专利名称：一种保证网络业务质量的方法
技术领域：
本发明涉及一种保证网络业务质量的方法，特别是一种在通用移动通信系统网络中，保证业务的服务质量的方法。
背景技术：
3G网络中，业务的IP QoS保证是一个十分重要的问题。在现有的GPRS网络中，引入了GPRS服务支持节点(Serving GPRS Supporting Node，简称SGSN)和GPRS网关支持节点(Gateway GPRS Supporting Node，简称GGSN)。SGSN跟踪用户，并实现安全功能和接入控制；GGSN支持与外部分组网络的互通，并通过GPRS骨干网和SGSN相连。在GPRS骨干网中，通过建立分组数据协议(Packet Data Protocol，简称PDP)上下文实现预留资源。
在3G R6的因特网多媒体子系统(Internet Mutimedia Subsystem，简称IMS)网络中，引入了策略决定功能(Policy Dicision Function，简称PDF)和应用功能(Application Function，简称AF)。AF向PDF提供业务的有关参数；PDF根据从AF获得的信息，对业务进行策略控制。3G R6的PS域网络结构示意图如图1所示。
目前，在3GPP R6中，对业务的QoS保证有如下方案(3GPP TS23.207)在用户终端(User Equipment，简称UE)与用户终端之间协商好QoS参数后，源端的用户终端和目的端的用户终端同时在其所在的通用移动通信系统(Universal Mobile Telecommunications System，简称UMTS)网络内建立PDP上下文，进行资源预留，其过程为UE向SGSN发送“激活PDP上下文”请求，SGSN向GGSN发送“激活PDP上下文”请求。当GGSN收到SGSN发送的PDP上下文激活请求后，它向PDF发送这个流的信息(流的标识，以便使PDF获知目前是哪个流在建立PDP上下文)。如果这个流在SIP协商过程中没有在PDF中对业务质量资源(QoS Resource)进行鉴权，则PDF向AF发送鉴权请求，然后AF向PDF返回这个流的有关业务信息。根据PDF所存储的基于业务的本地策略信息(Service Based Local Poilcy，简称SBLP)，对用户的这个业务流进行策略控制，然后将有关的判决结果返回GGSN，以向GGSN指示是否继续建立PDF上下文。之后GGSN向SGSN返回相应消息，以指示是否继续建立PDP上下文。
从上述方案中可以看出UMTS网络的PS域中，资源预留机制(PDP上下文激活机制)有如下缺陷没有考虑UMTS之外网络(以下简称“外网”)的资源状况。一般来讲，外网的资源相对UMTS网络来讲要更为充足。但是，外网上承担着多种业务，如果要保证端到端业务的QoS，需要首先在外网上检查资源是否足够，并且为其保留资源，然而，目前尚无这种机制。
在UMTS网络PS核心网中，目前的PDP上下文激活过程只考虑了SGSN和GGSN的局部资源状况，没有对SGSN和GGSN之间的承载网资源进行检查和预留，因此在原理上存在缺陷。
另外，随着业务IP化和网络IP化这一趋势的发展，运营商需要在一个IP网络上承载多种业务，包括传统的电信业务，如话音业务。如何在IP网络上保证业务的QoS，已成为目前电信网络重点研究的热点问题。
运营商的IP网络由边缘路由器和核心路由器组成。边缘路由器负责管理用户，以及与核心路由器交互用户数据流量。核心路由器负责用户IP数据包的转发。在较大规模的网络中，运营商的网络会分为若干个区域(如按照省进行划分)，整个网络由很多网络区域及区域间的连接所组成。
为了解决IP网络的QoS问题，目前已有相应的技术提出。目前主要有区分业务模型DiffServ和集成业务模型InteServ两类。
在DiffServ中，在网络边缘将每个数据包分为不同的类别，然后在网络中的各个节点根据其所属的类别对其进行转发处理。其优点是可以在网络中将不同类型的数据流分离，避免了普通业务的流量(如Internet流量)对高优先级业务的流量(如传统话音业务的流量)的冲击。其问题是网络规划的复杂度较大，要求对用户流量的预测较为准确。如果网络中用户的实际流量和预测流量有较大差异，则业务的服务质量难以保证。
为了解决这一问题，一些标准化组织和厂商考虑为IP网络引入信令机制。在由IETF、厂商和研究机构共同推动的Internet 2中，在Qbone试验网上，使用带宽管理器(Bandwidth Broker，简称BB)管理网络资源和拓扑。这种有专门网络资源管理的区分服务方式称为有独立承载控制层的区分服务模型。
在这种有独立承载控制层的区分服务模型中，网络的边缘路由器和核心路由器的工作方式没有变化。新引入承载网控制层的服务器，负责为用户的业务分配带宽。不同的服务器之间通过信令传递用户的带宽申请请求和资源确认结果。但是，此类方案的缺点在于主要用于固定网络，尤其是MPLS网络中，而不能直接用于移动网络中。
另外，在现有的分组数据协议上下文建立流程中，只考虑了移动网络中GPRS网关支持节点的资源状况。虽然GPRS网关支持节点有足够资源，但因承载网资源不足，很可能出现无法保证分组数据协议上下文服务质量的情况。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提供一种保证网络业务质量的方法，该方法通过将分组数据协议上下文激活过程与承载网的资源状况联系起来，从而可以满足端到端业务的业务质量要求。
为实现上述目的，本发明提供了一种保证网络业务质量的方法，包括以下步骤步骤1、用户终端通过GPRS服务支持节点向GPRS网关支持节点发送分组数据协议上下文激活请求；步骤2、GPRS网关支持节点收到上下文激活请求后，向策略决定功能发送该业务请求的标识信息；步骤3、策略决定功能向承载网的承载网控制功能发送资源预留申请；步骤4、承载网控制功能判断承载网中是否有足够的资源，如果有，则将满足需求的资源进行预留，并向策略决定功能返回资源预留成功的消息，执行步骤6；否则，执行步骤5；步骤5、承载网控制功能向策略决定功能返回资源预留失败的消息；步骤6、策略决定功能收到承载网控制功能返回的消息后，向GPRS网关支持节点返回该消息；步骤7、结束本次预留。
本发明将分组数据协议上下文激活过程与承载网的资源状况联系起来。在判定是否建立分组数据协议上下文时，同时考虑了移动网络和承载网的资源状况。在上述两个网络确实都能够提供足够资源的前提下，才建立分组数据协议上下文，并且在相应网络中进行资源预留。因此可以有效保证分组数据协议上下文的服务质量。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
图1为现有技术中3G R6的PS域网络结构示意图；图2为本发明保证网络业务质量方法的实施例一的网络拓扑图；图3为本发明保证网络业务质量方法的实施例一的流程图；图4为本发明保证网络业务质量方法的实施例二的网络拓扑图；图5为本发明保证网络业务质量方法的实施例二的流程图。
具体实施例方式
如图2所示，为本发明保证网络业务质量方法的实施例一的网络拓扑图，其中，BCF1为承载网控制功能，BCF2为管理外部网络资源的承载网控制功能图，图3为本发明保证网络业务质量方法的实施例一的流程图，该方法包括以下步骤步骤101、用户终端通过SGSN向GGSN发送PDP上下文激活请求；步骤102、GGSN收到上下文激活请求后，向PDF发送该业务请求的标识信息(如，业务请求的标识号，或者IP五元组)；步骤103、PDF向管理UMTS网络所使用IP承载网的BCF发送资源预留申请；步骤104、BCF判断承载网中是否有足够的资源，如果有，则将满足需求的资源进行预留，并向PDF返回“资源预留成功”的消息，执行步骤106；否则，执行步骤105；步骤105、BCF向PDF返回“资源预留失败”的消息；步骤106、PDF收到BCF返回的消息后，向GGSN返回该消息；步骤107、如果消息为“资源预留成功”，则PDF向管理外部网络(非UMTS网络，如Gi接口所连网络)资源的BCF发送资源预留请求，执行步骤109；否则，执行108；步骤108、结束本次预留；步骤109、管理外部网络资源的BCF判断是否有足够的资源，如果有，则将满足需求的资源进行预留，并向PDF返回“资源预留成功”的消息，执行步骤111；否则执行步骤110；步骤110、管理外部网络资源的BCF向PDF返回“资源预留失败”的消息；步骤111、PDF收到管理外部网络资源的BCF返回的消息后，如果该消息为“资源预留成功”，则PDF向GGSN发送继续建立PDP上下文激活信息，执行步骤113；否则执行步骤112步骤112、发送结束建立PDP上下文激活信息，结束；步骤113、GGSN将该信息返回给SGSN，并向SGSN发送PDP上下文激活响应；步骤114、结束本次预留。
通过该方法，当PDP上下文激活后，在移动网络和该移动网络的承载网络上都已预留了足够的资源，因此该PDP上下文的服务质量是完全得到保证的。
如图4所示，为本发明保证网络业务质量方法的实施例二的网络拓扑图，将实现对IP承载网进行资源管理的功能模块称为承载网控制功能(BearerControl Function，简称BCF)，它可以是一个单独的网络设备，也可以和其它网络设备合设。其中，两个用户终端(UE)分别属于不同的IP承载网，UE1所经过的IP承载网由BCF1管辖，UE2所经过的IP承载网由BCF2管辖，两个UMTS网络之间的网络由BCF3管辖，图5为本发明保证网络业务质量方法的实施例二的流程图，具体包括以下步骤步骤201、UE1通过SGSN1向GGSN1发起PDP激活请求；步骤202、GGSN1收到该请求后，向PDF1发送该业务的绑定信息(BindingInformation，具体内容由3GPP R6中规定)，以及SGSN1和GGSN1的IP地址；步骤203、PDF1根据该绑定信息，确定该业务具体的QoS需求；并根据SGSN1和GGSN1的IP地址，确定管理该IP承载网的BCF1；之后，由PDF1向BCF1发送资源预留申请，其中包括IP五元组、带宽需求等信息；步骤204、当BCF1接收到该信息后，根据SGSN1和GGSN1的IP地址确定其管辖范围内与SGSN1和GGSN1相连的边缘路由器；然后根据预先在其内部配置好的拓扑和资源信息，检查在这两个边缘路由器之间，是否有足够的资源，是，则执行205；否则执行206；步骤205、如果存在满足需求的资源，BCF1则在其存储的数据中，扣除为该业务分配的资源，并将用于对该业务进行分类的数据下放到与SGSN1和GGSN1相连的边缘路由器上(当PDP上下文激活完成，用户终端发送和接收数据时，在网络边缘节点，将根据分类信息，将这些数据包发送到预先分配好的路径上)；之后，BCF1向PDF1返回“资源预留成功”的消息，执行步骤207；步骤206、如果不存在满足需求的资源，BCF1返回给PDF1的消息是“资源预留失败”；步骤207、PDF1将该消息通知GGSN1；步骤208、如果该消息为“资源预留成功”，则PDF1根据该业务的目的IP地址，找到管辖外网资源的BCF3，并将该资源预留申请(包括该流的IP五元组、带宽需求等信息)，以及GGSN1的IP地址发送给BCF3，执行步骤210；否则，执行步骤209；步骤209、停止建立PDP上下文，结束；步骤210、BCF3将该业务信息发送到与目的终端所在UMTS网络直接相连网络的BCF2，BCF2将信息传递给目的终端所在UMTS网络的PDF2；步骤211、PDF2根据业务的信息(目的IP地址)，确定自己是目的终端所在域的PDF，根据其本身的策略，进行相关检查，如对GGSN2 Gi接口的资源进行检查；如果Gi接口资源充足，则预留该资源，并将“资源预留成功”的消息返回给BCF3，执行步骤213；，否则执行步骤212；步骤212、如果资源不足，结束本次预留；步骤213、BCF3确定与相邻网络相连的边缘路由器IP地址，并根据其存储的网络拓扑和带宽信息，确定在这两个边缘路由器之间是否有满足需求的资源，如果有，BCF3则在其存储的数据中，扣除为该业务分配的资源，然后将用于有关分类的数据下放到边缘路由器上，之后，BCF3将“资源预留成功”的消息返回给PDF1，执行步骤215；否则执行步骤214；步骤214、如果没有满足需求的资源，BCF3将“资源预留失败”的消息返回给PDF1；步骤215、PDF1收到消息后，如果该消息为“资源预留成功”，则对GGSN1Gi接口资源进行检查，执行步骤217；否则，执行步骤216；
步骤216、如果该消息为“资源预留失败”，发送结束建立PDP上下文激活信息，结束；步骤217、如果Gi接口资源充足，则预留相应资源，并按照3GPP R6的现有流程，将有关命令返回给GGSN1，执行步骤219；否则执行步骤218；步骤218、如果Gi接口资源不足，资源预留失败，结束本次预留；步骤219、GGSN1将该信息返回给SGSN1，并向SGSN1发送PDP上下文激活响应PDP上下文的建立成功；步骤220、结束本次预留。
以上是从源端UE1发起的流程，在目的端UE2执行等同的步骤，则可以建立一条从UE1到UE2之间的双向链路资源预留。
在以上的过程中，如果BCF或Gi接口没有足够的资源，则在结束本次资源预留的同时，还要释放已预留的资源。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。
权利要求
1.一种保证网络业务质量的方法，其中包括以下步骤步骤1、用户终端通过GPRS服务支持节点向GPRS网关支持节点发送分组数据协议上下文激活请求；步骤2、GPRS网关支持节点收到所述上下文激活请求后，向策略决定功能发送该业务请求的标识信息；步骤3、所述策略决定功能向承载网的承载网控制功能发送资源预留申请；步骤4、所述承载网控制功能判断承载网中是否有足够的资源，如果有，则将满足需求的资源进行预留，并向所述策略决定功能返回资源预留成功的消息，执行步骤6；否则，执行步骤5；步骤5、所述承载网控制功能向所述策略决定功能返回资源预留失败的消息；步骤6、所述策略决定功能收到所述承载网控制功能返回的消息后，向所述GPRS网关支持节点返回该消息；步骤7、结束本次预留。
2.根据权利要求1所述的保证网络业务质量的方法，在所述步骤6之后步骤7之前还进一步包括步骤61、如果所述消息为资源预留成功，则所述策略决定功能向管理外部网络资源的承载网控制功能发送资源预留请求，然后执行步骤62；否则，结束本次预留；步骤62、所述管理外部网络资源的承载网控制功能判断是否有足够的资源，如果有，则将满足需求的资源进行预留，并向所述策略决定功能返回资源预留成功的消息，执行步骤64；否则执行步骤63；步骤63、所述管理外部网络资源的承载网控制功能向所述策略决定功能返回资源预留失败的消息；步骤64、所述策略决定功能收到所述管理外部网络资源的承载网控制功能返回的消息后，如果该消息为资源预留成功，则所述策略决定功能向所述GPRS网关支持节点发送继续建立分组数据协议上下文激活信息，执行步骤65；否则，发送结束建立分组数据协议上下文激活信息，结束；步骤65、所述GPRS网关支持节点将所述信息返回给所述GPRS服务支持节点，并向所述GPRS服务支持节点发送分组数据协议上下文激活响应；
3.根据权利要求1或2所述的保证网络业务质量的方法，其中步骤4中所述承载网控制功能进行资源预留时，向其管辖网络的边缘路由器发送信息，该信息中包括数据包的分类信息及已预留资源路径的标识。
4.根据权利要求1或2所述的保证网络业务质量的方法，其中步骤4中所述承载网控制功能及步骤62中所述管理外部网络资源的承载网控制功能进行资源预留的具体过程为利用多协议标签交换技术预留数个标签交换路径，并为每一条标签交换路径预留带宽，或利用区分服务技术，为不同类别的业务预留资源。
5.根据权利要求1或2所述的保证网络业务质量的方法，其中步骤4中所述承载网控制功能及步骤62中所述管理外部网络资源的承载网控制功能采用单向或双向方式进行资源预留。
全文摘要
本发明涉及一种保证网络业务质量的方法，该方法是用户终端通过SGSN向GGSN发送PDP上下文激活请求；GGSN收到该激活请求后，向PDF发送该业务请求的标识信息；PDF向承载网的BCF发送资源预留申请；BCF判断承载网中是否有足够的资源，如果有，则将满足需求的资源进行预留，并向PDF返回资源预留成功的消息，否则返回资源预留失败的消息；PDF收到BCF返回的消息后，向GGSN返回该消息；结束本次预留。本发明将分组数据协议上下文激活过程与承载网的资源状况联系起来，在判定是否建立分组数据协议上下文时，同时考虑移动网络和承载网的资源状况，有效保证分组数据协议上下文的服务质量。
文档编号H04L29/06GK1777146SQ20051012594
公开日2006年5月24日 申请日期2005年11月28日 优先权日2005年11月28日
发明者李连源, 孙少陵, 黄宇红 申请人:中国移动通信集团公司