatenströme, die
mit der SIP-Sitzung verknüpft
sind. Wie oben beschrieben, können
die Datenstromkennungen auf der Reihenfolge von Mediendatenströmen in der
SDP-Beschreibung basieren. In diesem Fall ist eine Datenstromkennung,
die mit dem Berechtigungszeichen kombiniert ist, ausreichend, um
einen IP-Mediendatenstrom eindeutig zu identifizieren, da Datenstromkennungen
in bezug auf ein Berechtigungszeichen interpretiert werden.
-
Damit
QoS und Richtlinieninformationen aus der PCF "herausgezogen" werden können, kann das Berechtigungszeichen
auch gestatten, daß der
GGSN die Adresse der PFC bestimmt, die verwendet werden soll.
-
Der
GGSN empfängt
(620) die PDP-Kontextanforderung und verarbeitet die PDP-Kontextanforderung.
Zum Beispiel identifiziert (630) der GGSN den bzw. die
Mediendatenströme,
die mit dem PDP-Kontextträger
verknüpft
sind, unter Verwendung der Bindungsinformationen, fragt (640)
die PCF nach den Richtlinieninformationen ab, die auf den bzw. die
IP-Medienströme
angewendet werden sollen, die durch die Bindungsinformationen identifiziert
worden sind, und verwendet die empfangenen Richtlinieninformationen,
die mit dem bzw. den IP-M4diendatenströmen verknüpft sind, um den Träger zu berechtigen
(650), wenn dies hinsichtlich der Richtlinieninformationen
zutreffend ist.
-
Die
SIP-Sitzungsänderung
kann zu Änderungen
an der SDP-Beschreibung führen,
wie beispielsweise zum Hinzufügen
oder Löschen
von Mediendatenströmen.
(Zum Beispiel befindet sich bei einer Implementierung, wenn ein
Mediendatenstrom gelöscht
wird, die entsprechende "m"-Zeile immer noch
in der SDP-Beschreibung, die auf "m=0" gesetzt
wird. Das entsprechende QoS-Betriebsmittel für diesen gelöschten Datenstrom
wird in der PCF auf Null gesetzt. Wenn ein neuer Mediendatenstrom
hinzugefügt
wird, wird er an dem Ende der vorhandenen SDP-Beschreibung hinzugefügt.) Die
P-CSCF/PCF kann ein neues Berechtigungszeichen ausgeben, wenn sich
die SDP-Beschreibung ändert.
Wenn die mit einem PDP-Kontext verknüpften Betriebsmittel sich als
ein Ergebnis der SIP-Sitzungsänderung
erhöhen,
sendet das UE eine PDP-Kontextänderung
mit dem alten (oder neuen) Betriebsmittelzeichen und Datenstromkennungen.
-
Nachdem
die Prinzipien meiner Erfindung unter Bezugnahme auf gewisse beschriebene
Ausführungsformen
beschrieben und veranschaulicht worden sind, ist klar zu erkennen,
daß die
beschriebenen Ausführungsformen
in Anordnung und Detail geändert
werden können,
ohne von solchen Prinzipien abzuweichen. Es sollte verstanden werden,
daß die
Programme, Prozesse oder Verfahren, die hierin beschrieben wurden,
sich nicht auf irgendeinen bestimmten Typ von Rechnerumgebung beziehen
oder darauf beschränkt
sind, sofern nichts anderes angegeben ist. Verschiedene Typen von
Mehrzweck- oder Sonder-Rechnerumgebungen können in Übereinstimmung mit den hierin
beschriebenen Lehren verwendet werden oder in Übereinstimmung mit diesen Vorgänge durchführen. Elemente
der beschriebenen Ausführungsformen,
die in der Software gezeigt sind, können in der Hardware implementiert
werden und umgekehrt.