专利名称：用于优化分组交换无线数据传输系统中数据传输的方法
技术领域：
本发明涉及权利要求1的前序中陈述的用于优化分组交换无线数据传输系统中数据传输的方法。本发明也涉及权利要求12的前序中陈述的无线数据传输系统，以及权利要求20的前序中陈述的根据本发明的用于无线数据传输系统的无线数据终端。
除了电路交换连接，正在为诸如GSM和UMTS的无线数据传送系统开发分组交换连接。在分组交换连接中，不必在整个连接期间而只需在该连接中有可传送信息的时间为该连接分配资源。要传送的信息被转换为在数据传送系统中发送的一个或数个分组。
图1a示出为GSM系统开发的一种分组交换数据传输系统，即通用分组无线电业务(GPRS)，在本说明书中它将被称为GPRS分组网。相应地，图1b示出为UTMS(通用移动电信系统)开发的一种分组交换数据传输系统，在本说明书中它将被称为UMTS分组网。
GPRS分组网包括GSM移动通信网络的基站子系统(BSS)和诸如归属位置寄存器(HLR)的用户数据库。基站子系统BSS包括基站收发信台BTS和基站控制器BSC。另外，GPRS分组网包括正服务GPRS支持节点(SGSN)和网关GPRS支持节点(GGSN)。正服务GPRS支持节点SGSN和网关GPRS支持节点GGSN都被连接到GPRS主干网GBN，用于数据传输。
图1 a还示出GPRS系统的不同单元之间的接口。无线电接口Um是无线移动终端MT和基站子系统BSS的基站收发信台BTS之间的接口。在这个无线电接口Um中，数据传输以无线电频率信号进行。基站收发信台BTS和基站控制器BSC通过被称为Abis的BTS-BSC接口互联。正服务支持节点SGSN可以与其它正服务支持节点SGSN进行通信。GPRS分组网和其它网络之间的数据传输经由外部连接接口Gi和网关支持节点GGSN进行。基站子系统通过BSS-SGSN接口Gb被连接到正服务支持节点SGSN。
图1b所示的UMTS分组网包括具有与GPRS分组网相似功能的单元。UMTS分组网中的显著不同在于基站子系统的结构。基站节点B和控制它们的无线网络控制器(RNC)组成无线接入网(RAN)。各个基站节点B通过节点B-RNC接口lub被连接到一个无线网络控制器RNC。相应地，无线网络控制器RNC通过3G-SGSN的lu接口被连接到正服务UMTS支持节点。无线网络控制器RNC可以通过lur接口被连接到其它无线网络控制器RNC。象这样的配置允许通过无线电接口Uu、同时通过一个或数个基站节点B实现移动终端MT和UMTS分组网之间的数据传输。另外，UMTS分组网包括网关GPRS支持节点3G-GGSN。正服务GPRS支持节点3G-SGSN和网关GPRS支持节点3G-GGSN被连接到UMTS主干网UBN，用于数据传输。
GPRS分组网和UMTS分组网之间根本的区别在于在GPRS系统中，无线电接口Um处的数据传送是基于时分多址(TDMA)，而在UMTS系统中，无线电接口Uu处的数据传送是基于码分多址(CDMA)，诸如宽带CDMA(WCDMA)或组合时分和码分多址(TD-CDMA)。
图2a按协议栈描述示出UMTS分组网中用户层上的数据传送。相应地，图2b按协议栈描述示出UMTS分组网中用户层上的数据传送。通过移动终端MT和无线接入网RAN的数据传送以无线电频率信号在物理层进行。这些信号可以是例如宽带CDMA信号或组合时分和码分多址(TD-CDMA)信号。无线路径上的数据传送通过MAC层的操作来控制。在这个MAC层形成对无线路径的传输的突发，而在接收中，这些突发被相应地转换成上层的分组。该无线电接口Uu中MAC层之上的层是RLC层。RLC层的任务包括对上层的SDU数据分组的分段，以便使它们适合于无线电接口。另外，RLC层传送用户的SDU数据分组，其方式是使在接收期间被分段的分组的各部分能被恢复为正确的顺序。另外，该RLC层的操作可被用于支持不同的业务质量(QoS)，例如，从而在该RLC层中选择工作模式和重传数。关于分组交换连接，RLC层可以工作在不确认模式或者确认模式，其中不确认模式对不合格分组不执行重传，而在确认模式中，当发生错误时，如果必要就执行分组的重传。
在控制层的协议栈中，MAC层之上的层是RRC层，它的任务包括无线电资源控制。上面提到的RRC、RLC、MAC层以及物理层已经在移动终端MT和无线网RAN中实现，用于无线电接口Uu处的数据传送。
UMTS分组网中无线接入网RAN、正服务支持节点3G-SGSN和网关支持节点3G-GGSN之间的数据传送也可以被划分为类似图2a和2b中示出的最佳示例的层结构。但是，这些协议栈中不同层的位置不必与图2a和2b中的一样，在实际应用中可以不同。例如，从无线电接口Um、Uu(L3CE、RLC、MAC...)的协议到GPRS主干网(GTP、UDP、IP...)的协议的转换可以在正服务支持节点3G-SGSN中执行，而不是在无线接入网RAN中执行。在所述连接中，将不更详细地描述这些层的操作，因为在无线数据传送中，影响业务质量最重要的接口一般是无线电接口Um、Uu。
移动终端MT的移动性管理由协议栈的MM(移动性管理)层的操作来控制。该MM层在移动终端MT和正服务GPRS支持节点3G-SGSN中实现。相应地，会话管理操作在SM(会话管理)层中实现，它也在移动终端MT和正服务GPRS支持节点3G-SGSN的协议栈中实现。
在用户层协议栈中，在RLC层上有L3CE层，它在移动终端MT中中实现，然而最好是在无线接入网RAN中实现。该L3CE(第三层兼容性实体)对应于GPRS系统中的SNDCP协议。L3CE层被用于控制无线电接口Uu的操作。L3CE协议是所谓的网络层兼容性协议，它的目的之一是使系统的操作与不同的业务和网络层协议相联系。这个L3CE层可以支持许多网络层协议。例如，这些被支持的网络层协议包括因特网协议4(IPv4)和6(IPv6)，但也能通过主要在L3CE层(第三层兼容性实体)中进行改变来允许使用其它网络层协议。在这种情况下，增加一个新的网络层协议不需要改变较低层协议。L3CE层也提供一些可以提高要传送信息的可靠性和信道使用的效率的操作。这可以通过各种优化方法来实现，诸如压缩分组的信头域和/或数据域。
在以下的描述中，主要将UMTS分组网用作分组网的示例，但自然地，本发明也可适用于其它分组网，其中有可能为分组交换连接选择不同的业务质量。
以下将定义一些术语，这些术语与描述根据本发明的数据传送系统的方法和操作有关。首先，PDP上下文(PDP context)涉及为一个或数个应用的数据分组传送建立的数据传送连接(分组交换连接)。PDP上下文主要有两个任务其一，它被用于为用户保留诸如Ipv4连接地址的PDP地址，其二，用于建立具有某种业务质量(QoS)的分组交换网中的逻辑连接。分组交换网可以提供许多这样的PDP上下文，其中至少有某些参数不一样。另外，可以在分组交换网中定义缺省PDP上下文。为各PDP上下文定义的业务质量参数集被称为业务质量简档(QoSP，QoS简档)。一个或数个应用可以使用某一PDP上下文，由此，使用相同PDP上下文的各个应用的业务质量相同。其次，应用连接被连接到为一个应用构成的具有某一业务质量的逻辑连接，它最好是在移动终端和分组网络的网关GPRS支持节点之间。应用连接可以包括一个或数个数据流。
为了开始应用连接，首先建立连接。当建立连接时，以想要的业务质量和PDP地址为基础，为应用连接选择适当的PDP上下文。在所选PDP上下文中考虑新应用连接的业务质量参数，如果需要，修改PDP上下文的业务质量简档。如果没有适当的PDP上下文，则可能根据应用连接的参数来激活一个，并因此建立新的分组交换连接。如果应用连接没有指定任何业务质量参数，则选择缺省PDP上下文。UMTS分组网可以包括用于一个PDP地址的数个分组交换连接或PDP上下文。另一方面，在实现GPRS分组网的阶段1，对每个PDP地址，可只有一个分组交换连接。在本说明书中所讨论的分组网中，这种类型的连接在两个终端点之间形成具有某一业务质量的逻辑链路。这两个终端点最好是移动终端MT和网关GPRS支持节点3G-GGSN。
如果一个PDP地址存在数个可用的分组交换连接，则这些不同的分组交换连接也可以具有不同的业务质量简档。为了节省信息，PDP上下文包括数据库等，其中包含信息，所述信息被保存用于各个分组交换连接，并且在建立分组交换连接时被需要，所述信息诸如有连接类型(如IPv4)；PDP地址(如IPv4地址)；请求的业务质量简档，它包括用户请求的业务质量参数；以及业务质量简档，它包括分组网给出的业务质量参数。如果分组网包括缺省PDP上下文，则最好在没有其它PDP上下文适合于请求的应用连接的情况下选择它。
术语数据流被用于表示具有相同源和目标的分组的数据传送。例如，在因特网数据网络中，利用IP协议的具有相同源和目标地址以及相同源和目标选通号的分组构成一个数据流。数据流是单方向的，并且具有从移动终端到分组网的数据传送连接的各个应用具有至少一个数据流。这些应用的一个示例是万维网(web)浏览器，移动终端(MT)的用户借助于该浏览器可以浏览例如具有到因特网的数据传送连接的服务供应商的主页。当使用万维网浏览器时，目标地址和选通号可以很快地变化，由此可能同时有许多数据流。为了识别不同的数据流，不必使用上述源和目标地址以及源和目标选通号，而是也能以其它方式进行识别，这本领域是已知的。在本说明书中，这个识别信息用普通名称数据流识别符表示，因此能以各种不同方式建立所述数据流识别符。
承载基本上是分组网的两个终端点之间的逻辑数据传送信道。承载具有某些特性，诸如某一业务质量(QoS)。UMTS分组网中有许多不同类型的承载，诸如UMTS承载和无线接入承载。UMTS承载提供移动终端MT和网关GPRS支持节点3G-GGSN之间的逻辑数据传送信道。UMTS承载可以被连接到某些PDP上下文，因为PDP上下文提供这些终端点(MT、3G-GGSN)之间的某一业务质量。
为了对需要不同数据传送特性的应用提供数据传送业务，具有不同数据传送特性的UMTS承载已经在UMTS分组网中被指定。在提交本申请时，UMTS承载被划分为4种不同的业务类(trafficclasses)，即TC1-TC4(会话、流、交互、背景)。表1示出这些类的参数的一些最佳示例。这些业务类之间的不同包括例如在它们中允许的延迟长度。例如，第一业务类TC1(会话)适合用于不允许数据传送中长延迟的应用。与之相对照，第四业务类TC4(背景)适合用于数据传送中的延迟可以被允许的应用。为不同业务类指定的其它特性包括误码率(BER)、最大比特率及业务优先性。当然，本发明也可以适用于其它系统，并且业务类数不必为4。另外，在实际应用中，业务类的特性可以与这里所示的不同。
表1
例如与根据GPRS分组网的阶段1的分组网相关的一个问题在于在建立应用连接时指定的业务质量无法在不断开应用连接或在不影响同时使用相同PDP上下文的其它应用连接的业务质量的情况下被改变。但是，应用所需的业务质量可以在该应用的使用期间变化。例如，用户可以借助于远程通信网应用把移动终端用作与计算机通信的远程终端。这样，用户可以从计算机向终端设备传送诸如程序文件的信息。数据传送必须尽可能的没有错误，但数据传送速率却不是重要标准。但是，当远程通信网应用被用于浏览保存在计算机中的文本文件时，即使错误的几率会增加，也应该提高数据传送率。利用万维网浏览器浏览的主页可以非常不同。一些主页包含了许多图像信息，如果要保持这些信息从服务提供商的服务器到用户的移动终端的传输时间相对短，则需要大量使用资源。另一方面，当发送文本信息时，每次发送的信息量一般比图像中包含的信息量小的多。某些主页还包含视频或音频信息，在这种情况下，实时数据传输成为一个重要的考虑因素。
本发明的一个目的是提供一种用于在连接有效时改变诸如业务质量的连接特性的方法。本发明基于以下想法当连接特性改变时，如果另一PDP上下文的特性更好地对应于该连接所希需的新特性，则正被用于该连接的PDP上下文被转变为所述另一PDP上下文。根据本发明的方法的特征在于权利要求1的特征部分陈述的内容。根据本发明的数据传送系统的特征在于权利要求12的特征部分陈述的内容。根据本发明的移动终端的特征在于权利要求20的特征部分陈述的内容。
与先有技术解决方案相比，本发明提供了相当多有点。当使用本发明的方法时，可以改变某一连接的特性，使得基本上不影响其它同时有效的连接和它们的特性。当使用根据本发明的方法时，数据传送系统也可以被更有效地利用，因为有效连接的特性可以在连接期间被改变。例如，如果在连接期间选择较慢的数据传送速率，则更多数据传送资源可用于其它同时出现的连接。
下面将参考附图对本发明进行更详细地描述，附图中图1a示出一种GPRS数据传送系统，图1b示出一种UMTS数据传送系统，图2a按协议栈描述示出UMTS数据传送系统中用户层上的数据传送，图2b按协议栈描述示出UMTS数据传送系统中用户层上的数据传送，图3a按协议栈描述示出根据本发明最佳实施例的移动终端的操作，图3b按简化方框图示出根据本发明最佳实施例的移动终端，图4a是根据本发明的最佳实施例的方法中激活PDP上下文的简化信令图，图4b是根据本发明最佳实施例的方法中由分组网开始的PDP上下文的改变的简化信令图，以及图5说明根据本发明最佳实施例的一种方法，用于根据本发明的最佳实施例在移动终端中选择和改变PDP上下文。
图3a说明与根据本发明的方法有关的根据本发明最佳实施例的移动终端的操作。图中示出协议栈的一些层和操作模块。图3a没有示出所有可能的协议和操作单元；它只包括了那些对本发明的描述重要的单元。协议可以被划分为两种主要类型分组网的内部协议及外部协议。例如，分组网的内部协议包括L3CE和SM。本上下文中可能提及的外部协议的示例有TCP和IP。
在图3a中，利用了水平线301在系统的两个部分之间进行区别，所述系统的两部分在有关移动终端MT的操作上不同。线以下所示的各项主要是分组网的内部协议。线301以上所示的项是本发明的本质特性，以及一些外部协议和应用的示例。应用的示例是诸如SMTP(简易邮件传送协议)或IMAP(因特网消息访问协议)的电子邮件；利用例如HTTP协议(超文本传送协议)的万维网浏览器；以及诸如采用了如RTP协议(实时协议)的视频节目流的实时数据传送应用。应用被连接到被称为SAPI(套接口应用编程接口)的接口。套接口应用编程接口SAPI具有与网络层协议(NLP)模块的数据传送连接。套接口应用编程接口SAPI执行将来自应用的、要被发送到分组网的信息转换为诸如TCP(传输控制协议)或UDP(用户数据报协议)的传输层中使用的协议形式。在网络层NLP中，传输层的这些协议分组都被转换为网络层协议的分组。一种特别在因特网中使用的、众所周知的网络层协议是IP(因特网协议)。网络层分组被传送到分组分类器(PAC)，所述分组分类器PAC将不同数据流的分组映射到正确的数据传送队列(PDP上下文)。分组分类器PAC的操作将在本说明书中后面进行更详细地描述。
图3a也示出控制模块QMOC(QoS管理与优化控制)。这个控制模块QMOC的任务包括控制应用连接和各个应用的数据流的激活以及所需资源的分配。另外，控制单元QMOC执行改变的业务质量要求所需的改变。
图3b按简化方框图示出根据本发明的最佳实施例的移动终端MT。图中示出对本发明的描述重要的一些操作模块。移动终端MT包括处理器模块CONTROL，它可以通过一个或数个本领域已知的诸如微处理器、数字信号处理单元等的处理器来实现。这个处理器模块也可以实现为专用集成电路(ASIC)的一部分，其中也可以执行移动终端的其它操作。为了保存信息，移动终端包括诸如读存储器、读/写存储器和/或非易失性可重编程存储器的存储器。无线电部分RF包括执行到基站节点B的无线电数据传送所需的装置。另外，移动终端MT最好包括键盘KB、显示器DP和显示驱动器DD。实际上，移动终端MT能以许多不同的形式实现。移动终端MT可以形成为一个诸如Nokia 9100通信装置的完整实体，或者，它可包括诸如移动台的分立数据传送装置以及诸如便携式计算机的数据处理装置，由此在这些单元之间安排本地数据传送连接。
下面，将参考图3a中的协议栈描述和图3b中的方框图对根据本发明的最佳实施例的方法进行更详细地描述。移动终端MT具有与分组网NW的数据传送连接。为了使用分组网的业务，移动终端MT首先执行通知其已准备好传送分组数据的连接请求。当移动终端MT与网络连接时，支持节点执行移动性管理(MM)操作和用户鉴权。在分组网的连接期间，它的正服务支持节点3G-SGSN最好能够通过用户信息HLR(归属位置寄存器)检查在分组交换连接中是否对用户设置了诸如禁止使用某些业务类的任何限制。与这类似的信息也可以保存在移动终端的用户身份模块(SIM)等中。
为了发送和接收信息，分组数据协议(PDP)被激活。在首次激活中，最好为各个PDP地址选择缺省PDP上下文。激活形成了移动终端MT和网关GPRS支持节点3G-GGSN之间的逻辑链路。图4a说明激活分组数据协议的简化信令图。当分组数据协议被激活时，为移动终端MT指定用于分组交换连接中诸如IP地址的分组数据地址，由此在网关GPRS支持节点3G-GGSN中知道移动终端MT的地址。当分组数据协议被激活时，为数据传送建立与移动终端MT的分组交换连接，为分组交换连接指定支持节点和网关GPRS支持节点，以及协议(X.25或IP)、PDP地址(如X.121地址)、业务质量和网络业务接入点标识符(NSAPI)。
在本发明可以适用的分组网中，于是有可能对一个PDP地址使用许多不同的PDP上下文。在这种情况下，应用连接的分组无法根据PDP地址连接到某一PDP上下文。为了允许这种连接，已经开发了所谓的数据传送过滤器。利用这种数据传送过滤器，某一类型的数据流可以被连接到某一PDP上下文，由此要在不同应用连接中传送的分组可以被定向到正确的PDP上下文。数据传送过滤器包括如有关数据流的信息，所述信息的传送由数据传送过滤器控制。因为数据流是单方向的，因此移动终端MT和分组交换网具有独立的数据传送过滤器。这些数据传送过滤器的操作将在本说明书中后面进行更详细的描述。
例如，当用户开始移动终端MT中的应用时，所述应用需要分组网的数据传送业务，套接口应用编程接口SAPI将有关信息发送给控制模块QMOC。应用连接的这个请求可以包括有关该应用所请求的业务质量QoS的信息。如果是这种情况，控制模块QMOC可以在建立应用连接中利用这个业务质量信息。如果有关业务质量的这个信息没有从应用发送，控制模块QMOC可以从移动终端MT中构成的、最好在存储器装置MEM(图3b)中构成的数据库QoSDB(图3a)来检查是否已经在其中保存了有关应用的业务质量的信息。如果是这种情况，控制模块QMOC可以在建立应用连接中利用保存在数据库QoSDB中的所述信息。如果没有找到有关应用的业务质量的信息，最好通过利用缺省PDP上下文来建立应用连接。
控制模块QMOC也可以从诸如移动终端的键盘KB或显示驱动器DD的装置接收业务质量信息。
应用的业务质量参数不必要与分组交换网的业务质量参数一样。在这种情况下，控制模块QMOC执行应用的业务质量参数到分组交换网的业务质量参数的转换(图4a中的框401)。例如，已经为应用指定了10e-3的误码率，但在分组交换网中，最接近的适当的误码率例如为10e-4。
在本发明的最佳实施例中，用户可以定义对控制模块QMOC的操作进行控制的设置。根据这些设置，例如有可能选择在建立应用连接时是否使用套接口应用编程接口SAPI发送的业务质量信息和/或保存在数据库QoSDB中的业务质量信息。另外，一个有利的特性在于用户可以设置应用程序的数据传送参数，由此控制模块QMOC在指定应用所请求的业务质量时，可以利用这些参数。
激活PDP上下文中要执行的另一个任务是为应用的数据流指定数据传送过滤器。最好指定数据传送过滤器，使得每一个没有使用缺省PDP上下文的应用连接都有一个数据传送过滤器。数据传送过滤器包含用于识别分组的信息，诸如源/目标地址和源/目标门控、或其它惟一标识符。另外，数据传送过滤器包括有关数据流正在使用哪个PDP上下文的信息、有关分配给应用连接的业务质量的信息、以及也可能还包括与数据流有关的其它信息。数据传送过滤器的构成最好是使得一个数据传送过滤器覆盖尽可能多的数据流，并且一个数据流只在一个数据传送过滤器中被指定。在理想的情况下，一个数据传送过滤器对应于一个应用和一个应用连接。
为了给应用分配资源，移动终端MT和分组网开始分组交换连接(框402)。例如这样来进行移动终端MT向正服务GPRS支持节点3G-SGSN发送用于激活PDP上下文的请求消息(箭头403)，所述消息包括例如分组交换连接所请求的业务质量简档(QoSP)、地址、有关可能的数据传送过滤器的信息(过滤器参数)、以及网络业务接入点标识符(NSAPI)。正服务GPRS支持节点3G-SGSN向无线网RAN发送请求消息，用于为来自分组交换网的PDP上下文保留无线接入承载RAB(箭头404)。这个无线接入承载RAB的选择最好能尽可能地满足使所需的业务质量。如果所选的无线接入承载无效，无线网RAN将之激活(框405)。之后，无线网RAN向正服务GPRS支持节点3G-SGSN发送确认消息，发送有关利用所选的无线接入承载能够达到的业务质量(协商的业务质量)以及承载ID(B_ID)的信息(箭头406)。
正服务GPRS支持节点3G-SGSN向网关GPRS支持节点3G-GGSN发送用于开始分组交换连接的消息(箭头407)。为开始分组交换连接所发送的消息最好包括PDP地址、业务质量简档和可能的数据传送过滤器参数。开始分组交换连接所需的测量在网关GPRS支持节点3G-GGSN中执行(框408)。在这个阶段，网关GPRS支持节点3G-GGSN可以检查分组交换网的负载情况如何，以发现应用所请求的业务质量是否能被保证，或者，如果那是不可能的，那么是限制给该应用的业务质量还是根本不开始分组交换连接。如果分组交换连接可以被开始，网关GPRS支持节点3G-GGSN在应答消息中向正服务GPRS支持节点3G-SGSN发送给予分组交换连接的业务质量的通知(箭头409)。需要时，网关GPRS支持节点3G-GGSN可以为用户分配动态PDP地址。
正服务GPRS支持节点3G-SGSN向移动终端MT发送应答消息(箭头410)，其中包括有关应答消息涉及哪个分组交换连接的信息(如PDP地址)、协商的业务质量、承载ID以及网络业务接入点标识符(NSAPI)。之后，有关开始的分组交换连接的信息被发送到兼容性协议模块L3CE(第三层兼容性实体)，并且最好也发送到移动终端MT中的控制模块QMOC(框411)。
这被方便地安排，使得在移动终端MT中为每一个数据流和应用连接形成一个缓冲区，用于临时储存要发送的信息。例如，所述缓冲区可以是在存储器装置MEM中保留的存储区。此外，最好为各个PDP上下文形成传送和接收缓冲区，用于临时储存利用PDP上下文的数据流。对这些缓冲区的需要及其实际实现是本领域的技术人员已知的技术，因此在本说明书中不再对它们进行更详细地描述。
现将借助于几个示例并参考图5来描述根据本发明最佳实施例的、在移动终端MT中的PDP上下文的选择和改变。在图5中，字母A到H被用来表示应用示例，它们是应用A电视会议(第一业务类，误码率BER 10e-4，延迟类1，比特率50kbps)应用B音频信号的传送(第一业务类，误码率BER 10e-4，延迟类1，比特率25kbps)应用C多媒体应用的音频信号的传送(第一业务类，误码率BER10e-4，延迟类1，比特率25kbps)应用D多媒体应用的视频信号的传送(第一业务类，误码率BER10e-4，延迟类2，比特率25kbps)
应用E多媒体应用的数据信号的传送(第二业务类，误码率BER10e-5，延迟类1，比特率15kbps)应用F万维网浏览器(第三业务类，误码率BER 10e-9，延迟类1，比特率最佳尝试方法)应用G远程通信网(第三业务类，误码率BER 10e-9，延迟类1，比特率最佳尝试方法)应用H电子邮件(第四业务类，误码率BER 10e-9，延迟类1，比特率最佳尝试方法)图5也示出根据本示例的可用于分组交换网的不同的PDP上下文。这些不同的PDP上下文用标记PDP1-PDP9表示。另外，图中用虚线示出与各个PDP上下文PDP1-PDP9有关的业务类TC1-TC4。例如，第一业务类TC1包括第一PDP1、第二PDP2、第三PDP3和第四PDP上下文PDP4，第二业务类TC2包括第五PDP5、第六PDP6和第七PDP上下文PDP7，第三业务类TC3包括第八PDP上下文PDP8，以及第四业务类TC4包括第九PDP上下文PDP9。模块PAC、L3CE、RLC表示移动终端MT中协议栈的不同层。图5的说明中数据流的方向在从移动终端MT到分组网NW发送信息时向下，而在从分组网NW到移动终端接收分组时向上。所需的协议改变是在协议栈的不同模块中执行的，执行的方法是本领域中已知的。
例如，当开始万维网浏览器(应用F)时，套接口应用编程接口(SAPI)向控制模块QMOC发送有关开始这个应用的信息。这里假设套接口应用编程接口不发送业务质量信息，并且有关这个应用的业务质量信息也没有被储存在控制模块QMOC中。因此，控制模块QMOC无法确定业务质量，并且控制模块QMOC为该应用选择缺省PDP上下文。在这种情况下，也没有为该应用指定数据传送过滤器。
关于开始远程通信网应用(应用G)，控制模块QMOC检测到已经为该应用储存了业务质量信息。这个储存的业务质量信息QoS表示已经为该应用指定了第三业务类。控制模块QMOC检查哪个PDP上下文可用于这个第三业务类。这里讨论的示例只包括一个PDP上下文，即第三业务类中可用的第八PDP上下文PDP8。这个第八PDP上下文也是本示例的系统中的缺省PDP上下文。因此缺省PDP上下文被选择为PDP上下文，由此没有为这个应用指定数据传送过滤器。
当开始电子邮件应用(应用H)时，套接口应用编程接口不发送业务质量信息，但对于该应用，业务质量信息已经被储存在内部数据库中了。通过这个信息，控制模块QMOC检测到已经为该应用指定了第四业务类。对应于第四业务类的PDP上下文是第九PDP上下文PDP9，因此控制模块QMOC选择该PDP上下文供这个应用H使用。另外，控制模块QMOC为该应用指定数据传送过滤器。例如，该数据传送过滤器是储存了诸如数据流分组所用的标识符、PDP上下文、业务质量参数的信息或其它信息的数据库。之后，控制模块QMOC激活所选PDP上下文PDP9，并从数据传送过滤器向移动终端MT的分组分类器模块PAC和分组建交换网发送数据、最好向作为数据传送连接第二端的网关GPRS支持节点3G-GGSN发送数据。图4a是信令图，它示出数据传送过滤器信息如何能在移动终端MT和网关GPRS支持节点3G-GGSN之间的分组交换网中被发送的示例。
当开始电视会议应用(应用A)时，如上所述，控制模块QMOC选择PDP上下文。根据为应用指定的业务质量参数，控制模块QMOC选择另一种PDP上下文PDP2。另外，为应用指定数据传送过滤器，PDP上下文PDP2被激活，并且向移动终端MT的分组分类器模块PAC和网关GPRS支持节点3G-GGSN发送数据传送过滤器数据。
当开始音频应用(应用B)时，如上所述，执行PDP上下文的相应选择。在这种情况下，如图5的示例所示，第二PDP上下文PDP2也被选择为PDP上下文，并且为这个应用的数据流指定数据传送过滤器参数。因为这第二PDP上下文PDP2已被激活，因此下一步骤是为新的情况更新PDP上下文，并在为更改PDP上下文所发送的消息中发送数据传送过滤器数据。当PDP上下文被更新时，PDP上下文的比特率被改变，使得所需比特率是分配给利用相同的PDP上下文的应用的应用连接的比特率之和。因此利用相同的PDP上下文的其它应用的业务质量基本上不受影响。其它调整PDP上下文操作的参数最好保持不变，因为它们中变化可能影响利用相同PDP上下文的其它应用接收的业务质量。
应用C、D和E是多媒体应用的不同信号分量。在这个示例中，应用C是多媒体应用的声音分量，应用D是视频分量而应用E是数据分量。最好对这些分量的每个分量执行对应于为上面提及的其它应用所执行的测量。在此示例中，第二PDP上下文PDP2被选择为声音分量C的PDP上下文，由此更新PDP上下文。第四PDP上下文PDP4被选择为视频分量D的PDP上下文，并且激活所述PDP上下文。第六PDP上下文PDP6被选择用于数据分量E，并且激活这种PDP上下文。
明显地，不必同时并且以这里提供的顺序进行从应用A到应用H的所有应用，由此PDP上下文的激活和更改中的测量与上面提供的那些不同，但本领域的技术人员将能够根据本描述来实现它们。
当建立了应用连接时，可以开始数据传送。接着从移动终端MT的应用发送的信息被传送到套接口应用编程接口(SAPI)，在该接口中根据数据链路层协议将信息转换为分组。这些分组被发送到分组分类器PAC。当分组分类器PAC接收各个分组时，它将诸如地址信息的数据传送过滤器的识别(ID)信息与分组中包含的ID信息进行比较。如果数据传送过滤器的ID信息与分组的ID信息匹配，则分组分类器PAC从数据传送过滤器找到已经为数据流选择了哪个PDP上下文。如果没有找到数据传送过滤器，分组分类器PAC选择缺省PDP上下文。之后，分组分类器PAC向兼容性协议模块L3CE(第三层兼容性实体)传送分组，如图3a所示。如果需要，也可以执行从数据链路层协议到网络层的兼容性协议模块L3CE的形式的协议转换。
如果需要压缩网络层分组以及用于优化数据传送的其它测量，则它们在网络层兼容性协议模块L3CE中被执行。
以无线电频率信号从移动终端MT发送的分组在基站节点B处被接收，并被传送到正服务支持节点。在分组交换网络中，利用分组交换网的数据传送机制(协议栈等)把分组从正服务GPRS支持节点3G-SGSN发送到网关GPRS支持节点3G-GGSN。对于本方法的应用，协议栈的各个模块位于分组交换网的哪些部分并不重要。分组从网关GPRS支持节点3G-GGSN被发送到接收机，所述接收机可以在同一个无线分组交换网中、在不同的无线分组交换网中、或在诸如因特网数据网络的其它分组交换网中。网关GPRS支持节点3G-GGSN接着将执行不同协议之间的必要转换。
当分组被接收到移动终端MT时，执行与所述相应传输测量相反的测量，由此，方法操作基本上与上面所述的操作对应。
参考图5所示应用，下面将通过示例来描述利用根据本发明最佳实施例的方法来改变业务质量。改变业务质量的需要可以起源于移动终端MT的用户、应用和/或分组交换网。例如，用户有电视会议(应用A)，为此需要更高质量的图像，由此试图提高数据传送速率。分组交换网中的业务情况也可变得使所述网络无法支持为所述电视会议指定的数据传送速率，由此，必须改变分配给它的业务质量，或者电视会议甚至必须被切断。
在根据本发明最佳实施例的方法中，由用户或应用引起的业务质量的改变基本上能以与建立应用连接相同的方式被执行，所述建立应用连接的方式在本说明书的前面部分已经进行了更详细地描述。最本质的区别在于不需要发送所有有关业务质量简档的信息和数据传送过滤器参数，只需发送将要改变的信息。如果去掉数据传送过滤器，则只发送数据传送过滤器ID就足够了。有关改变业务质量的信息通过套接口应用编程接口(SAPI)被发送到控制模块QMOC。另一方面，用户所作的改变可以被直接传送到控制模块QMOC。根据变化信息，选择尽可能适合变化情况的PDP上下文。之后，如果需要，激活或修改新的/选择的PDP上下文。如果PDP上下文被改变，也在PDP上下文变化之前为应用连接选择的PDP上下文中执行针对新情况的更新。接着要做的测量主要是减少这个PDP上下文的比特率。
可以假设，例如，在远程通信网应用G中，业务类从第三业务类变为第四业务类。控制模块QMOC检测到对应于这个第四类的PDP上下文是有效的，也就是本示例中的第九PDP上下文PDP9是有效的，由此选择这个PDP上下文用于远程通信网的数据流。在这种情况下，在这个第九PDP上下文PDP9中不需作任何改变，因为误码率、延迟类和比特率都对应所需的业务质量。但是，必须为这个应用指定数据传送过滤器，因为早些时候为这个应用选择的是缺省PDP上下文。接着，控制模块QMOC向移动终端的分组分类模块PAC和分组交换网的网关GPRS支持节点3G-GGSN发送有关数据传送过滤器的信息。在这种情况下，在第八PDP上下文PDP8中不需作任何改变，因为比特率对应于最佳尝试。
作为另一个示例，声音应用B的比特率25kbps被改变为15kbps。其它对业务质量有影响的参数没有变化。因为只有比特率发生了变化，所有可以使用相同的PDP上下文(PDP2)。接着计算新的比特率为应用的比特率之和，其中所述应用是那些已经为其数据流选择了这个第二PDP上下文PDP2的那些应用。不需要其它参数的变化。因为保留了相同的PDP上下文，因此不需要进行数据传送过滤器中的变化。之后，控制模块QMOC执行PDP上下文的更改，但数据传送过滤器参数不需要被发送。
在第三个示例中，多媒体应用的数据信号传输应用E的业务类从第二业务类变为第一业务类。因为在这个示例的数据传送系统中，误码率10e-5不符合应用所希望的值，在这种情况下，选择最接近的可能值10e-4。如果在变化请求中没有给出延迟的目标值，最好选择最差的延迟类(＝2)。控制模块QMOC检测到在第一业务类中对应于所述要求的PDP上下文已经有效，也就是在本示例中的第四PDP上下文PDP4已经有效。在这种情况下，第四PDP上下文PDP4的比特率必须被改变，从而使它对应于新的情况。所需的比特率是利用这个第四PDP上下文的应用连接(E和D)的比特率之和40kbps。另外，在第四PDP上下文PDP4中为这个应用指定数据传送过滤器。接着，控制模块QMOC向移动终端的分组分类模块PAC和分组交换网的网关GPRS支持节点3G-GGSN发送有关数据传送过滤器的信息。在这种情况下，最好使第六PDP上下文PDP6无效，因为在变化后，没有应用使用这个PDP上下文PDP6。关于所述使无效，还去掉要被无效的PDP上下文中指定的数据传送过滤器。
还有一个示例是多媒体应用的视频信号传送应用A的误码率被改变的情况。在变化前，误码率例如是10e-4，它被改变为值10e-3。为该连接保留第一业务类，并且也不改变其它业务质量参数。因为在这个示例所说明的情况中，没有比特率满足应用要求的PDP上下文是有效的，所以下一个企图是激活新的PDP上下文。控制模块QMOC检测到在第一业务类中对应于所述要求的PDP上下文是第一PDP上下文PDP1。接着控制模块QMOC为这个应用A选择这个第一PDP上下文PDP1。另外，控制模块QMOC为这个应用指定数据传送过滤器。在数据传送过滤器中可以使用与所述改变之前PDP上下文PDP2中使用的参数相同的参数。在分组交换网中激活PDP上下文。控制模块QMOC也向移动终端的分组分类模块PAC和分组交换网的网关GPRS支持节点3G-GGSN发送有关数据传送过滤器的信息。在这种情况下，在第二PDP上下文PDP2中进行改变(比特率降低)，因为在改变后，多媒体应用的视频信号传送应用A不使用这个PDP上下文PDP2，但应用B和C仍然使用它。
改变业务质量的需要也可以来自于分组交换网。根据本发明的最佳实施例的方法如下(图4b)。在正服务GPRS支持节点3G-SGSN中，会话管理模块SM例如检测到分组交换网业务过载，由此试图限制至少部分数据传送。接着会话管理模块SM确定改变哪个(哪些)PDP上下文以消除过载(412)并选择新的业务质量简档。正服务GPRS支持节点3G-SGSN向无线网RAN发送用于改变承载的请求，以便对应PDP上下文的新业务质量简档(箭头413)。无线接入网RAN选择对应于所请求的业务质量的新的无线接入承载，如果可能(框414)，并向正服务GPRS支持节点3G-SGSN发送这个无线接入承载的标识符和业务质量的信息(箭头415)。
正服务GPRS支持节点3G-SGSN向网关GPRS支持节点3G-GGSN发送更新PDP上下文的请求(箭头416)。网关GPRS支持节点3G-GGSN设置PDP上下文(框417)并将有关协商的业务质量的信息返回给正服务GPRS支持节点3G-SGSN(箭头418)。
正服务GPRS支持节点3G-SGSN向移动终端MT发送有关PDP上下文的变化的信息(箭头419)。在移动终端MT中，PDP上下文的变化被发送到兼容性协议模块L3CE和控制模块QMOC(框420)。移动终端MT向正服务GPRS支持节点3G-SGSN发送有关接受PDP上下文的变化的消息(箭头421)。但是，应用的情况可能改变，使得改变的PDP上下文不再对应于为该应用指定的业务质量。有关改变应用的业务质量的信息被发送到控制模块QMOC。根据改变的信息，选择尽可能适合改变的情况的PDP上下文。之后，如果需要，新的/选择的PDP上下文被激活或修改。这在图4b的框422和423中被说明。
本发明并不仅仅限于上述实施例，在不脱离后附权利要求定义的范围的情况下，可以在细节上进行修改。
权利要求
1.一种用于优化移动终端(MT)中运行的一个或多个应用和分组交换网(NW)之间信息传送的方法，在所述分组交换网(NW)中至少有两个可用的PDP上下文(PDP context)(PDP1-PDP9)，所述PDP上下文至少具有部分不同的数据传送特性，由此所述PDP上下文(PDP1-PDP9)可以为所述信息传送提供至少部分不同的业务质量，所述方法包括以下步骤-为所述应用中的至少一个建立至少一个应用连接，为所述应用连接指定业务质量，以及-为所述应用连接选择所述PDP上下文(PDP1-PDP9)的其中一个，所述方法的特征在于在为所述应用的所述应用连接指定的所述业务质量变化时，根据所述分组交换网(NW)中可用的PDP上下文(PDP1-PDP9)的特性来检查所述PDP上下文(PDP1-PDP9)的哪一个适用于具有所述改变的业务质量的应用连接，以及为所述应用连接选择其数据传送特性与所述改变的业务质量最接近的PDP上下文(PDP1-PDP9)的其中一个。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述PDP上下文(PDP1-PDP9)的其中一个被选为缺省PDP上下文(PDP8)，由此，如果没有为所述应用连接指定业务质量，则为所述应用连接选择所述缺省PDP上下文(PDP8)。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述PDP上下文(PDP1-PDP9)的其中一个被选为缺省PDP上下文(PDP8)，由此，如果没有别的可用PDP上下文(PDP1-PDP7，PDP9)的数据传送特性不对应于为所述应用连接指定的业务质量，则为所述应用连接选择所述缺省PDP上下文(PDP8)。
4.如权利要求1到3中任何一项所述的方法，其特征在于为所述应用连接形成至少一个数据传送过滤器，其中保存有关为所述应用连接选择的所述PDP上下文(PDP1-PDP9)的数据传送过滤器信息。
5.如权利要求4所述的方法，其中在应用连接的至少一个数据流中传送信息，其特征在于为所述应用连接的所述数据流指定标识符，由此，至少所述标识符被保存在所述数据传送过滤器中。
6.如权利要求1到5中任何一项所述的方法，其特征在于在所述分组交换网中形成至少两个不同的业务类(TC1-TC4)，在所述业务类中，所述数据传送特性至少部分不同，在所述业务类中形成至少一个PDP上下文，并且，为所述应用连接指定的所述业务质量包括有关所述业务类(TC1-TC4)的信息，由此，从为所述应用连接指定的所述业务类(TC1-TC4)的所述PDP上下文中为所述应用连接选择PDP上下文。
7.如权利要求1到6中任何一项所述的方法，其特征在于至少数据传送的比特率被用于指定所述业务质量，由此，在为所述应用连接指定的比特率改变时，所述PDP上下文(PDP1-PDP9)不改变。
8.如权利要求1到6中任何一项所述的方法，其特征在于至少数据传送的误码率被用于指定所述业务质量，由此，在为所述应用连接指定的误码率改变时，所述PDP上下文(PDP1-PDP9)改变。
9.如权利要求1到8中任何一项所述的方法，其特征在于至少数据传送延迟被用于指定所述业务质量，由此，在为所述应用连接指定的延迟改变时，所述PDP上下文(PDP1-PDP9)改变。
10.如权利要求1到9中任何一项所述的方法，其特征在于对于改变所述PDP上下文(PDP1-PDP9)，把所述应用连接的所述改变的业务质量的规格与一些PDP上下文(PDP1-PDP9)所能达到的业务质量进行比较，其中所述一些PDP上下文(PDP1-PDP9)可用于选择尽可能接近地对应于所述应用连接的所述改变的业务质量的PDP上下文(PDP1-PDP9)。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于在所述方法中，也检查所述选择的PDP上下文(PDP1-PDP9)是否有效，由此，如果所述选择的PDP上下文(PDP1-PDP9)有效，则根据所述应用连接的业务质量参数来更新所述选择的PDP上下文(PDP1-PDP9)的状态，或者，如果所述选择的PDP上下文(PDP1-PDP9)无效，则激活所述选择的PDP上下文(PDP1-PDP9)，并根据所述应用连接的业务质量参数来设置所述选择的PDP上下文(PDP1-PDP9)的状态。
12.一种数据传送系统，其中包括移动终端(MT)、分组交换网(NW)、用于优化所述应用和所述分组交换网(NW)之间信息传送的优化装置，所述移动终端(MT)包括用于运行一个或多个应用的装置(CONTROL，MEM)，在所述分组交换网(NW)中有至少两个PDP上下文(PDP1-PDP9)，所述PDP上下文至少具有部分不同的数据传送特性，由此，所述PDP上下文(PDP1-PDP9)至少具有部分不同的业务质量，以及所述数据传送系统还包括-装置(QMOC、MT、3G-GGSN)，用于为所述应用中的至少一个建立至少一个应用连接，为所述应用连接指定业务质量，所述业务质量由一组数据传送参数组成，以及-装置(QMOC)，用于为各个应用连接选择所述PDP上下文(PDP1-PDP9)的其中一个，其特征在于所述优化装置包括-检查装置(3G-SGSN、RAN)，用于找出分组交换网(NW)中可用的PDP上下文(PDP1-PDP9)的特性，以及-控制模块(QMOC)，用于接收有关为所述应用连接指定的业务质量的改变信息，以及用于把所述改变的业务质量与所述分组交换网中可用的PDP上下文(PDP1-PDP9)的特性进行比较，由此安排以对所述应用连接指定的所述改变的业务质量为所述应用连接的使用所选择的PDP上下文是其数据传送特性最接近于对所述应用连接指定的所述改变的业务质量的PDP上下文(PDP1-PDP9)。
13.如权利要求12所述的数据传送系统，其特征在于所述PDP上下文(PDP1-PDP9)的其中一个已经被选为缺省PDP上下文(PDP8)，由此安排如果没有为所述应用连接指定业务质量，则为所述应用连接选择所述缺省PDP上下文(PDP8)。
14.如权利要求12或13所述的数据传送系统，其特征在于所述PDP上下文(PDP1-PDP9)的其中一个已经被选为缺省PDP上下文(PDP8)，由此安排如果任何其它可用的PDP上下文(PDP1-PDP7，PDP9)的数据传送特性不对应于为所述应用连接指定的业务质量，则为所述应用连接选择所述缺省PDP上下文(PDP8)。
15.如权利要求12到14中任何一项所述的数据传送系统，其特征在于它包括装置(QMOC)和存储装置(MEM)，所述装置(QMOC)用于为所述应用连接形成至少一个数据传送过滤器，所述存储装置(MEM)用于保存有关为所述应用连接选择的PDP上下文(PDP1-PDP9)的信息。
16.如权利要求15所述的数据传送系统，其中包括用于在至少一个数据流中传送所述应用连接的信息的装置(NLP、PAC)，其特征在于为所述数据传送流指定唯一标识符，由此安排至少所述标识符被保存在所述数据传送过滤器中。
17.如权利要求12到16中任何一项所述的数据传送系统，其特征在于在所述分组交换网中已经形成至少两个不同的业务类(TC1-TC4)，在所述业务类中，所述数据传送特性至少部分不同，在各个业务类中已经形成至少一种PDP上下文，并且，为所述应用连接指定的业务质量包括有关所述业务类(TC1-TC4)的信息，由此安排从为所述应用连接指定的所述业务类(TC1-TC4)的PDP上下文中为所述应用连接选择PDP上下文。
18.如权利要求12到17中任何一项所述的数据传送系统，其特征在于它包括装置(SAPI)和装置(PAC)，其中所述装置(SAP1)用于将所述应用连接的信息转换为要在所述数据传送系统中发送的分组，所述装置(PAC)用于将所述数据流的分组连接到为所述应用连接选择的PDP上下文。
19.如权利要求12到18中任何一项所述的数据传送系统，其特征在于所述控制模块(QMOC)包括用于把为所述应用连接指定的业务质量的数据传送参数转换为根据所述分组交换网(NW1)的PDP上下文(PDP1-PDP9)的数据传送特性的参数的装置。
20.一种移动终端(MT)，其中包括装置(CONTROL，MEM)、数据传送装置(RF)、优化装置(QMOC)，所述装置(CONTROL，MEM)用于运行一个或多个应用，所述数据传送装置(RF)用于在所述移动终端和分组交换网(NW)之间传送信息，所述优化装置(QMOC)用于优化所述应用和所述分组交换网(NW)之间的信息传送，在所述分组交换网(NW)中有至少两个PDP上下文(PDP1-PDP9)，所述PDP上下文至少具有部分不同的数据传送特性，由此所述PDP上下文(PDP1-PDP9)至少具有部分不同的业务质量，以及所述移动终端(MT)还包括-装置(QMOC)，用于为所述应用中的至少一个建立至少一个应用连接，其中已经为所述应用连接指定了业务质量，以及-装置(QMOC)，用于为应用连接的各个数据流选择所述PDP上下文(PDP1-PDP9)的其中一个，其特征在于所述优化装置包括装置(SAPI、KB、DD、QMOS)，用于改变为应用的应用连接指定的业务质量，其方式是通过改变为所述分组交换网中可用的另一个PDP上下文(PDP1-PDP9)的应用连接选择的PDP上下文(PDP1-PDP9)。
全文摘要
本发明涉及一种用于优化移动终端(MT)中运行的一个或多个应用和分组交换网(NW)之间的信息传送的方法。分组交换网(NW)中可用的PDP上下文(PDP1－PDP9)有至少两个,它们至少具有部分不同的数据传送特性,由此PDP上下文(PDP1－PDP9)可以为信息传送提供至少部分不同的业务质量。所述方法的特征在于:在为应用连接指定的业务质量改变时,根据分组交换网(NW)中可用的PDP上下文(PDP1－PDP9)的特性来检查哪个PDP上下文(PDP1－PDP9)适合于以所述改变的业务质量供所述应用连接使用,以及为所述应用连接选择其数据传送特性最接近于所述改变的业务质量的那个PDP上下文(PDP1－PDP9)。
文档编号H04L12/54GK1382351SQ00814727
公开日2002年11月27日 申请日期2000年8月29日 优先权日1999年8月30日
发明者J·苏梅基, J·卡利奥库朱 申请人:诺基亚有限公司