专利名称：一种在软交换网络中保证通信服务质量的方法
技术领域：
本发明涉及通讯领域，应用在基于软交换网络体系架构下，保证通信QoS(服务质量)的一种实现方法。
背景技术：
基于软交换设备的下一代网络，是为用户提供语音、数据和多媒体等各种业务的网络构架，具有三大特征1.开放性；2.业务驱动；3.基于分组的网络。下一代网络已经成为电信网络的发展趋势。在软交换网络提供的语音、多媒体等多种业务中，它们的实时性要求非常高，需要网络具有良好的QoS保证。软交换网络能否保证QoS，成为它能否成为未来统一平台的关键。
例如，图1示出了一种软交换网络的组网示意图，在该网络中，从运营商的角度出发，将网络分成三个部分本运营商网络N1、其他运营商网络N2和两个用户接入网络N3、N4。
网络N1中包含软交换设备和应用服务器等控制设备，以及中继网关、用户接入网关等接入设备。所有设备都受到运营商控制，网内通讯通过网络规划提供QoS保证机制。网络N2和网络N1的设备相同(图中只示出一部分)，但QoS管理策略不一致，对网络N1而言，如果网络N2中的数据不受控制直接进入网络N1，会影响它的QoS保证。网络N3中包含IAD、IP电话和视频终端等接入设备，不属于网络N1。从网络N1的角度来看，这些设备是不可信任的，如果网络N3中的数据不受控制直接进入网络N1，会影响它的QoS保证。
在当前网络中，存在多种QoS的解决方案，如资源代理模型、优先级提升、鉴权标识等。
资源代理模型方案，通过在网络中增加资源控制的实体，实现资源接入允许控制、资源预留等功能，完成对网络的QoS保证。此方案的优点是对网络的控制粒度比较细，较好满足用户对服务质量的要求，缺点是现有网络设备不支持此功能，需要更新，并且协议不成熟。
优先级提升方案，是基于测量的允许控制，该方案依赖于端系统的行为，利用端系统对网络资源进行端到端的测量，确定网络是否满足用户的服务质量要求后，进行QoS保证的一种方法。方案的优点是对现有网络进行改动小，缺点是缺少全局的资源控制策略，不能保证整个网络资源合理利用。
鉴权标识方案，是利用鉴权标识作为SIP和IP层的关联，即把COPS协议和RSVP结合，使网络管理者可以集中地监视和管理RSVP，实现端到端地资源预留。此方案地优点将呼叫业务和承载网络有效结合，完成QoS控制，缺点是只支持SIP协议。
在这些方案中，目前能够在运营商网络上部署实施的解决方案还很少。导致这种情况的原因有多方面首先是现有的技术还不够成熟，在性能、扩展性、可操作性等方面还存在不足；其次是部署的复杂性，在全网上部署QoS解决方案需要对整个网络进行调整和重新配置，尽管现有的设备一般都支持QoS能力，但是重新部署的复杂性很高，而且，这些方案的大规模运营的可靠性和实际效果尚需验证。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种在软交换网络中保证通信服务质量的方法，能够保证软交换网络跨域通信的服务质量。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种在软交换网络中保证通信服务质量的方法，包括以下步骤(a)在不同网络的边界处设置边界网关，并通过配置使得各个网络之间产生跨域呼叫时，信令和媒体流都经过网络之间的边界网关传递；(b)在软交换设备上配置本网的服务质量控制策略，包括用户、边界网关的服务质量参数及选择呼叫用户可采用的服务质量参数的策略，在边界网关上配置其本身的服务质量参数；(c)主叫接入设备发起跨域呼叫，软交换设备收到信令后，根据呼叫涉及的主、被叫接入设备和边界网关的服务质量参数选择用户可采用的服务质量参数，选到时将该参数随信令发送到下一设备，否则拒绝呼叫；边界网关收到信令后，根据信令中的服务质量参数判断当前可用带宽是否可以满足要求，如果可满足，将该服务质量参数随信令发送到下一设备，否则拒绝呼叫；(d)被叫接入设备收到信令后，决定采用的服务质量参数并通过信令经边界网关、软交换设备发回主叫接入设备，所述边界网关建立该呼叫的媒体转发通道，主、被叫接入设备依照商定的服务质量参数进行通信。
进一步地，上述方法还可具有以下特点所述用户的服务质量参数至少包括支持的媒体类型和/或带宽，所述边界网关的服务质量参数至少包括可转发的媒体类型和/或总带宽。
进一步地，上述方法还可具有以下特点所述步骤(d)中边界网关还记录此次呼叫的媒体流标识和采用的服务质量参数，在呼叫接通后，对双向媒体流进行识别和标识，并测量媒体流量，在测量流量超过记录的服务质量参数的要求时，按设定的流量控制策略进行限流。
进一步地，上述方法还可具有以下特点所述边界网关还测量双向媒体流的时延、抖动和丢包情况，并判断是否满足软交换设备对承载网的要求，如果不能，将上报软交换设备，由软交换设备确定是否拆除呼叫。
进一步地，上述方法还可具有以下特点所述步骤(b)中软交换设备中还配置了全网的资源分布情况；所述步骤(c)中软交换设备在选到用户可采用的服务质量参数后，还根据资源分布情况判断此次呼叫经过的边界网关当前是否具有足够的带宽资源，如果有，再将选到的参数随信令发送，否则拒绝呼叫；以及所述步骤(d)中，所述软交换设备还根据最终采用的服务质量参数更新全网资源的使用情况。
进一步地，上述方法还可具有以下特点所述步骤(c)中边界网关收到信令后，先根据信令中的服务质量参数为其预留当前可用带宽范围内的最大所需的带宽资源，并在所述步骤(d)中根据实际采用的服务质量参数对带宽进行修正。
进一步地，上述方法还可具有以下特点所述步骤(c)软交换设备选择呼叫用户可采用的服务质量参数的策略是在所述边界网关当前具有相应数量的可用资源的基础上，从申请的服务质量参数中选择主、被叫接入设备和所经过的边界网关均支持的媒体和/或带宽。
进一步地，上述方法还可具有以下特点所述主、被叫接入设备和所经过的边界网关均支持的媒体和/或带宽有多个时，选择要求带宽较大的一个。
进一步地，上述方法还可具有以下特点所述服务质量参数信息在接入设备、边界网关和软交换设备之间的传递，是包含在原有的标准信令消息中。
由上可知，本发明基于当前软交换网络QoS保证的现状，提出了一种在现有的网络上，通过在软交换设备上配置QoS策略，在边界网关上提供保证QoS机制，实现软交换网络跨域的通信QoS保证的方法，能够有效地提高软交换网络服务质量，增加系统的稳定性和安全性，保证通信中对网络的实时性要求。特别地，本发明方法能够充分保护运营商已有投资，只要在现有的承载网络上，通过增加少量边界网关设备，就可保证业务服务质量；在网络建设方面，方案简单可行，减少维护成本，且可保证整个网络资源的合理利用。
图1是一种包含多个网络的系统的组网示意图。
图2是本发明实施例终端接入软交换网络时保证QoS处理流程图。
图3是本发明实施例软交换网络互通时保证QoS的处理流程图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述。
仍以图1中的组网为例，该软交换网络组网时，需要以下的初始配置在网络N1和N2中接入设备，其信令全部和各自网络中的软交换设备SS1、SS2交互，媒体流在接入设备之间直接交互。在网络N3、N4中的设备，其信令全部和各自的边界网关BG1、BG2交互，BG1、BG2接收信令后再分发给软交换设备SS1、SS2处理；各个网络之间产生跨域呼叫时，信令和媒体流必须经过网络边界网关。
在软交换设备上，需要配置并管理全网的资源分布情况以及QoS控制策略。全网资源配置用于描述网络中接入设备之间连接资源数量。QoS控制策略用于针对带宽利用率、话务量等参数，配置用户及边界网关的QoS参数。以及根据当前网络资源使用情况，对新的呼叫申请，根据用户属性、所属设备、申请带宽以及业务类别等参数选择呼叫用户可采用的服务质量参数的策略。
以网络N1中软交换设备SS1上的配置为例，本实施例采用静态配置带宽参数。存储了接入设备AD1、AD2和边界网关BG1～BG3的QoS参数表如下接入设备AD1的QoS参数表中用户标识101；支持媒体类型G.711/G.729/G.723；带宽600K(bps)。G.711/G.729/G.723为媒体类型，“/”表示“和”，即3种类型均支持。按协议规定，G.711的占用带宽为100Kbps，G.729的占用带宽为50Kbps，G.723的占用带宽为30Kbps。
接入设备AD2的QoS参数表中用户标识102；支持媒体类型G.729/G.723；带宽500K(bps)；边界网关BG1的QoS参数表中用户标识103；支持媒体类型G.711/G.729/G.723；带宽500K(bps)。
边界网关BG2的QoS参数表中用户标识104；支持媒体类型G.711/G.729/G.723；带宽500K(bps)。
边界网关BG3的QoS参数表中用户标识105；支持媒体类型G.729/G.723；带宽500K(bps)。
在各个网络的边界处配置有边界网关。如图所示，网络N1与网络N2交界处放置了边界网关BG3，网络N1和网络N3、N4的交界处分别放置了边界网关BG1与BG2。
边界网关上设置有信令和媒体流的通道。信令通道传递接入设备和软交换设备之间的信令，在传递信令过程中，边界网关获取信令中的QoS参数，并根据当前的呼叫状态，建立两个接入设备之间的媒体流通道。在转发媒体的过程中，提供业务流识别和标识、资源分配、流量测量和限制、按优先级发送以及服务质量报告等技术，保证软交换网络跨域通信的QoS要求。
在边界网关中也需要设置QoS参数，包括边界网关总的带宽数和支持媒体类型等。假定本实施例边界网关BG1、BG2、BG3设置的QoS参数均为总的带宽数40Mbps；转发媒体类型G.711/G.729/G.723/H.263。
网络N3内的接入设备AD1呼叫网络N4内的接入设备AD2时，信令在发起方向上的流向是从AD1->BG1->SS1->BG2->AD2，图中示出的相应路径是S1、S2、S3、S4，所有的信令的应答消息是按照原路径返回。媒体流在AD1->BG1->BG2->AD2之间或者其反向流动，图示的路径为M1、M2和M3。上述交互的信令可以是H.248/MGCP/SIP/H.323等。
上述呼叫过程中的QoS保证处理流程如图2所示(图中只示出了可以接纳的情况)，包括以下步骤F201，网络N3中的接入设备AD1呼叫网络4中的接入设备AD2，信令发送到边界网关BG1，信令中携带的QoS参数为G.711/G.729/G.723；F202，主叫边界网关BG1收到信令后，判断是否可以接纳，如果可以，执行步骤F206，如果因资源不足或其他原因不能接纳，执行下一步；F203，主叫边界网关BG1向软交换设备SS1转发接入设备AD1的信令，并加入资源不足或其他不能接纳的原因；F204，软交换设备SS1接收到信令后，根据原因向主叫边界网关BG1发起呼叫释放信令；
F205，主叫边界网关BG1释放相关的资源，并转发释放信令给接入设备AD1，结束整个流程；F206，主叫边界网关BG1预留QoS中最大的G.711的资源(100Kbps)供此次呼叫使用(假定BG1可用带宽足够)，并向软交换设备SS1转发信令，携带的QoS参数为G.711/G.729/G.723；F207，软交换设备SS1收到信令后，判断是否接纳，如果因QoS控制策略或其他原因不能接纳，执行下一步，如果可以接纳，执行步骤F209；F208，软交换设备SS1拒绝此次呼叫，向主叫边界网关BG1发起呼叫释放信令，转入执行步骤F205；F209，软交换设备SS1通过信令分析，确定主、被叫边界网关和接入设备的属性以及主、被叫边界网关的网络资源使用情况，按照设定策略确定呼叫用户可采用的QoS参数为G.729/G.723，向被叫边界网关BG2发送信令并携带该参数；假设BG1当前可用带宽大于100Kbps，BG2只有50Kbps，且接入设备AD2只能支持G.729或G.723，因此确定的QoS参数为G.729/G.723。这里，QoS选择策略是在当前具有相应数量的可用资源的基础上，从申请的QoS参数中选择主、被叫接入设备和所经过的边界网关均支持的媒体和/或带宽，这样的媒体和/或带宽有多个时，选择较大的一个。
F210，被叫边界网关BG2收到信令后，判断是否可以接纳，如果可以，执行步骤F212，如果因资源不足或其他原因不能接纳，执行下一步；F211，被叫边界网关BG2释放占用的资源，并向软交换设备SS1发送拒绝呼叫消息，转入执行步骤F208；F212，被叫边界网关BG2根据信令中的QoS参数，预留最大资源需求(为G.729保留50Kbps带宽资源)，再将信令发送给被叫接入设备AD2，携带QoS参数G.729/G.723；F213，被叫接入设备AD2判断是否接纳该呼叫，如果接纳，执行步骤F215，否则，执行下一步；
F214，被叫接入设备AD2拒绝此次呼叫，向边界网关BG2发送呼叫释放消息，转入执行步骤F211；F215，被叫接入设备AD2根据信令中的QoS参数进行选择，假定同意使用G.723的媒体，将信令发送给边界网关BG2，携带QoS参数G.723；F216，被叫端边界网关BG2收到信令后，根据信令中QoS相关参数，将预留带宽调整为实际使用资源(实际占用为30Kbps)，为此次呼叫的用户建立媒体转发通道和转发表，内容包括媒体转发的源、目的IP地址、媒体类型和使用带宽等内容。并将信令转发给软交换设备SS1；F217，软交换设备SS1收到信令后，设置全网资源使用情况，这里将此次呼叫的两个边界网络资源占用情况设置为30Kbps，将信令转发给主叫边界网关BG1，携带的QoS参数G.723；F218，主叫边界网关BG1收到信令后，将预留带宽调整为实际使用资源(30Kbps)，为此次呼叫的用户建立媒体转发通道和转发表，包括媒体转发的源、目的IP地址、媒体类型和使用带宽等内容，并将信令转发给主叫接入设备AD1；F219，主叫接入设备AD1使用G.723进行媒体流的传输；F220，呼叫进入接通状态后，两个接入设备AD1、AD2通过两个边界网关BG1、BG2进行媒体的双向交互，边界网关BG1、BG2对双向媒体流进行业务流识别和标识，如判断媒体源、目的IP是否符合要求，然后按QoS策略进行处理，内容包括媒体流量的测量和处理，如果测量的流量超过转发表中的使用带宽，如测量值为40Kbps，而使用带宽为30Kbps，边界网关BG1或BG2将根据特定的流量控制策略，如漏桶算法，处理超过带宽的媒体流；媒体时延、抖动和丢包情况的测量和处理，如果不能满足软交换设备对承载网的要求，将上报软交换设备，并由软交换设备确定是否拆除呼叫。
F221，当呼叫结束或者软交换设备中断呼叫时，边界网关BG1、BG2将转发释放信令，并拆除建立的媒体转发通道和转发表，更新网络资源使用情况，软交换设备SS1也将更新全网资源的使用情况。
经过上述的QoS处理流程后，可以保证网络N1、N3媒体交互时，能够保证软交换网络QoS要求。如果是网络N1内的用户呼叫网络N4内的用户，其处理在被叫侧与上述AD1呼叫AD2的QoS处理相同，在主叫侧无边界网关，不进行与其相关的处理。如果是网络N3或N4的用户呼叫网络N1内的用户，则在主叫侧进行上述流程的QoS处理，而被叫侧无边界网关，不进行与其相关的处理。
另外，上述QoS参数等信息在终端、边界网关和软交换设备之间的传递，是夹带在原有信令消息中，不影响原有的信令传递过程。
网络N1内的接入网关AG1呼叫网络N2内的接入网关AG2时，信令在发起方向上的流向是从AG1->SS1->BG3->SS2->AD2，图中示出的相应路径是S5、S6、S7、S8，所有的信令的应答消息是按照原路径返回。媒体流在AG1->BG3->AD2之间或者其反向流动，图示的路径为M4和M5。呼叫信令可以采用SIP-T/H.323等协议，类型不限。
上述呼叫过程中的QoS保证处理流程如图3所示(图中只示出了可以接纳的情况)，包括以下步骤F301，网络N1中的接入网关AG1呼叫网络N2中的接入网关AG2，AG1将信令发送到软交换设备SS1，携带QoS参数，为G.711/G.729/G.723；F302，软交换设备SS1收到信令后，判断是否接纳，如果因QoS控制策略或其他原因不能接纳，执行下一步，如果可以接纳，执行步骤F304；F303，软交换设备SS1拒绝此次呼叫，向接入网关AG1发送拒绝信令，AG1释放资源，呼叫流程结束；F304，软交换设备通过信令分析，确定主叫接入设备和网络边界网关的属性以及网络资源使用情况，按照设定策略，确定用户可采用的QoS参数，然后向边界网关BG3发送信令，携带该QoS参数；这里，BG3只能G.729和G.723，所以确定的QoS属性为G.729/G.723。
F305，边界网关BG3收到信令后，判断是否可以接纳，如果可以，执行步骤F307，如果因资源不足或其他原因不能接纳，执行下一步；F306，边界网关BG3向网络N1中软交换设备SS1发送拒绝呼叫消息，转入执行步骤F303；F307，边界网关BG3预留最大资源需求(假定资源足够，为G.729保留50Kbps带宽资源)，并将信令发送给网络N2中的软交换设备SS2，携带QoS参数G.729/G.723；F308，软交换设备SS2收到信令后，判断是否接纳，如果因QoS控制策略或其他原因不能接纳，执行下一步，如果可以接纳，执行步骤F310；F309，软交换设备SS2拒绝此次呼叫，向边界网关BG3发送拒绝消息，转入执行步骤F306；F310，软交换设备SS2通过信令分析，确定被叫接入设备AG2和边界网关BG3的属性以及网络资源使用情况，按照设定策略，确定用户可采用的QoS参数，然后向被叫接入网关AG2发送信令，携带该QoS参数；假设AG2也支持G.729和G.723，因而确定的QoS属性仍为G.729和G.723。
F311，被叫接入网关AG2判断是否接纳该呼叫，如果接纳，执行步骤313，否则，执行下一步；F312，被叫接入网关AG2拒绝此次呼叫，向软交换设备SS2发送拒绝消息，转入执行步骤F309；F313，被叫接入设备AD2接受此次呼叫，并同意使用G.723的媒体，将信令消息发送给软交换设备SS2，携带QoS参数G.723；F314，网络N2中的软交换设备SS2收到信令后，将被叫接入设备AG2和边界网关BG3的网络资源占用情况设置为30Kbps，将信令转发给网络边界网关BG3，携带QoS参数G.723；F315，网络边界网关BG3收到信令后，根据信令中的QoS参数将预留带宽调整为实际使用资源即30Kbps，为此次呼叫建立媒体转发通道和转发表，内容包括媒体转发的源、目的IP地址、媒体类型和使用带宽等内容，然后将信令转发给软交换设备SS1，携带QoS参数G.723；F316，网络N1中软交换设备SS1收到信令后，将此次呼叫的主叫接入设备AG1和网络边界网关BG3的网络资源占用情况设置为30Kbps，并将信令转发给网络接入网关AG1，携带QoS参数G.723；F317，主叫接入设备AG1使用G.723进行媒体流的传输；F318，呼叫进入接通状态后，两个接入网关AG1、AG2通过网络边界网关BG3进行媒体的双向交互，边界网关BG3对双向媒体流进行业务流识别和标识，并按QoS策略进行处理，处理方法与步骤F220相同；F319，呼叫结束或者软交换设备中断呼叫时，网络边界网关BG3将转发释放信令，并拆除建立的媒体转发通道和转发表，更新网络资源使用情况，两个软交换设备SS1、SS2也将更新全网资源的使用情况。
对于网络N1和N2其他接入设备间的跨网通讯可以根据上述流程简单得出，本文不在描述。
尽管上述实施例对所公开的涉及基于软交换网络中多媒体QoS的实现方法进行了详细描述，本领域技术人员将能理解，在不偏离本发明的范围和精神的情况下，可以对它进行形式和细节的种种显而易见的修改。须注意的是，以上描述的实施例是说明性的而不是限制性的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，所有的变化和修改都在本发明的所附权利要求的保护范围之内。
权利要求
1.一种在软交换网络中保证通信服务质量的方法，包括以下步骤(a)在不同网络的边界处设置边界网关，并通过配置使得各个网络之间产生跨域呼叫时，信令和媒体流都经过网络之间的边界网关传递；(b)在软交换设备上配置本网的服务质量控制策略，包括用户、边界网关的服务质量参数及选择呼叫用户可采用的服务质量参数的策略，在边界网关上配置其本身的服务质量参数；(c)主叫接入设备发起跨域呼叫，软交换设备收到信令后，根据呼叫涉及的主、被叫接入设备和边界网关的服务质量参数选择用户可采用的服务质量参数，选到时将该参数随信令发送到下一设备，否则拒绝呼叫；边界网关收到信令后，根据信令中的服务质量参数判断当前可用带宽是否可以满足要求，如果可满足，将该服务质量参数随信令发送到下一设备，否则拒绝呼叫；(d)被叫接入设备收到信令后，决定采用的服务质量参数并通过信令经边界网关、软交换设备发回主叫接入设备，所述边界网关建立该呼叫的媒体转发通道，主、被叫接入设备依照商定的服务质量参数进行通信。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述用户的服务质量参数至少包括支持的媒体类型和/或带宽，所述边界网关的服务质量参数至少包括可转发的媒体类型和/或总带宽。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤(d)中边界网关还记录此次呼叫的媒体流标识和采用的服务质量参数，在呼叫接通后，对双向媒体流进行识别和标识，并测量媒体流量，在测量流量超过记录的服务质量参数的要求时，按设定的流量控制策略进行限流。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述边界网关还测量双向媒体流的时延、抖动和丢包情况，并判断是否满足软交换设备对承载网的要求，如果不能，将上报软交换设备，由软交换设备确定是否拆除呼叫。
5.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述步骤(b)中软交换设备中还配置了全网的资源分布情况；所述步骤(c)中软交换设备在选到用户可采用的服务质量参数后，还根据资源分布情况判断此次呼叫经过的边界网关当前是否具有足够的带宽资源，如果有，再将选到的参数随信令发送，否则拒绝呼叫；以及所述步骤(d)中，所述软交换设备还根据最终采用的服务质量参数更新全网资源的使用情况。
6.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步骤(c)中边界网关收到信令后，先根据信令中的服务质量参数为其预留当前可用带宽范围内的最大所需的带宽资源，并在所述步骤(d)中根据实际采用的服务质量参数对带宽进行修正。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤(c)软交换设备选择呼叫用户可采用的服务质量参数的策略是在所述边界网关当前具有相应数量的可用资源的基础上，从申请的服务质量参数中选择主、被叫接入设备和所经过的边界网关均支持的媒体和/或带宽。
8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述主、被叫接入设备和所经过的边界网关均支持的媒体和/或带宽有多个时，选择要求带宽较大的一个。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述服务质量参数信息在接入设备、边界网关和软交换设备之间的传递，是包含在原有的标准信令消息中。
全文摘要
本发明公开一种在软交换网络中保证通信QoS的方法，首先通过配置使得跨域呼叫时信令和媒体流都经过边界网关传递；在软交换设备上配置本网的QoS控制策略，包括用户、边界网关的QoS参数及选择策略，在边界网关上配置其本身的QoS参数；主叫接入设备发起跨域呼叫，软交换设备收到信令后，选择用户可采用的QoS参数并将其随信令发送；边界网关收到信令后，在当前可用带宽满足QoS参数的要求时，将该参数随信令发送到；被叫接入设备收到信令后决定采用的QoS参数并发回主叫接入设备，边界网关建立该呼叫的媒体转发通道，然后主、被叫接入设备依照商定的QoS参数进行通信。本发明方法能够保证业务服务质量，且投资小，组网简单。
文档编号H04L12/56GK1816024SQ200510005189
公开日2006年8月9日 申请日期2005年2月1日 优先权日2005年2月1日
发明者曹刚, 洪钧 申请人:中兴通讯股份有限公司