СПОСОБ И УСТРОЙСТВА ДЛЯ ЗАДАНИЯ КАЧЕСТВА ОБСЛУЖИВАНИЯ ПРИ ПЕРЕДАЧЕ ПАКЕТОВ ДАННЫХ
METHOD AND DEVICES FOR SPECIFICATION OF SERVICE QUALITY IN PROCESS OF DATA BURST TRANSFER

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к способу для задания качества обслуживания при передаче пакетов данных между объектом обслуживания и оборудованием пользователя по сети мобильной связи, содержащей узел базовой сети и узел доступа, которые выполнены с возможностью управления манипулированием пакетами данных, посылаемых между объектом обслуживания и оборудованием пользователя. Также описываются устройства и программы программного обеспечения, воплощающие изобретение.
Уровень техники
Во многих случаях пакеты данных необходимо посылать между мобильным оборудованием пользователя и объектом обслуживания. Передачи могут выполняться как в направлении нисходящей линии связи, так и в направлении восходящей линии связи. Например, сервер может посылать различные потоки пакетов для звука и видео на оборудование пользователя в потоковом сеансе. Оборудование пользователя может посылать данные на объект обслуживания или может инициировать потоковый сеанс посредством сигнализации управления. Объектом обслуживания также может быть другое мобильное оборудование пользователя. Передача выполняется по сети мобильной связи, и объект обслуживания либо может быть частью сети мобильной связи, либо он может обмениваться пакетами данных с сетью.
Обычные сети мобильной связи содержат базовую сеть с узлами базовой сети, например обслуживающим узлом поддержки общей службы пакетной радиосвязи (SGSN) или шлюзовым узлом поддержки общей службы пакетной радиосвязи (GGSN). Узлы базовой сети позволяют выполнять обмен данными с внешними сетями, такими как Интернет или сети мобильной связи или стационарные сети других операторов. Кроме того, обычные сети мобильной связи содержат одну или несколько сетей доступа с узлами сети доступа для управления радиопередачей на оборудование пользователя, обычно обозначаемыми, например, как контроллеры базовой станции, контроллеры радиосети (RNC), узел В или базовые приемопередающие станции.
В зависимости от типа трафика пакетов существенно различаются требования для передачи. Например, передача речи требует малой задержки и флуктуаций, тогда как может быть допустимым ограниченное количество ошибок. Потоковые сеансы, использующие буферы пакетов, обычно допускают большие задержки и флуктуации, и приемник может, как правило, также корректировать или скрывать ошибки, тогда как пересылка файлов часто может выполняться как трафик «максимум возможного», но обычно требует данных без ошибок. Кроме того, операторы могут по выбору предлагать различные качества обслуживания (QoS) в зависимости от подписки пользователя, т.е. они могут выбирать, выполняя дифференциацию пользователей. Следовательно, обеспечение определенного качества обслуживания является важным принципом в управлении трафиком данных, как описано, например, в технической спецификации 3GPP 23.107 V 6.3.0 Проекта партнерства по системам 3-го поколения «Quality of Service (QoS) concept and architecture».
Качество обслуживания, относящееся к передаче данных, включающей в себя узлы сети мобильной связи и оборудование пользователя, определяется в различных контекстах. Оборудование пользователя и узел базовой сети согласовывают контекст протокола пакетной передачи данных (PDP), который задает параметры для передачи пакетов данных на оборудование пользователя и с него. Кроме того, дополнительные контексты устанавливаются для различных линий связи между объектом обслуживания и оборудованием пользователя, например, радиоканал, между узлом доступа и оборудованием пользователя, который задает параметры передачи по линии радиосвязи. Параметры дополнительных контекстов обычно определяются в соответствии с контекстом PDP. Потоки пакетов между объектом обслуживания и оборудованием пользователя затем отображаются на эти контексты и направляются соответствующим образом.
Все различные контексты включают в себя атрибуты для задания индивидуальных параметров трафика. В существующих сетях мобильной связи определяется множество таких атрибутов, и они могут указывать двоичное или числовое значение. Следовательно, существует большое количество возможных комбинаций для значений таких атрибутов. В согласовании или задании атрибутов для контекста также может принимать участие оборудование пользователя. В зависимости от производителя, модели и программного обеспечения оборудование пользователя может иметь различные требования и поведение в процедуре задания контекста, т.е. установка атрибутов также может зависеть от оборудования пользователя. Эта проблема может быть частично преодолена посредством выполнения заданной конфигурирования для оборудования пользователя в соответствии с оператором сети, производителем и типом оборудования пользователя. Это, однако, неудобно для пользователя и решает данную проблему только частично.
Принцип дифференцированных услуг позволяет выполнять маркировку в заголовке пакета данных, какое качество обслуживания должно использоваться при манипулировании пакетом. Соответствующее поле заголовка, например, определяется в различных версиях протокола Интернета (IP). Однако маркировка пакетов данных не позволяет направлять информацию о качестве обслуживания на все узлы, управляющие качеством передачи данных в сети мобильной связи, так как не все узлы адаптированы для оценки заголовков. Например, если передача пакетов включает в себя фрагментирование и/или шифрование пакетов с последующей повторной сборкой или расшифрованием, заголовки обычно не являются доступными для узлов, работающих с зашифрованными пакетами или фрагментами пакетов.
Следовательно, существует проблема задания качества обслуживания, которое узлы в сети мобильной связи используют для манипулирования пакетами данных. Кроме того, операторам также трудно задавать, как ресурсы, управляемые узлами в сети мобильной связи, совместно используются различными уровнями качества обслуживания.
Сущность изобретения
Задачей настоящего изобретения является обеспечение простого решения для задания качества обслуживания для манипулирования пакетами данных в сети мобильной связи.
Согласно изобретению выполняется способ, описанный в пункте 1 формулы изобретения. Кроме того, изобретение осуществляется в сети мобильной связи, как описано в пункте 9 формулы изобретения, устройстве управления, как описано в пункте 10 формулы изобретения, и компьютерной программе, как описано в пункте 13 формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления описываются в зависимых пунктах формулы изобретения.
В предлагаемом способе пакеты данных передаются между объектом обслуживания и оборудованием пользователя по сети мобильной связи. Сеть мобильной связи содержит узел базовой сети и узел доступа, которые выполнены с возможностью управления манипулированием пакетами данных, посылаемых между объектом обслуживания и оборудованием пользователя. Пакеты данных могут направляться узлом доступа и узлом базовой сети. Кроме того или альтернативно, дополнительные объекты под управлением одного из узлов могут манипулировать пакетами данных, например, планировщик в узле В, который управляется посредством RNC в качестве узла доступа.
Предварительно конфигурируется множество классов обслуживания, относящихся к качеству обслуживания. Например, оператор может выбрать использование заданного количества предварительно сконфигурированных классов обслуживания для передачи в сети мобильной связи и выполнение всех передач пакетов в соответствии с одним из предварительно сконфигурированных классов обслуживания. Выбранный класс обслуживания выбирается из упомянутого множества классов обслуживания для передачи. Например, выбор может выполняться объектом обслуживания с учетом требуемого качества обслуживания для заданного потока пакетов или группы потоков.
Первый контекст передачи устанавливается между узлом базовой сети и оборудованием пользователя. Первый контекст передачи ассоциируется с первым набором атрибутов для определения первого качества обслуживания для обмена пакетами данных с оборудованием пользователя при передаче. Выбранный класс обслуживания определяет первый набор атрибутов посредством первой уникальной функции отображения, выполняемой в узле базовой сети. Предпочтительно, что множество первых наборов предварительно конфигурируется в узле базовой сети, и функция отображения выполняет выбор из предварительно сконфигурированных наборов в соответствии с выбранным классом обслуживания.
Кроме того, второй контекст передачи устанавливается между узлом доступа и оборудованием пользователя. Второй контекст передачи ассоциируется со вторым набором атрибутов и определяет второе качество обслуживания для обмена пакетами данных с оборудованием пользователя при передаче. Выбранный класс обслуживания определяет второй набор атрибутов посредством второй уникальной функции отображения, выполняемой в узле доступа. Предпочтительно, что множество вторых наборов предварительно конфигурируется в узле доступа, и функция отображения выполняет выбор из предварительно сконфигурированных наборов в соответствии с выбранным классом обслуживания.
Таким образом, выбранный класс обслуживания определяет манипулирование пакетами данных в линиях связи, управляемых узлом доступа и узлом базовой сети и, таким образом, качеством обслуживания для пакетов данных, пересылаемых между объектом обслуживания и оборудованием пользователя по линиям связи, к которым относятся соответствующие контексты.
Предпочтительно, что первое и второе качество обслуживания идентичны или соответствуют друг другу. Возможно, что упомянутые первый и второй наборы атрибутов являются поднаборами больших наборов атрибутов, которые также могут содержать атрибуты, которые задаются другим образом, например, которые предварительно конфигурированы на фиксированные значения. Также необходимо отметить, что различные классы обслуживания при помощи функции отображения могут относиться к этим же первому или второму набору атрибутов, т.е. количество классов обслуживания может быть больше, чем количество возможных наборов атрибутов.
Предложенный способ обеспечивает возможность простого задания качества обслуживания, которое узлы в сети мобильной связи используют для манипулирования пакетами данных. Благодаря атрибутам, задаваемым классами обслуживания, спецификации легко могут направляться между узлами в сети мобильной связи без значительных адаптаций существующих систем. Способ упрощает для операторов задание того, как ресурсы, управляемые узлами в сети мобильной связи, совместно используются различными уровнями обслуживания, так как операторы могут задавать ресурсы, основываясь на классах обслуживания без необходимости определения ресурсов, основываясь на атрибутах. Другое преимущество предложенного способа заключается в том, что он может использоваться в существующих системах мобильной связи после только незначительных адаптаций в устройствах.
В современных системах мобильной связи уже существуют сообщения, которые направляют наборы атрибутов для контекстов между узлами. В предпочтительном варианте осуществления изобретения выбранный класс обслуживания задается посредством третьего набора атрибутов, который направляется по меньшей мере одному из узла базовой сети и узла доступа, предпочтительно обоим. Первая и/или вторая функции отображения определяют тогда первый набор атрибутов и/или второй набор атрибутов из третьего набора атрибутов, т.е. в соответствии с классом обслуживания. Это позволяет использовать существующие сообщения в системах мобильной связи для направления информации о классе обслуживания узлам и между ними. Другими словами, выбранный класс обслуживания кодируется как комбинация значений атрибутов в третьем наборе. Не является необходимым, чтобы все возможные комбинации значений атрибутов относились к классу обслуживания, и не требуется, чтобы все атрибуты в третьем наборе использовались для определения кодированного класса обслуживания.
Предпочтительно, что количество классов обслуживания является небольшим по сравнению с количеством возможных комбинаций значений в третьем наборе атрибутов. Небольшое количество классов обслуживания допускает легкое конфигурирование качества обслуживания оператором. С другой стороны, количество классов обслуживания должно соответствовать требуемой степени детализации дифференцирования обслуживания.
Полезно определять первую и/или вторую функцию отображения посредством таблицы отображения. Например, класс обслуживания может указывать строку в таблице, которая содержит набор атрибутов. Таблица отображения может задаваться во время конфигурирования узла. Это обеспечивает быструю и простую обработку классов обслуживания соответствующими узлами и легкое конфигурирование.
Предпочтительно, что задание выбранного класса обслуживания направляется с объекта обслуживания на узел базовой сети, так как объект обслуживания, как правило, имеет сведения о требованиях для качества обслуживания при передаче данных. Возможно, однако, что спецификации объекта обслуживания модифицируются, например, на краевом узле базовой сети, если оператор определяет, что выбранный класс обслуживания должен быть изменен в соответствии с подпиской пользователя. Объект обслуживания может задавать требования, например, посредством маркировки пакетов или посредством использования определенного потока для пакетов. В данном случае, краевой узел базовой сети может определять выбранный класс обслуживания из маркировки или потока и направлять спецификацию соответствующего класса обслуживания на узел базовой сети. Например, оператор может определить два класса обслуживания, причем каждый соответствует конкретной маркировке пакета. Основываясь на этих двух конкретных маркировках, краевой узел может затем выбирать первый из этих классов обслуживания для пользователей с подпиской по более высокой цене и второй класс обслуживания для всех других пользователей.
Кроме узла базовой сети и узла доступа, пакеты данных также могут направляться другими объектами, которые могут оказывать влияние на качество обслуживания для передачи. Например, планирующие объекты на различных линиях связи могут задерживать пакеты данных. Планирующий объект, управляемый узлом доступа, обычно в узле В, планирует передачу пакетов данных по линии радиосвязи. В данном случае, узел доступа предпочтительно управляет планирующим объектом в соответствии с выбранным классом обслуживания.
В предпочтительном варианте осуществления первая функция отображения, выполняемая в узле базовой сети, идентична второй функции отображения, выполняемой в узле доступа, т.е. первый и второй наборы атрибутов идентичны, и одно и то же качество обслуживания задается для всех линий связи. Однако свойства различных линий связи могут существенно отличаться друг от друга, и различные наборы и различные функции отображения могут быть более выгодными в данном случае.
Предпочтительно, что процедура конфигурирования определяет по меньшей мере один элемент из группы, содержащей множество классов обслуживания, первую функцию отображения и вторую функцию отображения, например, содержимое таблицы отображения. Процедура может инициироваться посредством системы поддержки операций (OSS) сети мобильной связи, которая позволяет оператору сети мобильной связи как задавать, так и изменять соответствующие параметры. Процедуры конфигурирования также могут задавать и изменять ресурсы, которые приписываются всем или выбранным классам обслуживания в упомянутом множестве классов обслуживания. Таким образом, могут приписываться зарезервированные ресурсы для обязательных услуг, подобных экстренным вызовам или сигнализации системы, а также резервированные полосы частот для пользователей с подписками по более высокой цене.
Изобретение также осуществляется в устройстве управления для сети мобильной связи, которое выполнено с возможностью выполнения передачи пакетов данных между объектом обслуживания и оборудованием пользователя и которое содержит узел базовой сети и узел доступа. Узлы выполнены с возможностью управления манипулированием пакетами данных, посылаемых между объектом обслуживания и оборудованием пользователя. Устройство управления может представлять собой один из этих узлов, или он может быть дополнительным устройством в сети мобильной связи. В сети мобильной связи предварительно конфигурируется множество классов обслуживания, относящихся к качеству обслуживания.
Устройство управления содержит память, в которой хранится уникальная функция отображения. Функция связывает классы обслуживания с атрибутами, определяющими качество обслуживания для передачи пакетов данных. Блок обработки выполнен с возможностью определения выбранного класса обслуживания для передачи из упомянутого множества, например, согласно параметрам в сообщении установки для контекста передачи. Блок обработки дополнительно выполнен с возможностью задания набора атрибутов из выбранного класса обслуживания, используя уникальную функцию отображения, предпочтительно используя набор значений для атрибутов, хранимых в памяти для соответствующего класса обслуживания, т.е. функция отображения, например, может определяться в таблице отображения. Блок обработки также выполнен с возможностью установления контекста передачи с оборудованием пользователя. Контекст передачи ассоциируется с набором атрибутов, которые определяют качество обслуживания для обмена пакетами данных с оборудованием пользователя при передаче. Блок управления управляет направлением пакетов данных в соответствии с упомянутым набором атрибутов.
Устройство управления, например, может представлять собой обслуживающий узел поддержки общей службы пакетной радиосвязи (SGSN), шлюзовой узел поддержки общей службы пакетной радиосвязи GGSN, улучшенный шлюзовой узел поддержки общей службы пакетной радиосвязи, контроллер радиосети (RNC), контроллер базовой станции, базовую приемопередающую станцию или узел В. Устройство управления может быть выполнено с возможностью использования в любом варианте осуществления способа, как описано выше.
Изобретение также может осуществляться в программном блоке, содержащем код для выполнения этапов вышеописанного способа, которые относятся к отдельному устройству. Программный блок согласно изобретению, например, хранится на носителе данных или может загружаться в блок обработки устройства управления, например, в виде последовательности сигналов.
Вышеприведенные и другие задачи, признаки и преимущества настоящего изобретения станут более очевидными в последующем подробном описании предпочтительных вариантов осуществления, изображенных на прилагаемых чертежах.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 изображает архитектуру для обеспечения определенного качества обслуживания в системе мобильной связи.
Фиг.2 изображает взаимодействие узлов в системе мобильной связи, в которой осуществляется изобретение.
Фиг.3 изображает пример отображения классов обслуживания.
Фиг.4 изображает блок-схему последовательности операций способа согласно изобретению.
Фиг.5 изображает устройство согласно изобретению.
Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления
Фиг.1 иллюстрирует принцип качества обслуживания в системах мобильной связи 3-го поколения, заданных в технической спецификации 3GPP 23.107 V 6.3.0 Проекта партнерства по системам 3-го поколения. Трафик, содержащий пакеты данных, посылается между объектом (AF) обслуживания и оборудованием пользователя, содержащим терминальное оборудование (ТЕ) и мобильный терминал (МТ). Объектом обслуживания может быть сервер, который может располагаться в сети оператора или во внешней сети, но им также может быть другое оборудование пользователя. Задачей принципа является обеспечение определенного качества обслуживания (QoS) на уровне приложения, используя услуги канала нижележащих уровней. Эти услуги канала задаются контекстами, содержащими атрибуты для определения QoS соответствующей услуги канала. Так как качество сквозной услуги на уровне приложения зависит от спецификаций нижележащих уровней, контексты услуг канала должны задаваться в отношении требуемого сквозного качества обслуживания.
Локальная услуга канала TE/MT направляет пакеты данных в оборудовании пользователя. Пакеты принимаются или посылаются по линии радиосвязи при помощи сети (RAN1) радиодоступа доступа сети мобильной связи. Внешняя услуга канала обеспечивается другой сетью, которая также может быть сетью универсальной системы мобильной телефонии (UMTS), т.е. сетью согласно спецификациям 3GPP, другой сетью мобильной связи или стационарной сетью, аналогично стационарной системе связи, такой как Интернет. Внешний канал направляет пакеты данных между объектом (AF) обслуживания и шлюзовым узлом (CN-GW) базовой сети сети мобильной связи. Настоящее изобретение особенно относится к заданию качества обслуживания для услуги канала UMTS.
Базовая сеть также содержит узел (CN1) базовой сети, который управляет направлением пакетов между базовой сетью и сетью (RAN1) радиодоступа. Шлюзовой узел (CN-GW) и узел (CN1) базовой сети могут быть одним и тем же узлом. Трафик пакетов данных через сеть мобильной связи посылается при помощи услуги канала радиодоступа между мобильным терминалом (МТ) и узлом (CN1) базовой сети и при помощи услуги канала базовой сети между шлюзовым узлом (CN-GW) и узлом (CN1) базовой сети. Эти услуги, в свою очередь, обеспечиваются услугой радиоканала по линии радиосвязи между оборудованием пользователя и сетью (RAN1) радиодоступа, услугой канала доступа RAN (сети радиодоступа) между сетью (RAN1) радиодоступа и узлом (CN1) базовой сети и услугой канала магистральной линии связи в базовой сети. В конечном счете, все услуги зависят от различных услуг физического канала на соответствующих линиях связи, т.е. обычно множество контекстов и услуг относится к индивидуальным линиям связи при передаче. Достаточное качество обслуживания особенно важно на критических линиях связи при передаче, которые ограничивают общее качество обслуживания. Для сетей мобильной связи критической линией связи обычно является беспроводная линия связи между сетью радиодоступа и мобильным терминалом.
Фиг.2 изображает пример передачи пакетов данных с использованием предложенного способа с участвующими контекстами и узлами. Для передачи пакетов данных контекст PDP согласовывается между оборудованием (UE1) пользователя и узлом базовой сети, в данном случае SGSN (SGSN1). После выполняется передача между узлом базовой сети и узлом доступа или по меньшей мере управляется ими. Пунктирная линия 11 указывает возможный путь, по которому пакеты направляются в направлении восходящей и нисходящей линии связи между оборудованием (UE) пользователя и объектом (AF) обслуживания.
Установка контекста PDP, например, может инициироваться соответствующим запросом (RQ1) от оборудования пользователя на SGSN. Также возможно, что сеть (например, GGSN) запрашивает установку контекста PDP, например, посредством сообщения на оборудование пользователя, которое затем инициирует посылку запроса (RQ1) для активизирования контекста PDP.
Контекст PDP содержит атрибуты, которые определяют качество обслуживания для пакетной передачи. Установление радиоканала обычно включается в установление контекста PDP. С этой целью SGSN (SGSN1) посылает запрос (12) на установление радиоканала на узел доступа, в примере RNC (RNC1). В известном уровне техники запрос содержит те атрибуты контекста PDP, которые необходимы для установления радиоканала в линии связи с качеством обслуживания, согласованным в контексте PDP. Передача пакетов данных по линии радиосвязи на оборудование пользователя выполняется, например, узлом В (NB), который управляется посредством RNC, используя сигнализацию (13) управления радиоресурсами. Также возможно интегрировать функциональную возможность узла В и RNC в один узел. Узел В содержит объект (SE1) планирования, который распределяет поступающие пакеты по доступным ресурсам, например по совместно используемым или выделенным каналам. Так как манипулирование пакетами планировщиком является важным для качества обслуживания передачи, планировщик также должен управляться в соответствии с требуемым качеством обслуживания. SGSN посылает также запрос (14) на краевой узел базовой сети, в данном случае GGSN (GGSN1), для установления канала базовой сети.
Предложенный способ определяет фиксированное количество классов обслуживания и ассоциирует предварительно сконфигурированное качество обслуживания с каждым классом обслуживания. Класс обслуживания может дополнительно ассоциироваться с типом класса обслуживания. Например, планировщик, например, объект (SE1) планирования, может различать три типа классов обслуживания: сигнализация (SIG), гарантированная скорость передачи битов (GBR) и «максимум возможного» (BE). Конфигурация определяет типы классов обслуживания и какие услуги или компоненты услуг ассоциируются с каким типом класса обслуживания.
Также предварительно конфигурируются атрибуты, определяющие качество обслуживания, относящееся к определенному классу обслуживания. Из системы поддержки операций (OSS), использующей сообщения (SIG) конфигурирования, предпочтительно конфигурируются особенно те атрибуты для класса обслуживания, которые применяются для каждого пользователя. Примерами для таких атрибутов являются определенный оператором приоритет планирования (ODSP) или другие атрибуты для класса обслуживания, подобные «согласованная скорость передачи» и «пиковая скорость передачи». Также атрибуты для класса обслуживания по заданной линии связи, например, для радиоканала по линии радиосвязи, предпочтительно конфигурируются из системы поддержки операций. Атрибуты качества обслуживания, которые характерны как для класса обслуживания, так и для абонента, подобные GBR восходящей линии связи, GBR нисходящей линии связи и минимальная скорость передачи битов (MBR) восходящей линии связи, могут конфигурироваться посредством запроса установки в отношении контекста, например, «назначение канала радиодоступа (RAB)». В данном случае, запрос (12) установления контекста содержит как указание класса обслуживания, так и атрибуты, относящиеся к абоненту. MBR восходящей линии связи имеет отношение к классу услуги BE, так как сеть радиодоступа, т.е. планировщик восходящей линии связи в узле В, выполняет контроль тарифной политики для восходящей линии связи. MBR восходящей линии связи атрибута качества обслуживания является необязательным для классов обслуживания GBR и может применяться для кодеков переменной скорости передачи (например, адаптивный многоскоростной кодек (AMR)) или адаптивных к скорости передачи служб.
Требования к качеству обслуживания определяются услугой, исполняемой на уровне приложения, например, в клиенте приложения, исполняемом в оборудовании пользователя. Например, голосовая связь в телефоне имеет строгие требования по задержке, тогда как потоковая услуга с буфером пакетов может допускать умеренные задержки и флуктуации. Следовательно, или объект (AF) обслуживания, или оборудование (UE1) пользователя задает требуемое качество обслуживания, например, посредством маркировки посылаемых пакетов данных или посредством выбора потока для пакетов. Оператор затем может конфигурировать классы обслуживания, которые относятся к выбранным маркировкам пакетов или потокам с выбранными свойствами. Примерами услуг, которые оператор может пожелать предложить, могут быть доступ к Интернету с низкой скоростью передачи данных, доступ к Интернету по более высокой цене с высокой скоростью передачи данных, телефония с передачей голоса по сети протокола Интернета (IP), включающая в себя экстренные вызовы или услугу «weShare», которая позволяет пользователям совместно использовать среду передачи во время продолжающегося телефонного вызова.
В по меньшей мере некоторых рассматриваемых узлах, в вышеупомянутом примере в SGSN и RNC, манипулирование пакетами данных выполняется на основе потока, частью которого пакеты являются. Поток, например поток IP, обычно определяется 5 параметрами, т.е. адресом источника и назначения, номерами портов источника и назначения и идентификацией протокола. Однако не является обязательным использование всех параметров в определении обработки потока. В сетях IP также можно манипулировать пакетами данных в соответствии с так называемой кодовой точкой дифференцированных услуг (DSCP), которая содержится в заголовке IP-пакета. Однако DSCP не является частью определения потока, и многие узлы в системе мобильной связи не могут оценивать соответствующие поля заголовка, например, потому что они манипулируют пакетами после фрагментирования или шифрования, выполняемого во время передачи.
Поэтому класс обслуживания идентифицирует, предпочтительно, потоки или множество потоков, которые ассоциируются с одним и тем же качеством обслуживания. Количество классов обслуживания, определенное оператором, соответствует степени детализации дифференцирования услуг, которое оператор желает достичь. Часто от 4 до 8 классов обслуживания подходят, чтобы получить как достаточное дифференцирование обслуживания, так и простую конфигурацию системы. В других случаях, большее количество классов обслуживания является более подходящим, чтобы получить лучшее дифференцирование обслуживания. Интерпретация пакетов различными узлами также может определяться по-разному. Например, некоторые узлы, например GGSN, могут быть выполнены с возможностью манипулирования пакетами для каждого класса обслуживания различным образом. Другие узлы могут отображать несколько классов обслуживания на одни и те же атрибуты, т.е. интерпретацию пакетов, например, если качество обслуживания зависит, главным образом, от одного параметра, такого как приоритет планирования.
Различные приложения могут выполняться одновременно в оборудовании (UE1) пользователя, и эти приложения могут обмениваться пакетами данных с различными объектами обслуживания. Различные объекты обслуживания могут посылать пакеты данных с различным оборудованием пользователя в качестве пунктов назначения на один и тот же краевой узел сети мобильной связи. Фильтры пакетов в оборудовании пользователя для различения пакетов данных, относящихся к различным приложениям, и в краевом узле для различения пакетов данных, относящихся к различным объектам обслуживания, гарантируют, что пакеты посылаются к правильным пунктам назначения. Также пакеты для одного и того же пункта назначения могут соответствовать различным классам обслуживания и требуют ассоциирования посредством фильтров пакетов соответствующим образом.
Например, услуга уровня приложения, обеспечиваемая от объекта (AF) обслуживания, например, непосредственно оператором или при помощи равноправного информационного обмена с провайдером услуг, может включать в себя множество компонентов услуги, причем каждый ассоциирован с конкретным потоком. Политика оператора может определять, что каждый из потоков должен ассоциироваться с различным качеством обслуживания. Например, услуга мультимедийной IP-подсистемы (IMS) может содержать поток сигнализации протокола инициализации сеанса/описания сеанса (SIP/SDP), поток для речи, поток для видео и поток для совместного использования файлов, причем каждый ассоциируется с различным качеством обслуживания. Альтернативно, некоторые или все потоки могут мультиплексироваться по одному и тому же качеству обслуживания, например, SIP/SDP вместе с VoIP (передача голоса по сети IP).
Поэтому фильтр пакетов, предпочтительно, фильтрует поток пакетов данных с одним или потенциально многими потоками или классами обслуживания потенциально многих приложений или компонентов услуг в отдельные потоки, т.е. ассоциирует пакеты с конкретным классом обслуживания, или ассоциирует пакеты с конкретным контекстом PDP. Фильтр пакетов может определяться так называемым шаблоном потока трафика (TFT), который применяется к восходящей или нисходящей линии связи. Для нисходящей линии связи спецификации 3GPP также определяют фильтр управления и тарификации политики (PCC), который может использоваться вместо TFT нисходящей линии связи.
Поток между оборудованием пользователя и краевым узлом базовой сети, например, GGSN, отображается и потенциально мультиплексируется вместе с другими потоками в выделенный логический туннель. На не связанном с доступом уровне между оборудованием пользователя и базовой сетью туннель представляется контекстом PDP, тогда как на уровне предоставления доступа между оборудованием пользователя и сетью радиодоступа, он представляется радиоканалом (RB). Качество обслуживания для потока в туннеле задается классом обслуживания, который ассоциируется с каждым контекстом PDP и соответствующим радиоканалом, т.е. существует однозначная зависимость между контекстом PDP и радиоканалом. Хотя туннель относится только к одному классу обслуживания, он может размещать множество потоков, причем каждый имеет различные требования к качеству обслуживания, если они не различаются фильтрами пакетов. Например, услуга «доступ к Интернету» может содержать потоки от разнообразных приложений, таких как Skype и протокол передачи файлов (FTP).
Внутри туннеля нет необходимости учитывать маркировки пакетов. Посредством отображения потока на туннель, представленный парой контекста PDP и радиоканала с ассоциированным классом обслуживания для ассоциирования потока с качеством обслуживания, не требуется маркировка пакета между оборудованием пользователя и GGSN для ассоциирования потока с качеством обслуживания. Это позволяет получить плавную миграцию развернутой инфраструктуры на основе существующих спецификаций 3GPP. Однако маркировка пакета может все же использоваться вне туннеля для сигнализации требований характерного для пакета качества обслуживания, например, оборудованию пользователя или краевому узлу базовой сети. Следовательно, между связывающими магистральными линиями связи различных операторов или между GGSN и объектом обслуживания могут использоваться функции классификации пакетов и маркирования.
Маркировка пакетов представляет собой один вариант для сигнализации краевому узлу базовой сети, какой класс обслуживания будет использоваться для пакетов данных. Краевой узел тогда может выбирать класс обслуживания соответствующим образом. Краевой узел также может выполнять другие связанные с качеством функции, например контроль соблюдения тарифной политики или управление допуском, чтобы избежать перегрузки в сети мобильной связи.
Дифференцирование услуг делает возможным то, что оператор управляет распределением ресурсов сети среди предоставляемых услуг. Дифференцирование услуг, например, достигается основанным на приоритетах планировании пакетов между пакетами различных классов обслуживания. В противоположность этому, дифференцирование пользователей позволяет получить управление назначением ресурсов сети заданному абоненту. Например, если два пользователя оба подписались на услугу «доступ в Интернет», один мог подписаться на «стандартный вариант» с низкой скоростью передачи данных (например, восходящая/нисходящая линия связи = 200/100 Кбит/с), тогда как другой абонент мог подписаться на «вариант по более высокой цене» с более высокой скоростью передачи (например, восходящая/нисходящая линия связи = 500/250 Кбит/с). Дифференцирование пользователей, например, достигается контролем соблюдения тарифной политики на контекст PDP или радиоканал в восходящей и/или нисходящей линии связи. В основном, дифференцирование пользователей также может выполняться посредством резервирования классов обслуживания различным группам пользователей или приписывания пользователей классам обслуживания в зависимости от их подписки альтернативно или с учетом запрашиваемого качества обслуживания.
Предложенный способ обеспечивает эффективное, но простое решение для выполнения дифференцирования услуг посредством введения фиксированного количества классов обслуживания, причем каждый ассоциируется с определенным качеством обслуживания, т.е. посредством предварительного конфигурирования качества обслуживания, которое ассоциируется с каждым классом обслуживания, например, посредством политики оператора, и управления распределением ресурсов сети по классам обслуживания предоставляемых услуг. Предпочтительные варианты осуществления не требуют изменений в протоколах и атрибутах, определенных в текущих спецификациях 3GPP. Поэтому возможно использование существующих протоколов и атрибутов, позволяющих оператору обеспечивать дифференцирование услуг на основе классов обслуживания. Предложенный способ также может уменьшить время до продажи для развертывания оператором новых услуг, так как в настоящее время новая услуга с определенной скоростью передачи битов требует новый канал радиодоступа, если требуемая скорость передачи не стандартизована. Используя классы обслуживания, операторы могут использовать зарезервированные классы обслуживания для проверки новых услуг без стандартизации. Настоящие спецификации 3GPP не обеспечивают классы обслуживания, так что с учетом количества атрибутов качества обслуживания и соответствующих диапазонов значений, количество классов обслуживания, которые могут быть определены, является огромным. Это затрудняет управление оператором распределением ресурсов сети по компонентам услуг для всех предоставляемых услуг и создает препятствие для обеспечения дифференцирования услуг.
Управление оператором дифференцированием услуг может выполняться управляемыми сетью процедурами для управления установлением туннелей, назначением класса обслуживания на туннель и мультиплексированием потоков в туннель в направлении восходящей линии связи и нисходящей линии связи. В известном уровне техники задаются только управляемые оборудованием пользователя версии этих процедур. Как описано выше, существует два механизма для управления оператором распределением ресурсов сети по различным классам обслуживания. Система поддержки операций может конфигурировать атрибуты качества обслуживания, которые применяются ко всем пользователям. Кроме того, запрос на установление контекста может задавать атрибуты, которые являются характерными как для класса обслуживания, так и для абонента, например, «назначение RAB» для управления GBR восходящей линии связи, GBR нисходящей линии связи и MBR восходящей линии связи. В существующих системах мобильной связи «назначение RAB» для канала радиодоступа GBR всегда запускает управление допуском и приводит к сигнализации управления сеансом на оборудование пользователя. Это препятствует возможности предварительного установления сетью канала радиодоступа GBR без резервирования ресурсов для снижения задержек установления, хотя это является вариантом для снижения задержек установления. Также является невозможным запуск управления допуском без ассоциированной сигнализации управления сеансом на оборудование пользователя. Эти варианты становятся возможными посредством предложенного способа. И наконец, изобретение также применимо для управления обслуживанием на уровне услуг (например, IMS) и конвергенции стационарной и мобильной связи.
Предложенный способ является особенно подходящим для совместно используемых каналов в линии радиосвязи (например, в высокоскоростном пакетном доступе (HSPA) и Super3G). Некоторые операторы предоставляют каждую услугу из отдельной сети пакетного доступа. В данном случае, мультиплексирование облегчается в сети радиодоступа контекстов PDP с одним и тем же классом обслуживания, но из различных сетей пакетного доступа в линии радиосвязи. Однако использование выделенных каналов также возможно для предложенного способа. Предпочтительно, сеть радиодоступа свободно принимает решение, реализовать ли радиоканал с использованием совместно используемого или выделенного канала, если требуемое качество обслуживания может гарантироваться обоими способами. Возможно, что оборудование пользователя имеет различные контексты одного и того же класса обслуживания. Предпочтительно, что планировщик в сети радиодоступа тогда отображает все потоки из контекстов на один поток уровня линии связи (МАС - управление доступом к среде) в линии радиосвязи.
В предпочтительном варианте осуществления комбинации существующих значений атрибута качества обслуживания определяют класс обслуживания, представленный идентификатором (ID) класса обслуживания. Так как нет атрибута качества обслуживания, определяющего идентификатор класса обслуживания в настоящих спецификациях 3GPP, комбинации существующих значений атрибута качества обслуживания неявно определяют новый идентификатор класса обслуживания атрибута качества обслуживания. Другими словами, значения атрибута качества обслуживания повторно интерпретируются как кодирование класса обслуживания.
Это означает, что индивидуальные значения атрибута для качества обслуживания не используются непосредственно, чтобы задавать манипулирование пакетами, но они повторно интерпретируются как составляющие часть определения класса обслуживания. При приеме запроса на назначение радиоканала узел доступа, например RNC, первоначально игнорирует те атрибуты качества обслуживания, которые не определяют класс обслуживания. Таким образом, произвольные значения, например, для GBR (гарантированная скорость передачи битов) восходящей линии связи, GBR нисходящей линии связи и MBR (минимальная скорость передачи битов) восходящей линии связи, могут использоваться в запросе назначения, если эти атрибуты не оцениваются. Однако если атрибуты, определяющие класс обслуживания, указывают класс обслуживания, в котором также учитываются характерные для пользователя атрибуты, то атрибуты, которые не определяют класс обслуживания, дополнительно оцениваются как задающие характерное для пользователя качество обслуживания.
В качестве примера, для контекста PDP класс обслуживания может представлять собой указатель на качество обслуживания, принятое потоками, которые мультиплексируются на этот контекст PDP. Набор атрибутов в соответствии с классом обслуживания предпочтительно предварительно конфигурируется в узле базовой сети. Аналогично, радиоканал ассоциирован с классом обслуживания. Внутри сети радиодоступа радиоканал представляет туннель на оборудование пользователя, который ассоциирован с соответствующим контекстом PDP. Оборудование пользователя может иметь одновременно множество туннелей, т.е. комбинации контекста PDP и радиоканала.
В примере, показанном в таблице 1, второй столбец указывает подходящее кодирование класса обслуживания. Например, комбинация атрибутов «интерактивный», «указание сигнализации = Да» и «THP = 1» интерпретируется для задания ID «3» класса обслуживания. Следовательно, атрибут качества обслуживания «приоритет манипулирования трафиком» (ТНР) не интерпретируется как приоритет планирования. Вместо этого, определенный оператором приоритет планирования считывается со строки таблицы, соответствующей ID «3» класса обслуживания, и используется для управления манипулированием пакетом. Аналогично, атрибут качества обслуживания «указание сигнализации» не интерпретируется так, как задано в документе 3GPP TS 23.107, но используется для определения класса обслуживания.
Таблица 1Пример кодирования ID класса обслуживания и ассоциирования каналов радиодоступа с атрибутами QoS и реализация радиоканала
ID класса обслужива-ния
Кодирование ID класса обслуживания посредством существующих атрибутов QoS
Типкласса потока
Определен-ный оператором приоритет планирова-ния (ODSP), назначенный от OSS)
GBR восходящей линии связи и GBR нисходящей линии связи
MBR восходящей линии связи
Реализация RB - высокоскоростной нисходящий канал совместного использования (HS-DSCH)/усовершенствованный выделенный канал (E-DCH) (ассоциирование с ID класса обслуживания назначено от OSS)
1
«разговорный»
GBR
2
назначенный при помощи «назначения RAB»
назначенный при помощи «назначения RAB» (необязательный)
«управление линией радиосвязи (RLC)/UM» + «оптимизация для VoIP» (если необходимо)
2
«потоковый»
GBR
3
назначенный при помощи «назначения RAB»
назначенный при помощи «назначения RAB» (необязательный)
«RLC/AM» + «оптимизация для видео» (если необходимо)
3
«интерактив-ный» + «указание сигнализации = Да» + «ТНР = 1»
SIG
1
неприменимо
назначенный при помощи «назначения RAB»
«RLC/AM» + «оптимизация для SIG» (если необходимо)
4
«интерактив-ный» + «указание сигнализации = Нет» + «ТНР =1»
BE
4
неприменимо
назначенный при помощи «назначения RAB»
«RLC/AM» + «нет заданных оптимизаций» (главным образом протокол управления передачей (TCP)/IP)
5
«интерактив-ный» + «указание сигнализации = Нет» + «ТНР =2»
BE
5
неприменимо
назначенный при помощи «назначения RAB»
см. класс 4 потока
6
«интерактив-ный» + «указание сигнализации = Нет» + «ТНР =3»
BE
6
неприменимо
назначенный при помощи «назначения RAB»
см. класс 4 потока
7
«фоновый»
BE
7
неприменимо
назначенный при помощи «назначения RAB»
см. класс 4 потока
Другие столбцы в таблице 1 задают параметры радиоканала для узла доступа для заданного класса обслуживания. Следовательно, таблица 1 состоит из двух подтаблиц, причем левые столбцы задают кодирование классов обслуживания и другие столбцы задают установку атрибутов в соответствии с классами обслуживания. Таблица 2 изображает другой пример кодирования классов обслуживания. В данном случае, другой параметр (приоритет назначения/удержания (ARP)) используется при определении класса обслуживания, чтобы иметь возможность определять большее количество классов обслуживания. Соответствующая таблица также определяет атрибуты, относящиеся к каждому классу обслуживания, но опущенные в данном случае для простоты.
Таблица 2Другой пример кодирования ID класса обслуживания
Идентификатор класса обслуживания
Кодирование класса обслуживания
0
зарезервировано для сигнализации
1
«интерактивный» + «указание сигнализации = Да» + «THP = 1»
2
«разговорный» + «ARP = 1»
3
«разговорный» + «ARP = 2»
4
«разговорный» + «ARP = 3»
5
«потоковый» + «ARP = 1»
6
«потоковый» + «ARP = 2»
7
«потоковый» + «ARP = 3»
8
«интерактивный» + «указание сигнализации = Нет» + «THP = 1» + «ARP = 1»
9
«интерактивный» + «указание сигнализации = Нет» + «THP = 1» + «ARP = 2»
10
«интерактивный» + «указание сигнализации = Нет» + «THP = 1» + «ARP = 3»
11
«интерактивный» + «указание сигнализации = Нет» + «THP = 2» + «ARP = 1»
12
«интерактивный» + «указание сигнализации = Нет» «THP = 2» + «ARP = 2»
13
«интерактивный» + «указание сигнализации = Нет» + «THP = 2» + «ARP = 3»
14
«интерактивный» + «указание сигнализации = Нет» «THP = 3» + «ARP = 1»
15
«интерактивный» + «указание сигнализации = Нет» + «THP = 3» + «ARP = 2»
16
«интерактивный» + «указание сигнализации = Нет» «THP = 3» + «ARP = 3»
17
«фоновый» + «ARP = 1»
18
«фоновый» + «ARP = 2»
19
«фоновый» + «ARP = 3»
Фиг.3 дополнительно иллюстрирует установку атрибутов для качества обслуживания в узле доступа. На первом этапе приема (31) узел доступа принимает набор атрибутов для установки контекста. Узел доступа затем определяет (32) класс обслуживания, кодированный атрибутами, используя функцию отображения. Более конкретно, класс обслуживания представляет собой указатель на другой набор атрибутов, который выбирается (33) из множества наборов (34), заданных ранее во время процедуры конфигурирования узла доступа. Узел доступа затем выполняет управление (35) передачей пакетов данных, ассоциированных с контекстом согласно выбранному набору атрибутов. Если запрос установления контекста содержит как указание класса обслуживания, так и атрибуты, относящиеся к абоненту, то эти атрибуты, относящиеся к классу обслуживания, используются для выбора набора атрибутов, тогда как другие атрибуты, относящиеся к пользователю, могут использоваться для модифицирования набора, т.е. для выполнения дифференцирования пользователей.
Предпочтительно, что все объекты, управляющие манипулированием пакетами, например узел радиодоступа, SGSN, GGSN или функция политики и правил тарификации (PCRF), предназначены для манипулирования классами обслуживания. В одном варианте, PCRF (15) имеет интерфейсы с объектом (AF) обслуживания и GGSN (GGSN1). Следовательно, она может сигнализировать атрибуты, кодирующие класс обслуживания, и GGSN в качестве краевого узла прозрачно направляет кодированный класс обслуживания. Альтернативно, PCRF (15) только сигнализирует числовое значение ID класса обслуживания, и GGSN затем отображает ID на соответствующее кодирование. Уровень услуг, например, PCRF, определяет отображение между предусмотренными оператором компонентами услуг на классы обслуживания и отображение классов обслуживания на типы класса обслуживания (например, GBR, SIG или BE). Управление доступом может ограничиваться потоками типа GBR класса обслуживания.
Фиг.4 изображает способ согласно изобретению. Способ задает качество обслуживания при передаче пакетов данных между объектом обслуживания и оборудованием пользователя по сети мобильной связи, содержащей узел базовой сети и узел доступа, которые выполнены с возможностью управления манипулированием пакетами данных, посылаемыми между объектом обслуживания и оборудованием пользователя.
На первом этапе (41) инициируется передача между объектом обслуживания и оборудованием пользователя. При выборе (42) класс обслуживания выбирается для передачи из множества классов обслуживания, относящихся к качеству обслуживания, которые предварительно конфигурируются. После выбора (42) выбранный класс обслуживания передается узлу базовой сети. Установление (43) первого контекста передачи инициируется между узлом базовой сети и оборудованием пользователя. Первый контекст передачи ассоциируется с первым набором атрибутов для определения первого качества обслуживания для обмена пакетами данных с оборудованием пользователя при передаче. Первый набор определяется в операции отображения (44), использующей уникальную функцию отображения, которая отображает класс обслуживания на первый набор атрибутов. После завершения (45) процедуры установления выполняется управление (46) передачей в соответствии с контекстом передачи. Таким образом, выбранный класс обслуживания определяет манипулирование пакетами данных, управляемое узлом базовой сети, т.е. управление (46) передачей выполняется с использованием первого набора атрибутов, который задается в операции (44) отображения в соответствии с классом обслуживания.
Также инициируется второе установление (47) второго контекста передачи между узлом доступа и оборудованием пользователя. Обычно, узел базовой сети запускает второе установление (47) после того, как будет завершено первое установление, хотя данный порядок установления не является существенным. Второй контекст передачи ассоциируется со вторым набором атрибутов, который определяет качество обслуживания для обмена пакетами данных с оборудованием пользователя при передаче, управляемой узлом радиодоступа. В другой операции (48) отображения второй набор атрибутов определяется уникальной функцией отображения из выбранного класса обслуживания. После завершения (49) установления контекста выбранный класс обслуживания определяет соответствующим образом также манипулирование пакетами данных, управляемое узлом доступа при управлении (50) передачей.
Фиг.5 изображает устройство согласно изобретению, например обслуживающий узел поддержки общей службы пакетной радиосвязи SGSN, шлюзовой узел поддержки общей службы пакетной радиосвязи GGSN, усовершенствованный шлюзовой узел поддержки общей службы пакетной радиосвязи, контроллер радиосети RNC, контроллер базовой станции, базовую приемопередающую станцию или узел В. Устройство имеет блок (МЕМ) памяти для хранения различных наборов атрибутов обслуживания. Он также имеет блок (IO) ввода/вывода для приема и посылки пакетов данных и приема сообщений, задающих выбранный класс обслуживания для канала. Блок (PU) обработки выполнен с возможностью выполнения способа, описанного выше. Особенно, блок обработки может определять выбранный класс обслуживания из принятого сообщения и устанавливать соответствующий канал для дополнительного манипулирования пакетами. В соответствии с определенным выбранным классом обслуживания блок обработки извлекает соответствующий набор атрибутов из памяти (МЕМ) и инициирует блок (CU) управления, выполненный с возможностью манипулирования пакетами, посылаемыми по туннелю, в соответствии с атрибутами. Блок (CU) управления затем манипулирует пакетами в соответствии с атрибутами, извлеченными из памяти, т.е. в соответствии с выбранным классом обслуживания. В предпочтительном варианте осуществления изобретения блок (PU) обработки определяет выбранный класс обслуживания из набора атрибутов в принятом сообщении. Блок (IO) ввода/вывода также позволяет выполнять обмен сообщениями с системой (OSS1) поддержки операций для конфигурирования устройства, особенно для определения и обновления наборов атрибутов в памяти (МЕМ). Блоки устройства управления могут быть реализованы в виде электронных или оптических схем или в виде программного обеспечения, исполняемого в такой схеме.
Вышеприведенные варианты осуществления очень хорошо достигают целей изобретения. Однако понятно, что специалистами в данной области техники могут быть выполнены изменения без отступления от объема изобретения, которое ограничивается только формулой изобретения.