WO2005027417A1 - Procede de soutien d'acces radio a une session multimedia ip dans un reseau umts - Google Patents

Procede de soutien d'acces radio a une session multimedia ip dans un reseau umts Download PDF

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WO2005027417A1
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Baijun Zhao
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Definitions

  • the present invention relates to the technology related to IP Multimedia Subsystem (IMS) in UMTS (Universal Mobile Telecommunications System), and in particular to the realization of IP Multimedia Session (Sess ion) Radio Access Bearer (RAB) Unequal Error Protection (UEP) in UMTS system ) Methods.
  • IMS IP Multimedia Subsystem
  • UMTS Universal Mobile Telecommunications System
  • RAB Radio Access Bearer
  • UDP Unequal Error Protection
  • the UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) system is a third-generation mobile communication system that uses WCDMA for wireless technology. Its standardization work is completed by the 3GPP (Third Generation Partnership Project) organization. So far, four versions have been developed, namely Release 99, Release 4. Release 5 and Release 6. In Release 5, the UMTS core network introduced a new domain, namely the IP Multimedia Subsystem (IMS) domain, on the basis of some Circuit Switched (CS) domains and Packet Switched (PS) domains.
  • IMS IP Multimedia Subsystem
  • the IMS domain is a network that provides IP multimedia services using IP application-level signaling SIP (Session Initiation Protocol) to implement IP multimedia session call control.
  • SIP Session Initiation Protocol
  • Its core is a network called Call State Control Function (CSCF) that is functionally equivalent to a SIP server.
  • CSCF Call State Control Function
  • the original PS domain core network namely the GPRS (General Packet Radio Service) packet data network, is actually a packet network that provides IP multimedia service signaling and user data bearer.
  • GPRS General Packet Radio Service
  • the CS domain provides better support for unequal error protection of sessions and stream-type services including AMR (Adaptive Multi-Rate) voice services.
  • AMR Adaptive Multi-Rate
  • the CS domain core network has complete information about the structure of the AMR voice frame data stream. Therefore, the CS domain core network can specify parameters such as the format of its substream SDU (Service Data Unit) when establishing the RAB of AMR voice. And thus without The line interface implements unequal error protection for each subflow.
  • IP multimedia sessions are established through end-to-end application-level signaling, and through RAMP
  • the SGSN sends RAB allocation or modification instructions to the UMTS radio access network (UTRAN) through RANAP signaling, and UTRAN sends RB (wireless) to the UE through RRC (radio link control) signaling. Bearer) establishment request.
  • UTRAN UMTS radio access network
  • RRC radio link control
  • Bearer Bearer
  • IE u Quality of service ⁇ such as "Modify PDP Context Reques t” carries parameters that reflect media characteristics such as media stream format. As shown in FIG. 4, since the IE "Quality of service" in the current protocol does not support the structure of multiple sub-flows, the IE needs to be modified.
  • the PDP Context activation or modification request message initiated by the UE is "Act iva te PDP Context Reques t", "Modify PDP Context Reques t” and other media carrying media stream format and other media. Parameters of the characteristic. However, this program does not work for IE ⁇ Quality of service "is modified, but an IE is added as a transparent" container "that contains media features.
  • the present invention proposes an effective implementation method for the problems existing in the prior art mentioned above.
  • the user equipment and the IP multimedia subsystem establish an IP multimedia session through SIP / SDP (Session Description Protocol) application-level signaling, and determine related media characteristics through SIP / SDP negotiation;
  • SIP / SDP Session Description Protocol
  • the IP multimedia subsystem maps the relevant SDP parameters to authorized IP QoS parameters on the one hand, and also extracts the format information of the media IP packet from the relevant SDP parameters, and the authorized IP QoS parameters and the Format information of the media IP packet is transmitted to the GPRS packet data network;
  • the GPRS packet data network maps the authorized IP QoS parameters to the authorized UMTS QoS parameters, and converts the format information of the media IP packet to relevant information reflecting the format of the media IP packet in the RANAP (Radio Access Network Application Protocol) message.
  • Parameters typically IE U SDU Forma t Information ";
  • the UMTS QoS parameters from the user equipment are compared with the authorized UMTS QoS parameters in the GPRS packet data network. According to the comparison result, the UMTS radio access network agrees to the activation or update of the PDP Context.
  • the GPRS packet data network transmits the relevant parameters reflecting the information of the media IP packet format to the UMTS radio access network through a RANAP message. Based on the information, the UMTS radio access network applies the non-equivalence error protection mechanism to establish the corresponding radio access bearer. Optimization of RAB.
  • the method overcomes the problem of inconsistency with the functional division of the existing 3GPP protocol architecture caused by the prior art relying on the terminal UE instead of the core network to provide media characteristics parameters such as the media stream format to the RNC, and the potential post-UE To Compatibility issues, do not change the existing 3GPP protocol framework, and use the existing SBLP-based QoS control mechanism in the IMS domain to make the non-equivalence error protection implementation method consistent with the UMTS end-to-end IP QoS structure.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of an IMS domain network structure in the UMTS according to the present invention
  • FIG. 2 is a UMTS end-to-end QoS structure
  • Figure 3 is a schematic diagram of UMTS bearer service establishment
  • Figure 4 shows the structure of the information unit "Quaity of Serv ice"
  • Figure 5 shows the QoS attribute parameters of the UMTS bearer service
  • Figure 6 shows the process of establishing an IP multimedia session in the IMS domain
  • FIG. 7 shows the SDU format of the AMR voice RAB
  • Figure 8 is a schematic diagram of the 12.2kbps AMR / RTP / UDP / IPv6 packet structure using the octet alignment mode
  • Figure 9 is a schematic diagram of the 12.2kbps AMR / RTP / UDP / IPv6 packet structure using the bandwidth effective mode
  • FIG. 10 is a schematic diagram of IMS domain IP multimedia service quality of service parameter mapping
  • FIG. 11 is a signaling process of an IMS domain IP multimedia service RAB non-equal error protection implementation method proposed by the present invention
  • FIG. 12 is a prior art solution based on RRC signaling
  • Figure 13 is a prior art solution based on a transparent "container”. detailed description
  • FIG. 1 is a schematic diagram of an IMS domain network structure in a UMTS according to the present invention.
  • the UE user equipment
  • the UTRAN UMTS radio access network
  • the air interface that is, the Uu interface, where the UTRAN is made by Node B (Node B) and RNC (radio network controller)
  • the interface between UTRAN and SGSN is Iu-PS interface
  • SGSN and GGSN are network elements of the PS domain core network, the interface between them is Gn interface
  • GGSN and The interface of the external packet data network (PDN) is a Gi interface.
  • the CSCF is generally divided into network elements with three different functions: P-CSCF, S-CSCF, and I-CSCF. Among them, the P-CSCF is connected to the GGSN through a Gi interface.
  • the P-CSCF is a network element that directly performs SIP signaling interaction with the Internet in the visited network. It is functionally equivalent to a SIP proxy server, and its IP address is found by the UE during the registration process in the IMS network. of.
  • the S-CSCF is the multimedia session master server of the UE in its home network. It is responsible for the UE's registration in the IMS network and processes all service requests of the UE.
  • the I-CSCF is used to shield the IP addresses of the network elements in the IMS domain within the operator's network. It functions similarly to a firewall.
  • the IMS domain mainly provides IP multimedia services such as voice, audio and video with high real-time requirements.
  • IP multimedia services such as voice, audio and video with high real-time requirements.
  • UTRAN and GPRS packet data networks provide SIP signaling and user data bearer services for IP multimedia services. Therefore, IMS The QoS (Quality of Service) of the domain IP multimedia service is closely related to the QoS of the UMTS bearer service. To this end, the following will further explain the establishment of the UMTS bearer service, the UMTS bearer service QoS structure, and the IMS domain IP multimedia session establishment process.
  • the end-to-end QoS structure of UMTS is defined.
  • Figure 2 shows the UMTS end-to-end QoS structure.
  • the UMTS bearer service is composed of two segments, namely a radio access bearer (RAB) service and a core network bearer service, and the radio access bearer service is composed of a radio bearer service and an Iu bearer service.
  • RAB radio access bearer
  • Iu bearer service Iu bearer service
  • GPRS packet data network UMTS hosting service is also called GPRS bearer service
  • a GPRS The bearer service corresponds to a PDP Context (packet data protocol context).
  • PDP Context is a general term for all relevant information sets of the UE-second session. It includes QoS attribute parameters, PDP type, PDP address assigned to the UE (IP address for IP networks), and a gateway (ie, GGSN) connected to an external PDN. ) And other information.
  • UMTS supports multiple PDP contexts that use the same PDP address. Each PDP context can have different QoS requirements.
  • TFT Service Flow Template
  • TFT is a set of packet filters, which can distinguish the packets of each PDP Context of the same PDP address according to DiffServ code points, IPv6 protocol, IP source address, and so on.
  • the TFT is generated and managed by the UE.
  • the uplink direction of the TFT is in the UE, and the downlink direction is transmitted from the UE to the GGSN by the PDP Contex activation or modification process.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of a process of establishing a UMTS bearer service initiated by a UE.
  • an application in the UE wants to initiate a session, it initiates a request to activate the PDP Context to the SGSN through an API (Application Programming Interface) interface, and the corresponding message carries the QoS attributes required by the application. Parameters, such as PDP Contex t related information.
  • the SGSN and the GGSN allocate resources required by the core network bearer and establish the corresponding core network bearer according to the QoS attribute parameter. Among them, the SGSN and the GGSN can limit the QoS attribute parameters requested by the UE according to network capabilities, load conditions, and operation policies.
  • the QoS attribute parameters of the PDP Contex t are also mapped to the QoS attribute parameters of the corresponding RAB.
  • the SGSN initiates the RAB allocation command to the RNC, and the RNC allocates the required radio resources and establishes the Iu bearer and the radio bearer according to the RAB QoS attribute parameters provided by the SGSN. In this way, an UMTS bearer of an application of the UE is established in the UMTS network.
  • the UE uses signaling "Ac t iva te PDP Contex t Reques t" to establish the first PDP Context, it may also use signaling "Ac t iva te Secondary PDP Context Reques t" to establish an additional PDP Context for the same PDP address
  • the signaling also includes TFT parameters.
  • You can also use the "Modify PDP Context Request" signaling to modify the QoS attribute parameters of the PDP Context.
  • GPRS session management signaling and procedures please refer to 3GPP's TS23.060, TS24.008 and other protocol documents.
  • the above GPRS session management messages such as PDP Context activation and modification all carry an information element (IE) "Quality of service" containing the QoS attribute parameters of the PDP Context.
  • Fig. 4 shows the information element "Quality of Service” structure.
  • Octet represents an octet, of which Octetl ⁇ 0ctet5 is used for GPRS network before UMTS
  • Octet6 ⁇ Octetl4 is used for UMTS
  • its various parameters are shown in Figure 5.
  • FIG. 5 For detailed definitions, please refer to the 3GPP protocol document TS23. 107.
  • FIG. 6 shows the IMS domain IP multimedia session establishment process.
  • the UE first accesses the GPRS network through a GPRS Attach process. After that, the UE will initiate a request to activate a PDP context, thereby establishing an IMS application-level SIP.
  • the signaling GPRS bearer channel after that, the UE starts to register with the CSCF through SIP signaling to obtain the IMS service.
  • the UE completes the IMS registration, it can accept the calling or called request of the IMS multimedia session at any time.
  • the related call processing is completed through the end-to-end SIP signaling process controlled by CSCF.
  • the second PDP Context When the SIP-level call processing is completed, the second PDP Context will be activated, thereby establishing a GPRS bearer for IP multimedia user data.
  • the reason why multiple PDP contexts are needed is because the QoS attributes required by application-level signaling and multimedia user data are different.
  • the source coding mode and media characteristics used are negotiated through end-to-end SIP signaling controlled by the CSCF.
  • the control of the CSCF is performed according to the network's resource conditions, service capabilities, and operations. Policies, etc. restrict and authenticate source coding modes and media characteristics.
  • SDU Format Information is a QoS parameter item unique to RAB services and can be applied to session and stream type services.
  • SDU Format Information gives the SDU transmitted from the core network by the RAB. (Service Data Unit) format information. Using this format information, the RNC can achieve unequal error protection (UEP), thereby optimizing the QoS of the RAB and improving the utilization rate of wireless resources.
  • UDP unequal error protection
  • the QoS parameter item "SDU Format Information” is sent from the core network to the RNC through a RANAP (Radio Access Network Application Protocol) message "RAB Assignment Request".
  • the IE carried in the "RAB Assignment Request” message includes the IE "RAB parameters", which actually contains all the QoS attribute parameters of the RAB.
  • SDU parameters is a secondary IE of IE "RAB parameters".
  • RAB parameters When the data stream sent from the core network to the RNC via the Iu interface is composed of multiple RAB subflows with different QoS requirements, each subflow is Corresponding to the respective DU parameters "parameter items.
  • This IE contains four secondary IEs:" SDU error ratio "," Residual BEET, "" Delivery of Erroneous SDUs n .
  • U SDU forma t informa tion parame ter ", of which IE”
  • the SDU for information parameter describes the "SDU Format Information" parameter in the above UMTS bearer service QoS attribute parameter.
  • SDU format information parameter contains two secondary IE u Sub flow SDU size n (subflow SDU size) And "RAB Subflow Combination bit rate” Combined bit rate), one or a combination of which describes the RAB format information.
  • the "Subflow SDU size” is generally used to describe the SDU format of its RAB, as shown in Figure 7.
  • RNC based on the "SDU parame ter s n parameter item, corresponding to each of the RAB sub-streams of different QoS requirements, by selecting a different radio parameters such as type of channel coding, rate matching attributes, etc. to achieve unequal error protection for different sub-streams, such that the effective Utilize wireless resources and guarantee QoS of RAB services c
  • the VoIP service in the IMS domain is used as an example to further introduce the RTP packet payload format of AMR voice and the QoS mechanism in the IMS domain.
  • the unequal error protection of the VoIP service is taken as an example here, the method and principle proposed by the present invention are also applicable to other IMS domain IP real-time multimedia services.
  • the transmission protocol of the VoIP service in the IMS domain is RTP (Real-time Transport Protocol) / UDP (User Datagram Protocol) / IP, where the IP layer protocol can adopt IPv4 or IPv6 version, according to the 3GPP specification TS26.
  • the IMS domain VoIP service uses a narrowband AMR speech codec or a wideband AMR (AMR-WB) speech codec, and their RTP payload data format follows the IETF (Internet Engineering Technology Group) standard RFC3267, and according to 3GPP Standards TS25. 414 and TS25. 415, the user plane wireless network layer protocol Iu UP of the Iu-PS interface adopts transparent mode.
  • the user plane transport network layer protocol GTP-U (user plane GPRS tunneling protocol) packet bearer of the Iu-PS interface Is the user data packet consisting of the above RTP / UDP / IP packet header and the RTP payload part, where the payload of RTP, that is, the format and structure of the AMR or AMR-WB coded data block, as defined by the IETF standard RFC3267 .
  • the AMR or AMR-WB coded data frame carried by the RTP is composed of three parts, that is, a frame header, a content list, and speech coded data.
  • the frame The format supports two modes, namely the bandwidth effective mode and the octet alignment mode. Among them, the bandwidth effective mode is in bits and there is no need to add padding bits. Therefore, in a network with limited bandwidth resources such as wireless, the bandwidth can be effectively used. Group alignment mode facilitates interconnection with other networks.
  • the RTP payload defined by RFC3267 can adopt any flexible structure according to requirements. The detailed description of the specific frame structure is usually used as part of the SDP message body. It is determined through end-to-end negotiation during SIP signaling such as session establishment. of.
  • a SIP message is composed of a SIP protocol header and a message body.
  • the SIP protocol header corresponds to the control signaling for session call establishment, termination, and modification defined by the SIP protocol, and all information related to the session and media is used.
  • the SDP (Session Description Protocol) protocol is described and encapsulated as a message body in a SIP message.
  • the SDP description is divided into a session-level description and a media-level description.
  • the media-level description includes information such as a media type, an encoding method, a transmission protocol, and a media format.
  • Figure 8 and Figure 9 show the typical structure of an AMR voice frame with an RTP / UDP / IPv6 carrying rate of 12.2kbps in these two modes (the definition and role of each field in the figure can refer to the relevant technical standards of the IETF In the figure, shades are used to distinguish the A, B, and C bits of 12.2kbps AMR speech. Different types of encoded bits have different importance for speech decoding, so their protection levels, that is, QoS requirements are different. .
  • VoIP packets in the IMS domain are mainly composed of three types of data bits, namely RTP / UDP / IP packet headers, AMR speech frame headers, and AMR speech encoding data, and AMR speech encoding data is divided into different categories with different QoS requirements. Encoding bits. As mentioned earlier, as long as the RNC has obtained all the information about these formats, it can implement an unequal error protection mechanism for wireless performance optimization.
  • FIG. 10 is a schematic diagram of QoS parameter mapping of IP multimedia services in the IMS domain. Root According to the UMTS end-to-end IP QoS structure given by TS23.207, the QoS of IP multimedia services in the IMS domain is managed and controlled based on SBLP (service-based local policy) technology. Among the functional units related to the IP QoS management function in the UE, GGSN, and P-CSCF shown in FIG.
  • SBLP service-based local policy
  • the IP bearer service management functional unit adopts a standard IP QoS mechanism to manage IP bearer services, and typically includes DiffServ (Differentiated Services) Edge function or RSVP (Resource Reservation Protocol) function, where the IP bearer service management function of the UE is optional, the GGSN IP bearer service management function is required, and in order to support SBLP-based end-to-end IP QoS management Technology also includes a policy enforcement point (PEP) function.
  • the P-CSCF contains a PDF (Policy Decision Function) unit, and the interface between it and the GGSN Go follows the COPS (Public Open Policy Service) protocol of the IETF.
  • COPS Public Open Policy Service
  • the translation / mapping function is responsible for the mutual conversion of QoS parameters between the UMTS bearer service and the upper layer.
  • the IP QoS parameters are mapped to the required UMTS QoS parameters.
  • the application layer such as SDP
  • the IP layer (Eg RSVP) QoS parameters are mapped to the required UMTS QoS parameters.
  • media-related characteristics including media type, encoding method, transmission protocol, and media format are determined through end-to-end S IP / SDP signaling negotiation controlled by CSCF.
  • the P-CSCF forwards the relevant SDP information determined to the PDF to the PDF, and the PDF maps the relevant SDP parameters to authorized IP QoS parameters and transmits them to the GGSN through the Go interface.
  • the GGSN then transmits the authorized IP QoS.
  • the parameters are mapped to authorized UMTS QoS parameters.
  • the UE also maps the relevant SDP parameters and application requirements determined through negotiation into certain UMTS QoS parameters, and sends them to the PS domain core network through the PDP Context activation or modification request message as an IE "Quality of service”.
  • GGSN On the other hand, the UE also maps the relevant SDP parameters and application requirements determined through negotiation into certain UMTS QoS parameters, and sends them to the PS domain core network through the PDP Context activation or modification request message as an IE "Quality of service”.
  • GGSN Once the PDP Context activation or modification request is received, the GGSN will compare the u Quali ty of service "requested by the UE with the corresponding authorized UMTS QoS parameters. If the UE's QoS request is within the PDF authorization range, the PDP Context Requests for activation or modification will be accepted, otherwise they will be rejected.
  • the interfaces of all functional units except the Go interface are internal interfaces related to the implementation and are not standardized.
  • COPS is a query / response protocol based on the client / server model. It defines a standard interface framework that allows user-specific information to be encapsulated in objects without modifying the COPS protocol itself.
  • standard COPS messages SSQ, 0PN, CAT, CC, KA, SSC, etc. are used to establish and maintain the connection between PDF and GGSN.
  • the COPS messages related to QoS policy control are REQ, DEC, RPT and DRQ.
  • the P-CSCF will provide the following SDP information in the S IP / SDP message to the PDF functional unit:
  • o source direction (originator or terminator);
  • the relevant IP quality of service parameters are transmitted to the GGSN through the COPS message of the Go interface, and the GGSN maps the relevant IP quality of service parameters to authorized UMTS QoS parameters, so that the policy enforcement point of the GGSN
  • the function controls the QoS requested by the UE.
  • "Authorized QoST mainly includes two types of parameters, that is, the data rate in the uplink and downlink directions and the largest QoS category.
  • the above SDP parameters refer to the IETF specification RFC 2327, and the above SDP parameters are mapped to
  • Authorized Qo Detailed algorithm of parameters Reference can be made to the 3GPP specification TS29.208.
  • FIG. 11 illustrates a signaling process of a method for implementing RAB unequal error protection of an IMS domain IP multimedia service according to the present invention.
  • application-level SIP / SDP call processing is used to establish an IP multimedia session, which includes negotiating media characteristics such as the media encoding and decoding methods described in TS23.228 and TS24.228, and the P-CSCF transmits the relevant SDP parameters to the PDF.
  • the SDP parameters are mapped to parameters such as "Authorized Qo ⁇ " by the PDF.
  • the PDF also extracts the media IP packet format information from the relevant SDP parameters and encapsulates the media IP packet format information in the "Media Flow Inff".
  • the COPS message of the Go interface transmits the parameters in the current standard such as "Authorized QoST” and the "Media Flow Info” in the present invention to the GGSN.
  • the UE maps the relevant SDP parameters and application requirements into certain UMTS QoS parameters to form IE "Quality of service”, send to SGSN through PDP Context activation or modification request message, SGSN sends Gn interface messages such as "Crea te PDP Context Reques t", "Upda te PDP Context Reques t" to GGSN, according to the present invention, GGSN transparently forwards Media Flow Info "to SGSN in the corresponding response message, and SGSN converts" Media Flow Info "to the IE U SD in the aforementioned RANAP related message U Forma t I ⁇ forma t ion ".
  • the SGSN can enable the RNC to establish an optimized RAB with unequal error protection characteristics in UTRAN through standard Iu interface signaling and mechanisms.
  • the present invention slightly modifies the Gn and Go interface signaling of the existing 3GPP specifications, that is, in the Gn interface message "Crea te PDP Context Response" and
  • the present invention does not involve modification of this interface, but in order to enable PDF to be extracted Information such as media format forms "Media Flow Info". Therefore, in addition to the SDP parameters provided to the PDF by the P-CSCF required in the aforementioned TS29.207, according to the present invention, the P-CSCF should also provide the following SDP parameters to the PDF:
  • PDF can obtain the format information of the media IP packet and form the parameter "Flow Inf (T.
  • the media IP packet can be divided into the following segments: RTP / UDP / IP packet header, RTP payload header Coded bits of different QoS types in the media data (such as A / B / C bits of 12.2kbps AMR), "Media Flow Info” includes the position of different segments in the IP packet and the u SDU of the corresponding segment parameters such as error ra tio ", u Residual BER", and u Delivery of Erroneous SDUs ".
  • the position of different segments in the IP packet can be expressed in multiple ways, such as the length of each segment represented by bits or the first one from the packet.
  • the bit distance, etc., and the QoS parameters of each segment U SDU error ratio , u Residual BEET, "Delivery of Erroneous SDUs", etc. can be derived by using certain algorithms in combination with certain empirical data and other SDP parameters.
  • the present invention names the media IP packet format information extracted by the PDF from the relevant SDP parameters as Media Flow Info n .
  • the present invention does not limit the name of the format information and may use other names.
  • the present invention is described using the UMTS system as an example, the methods and principles proposed by the present invention are also applicable to other mobile communication systems, such as CDMA2000, GPRS / EDEG, and the like.

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Description

UMTS 网络中 IP多媒体
会话无线接入承载的方法 技术领域
本发明涉及 UMTS (通用移动通信系统） 中与 IP多媒体子系 统（IMS )相关的技术， 特别涉及在 UMTS系统中实现 IP多媒体会 话 （Sess ion ) 无线接入承载 （ RAB ) 非等错误保护 （ UEP ) 的方 法。 背景技术
UMTS (通用移动通信系统）系统是无线技术采用 WCDMA的第 三代移动通信系统， 其标准化工作由 3GPP (第三代合作项目 ）组 织完成，到目前为止已发展四个版本， 即 Release 99、 Release 4、 Release 5和 Release 6。 在 Release 5中， UMTS核心网在 有 的电路交换（CS )域和分组交换（PS )域的基础上， 引入了一个 新的域即 IP多媒体子系统 （ IMS ) 域。
IMS域是采用 IP应用级信令 SIP (会话发起协议） 实现 IP 多媒体会话呼叫控制的提供 IP多媒体业务的网络，其核心是功能 上相当于 SIP服务器的称为呼叫状态控制功能 （CSCF ) 的网元。 在 IMS域网络结构中， 原 PS域核心网， 即 GPRS (通用分组无线 业务）分组数据网， 实际上是作为提供 IP多媒体业务信令和用户 数据承载的分组网络。
在当前的 3GPP规范中， CS域对包括 AMR (自适应多速率） 语音业务在内的会话及流类型业务的非等错误保护提供了较好的 支持。 以 AMR语音业务为例， CS域核心网具有完全的 AMR语音 帧数据流结构的信息， 因此 CS域核心网可以在建立 AMR语音的 RAB时指定其子流 SDU (服务数据单元）的格式等参数， 从而在无 线接口上实现各子流的非等错误保护。 相比之下， 在 IMS域中， IP多媒体会话是通过端到端的应用级信令建立的， 而通过 RAMP
(无线接入网应用协议）信令控制 IP多媒体会话 RAB建立的核心 网网元是 SGSN (服务 GPRS支持节点） ， 但是 PS域核心网仅为 IMS多媒体业务提供分组承载业务， SGSN并不能直接获得与媒体 特性相关的信息， 因此， 现有的 3GPP 协议规范尚不能有效实现 IMS域的实时 IP多媒体业务 RAB的非等错误保护机制。
针对这一问题， 3GPP的文献 TR21. 877、 Tdoc S2-020289及 Tdoc S2-021159等提出了三种实现方案。 在如图 12所示方案一 中， 完成应用级信令呼叫处理后， UE (用户设备）将 PDP Context
(发起分组协议上下文）激活或修改请求， SGSN通过 RANAP信令 向 UMTS无线接入网（UTRAN)发送 RAB分配或修改指示， UTRAN则 通过 RRC (无线链路控制）信令向 UE发送 RB (无线承载）建立请 求， UE收到此消息后， 在返回的响应消息中， 通过增加反映媒体 流格式等媒体特性参数的 IE (信息单元） ， RNC (无线网络控制 器）可以根据此参数确定具有非等错误保护机制的新的 RAB无线 参数。 这时， RNC需对已建立的 RB进行重配。
在方案二中， 上述文献提出直接由 UE发起的 PDP Context 激活或修改请求消息即 "Act iva te PDP Context Reques t" 、
"Modify PDP Context Reques t" 等的 IE u Quality of service^ (服务质量）携带反映媒体流格式等媒体特性的参数。如图 4所示， 由于当前协议中 IE " Quality of service" 并不支持多个子流的 结构， 因此， 需要对该 IE进行修改。
在如图 13 所示方案三中， 与方案二类似由 UE发起的 PDP Context 激活或修改请求消息即 " Act iva te PDP Context Reques t" 、 "Modify PDP Context Reques t" 等携带媒体流格 式等媒体特性的参数。 但是， 该方案并不对 IE ^ Quality of service" 进行修改， 而是新增一个 IE, 该 IE作为携带包含媒体 特性的透明 "容器" 。 之所以称为透明 "容器" ， 是因为 SGSN并 不对该 IE进行解析， 而是简单地从来自 UE的 PDP Context激活 或修改消息中取出该透明 "容器"，并直接拷贝到 RANAP消息 "RAB As s ignment Reques t" 或 "RAB Modify Reques t" 等中从而转发 给 RNC， 而 RNC可对此透明 "容器" 进行解析， 从而确定支持非 等错误保护机制的 RAB无线参数。
尽管上述文献提出了三种可能的方案支持 IMS 域业务的非 等错误保护机制， 但它们都存在一定程度的问题。 方案一直接使 用 RRC消息传递媒体流格式等媒体特性参数， 导致先建立一个临 时性的 RB又立即重新配置， 因此造成无线资源的浪费， 而且， 媒 体流格式等媒体特性参数是与无线特性不同属性的参数， 在 RRC 中使用与现有协议功能框架结构不一致。 方案二需要修改 GPRS 会话管理相关信令中的一个重要 IE " Quality of service" ， 从 而会造成较大的后向兼容问题。 虽然方案三相比之下对现有协议 影响较小， 但正如 3GPP的文献 Tdoc S2- 022739所指出的， 这三 种方案都存在一个共同的问题，即它们都依赖于终端 UE而不是核 心网向 RNC提供媒体流格式等媒体特性参数，这与现有 3GPP协议 体系结构的功能划分是不一致的，且它们都需要修改与 UE相关的 协议， 从而会造成较大的后向兼容问题。 本发明正是针对上述问 题提出了一种支持 IMS域业务的非等错误保护机制的有效方法。 发明内容
为了在 IMS域实施非等错误保护机制以优化 IP多媒体业务 RAB的 QoS并提高无线资源的利用率， 本发明针对上述现有技术 存在的问题， 提出了一种行之有效的实现方法。
根据本发明， 提供了一种通用移动通信系统（UMTS ) 网络中 IP多媒体会话无线接入承载方法， 所述 UMTS 网络包括： 用户设 备（UE ) 、 UMTS无线接入网 （UTRAN ) 、 GPRS分组数据网、 IP多 媒体子系统， 所述方法包含下述步骤：
用户设备与 IP 多媒体子系统之间通过 SIP/SDP (会话描述 协议）应用级信令建立 IP多媒体会话，并通过 SIP/SDP协商确定 相关的媒体特性；
IP 多媒体子系统一方面将有关 SDP 参数映射为授权的 IP QoS参数，另外还从有关 SDP参数中提取媒体 IP分组的格式信息， 通过与 GPRS分组数据网的接口将所述授权的 IP QoS参数和媒体 IP分组的格式信息传送给 GPRS分组数据网；
GPRS 分组数据网将所述授权的 IP QoS 参数映射为授权的 UMTS QoS参数， 并将媒体 IP分组的格式信息转换为 RANAP (无 线接入网应用协议）有关消息中反映媒体 IP分组格式信息的有关 参数， 典型地为 IE U SDU Forma t Informa tion "；
所述用户设备将所述协商确定的媒体特性和应用需求映射 为 UMTS QoS参数， 并在分组协议上下文（PDP Context ) 的激活 或更新请求消息中发送至 GPRS分组数据网；
在 GPRS分组数据网对来自用户设备的 UMTS QoS参数与所述 授权的 UMTS QoS参数进行比较， 根据比较结果， UMTS无线接入 网同意 PDP Context的激活或更新。
之后 GPRS分组数据网将 反映媒体 IP分组格式信息的有关 参数通过 RANAP消息传送给 UMTS无线接入网， UMTS无线接入网 根据该信息在建立相应无线接入承载时， 应用非等错误保护机制 实现 RAB的优化。
根据本发明， 该方法克服了现有技术依赖于终端 UE而不是 核心网向 RNC 提供媒体流格式等媒体特性参数而造成的与现有 3GPP协议体系结构的功能划分不一致的问题以及潜在的 UE后向 兼容问题， 不改变现有 3GPP协议框架，利用已有的 IMS域中基于 SBLP的 QoS控制机制， 使非等错误保护的实现方法与 UMTS的端 到端 IP QoS结构一致。 附图说明
为了更充分地理解本发明及其优点，可以参照以下结合附图 所作的说明。 在这些附图中：
图 1为根^本发明的 UMTS中 IMS域网络结构示意图； 图 2为 UMTS端到端 QoS结构；
图 3为 UMTS承载业务建立示意图；
图 4为信息单元 "Qua l i ty of Serv ice" 的结构； 图 5为 UMTS承载业务 QoS属性参数；
图 6为 IMS域 IP多媒体会话建立过程；
图 7为 AMR语音 RAB的 SDU格式；
图 8为采用八位组对齐模式的 12. 2kbps AMR/RTP/UDP/IPv6 分组结构示意图；
图 9 为釆用带宽有效模式的 12. 2kbps AMR/RTP/UDP/IPv6 分组结构示意图；
图 10为 IMS域 IP多媒体业务服务质量参数映射示意图； 图 11为本发明提出的 IMS域 IP多媒体业务 RAB非等错误保 护实现方法的信令过程；
图 12为基于 RRC信令的现有技术方案；
图 13为基于透明 "容器 " 的现有技术方案。 具体实施方式
下面将结合附图充分说明本发明。
图 1为根据本发明的 UMTS中 IMS域网络结构示意图。 在图 1所示 UMTS的 IMS域网络结构中， UE (用户设备）通过空中接口 即 Uu接口与 UTRAN ( UMTS无线接入网）相连， 其中， UTRAN 由 Node B (节点 B )与 RNC (无线网络控制器）组成， UTRAN与 SGSN (服务 GPRS支持节点） 的接口为 Iu-PS接口， SGSN和 GGSN (网 关 GPRS支持节点）为 PS域核心网的网元， 它们之间的接口为 Gn 接口， 而 GGSN与外部分组数据网（PDN )的接口为 G i接口。 CSCF 通常划分为 P-CSCF、 S- CSCF、 I-CSCF 三种不同功能的网元， 其 中， P-CSCF通过 Gi接口与 GGSN连接。
在 IMS域网络中， P-CSCF是在拜访网络中直接与 ϋΕ进行 SIP 信令交互的网元， 它在功能上相当于 SIP代理服务器， 其 IP 地 址是 UE在 IMS网络的注册过程中被发现的。 S-CSCF是 UE在其归 属网络的多媒体会话主控服务器，它负责 UE在 IMS网络的注册并 对 UE所有的业务请求进行处理。 I-CSCF用来屏蔽运营商网络内 部 IMS域各网元的 IP地址， 它在功能上起到类似防火墙的作用。 关于详细的 IMS 域各网元的功能描述， 可以参考 3GPP 文献 TS23. 228 ο
IMS域主要提供实时性要求较高的语音、 音视频等的 IP 多 媒体业务， 如前所述， UTRAN和 GPRS分组数据网为 IP多媒体业 务提供了 SIP信令和用户数据的承载业务， 因此， IMS域 IP多媒 体业务的 QoS (服务质量）是与 UMTS承载业务的 QoS密切相关的。 为此， 以下将对 UMTS承载业务的建立、 UMTS承载业务 QoS结构 及 IMS域 IP多媒体会话建立过程作进一步的阐述。
在 3GPP的文献 TS23. 107中， 定义了 UMTS端到端的 QoS结 构。 图 2示出了 UMTS端到端 QoS结构。 如图 2所示， UMTS承载 业务由两段组成，即无线接入承载（ R AB )业务和核心网承载业务， 而无线接入承载业务又由无线承载业务和 Iu承载业务组成。对于 GPRS分组数据网 UMTS承栽业务又称为 GPRS承载业务，一个 GPRS 承载业务是与一个 PDP Context (分组数据协议上下文）相对应 的。 PDP Context是 UE—次会话过程所有相关信息集合的总称， 它包括 QoS属性参数、 PDP类型、分配给该 UE的 PDP地址（对 IP 网络即为 IP地址）、 与外部 PDN相连的网关（即 GGSN )等信息。
UMTS支持多个使用同一 PDP地址的 PDP Context , 每个 PDP Context可以有不同 QoS要求。为了区分同一 PDP地址的不同 QoS 需求的 PDP Context的分组，在 UMTS中采用了 TFT (业务流模板） 技术。 TFT是一组分组过滤器的集合， 可以根据 DiffServ码点、 IPv6 ϋ量标 i己、 IP源地址等区分同一 PDP地址的各 PDP Context 的分组。 TFT由 UE产生并管理， 其中上行方向 TFT在 UE中， 下 行方向由 PDP Contex t激活或修改过程从 UE传送到 GGSN。
图 3为 UE发起的 UMTS承载业务的建立过程示意图。 如图 3 所示， 当 UE中的一个应用要发起一次会话时， 它通过 API (应用 编程接口）接口向 SGSN发起激活 PDP Context 的请求， 在相应 的消息中携带了该应用所需的 QoS属性参数等 PDP Contex t相关 信息。 SGSN与 GGSN根据该 QoS属性参数分配核心网承载所需的 资源并建立相应的核心网承载， 其中， SGSN与 GGSN可根据网络 能力、负载状况、运营策略等限制 UE请求的 QoS属性参数。另夕卜， 还将该 PDP Contex t的 QoS属性参数映射成相应 RAB的 QoS属性 参数。 之后， 由 SGSN向 RNC发起 RAB分配命令， RNC根据 SGSN 提供的 RAB QoS属性参数分配所需的无线资源并建立 Iu承载和无 线承载。 这样， 就在 UMTS网络中建立了一条该 UE的一个应用的 UMTS承载。 在该 UE采用信令 "Ac t iva te PDP Contex t Reques t" 建立第一个 PDP Context 后， 还可以采用信令 " Ac t iva te Secondary PDP Context Reques t" 建立同一 PDP地址的附加的 PDP Context , 该信令除了包含该附加的 PDP Contex t 的 QoS属 性参数等相关信息外，还包括 TFT参数。此外，对已经建立的 PDP Context, 还可以使用 "Modify PDP Context Request" 信令对 PDP Context的 QoS属性参数等进行修改。 关于 GPRS会话管理信 令和过程的详细描述， 可以参考 3GPP的 TS23.060、 TS24.008等 协议文献。
在上述 PDP Context激活、 修改等 GPRS会话管理消息中， 都携带了包含该 PDP Context的 QoS属性参数的信息单元（IE) "Quality of service" ， 图 4 示出了信息单元 "Quality of Service"的结构。图中，0ctet表示八位组，其中， Octetl ~ 0ctet5 用于 UMTS之前的 GPRS网络， Octet6~Octetl4用于 UMTS, 其各 项参数如图 5 所示， 其详细定义可以参考 3GPP 的协议文献 TS23.107。 注意到图 5所示 UMTS承载业务 QoS属性参数中， "服 务数据单元格式信息" （ "SDU Format Information" ) 和 "Allocation/Retention Priority" 没有包含在上述信息单元 "Quality of service" 中， 这是因为这两个参数是 RAB业务的 QoS参数项。
图 6为 IMS域 IP多媒体会话建立过程。在图 6 所示 IMS域 IP多媒体会话建立过程中， UE首先经过 GPRS附着（ GPRS Attach ) 过程接入到 GPRS网络， 之后 UE将发起激活笫一个 PDP Context 的请求， 从而建立起一条 IMS应用级 SIP信令的 GPRS承载通道， 此后， UE开始通过 SIP信令向 CSCF进行注册， 从而取得 IMS服 务。 当 UE完成 IMS注册后，可随时接受 IMS多媒体会话的主叫或 被叫请求，相关的呼叫处理是通过经由 CSCF控制的端到端的 SIP 信令过程完成的。 当 SIP级呼叫处理完成后， 将激活第二个 PDP Context,从而建立起用于 IP多媒体用户数据的 GPRS承载。之所 以需要多个 PDP Context, 是因为应用级信令与多媒体用户数据 所需要的 QoS属性不同。
在 IMS域端到端多媒体会话初始建立或重配过程中，媒体采 用的源编码模式和媒体特性等是通过 CSCF控制的端到端 SIP信令 协商完成的， 为了防止终端对网络资源的非授权使用， CSCF的控 制表现为根据网络的资源状况、 业务能力及运营策略等对源编码 模式和媒体特性等进行限制和认证。
为了进一步阐明本发明， 以下还将对上面提到的 UMTS承载 业务 QoS属性参数中的 "SDU Format Information" 参数作进一 步的描述。 如前所述， "SDU Format Information" 是 RAB 业 务特有的 QoS 参数项， 可应用于会话和流类型业务， 根据 TS23.107, "SDU Format Information" 给出了由 RAB传输的来 自核心网的 SDU (服务数据单元） 的格式信息， 利用此格式信息 RNC可以实现非等错误保护（ UEP ) , 从而优化该 RAB的 QoS并提 高无线资源的利用率。
才艮据 3GPP规范 TS23.107 和 TS25.413， QoS 参数项 "SDU Format Information" 是通过 RANAP (无线接入网应用协议） 消 息 "RAB Assignment Request" 从核心网发送到 RNC的。 在 "RAB Assignment Request" 消息所携带的 IE 中， 包含 IE "RAB parameters" , 该 IE实际上包含了该 RAB的所有 QoS属性参数。
IE "SDU parameters" 是 IE "RAB parameters" 的一个次级 IE, 当从核心网经 Iu接口发送到 RNC的数据流由多个不同 QoS需求的 RAB 子流组合而成时， 每一个子流均分别对应各自的 DU parameters"参数项。该 IE包含了 " SDU error ratio"、 "Residual BEET、 "Delivery of Erroneous SDUsn . u SDU forma t informa tion parame ter" 四个次级 IE, 其中， IE " SDU forma t informa t ion parameter 描述的就是上述 UMTS承载业务 QoS属性参数中的 "SDU Format Information" 参数。 IE " SDU format information parameter 包含两个次级 IE u Sub flow SDU sizen (子流 SDU 大小） 和 "RAB Subflow Combination bit rate" ( RAB子流组 合比特速率） ， 它们之一或组合描述了 RAB的格式信息， 关于这 两个 IE的具体用法， 可以参考 3GPP规范 TS25. 413。 其中， 对于 AMR ( 自适应多速率）语音业务一般使用 " Subflow SDU size" 来描述其 RAB 的 SDU 格式， 如图 7 所示。 RNC 根据上述 " SDU parame ter sn 参数项， 对应各个 RAB子流不同的 QoS需求， 通过 选择不同的无线参数如信道编码类型、 速率匹配属性等实现对不 同子流的非等错误保护， 从而有效利用无线资源， 并保证 RAB业 务的 QoS c
另外， 为了更好地阐明本发明的方法， 以下将以 IMS域中的 VoIP业务为例， 对 AMR语音的 RTP分组净荷格式及 IMS域的 QoS 机制等做进一步的介绍。尽管这里是以 VoIP业务的非等错误保护 为例的，但本发明提出的方法和原则对其它 IMS域 IP实时多媒体 业务也是适用的。
根据 3GPP规范 TS26. 236 , IMS域的 VoIP业务的传输协议是 RTP (实时传输协议） /UDP (用户数据报协议） / IP， 其中 IP 层 协议可以采用 IPv4或 IPv6版本， 根据 3GPP规范 TS26. 235 , IMS 域 VoIP业务采用窄带 AMR语音编解码器或宽带 AMR ( AMR- WB )语 音编解码器， 而它们的 RTP净荷的数据格式， 遵循 IETF (因特网 工程技术组） 的标准 RFC3267 , 又根据 3GPP 规范 TS25. 414 及 TS25. 415 , Iu-PS接口的用户面无线网络层协议 Iu UP采用透明 模式， 因此， Iu-PS 接口用户面传输网络层协议 GTP-U (用户面 GPRS隧道协议）分组承载的， 就是由上述 RTP/UDP/ IP分组头以 及 RTP净荷部分组成的用户数据分组， 其中， RTP的净荷， 即 AMR 或 AMR-WB编码数据块的格式和结构， 如 IETF标准 RFC3267所定 义。
根据 IETF标准 RFC3267 , RTP承载的 AMR或 AMR-WB编码数 据帧由三部分组成， 即帧头部、 内容列表和语音编码数据。 该帧 格式支持两种模式， 即带宽有效模式和八位组对齐模式， 其中， 带宽有效模式以比特为单位， 无需增加填充比特， 因此在无线等 带宽资源受限的网络中能有效利用带宽， 八位组对齐模式则有利 于与其它网络的互连互通。 RFC3267定义的 RTP净荷根据需要可 以采用任意灵活的结构， 其所具体使用的帧结构的详细描述通常 是作为 SDP消息体的一部分， 在会话建立等 SIP信令过程中通过 端到端协商确定下来的。
实际上，一条 SIP消息是由 SIP协议头和消息体两部分组成 的， SIP协议头对应 SIP协议定义的会话呼叫建立、 终结和修改 等控制信令， 而与会话和媒体相关的所有信息则采用 SDP (会话 描述协议）协议进行描述， 并作为消息体封装在 SIP消息中。 SDP 描述分为会话级描述和媒体级描述， 其中， 媒体级描述包括媒体 类型、 编码方式、 传输协议、 媒体格式等信息。 结合上述， 所有 与 IMS域 VoIP语音数据分组格式相关的描述， 包括 RTP/UDP/IP 分组头及 RTP净荷部分的结构和格式， 都通过 SDP消息体封装在 有关的 SIP消息中。
图 8和图 9分别给出了这两种模式下 RTP/UDP/IPv6承载的 速率为 12. 2kbps 的 AMR语音帧的典型结构示意图 （图中各个字 段的定义和作用可以参考 IETF的相关技术标准）， 图中用阴影区 分了 12. 2kbps的 AMR语音的 A、 B、 C三类比特， 不同类别的编码 比特对语音解码的重要性有所不同， 因而它们的受保护程度即 QoS的需求不同。 可以看到， IMS域的 VoIP分组主要由三类数据 比特构成， 即 RTP/UDP/IP分组头、 AMR语音帧头以及 AMR语音编 码数据， 而 AMR语音编码数据又划分为不同 QoS需求的不同类别 的编码比特。 如前所述， 只要 RNC获得了所有关于这些格式的信 息， 就可以实现无线性能优化的非等错误保护机制。
图 10为 IMS域 IP多媒体业务服务质量参数映射示意图。根 据 TS23. 207所给出的 UMTS端到端 IP QoS结构， IMS域 IP多媒 体业务的 QoS是基于 SBLP (基于业务的本地政策）技术进行管理 和控制的。 在图 10所示 UE、 GGSN和 P-CSCF中与 IP QoS管理功 能相关的功能单元中， IP 承载业务管理功能单元采用标准的 IP QoS机制管理 IP承载业务， 典型地包括 D iffServ (区分服务） 边缘功能或 RSVP (资源预留协议） 功能， 其中， UE的 IP承载业 务管理功能是可选的， GGSN的 IP承载业务管理功能是必选的， 并且为了支持基于 SBLP的端到端 IP QoS管理技术， 还包含政策 执行点（PEP )功能。相应地， P-CSCF中包含 PDF (政策判决功能） 单元， 它与 GGSN之间的接口 Go遵循 IETF的 C0PS (公共开放政 策服务）协议。 翻译 /映射功能负责 UMTS承载业务与上层之间的 QoS参数的相互转换， 在 GGSN中， IP QoS参数被映射成所需的 UMTS QoS参数， 在 UE中， 应用层（如 SDP ) 或 IP层 （如 RSVP ) QoS参数被映射成所需的 UMTS QoS参数。
在 IMS域端到端多媒体会话初始建立或重配过程中， 包括媒 体类型、编码方式、传输协议、媒体格式等媒体相关特性通过 CSCF 控制的端到端 S IP/SDP信令协商确定下来。如图 10所示， P-CSCF 把协商确定的有关 SDP信息转发给 PDF, PDF则将有关 SDP参数 映射为授权的 IP QoS参数， 并通过 Go接口传送给 GGSN, GGSN 又将该授权的 IP QoS参数映射为授权的 UMTS QoS参数。 另一方 面， UE也将协商确定下来的有关 SDP参数及应用需求映射为一定 的 UMTS QoS参数， 并作为 IE " Quali ty of service" 通过 PDP Context 的激活或修改请求消息发送到 PS域核心网， GGSN—旦 接收到该 PDP Context 激活或修改请求， GGSN 将对 UE请求的 u Quali ty of service" 与对应的授权的 UMTS QoS 参数进行比 较， 若 UE 的 QoS请求在 PDF授权范围内， 该 PDP Context的激 活或修改请求将被接纳， 否则将被拒绝。 在上述 SBLP机制中，除了 Go接口所有的功能单元的接口均 是与实现相关的内部接口而不标准化，只有 Go接口标准化并采用 了 IETF的标准 COPS协议。 COPS是一个基于客户机 /服务器模型 的查询与响应协议， 它定义了一套标准的接口框架， 允许用户特 定的信息封装在对象中， 而不需要修改 COPS协议本身。 在 UMTS 中， 标准的 COPS消息 SSQ、 0PN、 CAT, CC、 KA、 SSC等用于建立 和维护 PDF与 GGSN之间的连接。 与 QoS政策控制相关的 COPS消 息是 REQ、 DEC, RPT和 DRQ。 有关 COPS协议的详细描述， 可以参 考 IETF的标准 RFC2748。
根据 3GPP 规范 TS29. 207， 在当前的协议中 P-CSCF 将把 S IP/SDP消息中的以下 SDP信息提供该 PDF功能单元：
□ 目的 IP地址；
□ 目的端口号；
□ 传输协议标识；
□ 媒体方向信息；
o 源方向 （发起方或终结方） ；
□ 媒体分量所属的群组指示；
□ 媒体类型信息；
□ 带宽参数 ·'
□ Fork ing或 Non- fork ing指示
在 PDF利用上述信息生成的参数中， 有关的 IP 服务质量参 数通过 Go接口的 COPS消息传送给 GGSN, GGSN又将有关的 IP 服 务质量参数映射为授权的 UMTS QoS参数， 从而由 GGSN的政策执 行点功能对 UE请求的 QoS进行控制。 其中， "Authorized QoST 主要包含两类参数，即上下行方向的数据速率及最大的 QoS类别。 有关上述 SDP参数的定义和取值， 可以参考 IETF规范 RFC 2327 , 有关上述 SDP参数映射为 "Authorized Qo 参数的详细算法， 可以参考 3GPP规范 TS29. 208。
图 11示出了根据本发明的 IMS域 IP多媒体业务 RAB非等错 误保护的实现方法的信令过程。 首先应用级 SIP/SDP呼叫处理进 行 IP多媒体会话的建立， 其中包括进行 TS23. 228及 TS24. 228 所述的媒体编解码方式等媒体特性的协商， P-CSCF则将有关 SDP 参数传送给 PDF, 由 PDF将 SDP参数映射为 "Authorized Qo^ 等参数， 另外， 根据本发明， PDF还将从有关 SDP参数中提取媒 体 IP分组格式信息并封装在媒体流信息 （ "Media Flow Inff ) 中， 之后通过 Go接口的 COPS消息将 "Authorized QoST 等当前 标准中的参数及本发明中的 "Media Flow Info" 传送至 GGSN。 另一方面， UE将有关 SDP参数及应用需求映射为一定的 UMTS QoS 参数， 形成 IE " Quality of service" , 通过 PDP Context激活 或修改请求消息发送到 SGSN, SGSN则向 GGSN发送 "Crea te PDP Context Reques t" 、 "Upda te PDP Context Reques t" 等 Gn 接口消息， 根据本发明， GGSN则在相应的响应消息中， 透明转发 Media Flow Info" 至 SGSN, SGSN将 "Media Flow Info" 转 换为前述 RANAP有关消息中的 IE U SDU Forma t ΙΩ forma t ion" ， 这样， SGSN就能通过标准的 Iu接口信令和机制，使 RNC在 UTRAN 中建立起具有非等错误保护特性的优化的 RAB。
根据上述， 本发明对现有 3GPP规范的 Gn和 Go接口信令稍 作修改， 即在 Gn 接口消息 "Crea te PDP Context Response" 和
"Update PDP Context Response" 中增加 IE "Media Flow Info" ， 在 Go接口消息 Author i sat ion-Dec i s ion (DEC) (PDF -> GGSN) 中， 增加信息 Media Flow Info" 。 由于 COPS的对象封装特性， 本发明并不需要修改 COPS协议本身。
由于 P- CSCF与 PDF的接口为与具体实现相关的内部接口， 因此， 本发明并不涉及该接口的修改， 但是， 为了使 PDF能提取 媒体格式等信息形成 "Media Flow Info" ， 因此， 除了前述 TS29. 207中要求的 P-CSCF提供给 PDF的 SDP参数，根据本发明， P-CSCF还应向 PDF提供以下 SDP参数：
□ SDP消息体中 "a=r tpmap" 字段描述的 RTP净荷格式名 称；
□ SDP消息体中 "a=fmtp" 字段描述的 RTP净荷格式 MIME (Mu l t i purpose Internet Ma i l Extens ions)编码描述；
结合 TS29. 207中 P-CSCF提供给 PDF的其它 SDP参数， PDF 就能够获得媒体 IP分组的格式信息形成参数" Flow Inf(T。
本发明并不限制参数 "Media Flow Info" 所描述的媒体 IP 分组的格式信息的具体形式，优选地，可以将媒体 IP分组划分为 以下段： 即 RTP/UDP/ IP分组头、 RTP净荷头部、 媒体数据中不同 QoS类别的编码比特(如 12. 2kbps AMR的 A/B/C三类比特）， "Media Flow Info" 则包括不同的段在 IP分组中的位置及相应段的 u SDU error ra tio" 、 u Residual BER" 、 u Delivery of Erroneous SDUs"等参数。 其中， 不同段在 IP分组中的位置可以采用多种表 示方法，如用比特表示的每段长度或距分组第一个比特的距离等， 而各段的 QoS 参数 U SDU error ra tion 、 u Residual BEET 、 "Delivery of Erroneous SDUs" 等， 则可以结合一定的经验数 据和其它的 SDP参数， 采用一定的算法导出。
为了便于说明，本发明将 PDF从有关 SDP参数中提取的媒体 IP 分组格式信息命名为 Media Flow Infon ， 但是， 本发明并 不限定该格式信息的名称而可以采用其它命名。
另外， 尽管本发明是以 UMTS 系统为例进行描述的， 但是， 本发明提出的方法和原则对其它移动通信系统， 典型地如 CDMA2000, GPRS/EDEG等也是适用的。
虽然本发明的详细说明是针对一些示范实施例的，但对于熟 悉本技术领域的人员来说， 这些实施例的种种修改形式以及替换 形式都是可设想的。 因此， 本发明涵盖了所有在所附权利要求明 确的本发明专利保护范围内的修改形式和替换形式。

Claims

1. 一种通用移动通信系统（UMTS ) 网络中 IP多媒体会话无 线接入承载方法， 所述 UMTS 网络包括： 用户设备（UE ) 、 UMTS 无线接入网 （UTRAN ) 、 GPRS分组数据网、 IP多媒体子系统， 所 述方法包含下述步骤：
用户设备与 IP多媒体子系统之间通过 SIP/SDP应用级信令 建立 IP多媒体会话， 并通过 SIP/SDP协商确定相关的媒体特性； 在 IP 多媒体子系统内部将有关 SDP参数映射为授权的 IP QoS参数的同时，还从有关 SDP参数中提取媒体 IP分组的格式信 息， 通过与 GPRS分组数据网的接口将所述授权的 IP QoS参数和 媒体 IP分组的格式信息传送给 GPRS分组数据网；
GPRS 分组数据网将所述授权的 IP QoS 参数映射为授权的 UMTS QoS参数， 同时将媒体 IP分组的格式信息转换为无线接入 网应用协议 （RANAP )有关消息中的反映媒体 IP分组的格式信息 的有关参数；
所述用户设备将所述协商确定的媒体特性和应用需求映射 为 UMTS QoS参数， 并在分组协议上下文（PDP Context ) 的激活 或更新请求消息中发送至 GPRS分组数据网；
在 GPRS分组数据网对来自用户设备的 UMTS QoS参数与所述 授权的 UMTS QoS参数进行比较， 根据比较结果， UMTS无线接入 网同意 PDP Contex t的激活或更新。
2. 根据权利要求 1 所述的方法， 其中 GPRS 分组数据网将 R AN AP有关消息中反映媒体 I P分组的格式信息的有关参数传送给 UMTS无线接入网， UMTS无线接入网根据该信息在建立相应无线接 入承载时， 应用非等错误保护机制实现无线接入承载（RAB )的优 化。
3. 才艮据权利要求 2所述的方法， 其中所述 RANAP有关消息中 反映媒体 I P分组的格式信息的有关参数是通过 R ANAP消息传送给 UMTS无线接入网的。
4. 根据权利要求 1所述的方法， 其中 RANAP有关消息中反 映媒体 IP分组格式信息的有关参数为 RANAP有关消息的 IE u SDU Forma t Informa tion"
5. 根据权利要求 1所述的方法， 其中 SDP参数至少包含 SDP 消息体中 "a=r tpmap" 字段描述的实时传输协议（ RTP )净荷格式 名称和 SDP 消息体中 "a=fmtp" 字段描述的 RTP净荷格式 MIME 编码描述。
6. 根据权利要求 5所述的方法， 其中所述 IP多媒体子系统 从 SDP参数中提取媒体 IP分组格式信息是利用 SDP中 "a=r t pmap" 字段描述的实时传输协议（RTP )净荷格式名称和 "a-fmtp" 字段 描述的 RTP净荷格式 MIME编码描述和其它 SDP参数进行的。
7. 根据权利要求 1或 6所述的方法， 其中 UMTS无线接入网 包含无线网络控制器（RNC )， GPRS分组数据网包含服务 GPRS支 持节点 （SGSN ) 和网关 GPRS支持节点 （GGSN ) ， IP多媒体子系 统包含网元 P-CSCF, 所述网元 P- CSCF 包含政策判决功能（PDF) 单元， SGSN和 GGSN之间的接口为 Gn接口， PDF与 GGSN之间的 接口为 Go接口。
8. 根据权利要求 7 所述的方法， 其中所述从用户设备映射 的 UMTS QoS 参数作为信息单元 （ IE ) 服务质量通过所述 PDP Contes t的激活或更新请求消息发送到 GPRS分组数据网的 SGSN, SGSN则向 GGSN发送 "Crea te PDP Context reques t", "Upda te PDP Contex t Reques t" Gn接口消息。
9. 根据权利要求 8所述的方法， 其中在 IP多媒体子系统内 P-CSCF网元将 SDP参数转发至 PDF单元。
10. 根据权利要求 9所述的方法， 其中所述将 SDP参数映射 为相关的服务质量参数，以及从有关 SDP参数中提取媒体 IP分组 的格式信息在是在 IP多媒体子系统内所述 PDF单元进行的，并且 PDF单元是利用公共开放政策服务（COPS )消息通过 Go接口将所 述媒体 IP 分组的格式信息与相关的服务质量参数一起传送至 GPRS分组数据网的 GGSN。
11. 根据权利要求 10所述的方法， 其中 GGSN在 Gn接口响 应消息中透明转发所述媒体 IP分组的格式信息至 SGSN, SGSN将 所述媒体 IP分组的格式信息转换为 RANAP有关消息中 反映媒体 IP分组的格式信息的有关参数。
12. 根据权利要求 11所述的方法， 其中在 Gn接口响应消息 中增加媒体 IP分组的格式信息和在 Go接口消息中增加媒体 IP 分组的格式信息。
13. 根据权利要求 6所述的方法， 其中所述 IP分组至少包 括以下段其中之一： RTP/UDP/IP分组头、 RTP负荷头部和媒体数 据中不同 QoS类别的编码比特。
14. 根据权利要求 6所述的方法， 其中所述媒体 IP分组格 式信息至少包括不同的段在 IP 分组中的位置及相应段的以下参 数其中之一： "SDU error rat io，，、 "Res idua l BER'\ "Del ivery of Erroneous SDUS，，。
15. 根据权利要求 14所述的方法， 其中对于不同的段在 IP 分组中的位置， 可以用比特表示每段的长度或距分组第一个比特 的距离。
16. 根据权利要求 14 所述的方法， 其中所述相应段的参数 可以结合经验数据和其它的 SDP参数导出。
17. 一种通用移动通信系统（UMTS ) 网络中 IP 多媒体会话 无线接入承栽方法， 所述 UMTS网络包括： 用户设备（UE )、 UMTS 无线接入网 （UTRAN )、 GPRS分组数据网、 IP多媒体子系统， 所述 UMTS 无线接入网包含无线网络控制器 （RNC ) ， 所述方法包含下 述步骤：
用户设备与 IP多媒体子系统之间建立 IP多媒体会话，并通 过协商确定相关的媒体特性；
在 IP多媒体子系统内部将所述协商确定的媒体特性映射为 相关的服务质量参数，并通过与 GPRS分组数据网的接口将所述服 务质量参数传送给 GPRS分组数据网；
GPRS 分组数据网将所述服务质量参数映射为授权的 UMTS QoS参数；
所述用户设备将所述协商确定的媒体特性和应用需求映射 为 UMTS QoS参数， 并在分组协议上下文（PDP Context ) 的激活 或更新请求消息中发送至 GPRS分组数据网；
在 GPRS分组数据网对来自用户设备的 UMTS QoS参数与所述 授权的 UMTS QoS参数进行比较， 根据比较结果， UMTS无线接入 网同意 PDP Contex t的激活或更新，
其特征在于：
所述相关的服务质量参数包括授权的 IP QoS参数和根据媒 体特性参数提取的媒体流信息， 并且：
在将所述媒体流信息传送给 GPRS分组数据网后， 所述 GPRS 分组数据网将所述媒体流信息转换为无线接入网应用协议 ( RANAP )有关消息，并且所述消息被传送给 RNC根据该消息在建 立相应无线接入承载时， 进行无线接入承载 （RAB ) 的优化。
18. 根据权利要求 17所述的方法， 其中所述消息是 IE "SDU Forma t Informa tion"。
19. 根据权利要求 17所述的方法， 其中 IP多媒体会话的建 立是利用会话发起协议 /会话描述协议（SIP/SDP)呼叫处理进行 的。
20. 根据权利要求 19 所述的方法， 其中所述媒体特性参数 是 SDP参数。
21. 根据权利要求 20所述的方法， 其中 SDP参数至少包含 SDP消息体中 "a=rtpmap" 字段描述的实时传输协议（ RTP ) 负荷 格式名称和 SDP消息体中 "a=f mtp"字段描述的 RTP负荷格式 MIME 编码描述。
22. 根据权利要求 20 所述的方法， 其中所述媒体流信息是 IP多媒体子系统利用 SDP中 "a=rtpmap" 字段描述的实时传输协 议（RTP ) 负荷格式名称和 "a=fmtp" 字段描述的 RTP 负荷格式 MIME编码描述和其它 SDP参数， 从 SDP参数中提取媒体 IP分组 格式信息而形成的。
23. 根据权利要求 20所述的方法， 其中所述 IP分组至少包 括以下段其中之一： RTP/UDP/IP分组头、 RTP负荷头部和媒体数 据中不同 QoS类别的编码比特。
24. 根据权利要求 23所述的方法， 其中所述媒体 IP分组格 式信息至少包括不同的段在 IP 分组中的位置及相应段的以下参 数其中之一： "SDU error rat io", "Res idua l BER'\ "Del ivery of Erroneous SDUS，，。
25. 根据权利要求 24所述的方法， 其中对于不同的段在 IP 分组中的位置， 可以用比特表示每段的长度或距分组第一个比特 的距离。
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