专利名称：用于提供无线接入载体业务的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于在包含核心网和无线接入网的网络内，通过该网络间的无线接入载体提供无线接入载体业务的方法和设备。本发明适于发送不同应用的实时业务。
背景技术：
描述管理电信网络的运营商可以提供完整的电信业务或者只提供载体业务。载体业务是一种用于通信的传递系统，而电信业务中还应包括连接功能和通信规则。
电信业务可以是基本业务(例如语音)或应用业务(例如信息数据库)或者附加业务(可以是改进的基本业务)。根据它们呈现给用户的形式(例如语音、数据、图像和多媒体)，电信业务被分为若干类别。
通过网络传输所有这些业务都需要透明性。良好的透明性意味着通过网络内耦合部件的时延可以最小，信息流保持不变，而且也具备发送所需要的带宽。这样，与透明性相关的三个最重要的参数就是带宽、误比特率和时延。语音、视频和数据的带宽需求是互不相同的。例如，因为有允许的最大时延抖动，所以视频传输会对网络提出特定的要求。对于高质量的视频传输来说，要求时延抖动要小，某些时候不能超过几个毫秒。
存在不同的传递模式(例如电路模式和分组模式)用于不同业务的信息传输。在电路模式中，信息在给定长度的时间帧内被发送。在分组模式中，信息被分为带有地址头的分组，用于通过网络进行传输。发送的信息在通过网络传输的过程中改变传递模式也越来越常见。未来的发展目标是在同一网络内传输不同类型的业务，而不再取决于带宽和传递模式。
根据被称作协议的某些商定的规则来实施通过网络所进行的通信。TCP/IP就是一组互联网中使用的分组模式协议，该网络是用于连接全世界不同计算机网络的世界范围的网络。IP协议的主要任务就是寻址。TCP协议负责例如主机之间的定序和流量控制。
通信过程中包括两个阶段，连接和会话。在电话呼叫中，通话本身就是会话。在其它类型的通信中，会话阶段就是数据在用户间传递的阶段。
电信网络被分为接入网和核心网。接入网就是连接用户以及本地台的部分，而本地台之间的连接可以确定核心网。
移动电信系统中，在服务区域内规则地放置有本地基站。这种区域被分为小区，每个小区配备一个基站。无线接入网内的移动台与服务区域内地理位置最接近的本地基站进行通信。这样与固定核心网所进行的通信也要经过无线接入网来进行。
目前蜂窝系统正在经历飞速地发展过程。在90年代初期，无线用户的主要业务是语音。语音是一种实时、时延敏感业务，而且从很多方面来讲，蜂窝语音通信中所使用的技术都是从固定电信网络中移植过来的。这样，蜂窝系统传统上都是采用电路交换，而且通过无线接口的通信信道都被定义为专用信道。
然而最近在蜂窝世界中已经开始出现其它类型的业务。就例如时延和带宽而言，这些都是数据业务，它们对无线通信内的无线载体者的要求大大不同。这些业务的共同之处在于它们都可以利用使用基于分组数据的传输类型的好处。
实际上随着近年来互联网的飞速增长，这种趋势在固定一侧已经开始显露。TCP/IP协议组是这种基于分组数据结构的主要平台，其中可以运行不同的应用业务(通信业务)，甚至包括语音。电子邮件、互联网浏览以及视频会议仅仅是这些新应用业务的实例。IP是分组模式业务，并且可以提供“尽力交付”，即意味着不能保证连接。
通过应用，可以利用不同系统之间的通信业务。通过使用标准化应用，可以在不同系统中，以简单方式对数据进行变换。应用使用TCP(传输控制协议)或者UDP(用户数据报协议)作为媒介。应用的实例可以是SMTP(简单邮件传递协议)、SNMP(简单网络管理协议)、WHOIS(目录数据库)、NTP(网络时间协议)、HTTP(超文本传递协议)以及WWW(信息数据库网络)。不同的RFC(请求评注)建议中将更加详细地描述这些应用，或者它们专用于实际的业务提供商。根据应用，会话业务流的长度是不相同的。在未来，将会有更多的，以语音、图片、安全性等形式出现的应用业务。
基于分组数据的业务可以提供在同一通信信道中实现多用户复用的可能性，并且比电路交换网络能够更加有效地发送信息(在数据吞吐量方面)。无线接口的主要特征在于可以在一个连接内，传输有不同质量要求的多个并行业务。
通过核心网与无线接入网之间的接口进行发送的不同应用要求对其所提供的业务有不同的无线接入载体。对于基于分组数据的业务来说，存在多种属性用于描述无线接入载体业务以及通过核心网与无线接入网之间的接口的协商协议的特征。应用的性能要取决于载体业务的这些属性，其中包括带宽、业务质量、峰值比特速率、最低比特速率等。
在世界的所有主要地区内，正在快速地进行第三代移动通信系统的标准化过程。这些系统在ITU(国际电信联盟)内被称作IMT-2000，在ETSI(欧洲电信标准协会)内被称作UMTS(通用移动电信系统)，它们都用高速数据能力去扩展由当前的第二代系统(例如GSM)提供的业务。UMTS/IMT-2000的通用系统结构中包括用户设备(UE)、UMTS陆地无线接入网(UTRAN)以及核心网。而且通用结构中还包括两个通用接口，其中Iu接口位于UTRAN与核心网之间，Uu接口位于UTRAN与用户设备之间。
UMTS的发展演变过程刚刚开始，还没有形成通过Iu接口如何执行无线载体业务协商的最终概念，而无线接入载体要在该协商的基础上被许可。对于其它例如GPRS(通用分组无线业务)的蜂窝系统来说，也需要包含基于分组数据的蜂窝方案的概念。
根据需求，网络中的无线接入网部分为核心网提供无线接入载体业务。如果分组数据业务要想以频谱有效方式通过核心网与无线接入网之间的接口，则必须要考虑某些特定问题。
与利用提供给核心网的无线接入载体业务相关的一个问题就是如何建立特定应用所需要的无线接入载体。
一个移动用户可以被许可利用一个或多个无线接入载体业务，例如当并行运行不同应用时，或者当特定应用为不同数据流要求不同业务质量时。常规的移动预订方法中确实例如没有针对描述载体特征的属性，对不同的应用需求加以考虑，并且因此在例如UMTS内准许使用无线接入载体业务(TABS)时，存在有无线载体尺寸过高或者过低的危险。
在某些类型的蜂窝通信网络中，用户利用一个或者多个请求的业务质量(QoS)向量或者请求的业务向量(RSV)来定义其对载体(即业务提供者)的业务要求。每个向量中都包括多个与所要求业务相关的QoS参数。或者，用户的要求可以被输入到计算机、或者执行与载体进行协商的计算机应用中。QoS参数中可以包括所要求的比特速率(峰值、平均和/或某些其它速率)，所要求的误比特率(BER)以及所要求的传输时延，但是不局限于此。此外，用户还可以为期望业务规定价格参数。对于给定应用来说，这些Qos参数中的每个参数的取值范围都是用户可以接受的。例如在网页浏览应用中，用户通常都愿意以较高的价格获得高比特速率。然而如果用户希望能够使价格降到最低，则该用户就可以容忍较低比特速率。对于某些应用来说，用户所能接受的特定QoS参数的取值范围是可以相对较小的。例如在语音应用当中，由于语音数据对低比特率和/或大时延比较敏感，因此用户不能容忍较低比特速率或较大传输时延。在不能满足可接受的条件下，例如低比特速率和大时延，最好要阻塞该呼叫。
用户向业务提供商表达其业务要求的一种方式就是定义两个QoS向量，其中第二个QoS向量内的QoS参数值表示可接受(或最小级别)业务。如上所述，期望的QoS参数值可以代表用户来典型地指示较低价格级别敏感性。反之，可接受QoS参数值则与较高价格敏感性相关。在语音情况中，特定QoS参数(例如最大传输时延)的期望值和可接受值是可以相同的，这样就指示用户不能接受低于那些QoS参数期望值的取值。还可能定义期望业务、最小可接受业务以及介于两者之间的业务。
在呼叫建立、切换及呼叫重新协商过程中，必须要判定使用哪种业务来建立连接。必须要考虑用户要求以及载体的能力。载体能力也可以以QoS向量的形式给出，并且可以被称作提供的业务向量(OSV)。能够导致生成OSV的过程被称作载体业务生成。试图实现用户要求与载体能力的匹配的过程被称作载体业务协商。载体业务协商过程可以导致生成协商QoS向量或NSV。总之，NSV内包含QoS参数值，用于反映业务提供商能够提供的业务，以及可以满足RSV内的用户规定值要求的业务。当在用户要求与载体能力之间没有匹配建立时，就说NSV是空的。
业务提供商并不总能保证NSV所定义的业务质量。业务提供商仅仅可以试图去尽力提供这种保证。然而在载体业务协商与例如呼叫建立之间的时段内，传输条件会由于数据业务波动和衰落等现象而出现变化，由此业务提供商不可能去达到NSV所定义的业务级别。如果业务提供商不能达到至少最低要求，则必须要重新协商载体业务，或者在正进行的呼叫过程中，必须要进行切换(即切换到不同的业务提供商)或者会掉话。
随着逐渐向蜂窝网络中添加数据业务，无线系统工程师也面临必须要容纳属于不同业务的连接的任务，其中每种业务都具备不同的质量要求。在利用第二代系统(例如GSM、TDMA/136等)、WCDMA以及无线LAN内无线接入的不同应用的复杂混合中，缺乏结构化的处理会导致系统性能较低，并且对管理网络的运营商会产生增加的难度。
在商用GSM系统中，目前有全速率和半速率语音可供使用，而且电路交换数据很快可以扩展为多时隙传输。由于业务类型比较少，因此尽管这些混合业务的接纳控制(控制对业务的接入)是可能的，但也仅是初步的。此外，全速率语音之外业务的负荷也被加载。针对混合业务无线系统的尝试已集中完成分配无线资源的任务，即根据预定义的接入控制，为时延要求苛刻的业务(例如语音)和时延要求不苛刻(例如数据)分配无线资源。
在用于处理混合业务的当前方案中存在有若干问题。这些问题的处理都是基于逐个业务的，而不是在整体结构的基础上进行处理，这样就会为支持业务复杂混合的系统带来困难。
对于接纳控制来说，并没有广泛地涵盖业务区别和用户区别。也就是，对于一个重要用户来说存在有可用资源，但对另一个来说不存在可用资源。
也没有很好地涵盖自适应应用，即采用多操作模式的应用。例如视频编解码器可以工作在多比特速率模式下。这些模式与可用带宽相对应，因此至少要在连接建立过程中必须执行带宽协商。
利用多种载体(并给予用于相应的多种质量)、工作在单一模式下的弹性应用(例如网页浏览)也没有得到广泛地关注。
在NOKIA TELECOMMUNICATIONS OY申请的国际专利申请(WO 99/01991)中提出了一种可以在蜂窝无线接入网内支持TCP/IP业务的方法和设计，该接入网被连接到提供TCP/IP业务的电信网络。根据该文献中所提出的解决方案，在无线接入网内需要预定不同TCP/IP业务所要求的载体业务参数，在所接收到的第一个IP分组内容的基础上，通过确定TCP/IP业务来为给定连接选择正确的参数。这样在无线接入网中，可以以不同的方式来处理不同的TCP/IP业务，并且可以借助本地数据库，通过无线接入网建立与真正需要最佳对应的载体业务。
然而，需要更快并且更加灵活的方法用于批准无线接入载体业务，使得从发送一开始，就可以在最佳无线接入载体中传送IP分组。
此外，还希望有一种用于处理混合业务以及处理弹性业务的方案，为了容纳有多操作模式的应用，要求该业务是自适应的。
由于无线接入网的时变特征是一个问题，因此如果环境要求，则还可以在会话过程中改变无线接入载体。由于例如业务负荷或链路预算等发生变化，无线接入网可以例如降低(或增加)提供给单个用户或者多个用户的带宽。
本发明的目的就是要得到在网络中提供无线接入载体的方法和设备，以解决上述中的一个或多个问题。
这样，本发明的一个目的就是要得到一种更快的方法和设备，用于建立特定应用所需要的最佳无线接入载体。
本发明的第二个目的就是得到把数据流映射到正确无线接入载体上的方法和设备。
本发明的第三个目的就是得到用于考虑无线网络各种特征的方法和设备。
发明概述用于在包含核心网与无线接入网的网络内，通过介于该网络之间的无线接入载体提供不同应用的无线接入载体业务的本发明的方法，其特征主要在于如下步骤识别应用所发送的一个或者多个会话业务流，以判定一个或多个无线接入载体所需参数的形式来描述被识别会话的特征，把特征描述参数转换为无线接入载体属性，请求并且建立由该属性所定义的一个或多个无线接入载体，把每个会话映射到根据该请求所建立起来的正确的无线接入载体上，指示会话的结束，以及当不再需要无线接入载体时，释放无线接入载体。
在包含核心网与无线接入网的网络内处理不同应用的无线接入载体业务的本发明的设备就是在网络内介于该核心网和无线接入网之间引入的无线接入载体管理节点。其特征主要在于要执行本发明方法步骤的装置。
总而言之，本发明能够在例如UMTS等的网络中的核心网一侧提供功能实体，它能够因分组数据业务原因而处理无线接入载体业务协商过程。利用识别和描述会话流特征的分组流的真正会话流的知识/信息去确定所需无线接入载体的数量，并且为无线接入载体属性分配取值。该方法还提供用于把用户数据会话流映射到已建立的无线接入载体之上的方法。
某些时候，为了从相同信源中提取出不同的数据流，例如图像、语音以及信令以便把正确业务映射到正确载体之上，还必须使用解复用。
可以利用不同的方法标识会话流，以识别并且描述会话的特征。在一个第一实施例中，会话的特征在于会话分组的分组头。在第二实施例中，利用与构成连接的逻辑链接相关的端到端信令消息来识别会话并且描述会话的特征。在第三实施例中，利用到达本发明设备的直接信令消息来识别会话并且描述其特征。
无线接入载体属性中包括业务质量和带宽请求，反过来它们又基于本地静态转换数据库、远端转换数据库、用户简档以及/或者来自载体管理的负荷指示符。
在本发明的一个实施例中，可以在会话过程当中识别出这种变化，作为其结果，无线接入载体属性也发生变化。这种变化可能被识别，因此对会话进行周期性的探测以便通过上述启动会话流的方法的任何组合来识别应用需求的变化。在一个优选实施例中，当无线接口的条件发生变化时，采用回退压力机制返回到应用，这种变化可以例如是突然获得更宽的频谱或者由于无线状况较差或拥塞来导致的条件恶化。本发明可能被用于去监测已建立无线接入载体之上的业务，并且可以被用于通过无线接入载体业务(RABS)的重新协商去调整载体特征。
会话过程期间，可以通过多种不同的重新协商序列来改变无线接入载体属性，这一点在本文中随后给出解释。
这样在本发明中，在利用无线接入载体业务属性的业务协商的基础上，在核心网和无线接入网之间的交界处批准无线接入载体。这些属性可以描述无线接入载体业务的特征，并且本发明不仅能提供适当业务质量的载体，还允许用于无线资源管理的有效算法。后者的一个实例就是接纳控制算法，该算法能够通过批准尽可能多的移动用户进行无线接入来利用有关确切应用需求的知识所带来的好处。
通过本发明的设备和方法，可能为基于分组数据的蜂窝系统执行无线接入协商，该系统在网络通信级别上，即使用IP网络协议时不存在明显连接。所提出的在核心网一侧或者无线接入网一侧引入逻辑节点，以及利用业务质量来识别应用需求的方法，提供能够有效地进行无线接入载体业务(RABS)协商的手段。因此通过分配足够的RABS，则可以更容易地开发出接纳控制算法以有效地利用宝贵的无线资源的频谱。而且，组合利用该节点以及业务识别方法便可能把输入分组数据业务映射到正确的无线接入载体之上。
随后，通过附图和流程图来描述本发明的某些实施例。由于本发明可以在权利要求范围内进行变化，因此本发明并不局限于随后所给出的细节。
附图简述
图1通过流程图的形式来描述本发明；图2是在电信网络内所引入的，本发明装置的概要视图；图3是在电信网络内所引入的、用于处理多业务的本发明装置的另一个实施例；图4说明接纳控制功能，它是图3中的控制系统的一部分；图5根据UMTS标准，说明载体级别定义；图6说明来自终端设备的载体业务请求的简单视图；图7说明如何通知来自应用的QoS请求的实例。
详细描述在不同的实施例中，可以利用不同的方法去启动业务流的发送，其中包括例如语音、图像、数据等在内的应用业务分组数据，这可以参见图1中参考数字1的指示。识别会话以及描述会话特征的方式要取决于已采用何种方法去启动会话业务流。随后给出其中三种方法。
在第一方法中，应用通过永久尽力交付信道发送会话业务。本文中的永久尽力交付信道就意味着假设采用默认的无线接入载体。这种载体已经被建立，但对于真正应用来说并不是最佳的。在这种方法中，通过会话分组的分组头来识别会话并且描述会话的特征。在输入业务中识别将要被映射到特定无线接入载体之上的业务，例如IP数据分组。为了在每个分组的基础上描述业务特征，并且将其映射到正确的载体之上，必须要把来自相同信源的不同流提取出来，例如语音、图像以及信令。在通过网络传送的每个分组中除了包括消息本身之外，还包括类似地址信息的其它信息，使得分组可以查找路径到达正确的接收机。消息本身被封装在所谓的“头标”中，其中包含地址和其它信息。其它信息可以例如是业务类型、分组长度、标识数据等等。业务类型中包括有关所允许时延的信息、比特速率等。此外，还可以通过对头标内有关业务状况和无线资源的类似信息进行附加的观察和测量，来识别会话。所有描述会话特征的信息都被以“会话参数”的形式组成，并且在本文中，就是由该参数来描述会话的特征。
在该三种方法的第二个方法中，会话业务之前是某些标准的信令/会话启动协议(例如H.323)。该方法中的第一步就是把信号经过尽力交付信道，从应用发送到终端用户以在两者之间建立起逻辑连接，为真正连接做准备，使得这些信号中包含将要被发送的应用业务的信息。信息可以采用与上述第一方法中相同类型的参数的形式给出。本发明覆盖这两种实施例，即其中通过与逻辑链接中相同的信道来发送分组数据的实施例以及信号通过其自己的信道进行发送的实施例。在该方法中，通过截获并且解释端到端会话信令消息来识别会话并且描述其特征，该信令消息要经过在核心网与无线接入网之间引入的无线接入载体管理节点。这样在该情况中，可以由这些端到端消息内的应用业务相关信息来定义正确的载体。
在第三方法中，已通过到达无线接入载体管理节点的直接信令启动会话业务，根据本发明，在核心网和无线接入网之间引入该管理节点，去以根据本发明方法的方式处理正确无线接入载体业务的建立。在该方法中，通过解释从应用到达该节点的信令消息，来识别会话并且描述其特征。核心网一侧的应用通过达到也处于核心网一侧的该节点的直接信令来建立会话，根本不占用任何无线资源。在完成所需参数的识别之后，节点终止信令。在这种情况下，没有为连接作准备而建立的逻辑链接。相反，以上述同类型参数给出的应用相关信息被包含在直接从应用发送到该节点的信令消息当中。这样在该情况下，可以借助从应用到网络内该节点的这些消息内的应用业务相关信息来定义正确的载体。
在根据上述三种方法当中的某些方法或者根据它们的某些组合(如图1中的步骤1和2所指示的)识别会话并且描述会话特征之后，则可以通过该以“会话.参数”形式表达的特征描述组成相应的业务质量和带宽请求。该参数可以被用于组成质量和带宽请求，即提取出的信息可以被转换为无线接入载体属性RABS(如图1中的参数数字3所示)，其中对现有的RABS进行定义。当上述参数已知时，可以通过本地静态转换数据库(独立于用户、独立于负荷)、远端转换数据库、用户简档或者来自载体管理的本地指示符来确定这些属性。
然后在图1的步骤4中，根据来自无线接入网的请求去建立无线接入载体。在图1的步骤5中，把会话业务流映射到已建立的无线接入载体之上。在分组流中包括多会话的情况中，把正确的会话流映射到正确的无线接入载体(RAB)之上的问题必须在每个分组的基础上解决，即必须根据会话来识别每个分组，然后再把它们分别映射到各自的RAB之上。业务质量和带宽请求(即RABS属性)来确定使用哪种RAB。多个会话可以被映射到相同的RAB之上，但前提是最好它们都具备相同的RABS相关属性。
在本发明的优选实施例中，除了与会话发送起始相关的、步骤2中特征描述参数之外，被转换的属性还可以基于会话过程当中的变化。
在会话过程中，从无线接入网(RAN)可以接收到载有有关无线接入网状况发送变化信息的消息，例如突然获得更多的频谱或者由于无线状况较差或拥塞造成的环境恶化。根据步骤7，如果这种消息来自无线接入网的，则在步骤8中通过本发明的无线接入载体管理节点，把来自RAN的消息转换为应用可以理解的消息，并且在步骤9中发送给应用。然后应用根据该第二或第三方法，利用会话启动信令消息中的这一消息内的变化信息，去开始发送，或者根据该第一方法将其包含在分组头中(如图1的步骤1所示)。应用可以按照这种方式来调整业务，使其适应现有的信道特性(例如利用其它质量较低，但是消耗较少带宽的语音编码器)。然而为了改变属性，并不需要等待应用去执行这些变化。通过本发明的管理节点，可以按照图1从步骤7到步骤3的箭头所示，直接改变属性，然后将这种变化通知给应用。
在步骤6中，作为对会话进行探测的结果，如果可以识别出信息的变化(即参数的变化)，则按照本发明步骤10中所指示的那样，首先对新信息进行分析。如果信息的变化意味着该会话出现新特征(即参数)，则在步骤3内将其转换为RAB属性，然后协商新的RABS(即重新协商)，并且按照前面步骤4-5的操作来使用。如果新信息中包含会话结束启动信息，则在步骤11释放无线接入载体业务，而且此时也应该释放RABS。
在图2中，以节点D的形式给出了用于本发明装置的功能模型实例。图2中，它在核心网19与无线接入网18之间在Iu接口16的核心网19一侧引入。根据本发明的方法，节点D建立、维护并且释放无线接入载体，并且把用户业务映射到正确的无线接入载体之上。
在图2中，节点D内包含三个实体。分类器13识别箭头1’所指示的、应用17发出的会话流(图1的步骤1)。分类器13被编程去提取特定信息，例如用于特定无线接入网-核心网接口的静态参数(图1的步骤2)。而且这些参数到RABS属性的转换也发生在分类器13内(图1的步骤3)。会话分类器13还根据双向箭头6’，周期性地探测会话，所以其可以识别业务信息内的变化(图1的步骤6)。在业务信息发生变化以及指示会话结束(图1的步骤6)时，分类器13负责描述新参数的特征。这样，分类器就是节点D的一个单元，用于生成判定正确RABS(图1的步骤3)或者释放RABS(图1的步骤11)所需要的信息，判定也发生在分类器13内。
QoS和带宽(即RABS属性)请求被发送到载体管理单元14。无线接入载体业务管理器14利用从分类器13接收到的属性作为输入，去建立/协商无线接入载体业务。根据双向箭头4’，在RAN和RABS管理器之间进行这种协商。当来自分类器的信息指示会话的结束时，载体管理单元14释放RABS。
根据箭头7’，无线接入载体管理器14也是无线接入网的可能的消息的“收发机”(图1的步骤7)。这些消息载体有关无线接入网状况变化的信息，例如突然获得更多频谱使用或者由于无线状况变差或拥塞所造成的环境恶化。如这种消息来自无线接入网的情况中，无线接入载体管理器会把这一消息翻译为应用可以理解的消息，并且根据箭头9’，将其发送到应用。有关无线接入网状况变化的信息最好也在RABS管理器内进行处理，在载体管理器14内直接改变属性，然后再去协商新的RABS。
在第三单元15内，按照箭头5’、5”和5的指示，把用户业务映射到正确RAB之上。
说明了三种不同的方法可以用于启动会话的发送。类似地，也存在不同的方法去改变会话的特征，并且重新协商新的RABS。随后借助于图1和2来描述这些可选方法。
根据本发明的一个实施例，应用可以改变正在进行的会话的特征。作为对会话进行周期探测的结果(如箭头6’所示)，会话分类器13可以识别出这种变化。然后按照上述图1的步骤2，由会话分类器13对会话流进行“重新分析”，并且在新参数的基础上，按照图1的步骤3，确定新的QoS和带宽要求(新属性)。此后，会话分类器向载体管理器14发送重新协商请求。载体管理器14按照箭头4’的指示，处理重新协商协议，按照图1的步骤4建立新的RABS。
根据本发明的另一实施例，应用发送端到端信令消息，以通知会话特征的变化。会话分类器13截获会话信令消息，并且执行图1的步骤2和步骤3。此后，会话分类器13向载体管理器14发送重新协商请求。载体管理器14按照箭头4’指示，处理重新协商协议，在应用切换去使用新的会话特征之后，建立新的RABS。
根据本发明的另一实施例，应用向节点D发送信令消息，通知会话特征的变化。会话分类器13终止信令消息，并且执行图1的步骤2和步骤3。此后，会话分类器13向载体管理器14发送重新协商请求。载体管理器14按照箭头4’的指示，处理重新协商协议，在应用切换去使用新的会话特征之后，建立新的RABS。
本发明装置内的不同实体所执行的功能也可以在发明之间进行不同的设计，并且如随后实施例描述的，它们可以具备其它功能。
根据本发明的另一个实施例，阐述了处理无线系统内混合业务的接纳控制功能，并且它部分具备图1和2内RABS管理器的功能。接纳控制功能是结构当中的一部分，该结构由多个功能模块所组成。参考图3，其中说明了用于业务处理的控制系统100，系统内中包括三个功能模块。这些模块是应用解释器(A1)120、接纳控制实体130以及无线资源管理器(RRM)140。
应用解释器120(例如，具备与图1和2的会话分类器和RABS管理器的那些部分对应的功能)可以被应用发出的连接请求110激活(图1的步骤1)。在这一请求的基础上，以及在用户特定信息和属于应用需求的其它信息的基础上，应用解释器120生成载体请求(或者请求的业务向量RSV)。例如可以在无线预订数据库150内存储用户特定信息。例如可以通过监视应用建立信令，来检索应用需求的相关信息。这一请求(来自应用)描述所期望的载体的特征，即通过无线系统载体业务所期望的连接。信息类型或者载体属性包括(1)被发送数据的质量要求，例如时延、帧差错率(FER)以及误比特率(BER)；(2)源信息，例如每单位时间内期望从应用中得到多少数据；(3)通用载体和协议信息，例如载体应该是双向还是单向的，或者差错帧是否应该被传递到网络的上层中；以及(4)被用于对载体请求重要性分类的优先级信息，它还可以被看做是请求方愿意为这一载体所付的价格。当在提供的载体(OSV)内使用时，优先级信息应该被解释为所提供载体的代价。用户可以通过预订直接指定优先级。
应用请求可能会导致多于一个请求的可选载体(RSV)。应用解释器120也能够接收协商的载体(或者，协商业务向量NSV)，并且把协商的载体(NSV)翻译成为应用可以理解的消息。
具备与图1和2的映射单元相应功能的无线资源管理器140，接收每个活动连接的协商载体(NSV)。为了维持应用识别或者请求的指定载体质量属性，图3中的无线资源管理器的任务就是达到最佳利用无线资源(例如功率和信道)。涉及执行无线资源管理器140功能的算法中包括，例如切换、功率控制、码分配以及调制方式的选择、信道编码以及CDMA系统内的扩频系数。如果不能维持协商载体(NSV)的所有参数，则无线资源管理器140可以命令实施一个或多个载体的重新协商。
图4中按照230来说明图3内的接纳控制实体130，该实体具备与图1和2的RABS管理器相应的部分功能。根据本发明的示范实施例，接纳控制功能230包含一个提供载体生成器240，以及一个载体匹配功能250。接纳控制230接收在应用发出的原始请求的基础上生成的载体请求210(RSV)。载体请求可以包含多于一个RSV或者可选RSV。可选载体可以由不同的分立属性取值组来描述、或者由一组属性来描述，其中至少一个属性具备响应该载体请求的一个取值范围。
提供载体生成器240生成能够提供给例如请求移动台的载体(OSV)260。这一提供载体260中可以包括载体的优先级(或代价)。提供载体(OSV)260的生成可以基于提出请求的源以及上述的质量载体属性。此外，提供载体260可以基于当前负荷和讨论小区内以及其它对这个小区造成干扰的小区内的干扰级别，并且还要基于移动台特定信息，例如移动台上行和下行链路的信号质量。例如，在大负荷的小区内，如果被请求载体(RSV)的质量较低，则无线资源方面的代价就会较低。类似地，代价较低就能允许移动台具备较好(即长期的)的信号质量。
载体匹配功能250接收请求的载体(RSV)210以及提供的载体(OSV)260，并且试图去实现提供的载体260和请求的载体210的匹配。在匹配过程中，判定是否存在能够满足在请求载体(RSV)210内规定的条件和状态(有关的质量、优先级等等)的提供载体(OSV)260。载体的优先级部分可以被用于区分。也就是，例如，如果指定提供载体的优先级为高，则载体只能与重要请求相匹配(即那些具备高优先级的RSV)。匹配步骤的输出是协商载体(NSV)270。如果不能匹配，则拒绝应用请求；也就是说由于提供载体生成器240不能生成满足载体请求210的提供载体(OSV)260，因此发出载体请求(RSV)210的用户不能被允许接入。
如上所述，满足载体生成器240的提供载体生成器240和载体匹配功能250一起可以被看作构成接纳控制功能200，用于接收连接请求，并且决定如何去处理该请求。然而不是如公认的接纳控制当中接收请求并且回答“是”或者“不是”那样，本发明的接纳控制功能200可以从相同的应用中接收多个请求，并且为其选择最适当的提供载体以满足该请求。应用可以生成多个RSV，其中多个RSV之间至少有一个参数取值是不同的。例如，在RSV1中可以规定时延为1秒，而在RSV2中可以规定为0.5秒。或者按照多情求的形式，一个RSV可以这样生成，即一个或多个参数可以有规定的取值范围。例如在一个RSV内，可以规定FER为一个确切取值，而规定时延可以为介于例如0.5秒到1秒之间的取值范围。另一实例中，比特速率可以被规定介于例如32-64kbps之间的范围。这就意味着这两个取值之间的任意比特速率都是应用可以接受的。也可以按照类似的方式生成OSV。如上所述，接纳控制功能200也能够以不同的方式去处理不同的用户和业务。
根据本发明的优选实施例，可以顺序进行或者同时实施业务或载体向量的提供(OSV)，以及业务或载体向量的协商(NSV)。根据第一实施例(如图5(a)所示)，可以在一个联合接纳控制步骤305内生成OSV，以及协商获得RSV。在第二实施例中(如图5(b)所示)，步骤325中生成OSV，并且在步骤317中协商得到RSV。根据第二实施例，在步骤315中提供多个载体(或OSV)，以响应一个或多个RSV(步骤311)，以及该步骤在收集系统信息之后(步骤313)，在步骤317内进行NSV的协商之前。这两个步骤(即步骤315和317)是顺序执行的。
一种由公知接纳控制采用的、用于处理多请求的方法是要执行顺序的操作。也就是，首先请求优选载体，并且如果这个优选载体不能被允许接入，则请求另一个载体，直到被允许接入。然而这种解决方案会带来显著的额外信令。结果，不会通知接纳控制所做出的判决，就好象所有的可选者在执行接纳控制功能的同时和之前都已知。
如果协商载体的质量降低到令人不能接受的水平，则必须要重新协商一个新的载体(见图4中的280)。根据本发明的示范实施例(如图6所示)，其中阐述了通用移动电信标准(UMTS)内的多模式应用。在UMTS系统内，定义包括若干载体的载体结构400，其中每个载体负责UMTS传输的不同部分。图6中，在核心网IU边缘节点(CN)420和移动终接节点(MT)430之间定义载体业务(例如UMTS载体440)。这两个节点之间的传输构成带有具备特定QoS特征的业务的两个节点之间的一部分。
在开始或者传输之前要对特征进行协商，因此这些特征最终能够成为协商业务向量NSV的一部分。定义的一种载体业务就是在核心网IU边缘节点420和移动终接节点(MT)430之间进行传递的无线接入载体(RAB)410。从图6中可以看到，定义的载体业务构成分层结构，即以便建立在UMTS载体业务之下。由于在所有载体业务级别内都可能实施协商，因此对RAB的说明只是出于示范的目的。
核心网内包含网关和IU边缘节点。在GSM系统内，对应的节点为GMSC和MSC。对于GPRS系统来说，对应的节点为GGSN和SGSN。用户设备在逻辑上被分为终端设备(TE)和移动终接(MT)。TE部分包括UMTS规定的较高协议层。因此，用户设备的TE部分可能不了解有关UMTS的信息，而且MT部分可能不清楚正在使用什么样的应用。
如上所述，应用可以操作在不同的质量模式下。例如，视频编译码器可以具备常规质量模式和良好质量模式。在良好模式中，应用所生成的数据速率要高于常规模式所生成的数据速率。这可以被表示为具备保证比特速率64kbps和128bps的不同质量模式。用128kbps时所能察觉到的视频质量要好于64kbps。这种视频编译码器可以属于自适应和弹性应用两个家族当中的一种。自适应应用要求从过渡网络把操作模式通知给应用，而弹性应用可以工作在任何模式中，而不用由过渡网络通知给采用何种模式。在该示范实施例中，假设采用自适应视频编译码器。
来自应用的QoS请求可以按照参见图7的说明来通知。在当前系统中，任何时刻只能请求其中一种数据速率。这样，应用就可以请求例如对应于128kbps的数据速率。这种请求被翻译成UMTS载体业务，并且最终导致RAB请求，其中只包括带有一种数据速率的一个RAB。
根据本发明的示范实施例，应用可以提供包括两种数据速率(参考视频编译码器应用)的多个可选请求。结果所得到的RAB请求中也可能包括两个候选RAB，其中每个都具有一种保证比特速率。RAB请求还可以包括其它属性，包括用户愿意为该RAB所付的“代价”。可以为RAB请求指定一个分配/保留优先级值。例如，优先级值2就会被视作比优先级值3重要，但是又不如优先级值1重要。
在接收到该请求后，位于UTRAN内的接纳控制510(即图4中的提供载体生成器240和载体匹配功能250)考虑该请求并且返回包含数据速率的协商RAB。
在WCDMA系统的UMTS内，提供载体生成器可以考虑例如如下的参数移动台所连接的一组活动基站内的上行链路干扰电平(活动组利用“a”来表示，其中包括用户1到n)、受活动组基站干扰的小区内的干扰电平、移动台和活动组基站之间的连接中的信号质量、活动组内的下行链路的发射功率、受活动组干扰的小区内的下行链路的发射功率、活动组中使用的下行链路扩频码、用于连接到活动组中的小区的其它移动台的UTRAN内的队列规模、以及数据传输中所涉及的节点(即MT、UTRAN以及核心网Iu边缘节点)的存储、处理以及缓存能力。基于这些参数，提供载体生成器可以预测具有根据请求的数据速率的额外连接的效果，并且判定提供这种数据速率需要的“代价”。例如其中可以包括基站活动组的干扰电平太高，以致不能为移动台提供较高的数据速率。所以，由于移动台所引起的附加干扰会随着其数据速率的降低而减小，因此在这种情况下更加适合使用较低的数据速率。为高数据速率业务设定很高代价(通过优先级来表示)，为低数据速率业务设置较低代价。所提供的优先级(即代价)可以反映分配给这一载体请求的重要性水平，使得请求可以被允许。如果由于资源限制而不能提供特定的载体业务，则设置代价为无穷，并且在该方案中不可能为此建立连接。另一方面，在小负荷的系统中，由于干扰级别较低，因此可以以较低的代价来提供两种数据速率(即128kbps和64kbps)。
在上述的特定示例中，提供载体生成器考虑上述引入的输入参数，并且其中包括1.移动台和活动基站组之间的路径损耗P1，64-Pn，64和P1，128-Pn，128(P表示功率)，并且分别在64kbps和128kbps的比特速率条件下增加活动组内上行链路的干扰(I1，64-In，64和I1，128-In，128，I表示干扰)；2.活动组中当前上行链路内的干扰足够低，能够允许任一比特速率，即增加干扰I1，64，In，64和I1，128，In，128，而不会有过载的风险；3.活动组中当前上行链路内的干扰足够低，以允许任一比特速率而不会有过载的风险；4.活动组中的下行链路功率满足允许64kbps比特速率，并且增加功率P1，64，Pn，64也不会造成系统过载，但是允许128kbps比特速率，以及增加功率P1，128，Pn，128就会潜在导致其它已经被允许的RAB被预留；5.受活动组干扰的小区内的下行链路功率足够低，以允许接纳任一比特速率；6.存在足够的自由下行链路扩频码，以允许接纳两种比特速率当中任何一种；7.活动组内的队列规模足够小，以允许接纳两种比特速率当中任何一种，而不会导致其它业务的时延过大；8.数据传递过程中所涉及的节点的存储、处理以及缓存能力可用于去支持两种比特速率当中的任何一种。
这样在示范实例中，系统和用户状况可以是为任何优先级的请求提供64kbps，而不会为系统带来任何麻烦。组成有保证的64kbps比特速率以及分配/预留优先级为3(即最低的可能优先级)的提供载体。也可以提供128kbps的比特速率，但由于下行链路的发射功率状况，这种比特速率只可以提供给非常重要的用户。因此可以构成有128kbps保证比特速率以及分配/保留优先级为1的提供载体。
然后利用请求和提供载体作为输入，载体匹配功能生成可用的协商载体。在上述的实例中，基于请求和提供中的优先级取值，匹配功能中会得出结论有64kbps保证比特速率的RAB是协商载体(NSV)的唯一可能选择。
在另一个示范方案中，下行链路发射功率能够允许接纳优先级为2的任一比特速率，这会导致匹配功能选择128kbps作为协商载体。在另一方案中，下行链路发射功率或者其它任意公共资源都非常宝贵，使得既不允许接纳优先级为2的64kbps，也不允许接纳优先级为2的128kbps。这样，匹配功能就会返回一个请求拒绝消息，而不是协商载体。
协商载体通过Iu接口以及应用的其它接口被翻译回来，通知应用其所使用的操作模式。在上述强调的实例中，模式分为常规和良好。其它接口中可以包括无线接口。由于应用驻留在终端设备(TE)当中，TE必须要被通知给协商的结果。由于其它TE也必须得到通知，因此必须要通过过渡接口，把协商结果从一个TE通知给其它的TE。
根据本发明的另一示范实施例，也阐述了UMTS的弹性应用。如果可以采用不同质量的载体来执行该应用，而又不必显式地通知给操作模式，则可以指定该应用类型为弹性的。弹性应用的一个实例就是网页浏览，它可以在较大的数据速率范围内实施。因此仍可能根据网络选择载体，但是没有必要把所使用的数据速率显式地通知给应用。
这样，对于多模式应用来说，其基本操作也是相同的。然而，只有一种应用请求到达UMTS，并且是在UMTS内的预订规定这种特殊应用请求可以有选择地得到具备不同速率或质量的两种无线接入载体的支持。因此通过Iu接口的载体请求包括两种无线接入载体。
由于应用只能操作在一种模式下，因此除了不需要把所选择的载体通知给应用之外，提供和匹配过程基本上是相同的。
在自适应应用中，应用必须得知发生在协商载体(NSV)内的潜在重新协商，例如载体不能提供特定的时延等等。NSV内的这些变化必须被传递或者返回通知给应用，使得应用可以采用NSV内的变化，并且改变其操作模式。
相反在弹性应用中，并不要求向应用返回信令。如果NSV的其中一个参数(例如时延)经过重新协商，则应用仅需要简单地等待数据。在本文中，应用可以工作在更容忍模式中，即应用能够容忍协商载体的重新协商并且调整。
本发明提供接纳控制系统，用于对无线系统内的混合业务进行有结构地处理，在未来的混合业务系统中这也是必需的。它可以适用于现有的例如GSM/GPRS、WCDMA(UMTS)、WLAN以及任何其它处理混合业务的无线系统。然而本发明并不局限于无线系统。
为了便于理解，本发明已通过特定实施例的方式来进行说明的。然而上述的实施例都仅仅是说明性的，而不是限制。对于本领域内的技术人员来说，很明显可以容易地对所给出的特定实施例做出修改，而没有脱离本发明的中心精神和范围。因此，本发明不应被认为受限于上述实例，而应该被看做与随后权利要求的范围完全相称。
权利要求
1.在包含核心网和无线接入网的网络中在从无线接入网到核心网的无线接入载体上提供无线接入载体业务的方法，包括如下步骤a)识别应用正发送或打算发送的一个或多个会话业务流，b)以判定一个或者多个无线接入载体所需参数的形式，描述识别到的会话业务流的特征，c)把上述步骤的参数转换为无线接入载体属性，d)请求并且建立由该属性所定义的一个或多个无线接入载体，e)把每个会话业务映射到根据该请求所建立的正确的无线接入载体上，f)指示会话的结束，g)释放无线接入载体。
2.权利要求1的方法，其特征在于当已经通过现有可用的无线接入载体发送会话业务时，分别在步骤a)和b)中借助于会话分组的分组头识别该会话且描述该会话的特征。
3.权利要求2的方法，其特征在于在每个分组的基础上，描述来自相同信源的不同数据流的特征，以便将其映射到正确的载体上。
4.权利要求1的方法，其特征在于通过接收有关应用打算发送的一个或多个会话业务流的信息，并且借助于该信息识别会话，来执行步骤a)，以及借助于该信息，以判定一个或多个无线接入载体所需参数的形式描述识别到的会话业务流的特征，来执行步骤b)。
5.权利要求1-4中任何一条的方法，其特征在于步骤b)或c)中，在会话进行期间识别变化。
6.权利要求1-5中任何一条的方法，其特征在于步骤b)中，借助于如以下的参数来描述会话的特征，即地址信息、业务类型、分组长度、标识数据、所允许时延、比特速率、无线资源、帧差错率、误比特率和/或业务量。
7.权利要求6的方法，其特征在于为参数规定一个取值范围。
8.权利要求1-7中任何一条的方法，其特征在于步骤d)中的载体请求中除了包括无线接入载体属性之外，还包括至少以下之一源信息；以及优先级信息。
9.权利要求8的方法，其特征在于该源信息内包含一个取值范围。
10.权利要求8的方法，其特征在于该源信息内包含应用处理数据所采用的每单位时间速率。
11.权利要求8的方法，其特征在于该优先级信息对载体请求的优先级进行分类。
12.权利要求1-11中任何一条的方法，其特征在于应用是自适应应用或者弹性应用，例如视频编译码器应用或者万维网浏览应用。
13.权利要求1-12中任何一条的方法，其特征在于参数中包括活动基站组中的干扰电平，其中该活动基站组表示移动台所连接到的基站。
14.权利要求1-13中任何一条的方法，其特征在于当会话业务之前是某些标准的端到端信令/会话启动协议时，分别在步骤a)和b)中通过截获并且解释这些端到端会话信令消息识别会话且描述该会话的特征。
15.权利要求1-14中任何一条的方法，其特征在于当会话业务之前是从应用到网络内无线接入载体管理节点的直接信令消息时，分别在步骤a)和b)中通过解释应用和该管理节点之间的这些信令消息来识别会话且描述该会话的特征。
16.权利要求1-15中任何一条的方法，其特征在于分别在步骤a)和b)中通过权利要求2、3以及13-15中方法的任何组合来识别会话且描述该会话的特征。
17.权利要求1-16中任何一条的方法，其特征在于借助于本地静态转换数据库、远端转换数据库、用户简档以及/或者来自载体管理的负荷指示，来执行步骤c)中参数到无线接入载体属性的转换。
18.权利要求5-17中任何一条的方法，其特征在于为了识别应用需求中的变化，而不时地对会话进行探测。
19.权利要求18的方法，其特征在于由于应用所发送的正进行会话的参数发生变化，会话过程中所识别到的参数中的变化被识别。
20.权利要求5-17中任何一条的方法，其特征在于由于来自应用的改变参数的端到端信令消息，为正在进行的会话确定某个无线接入载体所借助的参数也发生变化。
21.权利要求5-17中任何一条的方法，其特征在于由于从应用到网络内无线接入载体管理节点的改变参数的信令消息，为正在进行的会话确定某个无线接入载体所借助的参数也发生变化。
22.权利要求19-21中任何一条的方法，其特征在于作为从无线接入网向应用发送携带有关无线接入网络状况变化信息的消息的结果，应用可以识别到会话进行期间特征中要做的变化。
23.权利要求5-17中任何一条的方法，其特征在于从无线接入网发送携带有关无线接入网状况变化信息的消息的结果是要做出变化，而作为该变化的结果，可以直接改变属性而不用等待应用去执行这种变化。
24.在包含核心网和无线接入网的网络内通过位于该网络之间的无线接入载体来处理不同应用的无线接入载体业务的设备，正如在网络内在该核心网和无线接入网之间所引入的，其特征在于a)用于接收有关应用打算发送的一个或者多个会话业务流的信息并且识别该会话业务流的装置，b)用于以判定一个或者多个无线接入载体所需参数的形式，描述识别到的会话业务流的特征的装置，c)用于把上述步骤的参数转换为无线接入载体属性的装置，d)用于请求并且建立由该属性所定义的一个或多个无线接入载体的装置，e)用于把每个会话业务映射到正确无线接入载体上的装置，f)用于指示会话结束的装置，g)用于释放无线接入载体的装置。
25.权利要求24的设备，其特征还在于用于在会话进行期间识别变化的装置。
26.权利要求24或25的设备，其特征在于在核心网以及无线接入网之间引入逻辑节点。
27.权利要求26的设备，其特征在于节点位于相对核心网和无线接入网之间接口的核心网一侧。
28.权利要求24-27中任何一条的设备，其特征在于其中包括三个功能实体。
29.权利要求28的设备，其特征在于其中一个功能实体是会话分类器，其中包括a)-c)和g)中的装置。
30.权利要求29的设备，其特征在于会话分类器中还包括不时地对会话进行探测，用于识别该参数内变化的装置。
31.权利要求30的设备，其特征在于其中一个功能实体是无线接入载体业务管理器，包括权利要求24内d)和g)中的装置以及权利要求25中的装置。
32.权利要求31的设备，其特征在于无线接入载体业务管理器中还包含用于从会话分类器内接收会话请求的装置。
33.权利要求32的设备，其特征在于无线接入载体业务管理器中还包括用于从无线接入网接收有关无线接入网状态变化的消息的装置，以及用于将其发送给应用的装置。
34.权利要求33的设备，其特征在于无线接入载体业务管理器中还包括用于翻译成应用可理解形式的装置，以及用于将其发送给应用的装置。
35.权利要求33的设备，其特征在于无线接入载体业务管理器内还包括如果从无线接入网传递有关无线接入网状况变化的消息，则改变属性的装置。
36.权利要求24的设备，其特征在于其中一个功能实体内包含对用户数据业务进行映射的装置，其中包括e)中的装置。
全文摘要
本发明涉及在包含核心网和无线接入网的网络内,通过该网络间的无线接入载体向不同应用提供无线接入载体业务的方法和设备。识别由应用所发出的一个或多个会话业务流,以判定一个或多个无线接入载体所需参数的形式来描述所识别到的会话的特征。特征描述参数被转换为无线接入载体属性。请求并且建立由该属性所定义的一个或多个无线接入载体。每个会话都被映射到根据该请求所建立的正确无线接入载体上。当不再需要时,要释放无线接入载体。本发明的设备还包括无线接入载体管理节点,其中包括三个实体。
文档编号H04L12/54GK1351790SQ0080768
公开日2002年5月29日 申请日期2000年5月16日 优先权日1999年5月17日
发明者M·阿尔姆格伦, C·约翰松, H·奥洛夫松, D·图里纳, Z哈拉斯茨蒂, M·哈特曼, N·林德贝里 申请人:艾利森电话股份有限公司