专利名称：分组数据业务优先调度方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种分组数据业务优先调度方法及系统。
背景技术：
随着人们对移动数据业务需求的不断增加，移动通信系统支持高速数据的能力也不断增强。如CDMA2000的演进版本EV-DO就是针对移动通信系统支持高速分组传输能力而设计的，可提供前向3. IMbps的峰值速率。针对数据业务特点，EV-DO系统采用了速率控制技术，移动台在每个时隙测量一次导频C/I，来预测可以支持的最高传输速率，并通过反向的DRC(Data Rate Control)信道向基站报告。基站根据各移动台反馈的信息，采用一定的无线资源调度算法，从请求传输的移动台中选择一个用户分配无线空口资源。在高速数据传输情况下，通过无线资源调度可以为申请数据传输的用户确定调度优先级别，并根据优先级别为用户分配无线资源，为用户提供服务。目前在无线通信系统中主要使用的是一种根据信道衰落过程而自适应地为传输调度用户的比例公平调度算法，该算法通过结合用户当前无线环境质量与用户已获得的吞吐量两个因素来确定用户的调度优先级别。但是该方法没有为指定优先级的数据通信提供一定的QoS (服务质量)保障，且调度方法由基站实现与控制，对所有用户一视同仁，没有考虑用户的个性需求，难以实现差异化的服务。
发明内容
本发明的目的是提出一种分组数据业务优先调度方法及系统，能针对用户的个性化需求为用户提供灵活的资源调度功能。为实现上述目的，本发明提供了一种分组数据业务优先调度方法，包括鉴权计费中心接收接入终端发出的服务级别提升指示信息；所述鉴权计费中心对所述接入终端进行鉴权，鉴权通过后根据所述服务级别提升指示信息进行服务级别更新；所述鉴权计费中心将更新后的服务级别信息经服务网关发送到接入网设备；所述接入网设备根据接收到的所述更新后的服务级别信息计算出对应的无线调度参数，并根据所述无线调度参数对所述接入终端进行优先调度操作。进一步的，当释放连接时，所述鉴权计费中心恢复所述接入终端的原服务级别。进一步的，在所述鉴权计费中心接收接入终端发出的服务级别提升指示信息的操作之前，包括所述接入终端通过接入网设备和分组控制功能设备与服务网关建立连接； 所述接入终端向所述服务网关发出认证请求，所述认证请求中包括服务级别提升指示信息；所述服务网关向所述鉴权计费中心发送接入请求，所述接入请求中包括鉴权信息和服务级别提升指示信息。
进一步的，所述鉴权计费中心对所述接入终端进行鉴权，鉴权通过后根据所述服务级别提升请求信息进行服务级别更新的操作具体为所述鉴权计费中心根据接收到的接入请求中的鉴权信息确认所述接入终端是否具备服务级别变更的权限，如果确定所述接入终端具备服务级别变更的权限，则根据所述服务级别提升请求信息提升所述鉴权计费中心保存的用户服务信息中的服务级别。进一步的，所述鉴权计费中心将更新后的服务级别信息经服务网关发送到接入网设备的操作具体为
所述鉴权计费中心向所述服务网关发送接入接受消息，所述接入接受消息中包括所述用户服务信息；所述服务网关根据所述用户服务信息将更新后的服务级别信息发送到所述接入网设备。进一步的，在所述鉴权计费中心将更新后的服务级别信息经服务网关发送到接入网设备时，还包括所述鉴权计费中心对所述接入终端执行与更新后的服务级别信息对应的计费标准的计费操作；当释放连接时，所述鉴权计费中心恢复所述接入终端的原服务级别，并结束所述计费操作。进一步的，所述当释放连接时，所述鉴权计费中心恢复所述接入终端的原服务级另IJ，并结束所述计费操作具体为当释放连接时，所述分组控制功能设备向服务网关发送注册请求，激活停止计费记录的操作；所述服务网关向所述鉴权计费中心发送计费结束请求；所述鉴权计费中心根据所述计费结束请求恢复所述接入终端的原服务级别信息，并完成连接的释放。进一步的，所述接入请求包括多个消息域，分别为代码消息域、标识符消息域、请求认证字消息域和属性消息域，所述代码消息域表示报文类型，所述标识符消息域表示服务类型，所述请求认证字消息域包括用于鉴权的鉴权信息，所述属性消息域包括服务级别提升指示信息。进一步的，所述接入网设备根据接收到的所述更新后的服务级别信息计算出对应的无线调度参数的操作具体包括所述接入网设备根据所述服务级别提升请求信息中的服务级别信息计算对应的标称保障速率，计算公式为Rgbr(i) = Rief Xexp, i=l, 2, ···, N其中ReBK(i)表示用户i的标称保障速率，Rdef表示缺省速率，Class (i)表示用户I请求的服务级别，C为常量，N表示接入网设备所服务的在线用户总数；所述接入网设备根据信道能力确定所述接入终端的当前瞬时最大传输速率和所述接入终端已获得的平均传输速率；所述接入网设备根据所述接入终端的当前瞬时最大传输速率和已获得的平均传输速率以及所述标称保障速率计算出对应的用户服务级别作为无线调度参数，计算公式为S(i) = drc^ X P (
^ (O其中DRCi (t)表示在时刻t的当前瞬时最大传输速率，Ri⑴表示在时刻t的用户i已获得的平均传输速率，Pi (t)表示在时刻t的用户速率保障函数；
平均传输速率Ri (t)按下式更新
f j ΛI
Rit + At)= I--R (t)-\--* Current Transmission Rate of User i
I /ΓΓ I \ /ΓΓ ----- J ---
VC JC其中T。为时间常数,表示滑动时间窗口的长度,Current_Transmission_Rate_of_User_i表示第i个用户当前的传送速率；Pi⑴的计算公式为
,、 exp< Al- ^ >R1 (t)< R (i)冲)=L其中λ为常量。进一步的，如果在接入网设备所对应的服务小区中存在多个用户请求的服务级别满足优先权最高且相同的情况，则将所述多个用户组成高优先权用户集合，并从该高优先权用户集合中按照DRCi (t)的数值大小选取用户进行调度。为实现上述目的，本发明提供了一种分组数据业务优先调度系统，包括鉴权计费中心，用于接收接入终端发出的服务级别提升指示信息，并对所述接入终端进行鉴权，鉴权通过后根据所述服务级别提升指示信息进行服务级别更新，然后将更新后的服务级别信息经服务网关发送到接入网设备；接入网设备，用于根据接收到的所述更新后的服务级别信息计算出对应的无线调度参数，并根据所述无线调度参数对所述接入终端进行优先调度操作。基于上述技术方案，本发明为用户提供分组数据业务时提供基于用户需求的优先服务请求与调度功能，当用户需要更高速率的服务质量时，可自主发起高优先服务请求，接入网设备可根据用户申请的服务级别，在无线资源分配时为用户进行更高优先级别的调度，实现尽力而为的速率优先保障，并完成相应的计费。
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中图I为本发明分组数据业务优先调度方法实施例的一种应用场景的网络结构示意图。图2为本发明分组数据业务优先调度方法的一实施例的流程示意图。图3为本发明分组数据业务优先调度方法的另一实施例中连接建立流程的示意图。图4为本发明分组数据业务优先调度方法的又一实施例中连接释放流程的示意图。图5为本发明分组数据业务优先调度方法的再一实施例中无线调度参数的计算流程。图6为本发明分组数据业务优先调度系统的一实施例的结构示意图。
具体实施例方式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。 现有的无线通信系统(基站和基站控制器)在针对用户的个性化需求时缺乏灵活的资源调度手段。用户的服务级别一旦确定，在业务使用过程中将无法灵活变更，无法满足用户在某些场景下(如处理紧急业务)临时需要提升自己服务级别，获取更高无线数据速率的需求。本发明针对于现有技术的这一技术问题，提出了几种分组数据业务优先调度方法的实施例，如图I所示，为本发明分组数据业务优先调度方法实施例的一种应用场景的网络结构示意图。本实施例的应用场景以支持Ix EV-DO规范的CDMA2000系统为例，该网络结构中接入终端AT与接入网设备AN中的基站BTS相连，AN与服务网关I3DSN相连，PDSN与鉴权计费中心AAA相连,并连入Internet。本发明还可以支持其他的3G无线系统,例如WCDMA系统等。如图2所示，为本发明分组数据业务优先调度方法的一实施例的流程示意图。在本实施例中，分组数据业务优先调度方法包括步骤101、鉴权计费中心接收接入终端发出的服务级别提升指示信息；步骤102、所述鉴权计费中心对所述接入终端进行鉴权，鉴权通过后根据所述服务级别提升指示信息进行服务级别更新；步骤103、所述鉴权计费中心将更新后的服务级别信息经服务网关发送到接入网设备；步骤104、所述接入网设备根据接收到的所述更新后的服务级别信息计算出对应的无线调度参数，并根据所述无线调度参数对所述接入终端进行优先调度操作。在本实施例中，当用户需要处理紧急事务时，可以通过接入终端向鉴权计费中心发出服务级别提升指示信息，该服务级别提升指示信息包括了用户所希望申请的服务级另IJ，通常高于当前服务级别，以便获得更高速率的服务质量。鉴权计费中心对服务级别提升指示信息进行审查，确保有权限用户使用该服务的可靠性和有效性。鉴权计费中心在根据服务级别提升指示信息更新自身保存的服务级别信息后，将该服务级别信息发送给接入网设备，由接入网设备进行实际的优先调度操作。而当释放连接时，鉴权计费中心可以恢复接入终端的原服务级别，以释放资源。通过本实施例中的分组数据业务优先调度方法，可以在用户有个性化需求时提供灵活的资源调度手段，尤其对于用户在某些场景下(例如需要更高速率的服务质量来处理紧急业务等)可以提供高服务级别，获得更高无线数据速率的功能。如图3所示，为本发明分组数据业务优先调度方法的另一实施例中连接建立流程的示意图。本实施例的网络架构以CDMA2000 EVDO网络为例，连接建立流程具体包括步骤201、接入终端AT发起呼叫建立，接入终端AT与接入网设备AN建立会话；步骤202、接入网设备AN发送A9-建立-A8消息给分组控制功能设备PCF，申请建立A8连接；步骤203、分组控制功能设备PCF与服务网关I3DSN之间建立A10/A11连接；步骤204、分组控制功能设备PCF向接入网设备AN返回A9-连接-A8消息；步骤205、接入终端AT发起与服务网关I3DSN之间的PPP连接及用于接入认证的链路控制协议(Link Control Protocol,简称LCP)协商；步骤206、接入终端AT向服务网关F1DSN发送认证请求(AuthenticationRequest),认证请求中包括服务级别提升指示信息；步骤207、服务网关F1DSN向鉴权计费中心AAA发送接入请求(Access Request),接入请求中包括鉴权信息(例如用户名、密码等)和服务级别提升指示信息；步骤208、鉴权计费中心AAA根据接收到的接入请求中的鉴权信息确认该接入终端AT是否具备服务级别变更的权限，如果确定该接入终端AT具备服务级别变更的权限，则根据服务级别提升请求信息提升保存的用户服务信息(Subscriber Qos Profile)中的服务级别(Inter user priority)；步骤209、鉴权计费中心AAA向服务网关F1DSN发送接入接受消息(AccessAccept)，接入接受消息中包括用户服务信息；步骤210、服务网关H)SN完成认证过程，并根据用户服务信息将更新后的服务级别信息发送到接入网设备AN;步骤211、PPP连接建立，分组数据可以在接入终端AT和服务网关I3DSN之间传送；步骤212、接入网设备AN根据接收的更新后的服务级别信息计算出对应的无线调度参数，并根据所述无线调度参数对所述接入终端进行优先调度操作。在本实施例中，步骤201 204实现了在CDMA2000 EVDO网络下，接入终端通过接入网设备和分组控制功能设备与服务网关建立连接的这一过程。在本实施例步骤206中的接入请求消息(Access Request)中除了鉴权信息之外，还包括服务级别提升指示信息，而接入请求消息可以包括多个消息域，分别为代码(Code)消息域、标识符(Identifier)消息域、请求认证字(Request Authenticator)消息域和属性(Attributes)消息域。该接入请求消息的消息格式如下
权利要求
1.一种分组数据业务优先调度方法，包括 鉴权计费中心接收接入终端发出的服务级别提升指示信息； 所述鉴权计费中心对所述接入终端进行鉴权，鉴权通过后根据所述服务级别提升指示信息进行服务级别更新； 所述鉴权计费中心将更新后的服务级别信息经服务网关发送到接入网设备； 所述接入网设备根据接收到的所述更新后的服务级别信息计算出对应的无线调度參数，并根据所述无线调度參数对所述接入终端进行优先调度操作。
2.根据权利要求I所述的方法，其中，当释放连接时，所述鉴权计费中心恢复所述接入终端的原服务级别。
3.根据权利要求I所述的方法，其中，在所述鉴权计费中心接收接入终端发出的服务级别提升指示信息的操作之前，包括 所述接入終端通过接入网设备和分组控制功能设备与服务网关建立连接； 所述接入終端向所述服务网关发出认证请求，所述认证请求中包括服务级别提升指示信息； 所述服务网关向所述鉴权计费中心发送接入请求，所述接入请求中包括鉴权信息和服务级别提升指示信息。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述鉴权计费中心对所述接入终端进行鉴权，鉴权通过后根据所述服务级别提升请求信息进行服务级别更新的操作具体为 所述鉴权计费中心根据接收到的接入请求中的鉴权信息确认所述接入终端是否具备服务级别变更的权限，如果确定所述接入終端具备服务级别变更的权限，则根据所述服务级别提升请求信息提升所述鉴权计费中心保存的用户服务信息中的服务级别。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述鉴权计费中心将更新后的服务级别信息经服务网关发送到接入网设备的操作具体为 所述鉴权计费中心向所述服务网关发送接入接受消息，所述接入接受消息中包括所述用户服务信息； 所述服务网关根据所述用户服务信息将更新后的服务级别信息发送到所述接入网设备。
6.根据权利要求2所述的方法，其中，在所述鉴权计费中心将更新后的服务级别信息经服务网关发送到接入网设备时，还包括 所述鉴权计费中心对所述接入终端执行与更新后的服务级别信息对应的计费标准的计费操作； 当释放连接时，所述鉴权计费中心恢复所述接入终端的原服务级别，并结束所述计费操作。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述当释放连接时，所述鉴权计费中心恢复所述接入终端的原服务级别，并结束所述计费操作具体为 当释放连接时，所述分组控制功能设备向服务网关发送注册请求，激活停止计费记录的操作； 所述服务网关向所述鉴权计费中心发送计费结束请求； 所述鉴权计费中心根据所述计费结束请求恢复所述接入终端的原服务级别信息，并完成连接的释放。
8.根据权利要求3所述的方法，其中所述接入请求包括多个消息域，分别为代码消息域、标识符消息域、请求认证字消息域和属性消息域，所述代码消息域表示报文类型，所述标识符消息域表示服务类型，所述请求认证字消息域包括用于鉴权的鉴权信息，所述属性消息域包括服务级别提升指示信息。
9.根据权利要求3所述的方法，其中所述接入网设备根据接收到的所述更新后的服务级别信息计算出对应的无线调度參数的操作具体包括 所述接入网设备根据所述服务级别提升请求信息中的服务级别信息计算对应的标称保障速率，计算公式为 ^gbr(0 = ^def Xexp Cla^S^ , i=l，2, N 其中R (i)表示用户i的标称保障速率，Rdef表示缺省速率，Class (i)表示用户i请求的服务级别，C为常量，N表示接入网设备所服务的在线用户总数； 所述接入网设备根据信道能力确定所述接入终端的当前瞬时最大传输速率和所述接入終端已获得的平均传输速率； 所述接入网设备根据所述接入终端的当前瞬时最大传输速率和已获得的平均传输速率以及所述标称保障速率计算出对应的用户服务级别作为无线调度參数，计算公式为 其中DRCi (t)表示在时刻t的当前瞬时最大传输速率，Ri (t)表示在时刻t的用户i已获得的平均传输速率，Pi (t)表示在时刻t的用户速率保障函数； 平均传输速率Ri (t)按下式更新 f I ) I Ri (t + At)= I-— R1 (0 + —巾 Current Transmission Rate of User i Vc )c 其中T。为时间常数，表示滑动时间窗ロ的长度，Current_Transmission_Rate_of_User_i表示第i个用户当前的传送速率； Pi (t)的计算公式为 p (ハ P (A expI 义 1 - n A fR1 (0 < rGBR (0[ L U,)」J JR人知 RGBR(i) 其中\为常量。
10.根据权利要求9所述的方法，其中如果在接入网设备所对应的服务小区中存在多个用户请求的服务级别满足优先权最高且相同的情况，则将所述多个用户组成高优先权用户集合，并从该高优先权用户集合中按照DRCi (t)的数值大小选取用户进行调度。
11.一种分组数据业务优先调度系统，包括 鉴权计费中心，用于接收接入终端发出的服务级别提升指示信息，并对所述接入終端进行鉴权，鉴权通过后根据所述服务级别提升指示信息进行服务级别更新，然后将更新后的服务级别信息经服务网关发送到接入网设备； 接入网设备，用于根据接收到的所述更新后的服务级别信息计算出对应的无线调度參 数，并根据所述无线调度參数对所述接入终端进行优先调度操作。
全文摘要
本发明涉及一种分组数据业务优先调度方法，包括鉴权计费中心接收接入终端发出的服务级别提升指示信息；对接入终端进行鉴权，鉴权通过后进行服务级别更新；将更新后的服务级别信息经服务网关发送到接入网设备；接入网设备根据更新后的服务级别信息计算出无线调度参数，并根据无线调度参数对接入终端进行优先调度操作。本发明还涉及一种分组数据业务优先调度系统。本发明为用户提供分组数据业务时提供基于用户需求的优先服务请求与调度功能，当用户需要更高速率的服务质量时，可自主发起高优先服务请求，接入网设备可根据用户申请的服务级别，在无线资源分配时为用户进行更高优先级别的调度，实现尽力而为的速率优先保障，并完成相应的计费。
文档编号H04W72/12GK102651865SQ201110043408
公开日2012年8月29日 申请日期2011年2月23日 优先权日2011年2月23日
发明者李志军, 陆晓东 申请人:中国电信股份有限公司