为根据关联的最大抢占速率建立服务从移动通信网抢占资源的方法

专利名称：为根据关联的最大抢占速率建立服务从移动通信网抢占资源的方法
技术领域：
本发明涉及移动通信网领域，并且更具体地涉及通过从所述网络抢占(pre-emption)资源来建立服务。
背景技术：
移动通信网，并且特别是那些被称为蜂窝网，例如UMTS或者GSM/GPRS网的移动通信网，包括被连接到无线接入网(RAN)的核心网(CN)。无线接入网(RAN)包括例如RNC(无线网络控制器)或者BSC(基站控制器)的节点或者(无线)网络控制器。其任务是管理网络上的资源或逻辑信道(例如无线链路信道或者信道化码(channelisationcode))的分配以在移动终端和核心网(CN)之间建立服务。一种服务(在UMTS网的情况下也被称为缩写RAB(无线接入承载))例如包括连接，该连接被用于从网络向移动终端(即向下传输或者下行链路)或者从移动终端向网络(即向上传输或者上行链路)发送数据。
“移动终端”意指所有可移动的或者巡回的(itinerant)网络设备，其能够通过无线接入网与核心网交换数据。因此，可以指移动电话、个人数字助理(PDA)或者配备有无线通信接口的笔记本电脑。
如同领域内已知的，由于在CDMA(码分多址)类型的蜂窝网中利用不同的扩频编码(spreading code)，因而可以同时使用多个移动终端。如果是下行链路，位于同一个蜂窝内的所有移动终端共享控制该小区的基站(BTS或者RAN的节点B)的输出功率。
当小区的输出功率达到其最大值时，理论上网络在该小区级别不能再建立任何新的RAB。然而一种被称为“抢占”的机制能使RNC抢占先前被分配给关联于低优先级的RAB的资源，从而把资源重新分配给关联于高优先级的将被建立的RAB。
所述抢占机制是由规范3GPP TS 25.413对于核心网(CN)和无线网络控制器(RNC)之间的Iu接口而定义的。抢占数据通常由CN以称为分配/保留优先级的服务参数的形式来传送，所述抢占数据是关联于给定的服务类型并被并入RAB分配请求(RAB assignment request)中的。
如果发生小区饱和，所述抢占机制因而可以强制对低优先级RAB造成损害的高优先级RAB的建立，然后所述低优先级RAB被释放。这对于移动终端突然从网络断开的用户来说是很难接受的。而且，请求高速率建立RAB可以请求抢占被分配给几个低优先级的RAB的资源，并且因此释放所述低优先级RAB。

发明内容
本发明的目的是改进所述饱和。
因此，本发明建议了在移动通信网络中的移动终端和无线接入网之间为建立RAB而进行的资源抢占方法，所述RAB的建立是关联于服务参数的(以被请求的速率)。
所述方法的特征在于，首先，为了RAB的建立，将最大速率关联于每个RAB以从网络抢占资源，并且，其次，如果有关联于被请求的速率和最大抢占速率的RAB分配请求，并且缺乏以被请求的速率进行所述建立的可用资源，从网络抢占资源从而以小于或等于关联于所述RAB的最大抢占速率的速率来进行RAB分配。
根据本发明的方法可以包括其它特性，可以单独地或组合地使用所述特性。特别注意-最小速率，其能够被关联到至少一些不同的服务类型，该最小速率相应于不能从所述不同的服务类型来抢占的资源数量，-资源，其可以从网络中被抢占，从而以关联的最大抢占速率来进行RAB的建立，
-当最小速率还定义了这样的速率低于该速率不允许建立RAB时，如果有关联于被请求的速率和最小及最大抢占速率的RAB分配请求，并且如果缺乏以被请求的速率来进行所述建立的可用资源，可以从网络抢占资源从而以关联的最小和最大抢占速率之间的速率来进行RAB的建立，-附加服务参数，其定义了关联于RAB的最大抢占速率，该附加服务参数能够被并入到用于无线接入网的每个RAB分配请求中。这样，所述附加服务参数能够被并入到请求的一部分中，所述请求包括专用于分配/保留优先级的信息元素。当所述信息元素部分包括优先级参数、抢占容量参数(pre-emption capacity parameter)、抢占易损性参数(pre-emptionvulnerability parameter)和排队(queuing)参数作为标准时，例如可以将所述附加服务参数并入在所述排队参数之后，-做为变化或者附加物，服务配置表可以被传送至无线接入网，在每个服务类型和关联的服务参数之间建立相关性，后者特别地包括定义了关联于服务类型的最大抢占速率的附加服务参数，以使无线接入网能够在接收RAB分配请求时，根据被存储在其相应配置表中的服务参数来建立所述RAB。这样，例如可以通过O&M消息(操作&维护消息)将所述配置表传送至无线接入网，-当请求资源抢占时，可以抢占已经被分配给至少另外一个可抢占的RAB的所有资源。并且当其速率不能被降低时，这是优选的，-做为变化或者附加物，当请求资源抢占时，可以抢占已经被分配给其它可抢占的RAB的资源的一部分。当其各自的速率可以被降低时，这是优选的。这样，可以抢占已经被分配给另一个可抢占的RAB的资源的一部分，直到有足够的可用资源来建立目标RAB。而且，只要为所述RAB保留足够的资源使其能够以其关联的最小速率操作，就可以抢占已经被分配另一个可抢占的RAB的资源，-当请求资源抢占时，可以抢占先前被分配给另一个可抢占的RAB的资源，所述可抢占的RAB相对于将被建立的RAB的优先级而言是关联于最低优先级的。
本发明还建议包括核心网的移动通信网，该核心网被连接到无线接入网并且以能够实现上述资源抢占方法的方式被构造。
本发明特别(虽然不只)适合UMTS和GSM/GPRS类型的蜂窝网，以及无线局域网(WLAN)。
本发明的其它特性和优点将通过以下详细的描述和附图被公开。单独的附图给出了UMTS类型通信网的概略的说明，其能够实现根据本发明的资源抢占方法。所述附图不仅仅是本发明的补充并且促成其适当的定义。
本发明的目的是为建立RAB而在移动通信网中实现最佳的资源抢占。


单独的

了蜂窝类型，特别是UMTS类型的移动通信网的一部分。当然，本发明可以被应用于其它类型的移动通信网，特别是GSM/GPRS类型的网和无线局域网(WLAN)。
具体实施例方式
如图所示，UMTS类型的蜂窝网能够以非常概略的但足以理解本发明的方式，被归为通过所述Iu接口被连接到核心网或者CN的无线接入网或者UTRAN(UMTS陆地无线接入网)，其本身可以被连接到一个或多个其它公共和/或专用网(通往所述其它网络的链路由双向箭头F表示)。
CN一般包括称为3G-SGSN(3G-服务GPRS支持节点)的第一服务服务器，其负责在UTRAN和MS移动终端(或移动台)之间传输上行和下行数据包，和称为3G-GGSN(3G-网关GPRS支持节点)的第二服务服务器，其被连接到3G-SGSN服务器，并且作为UMTS网与其它公共和/或专用网之间的逻辑接口。
CN一般还包括3G-MSC(3G-移动交换中心)，其被连接到Iu接口和至少一个例如PLMN网(公共陆地移动网)的公共无线网。移动交换中心负责执行所有必需的操作来管理以电路模式与MS移动终端的通信。
而且，后面称为UTRAN的无线接入网一般包括，首先，也称为RNC的几个节点或无线网络控制器，其通过Iu接口被连接到CN，并且，其次，也称为节点B的几个接收/发送基站，其每个关联于一个或多个小区C，每个小区C覆盖一个无线区域，所述节点B通过逻辑接口单独地或至少两个一组地被连接到所述RNC的其中一个。
在图1所说明的例子中，UTRAN仅仅包括两个RNCi(i＝1或2)，每个RNC被连接到单独的节点Bj(这里，j＝1或2)。当然，这只是概略的例子并且只是许多可能的例子中的一个。另外在所说明的例子中，每个节点Bj控制定义地理区域的单个小区Cj(后面被分类为相应的小区Cj)。当然，所述节点B可以控制几个小区，一个地理区域能够通过几个小区或者小区的一部分来定义。
我们也考虑位于小区Cj的每一个中的移动终端(或移动台或移动设备)MS-k(这里k＝1-3)是这样的移动电话其能够根据例如WAP(无线应用协议)的通信协议与网络上的其它设备，特别是UTRAN和CN上的设备来交换数据。但是本发明并不限于所述类型的移动终端。其还涉及PDA(个人数字助理)和配备有无线通信接口的笔记本电脑。
如导言中所说明的，UMTS网具有这样的抢占机制允许其RNC抢占先前被分配给被建立的并且关联于低优先级的RAB的资源，从而将所述资源重新分配给其它需要被建立的关联于高优先级的RAB。
所述抢占机制是由规范3GPP TS 25.413对于Iu接口来定义的，该规范可以通过访问网页站点http//www.3gpp.org获得。
根据所述规范，每个服务类型具有与其关联的抢占参数(或数据)，当必须与位于RNC控制的小区Cj中的移动终端MS-k建立RAB时，所述参数由CN，例如通过其3G-SGSN服务器，以后面称为RAB请求的无线接入承载分配请求(Radio Access Bearer Assignment Request)或者RANAP消息的形式来发送到RNC。
更准确地，RAB请求包括专用于分配/保留优先级的称为信息元素的部分，该信息元素包括几个参数，例如优先级、抢占容量，抢占易损性和排队。
一般地，所述优先级可以被设置为0到15之间的值，值1相应于最高优先级，并且值15相应于最低优先级。所述抢占容量可以被设置为不允许关联的RAB触发抢占的值，或者允许关联的RAB触发抢占的值。所述抢占易损性可以被设置为不允许从关联的RAB抢占资源的值，或者允许从关联的RAB抢占资源的值。所述排队可以被设置为不允许关联的RAB请求被排队的值，或者为了尽可能快地被处理而允许关联的RAB请求被排队的值。
当UTRAN，更准确地是其RNC的其中一个接收到RAB请求时，该请求包括定义了被请求建立的RAB的服务参数，RNC进行无线许可控制(radio admission control)以根据RAB的类型来确定是否有足够的可用资源来建立该RAB。所述服务类型一般在相关RAB中被完全地定义，在该RAB中形成所述信息元素的补充。当然，RNC只有在RAB请求包括抢占容量参数的条件下进行无线许可控制，该抢占容量参数具有允许相关RAB触发抢占的值。
所述服务类型是指例如通信级别、最大比特率、源统计描述符(sourcestatistics descriptor)和CN域(CN domain)的服务参数。通信级别一般可以使用下列分别代表通信类型的值“会话的”、“交互式”、“后台的”和“流式传输”。所述最大比特率可以被设置为例如12.2kbps(千比特每秒)、64kbps、128kbps或者384kbps。所述源统计描述符可以被设置为至少是“语音”值和“未知”值。所述CN域可以被设置为至少是CS(电路交换)值和PS(分组交换)值。
建立RAB所需的资源主要取决于其最大比特率。
在标准UMTS网中，当RNC有足够的资源允许RAB以其最大速率的建立时，所述RNC给所述RAB分配资源。然而，如果没有足够的资源，所述RNC在已经被建立的RAB中确定哪些是关联于最低优先级的。然后其抢占先前被分配给所述RAB的至少其中一个的资源以将所述资源分配给RAB请求中指定的RAB。事实上，所述RNC抢占资源的量相应于被请求的RAB的最大速率，其结果就是一个或多个先前被建立的RAB被释放。
本发明以不同的方式进行，以避免这样的情况系统地抢占被分配给关联于低优先级的RAB的资源，将其分配给关联于高优先级的RAB。
为此，为了RAB的建立，本发明建议将最大(比特)速率关联于每个RAB以从网络抢占资源。同样地，当UTRAN上的RNC接收到RAB分配请求(关联于被请求的(比特)速率和最大抢占速率)，但是却没有足够的可用资源来允许以被请求的速率建立所述RAB，其从网络抢占先前被分配给至少另一个RAB的资源，从而以小于或等于关联于所述RAB的最大抢占速率的速率来进行RAB的建立。
这样做可以显著的减少抢占的影响，并且特别是减少所述抢占导致的被释放的连接(或RAB)的数量。
如果相应于不能被抢占的资源数量的最小速率关联于至少一些不同的服务类型，所述影响可以被进一步减小。有效地，在所述具体实施例中，由于RAB保证总是具有相应于其最小速率的可用资源，因而能够以降低模式(downgrade mode)操作(即以被降低的速率)的RAB不再被释放。
所指定的RAB的建立的速率优选地等于与其关联的最大抢占速率。
但是，在所述实施例的变化中，最小速率可以被用来定义这样的速率低于该速率不允许建立RAB。这样，当UTRAN中的RNC接收到RAB请求(关联于被请求的(比特)速率、最大抢占速率和最小抢占速率)，但是却没有足够的可用资源允许以被请求的速率建立RAB，从网络抢占先前被分配给至少另一个RAB的资源，从而以关联的最小和最大抢占速率之间的速率来进行RAB的建立。这对于网络提供了一定程度的灵活性并且还减小了抢占的影响。
最大抢占速率(正如最小抢占速率)能够以至少两种不同的方式被关联。
第一种方式在于不改变上述3GPP标准，特别是CN和RNC之间的Iu接口。这规定使用服务配置表，该表使得每个服务类型对应被关联的服务参数，该服务参数包括定义了关联于所述服务类型的最大抢占速率的附加服务参数(并且可能地定义了关联于所述服务类型的最小速率的另一个附加服务参数)。因而对于每个列出的服务类型，所述表包括以下参数通信级别、最大比特率、源统计描述符(SSD)、CN域、分配/保留优先级、抢占容量(分配/保留)、抢占易损性(分配/保留)、排队和最大抢占速率。
下面给出配置表的例子。

在所述表格中，“Conver”指“会话的”，“Interac”指“交互式”，“Backg”指“后台的”，“SSD”指“源统计描述符”，“Spe”指“语音”，“Unk”指“未知的”，“Mtp”指“可以触发抢占”，“P”指“可抢占的”，“NA”指“不允许”，并且“A”指“允许”。
这种类型的表是通过例如CN，并且更准确地是通过其3G-SGSN服务器(分组模式)或者其3G-MSC移动交换中心(电路模式)而生成的，并且通过消息，优选地为O&M消息(操作&维护消息)，被发送到UTRAN上相关的RNC。所以例如在存储器M中的每个RNC具有配置表，该表允许该RNC每次接收到RAB分配请求时设置其配置，即分配资源，该资源相应于关联于被请求的RAB的最大抢占速率，或者相应于关联于被请求的RAB的最小和最大抢占速率之间的间隔。实际上，仅需要识别被请求的服务类型，然后访问存储器M，以确定关联的最大抢占速率(或者关联的最小和最大抢占速率之间的间隔)。
RNC内部的配置能够由例如配置模块CM来管理，如图所示，所述配置模块CM属于可能包括存储器M的配置设备D。所述配置设备D，特别是其配置模块CM，以及可能地其存储器M，能够以电子电路、软件模块(或计算机模块)、或者电路和软件的组合的形式来实现。
另一个方法在于稍微修改上述3GPP标准，特别是CN和RNC之间的Iu接口。更准确地，其利用了定义上述最大抢占速率的附加服务参数，该最大抢占速率必须关联于给定类型的RAB。当然，如先前指出的，可以利用另一个附加的服务参数来定义上述最小抢占速率，该最小抢占速率必须关联于给定类型的RAB。
通过CN，更准确地是通过其3G-SGSN服务器(或者电路模式的3G-MSC)，所述附加服务参数优选地被并入RAB请求中，当RNC想建立RAB时，将所述RAB请求传送到UTRAN上的RNC。这样，每个附加服务参数优选地被并入到RAB请求的一部分中，所述RAB请求的一部分包括专用于分配/保留优先级的信息元素。可以例如在信息元素的最后的标准参数的后面并入所述附加服务参数，所述最后的标准参数即排队参数。
因此，如上文指出的，当UTRAN上的RNC接收到RAB分配请求时，该RNC从中提取服务数据，特别是最大抢占速率(和可能的最小抢占速率)，从而据此配置自身。如上文指出的，所述配置可以由被置于RNC中的配置设备D来管理(这样，该配置设备D不需要包括任何存储器M)。
如先前指出的，所述实施例需要对Iu接口协议进行修改，以便其能够支持包括一个或两个附加服务参数的RAB请求。
出于解释的目的，第一，关联于会话的通信级别、12.2kbps的最大请求速率和等于1的优先级的RAB，可以关联于12.2kbps(没有被改变)的最大抢占速率，第二，关联于交互式通信级别、384kbps的最大请求速率和等于15的优先级的RAB，可以关联于64kbps的最大抢占速率，并且第三，关联于后台的通信级别、384kbps的最大请求速率和等于7的优先级的RAB，可以关联于64kbps的最大抢占速率。
根据本发明，可以设想至少三个抢占模式。
第一模式在于抢占先前被分配给至少另一个可抢占的RAB的所有资源。这样，为了考虑可抢占的和在降低速率下支持操作的RAB，例如交互式或后台的通信级别和PS(分组模式)类型CN域的RAB，只抢占被分配给在降低速率下不支持操作的RAB的资源，例如具有会话类型通信级别和CS类型CN域的RAB(例如通过3G-MSC移动交换中心(电路模式)在Iu-CS接口(CS-64)上的视频服务)。
因此，只有涉及具有不能被降低的速率的RAB的通信可以使其资源被抢占，并且因此其连接(或链路)被释放。
第二模式在于抢占先前被分配给可抢占的RAB的资源的一部分。这样，为了考虑可抢占的且在降低速率下不支持操作的RAB，只抢占被分配给依据降低模式支持操作的RAB的资源的一部分。
这样，所述抢占操作能够在几个阶段中发生，在所述阶段过程中相关RNC连续抢占资源的一部分，所述资源的一部分已经被分配给其它可抢占的RAB直到其具有足够的资源来建立目标RAB。只要为可抢占的RAB保留足够的资源使能够以其关联的最小速率来操作，可以连续地抢占已经被分配给可抢占的RAB的资源的一部分，以建立几个被请求的RAB。
在所述第二模式中，只有涉及具有可降低的速率的RAB的通信能够使得其资源被抢占直到其关联的最小速率。所述抢占模式的优点是不会中断通信。最终用户所注意的唯一特征是服务质量(QoS)的轻微恶化。
第三模式在于结合上述第一和第二模式。更具体地，在对资源的基本需求的情况下，被分配给速率不能被降低的RAB的所有资源，以及被分配给一个或更多速率能被降低的RAB的资源的一部分，是可以抢占的。
上述不同的实施例(或操作模式)还可以被用于考虑被建立的和被请求的RAB的优先级。更具体地，优选地抢占已经被分配给具有比被请求的RAB的优先级低的RAB的资源。更加优选地，仅仅抢占已经被分配给与被请求的RAB相比优先级最低的RAB的资源。
由于本发明，可以限制资源抢占的影响，特别是对关联于低优先级的RAB的影响，所述资源抢占是有利于特别关联于高优先级和高速率的RAB的。这可以使在移动网中引入抢占机制变得容易。而且，这能够使运营商在其移动网上更加容易地控制抢占机制的特性。
本发明不限于上述纯粹作为说明目的的移动通信网、配置装置和资源抢占方法的实施例，而且包括所有的变化，所述变化是本领域的技术人员在下文所述的权利要求的范围内可以设想的。
因此，我们已经详细描述了本发明以分组模式的一个实现，但是本发明也应用于电路模式。
权利要求
1.在移动通信网中的移动终端(MS)和无线接入网(UTRAN)之间为建立服务抢占资源的方法，所述服务是关联于包括被请求的速率的服务参数的，其特征在于，其包括i)为了服务的建立，将最大速率关联于每个服务以从网络抢占资源，并且ii)如果有关联于被请求的速率和最大抢占速率的服务的分配请求，并且缺乏以所述被请求的速率进行所述建立的可用资源，则从网络抢占资源从而以小于或等于所述关联的最大抢占速率的速率来进行所述服务建立。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，将最小速率关联于至少一些所述服务，所述最小速率相应于不能被抢占的资源的数量。
3.根据权利要求1的方法，其特征在于，从网络抢占资源从而以所述关联的最大抢占速率来进行所述服务的建立。
4.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述最小速率还定义了这样的速率低于该速率不允许建立服务，并且如果有关联于被请求的速率和最小、最大抢占速率的服务分配请求，并且缺乏以所述被请求的速率进行所述建立的可用资源，从网络抢占资源从而以在所述关联的最小和最大抢占速率之间的速率来进行所述服务的建立。
5.根据权利要求1的方法，其特征在于，附加服务参数被并入到用于所述无线接入网(UTRAN)的每个服务分配请求中，所述附加服务参数定义了关联于服务的最大抢占速率。
6.根据权利要求5的方法，其特征在于，所述附加服务参数被并入到称为“信息元素”的所述请求的一部分中，所述信息元素专用于分配/保留优先级。
7.根据权利要求6的方法，其特征在于，当所述信息元素部分包括优先级参数、抢占容量参数、易损性参数和排队参数时，所述附加服务参数是在所述排队参数之后被并入的。
8.根据权利要求1的方法，其特征在于，服务配置表被发送到所述无线接入网(UTRAN)，所述表在每个服务类型和关联的服务参数之间建立了相关性，后者包括定义了关联于所述服务类型的最大抢占速率的附加服务参数，使得所述无线接入网(UTRAN)在接收到服务分配请求时，能够根据存储在所述配置表中与其类型一致的服务参数进行所述服务的建立。
9.根据权利要求8的方法，其特征在于，所述配置表是在操作和维护消息中被发送到所述无线接入网(UTRAN)的。
10.根据权利要求1至9之一的方法，其特征在于，如果有抢占资源的需求，则被分配给至少另一个已经被建立的可抢占的服务的所有资源被抢占。
11.根据权利要求10的方法，其特征在于，当所述其它可抢占的服务的速率不能被降低时，被分配给该服务的所有资源被抢占。
12.根据权利要求1的方法，其特征在于，如果有抢占资源的需求，则被分配给其它已经被建立的可抢占的服务的资源的一部分被抢占。
13.根据权利要求12的方法，其特征在于，当所述其它可抢占的服务的各自的速率能够被降低时，则被分配给所述其它可抢占的服务的资源的一部分被抢占。
14.根据权利要求12的方法，其特征在于，被分配给另一个可抢占的服务的资源的一部分被抢占，直到有足够的可用资源来建立所述目标服务。
15.根据权利要求2或14的方法，其特征在于，只要为另一个可抢占的服务保留足够的资源使其能够以其关联的最小速率操作，则被分配给该可抢占的服务的资源被抢占。
16.根据权利要求1的方法，其特征在于，如果有抢占资源的需求，则被分配给关联于最低优先级的另一个可抢占的服务的资源被抢占，所述最低优先级是与要建立的服务的优先级相比较而言的。
17.包括被连接到无线接入网(UTRAN)的核心网(CN)的移动通信网，其特征在于，其被构造使得实现根据权利要求1的资源抢占方法。
全文摘要
移动通信网包括被连接到无线接入网(UTRAN)的核心网(CN)。所述网络被构造使得为了建立RAB，将最大速率关联于每个RAB以从网络抢占资源。因此，当所述无线接入网(UTRAN)接收到RAB分配请求(关联于被请求的速率和最大抢占速率)，但是却没有足够的可用资源允许以被请求的速率来建立所述RAB时，其从网络抢占先前被分配给至少另一个RAB的资源，从而以小于或等于关联于所述RAB的最大抢占速率的速率来进行RAB的建立。
文档编号H04L12/28GK1630424SQ20041010477
公开日2005年6月22日 申请日期2004年12月6日 优先权日2003年12月4日
发明者P·勃朗, N·比利 申请人:埃沃柳姆公司