专利名称：保证码分多址2000分组业务服务质量的系统及其方法
技术领域：
本发明涉及通信领域中的服务质量保证技术，特别涉及移动通信领域中分组业务的服务质量保证技术。
背景技术：
随着互联网的发展，以网间互联协议(Internet Protocol，简称“IP”)技术为基础的互联网将越来越多地承载语音和视频业务，由于这些业务对传输的时延和抖动敏感，IP网络必须改变以往的尽力而为的服务模式，针对不同的业务提供差别服务。这就需要IP网络能够提供服务质量(Quality ofService，简称“QoS”)保证，使得运营商或用户能够对网络上传输的视音频流等对实时性要求较高的数据提供优先服务，从而保证较低的延迟。其中，QoS一般指用户之间以及网络上互相通信的用户之间关于信息传输质量的约定，例如，传输延迟允许时间、最小传输画面失真度以及声像同步等。
互联网工程任务组(Internet Engineering Task Force，简称“IETF”)在IP网络的QoS方面建议了一些服务模型和机制，目前主要包括综合服务(Integrated Service，简称“InterServ”)和区分服务(Differentiated Service，简称“DiffServ”)两种模型。
其中，DiffServ模型比较适合大型核心网络，该模型的示意图如图1所示。DiffServ模型采用分类和聚合思想，由网络入口处的边缘路由器检查业务合同，根据服务要求对业务进行分类、流量控制，同时根据业务合同重新填写IP包的区分服务代码点(DiffServ Code Point，简称“DSCP”)字段，核心路由器则根据代表业务分类的字段提供相应的QoS保证和服务。其中，在DiffServ域中提供的服务包括资源分配、分组丢弃策略等，统称为每跳行为(Per Hop Bahaviors，简称“PHB”)，DiffServ域中的所有节点都将根据分组的DSCP字段来遵守PHB。
熟悉本领域的普通技术人员可以理解，DiffServ模型是基于类的QoS，具有良好的可扩展性，但因为没有拒绝用户流量进入网络的机制，属于尽力而为的一种网络，在网络资源耗尽的情况下，无法保证业务的绝对服务质量，哪怕是最高优先级的业务。例如，如果骨干网已经资源耗尽，接入网是无法得知的，所以接入网会继续接入呼叫，骨干网也不会拒绝呼叫，此时，不但新接入的服务无法保证，已有的QoS业务也会出现问题；再如，当非QoS类业务量很大的时候，对分组数据服务节点(Packet Data Service Node，简称“PDSN”)的性能会产生冲击，从而影响QoS类业务。
在上述背景下，IP电信网被提出以克服上述DiffServ的一些缺陷。IP电信网是建立在IP网络技术基础上，同时支持电信级服务质量的IP新业务。其基本思路包含如下几点1.在基础物理IP网上，静态配置多协议标记交换(MultiProtocol LabelSwitching，简称“MPLS”)标签交换路径(Label Switched Path，简称“LSP”)作为局间中继，引入汇接路由器解决静态LSP组大网时会遇到的N平方问题，最后形成一个基于LSP拓扑的承载逻辑网；2.在IP承载网络的边缘，引入边缘路由器，电信实时业务的接入都必须经过边缘路由器，由边缘路由器执行QoS策略，实施流量监管等功能，在流量超过用户申请的带宽时，执行流量丢弃策略；3.在业务处理层和承载网之间引入资源管理器为主体的承载控制层，采用分级思想分别管理各级承载逻辑网的资源；4.引入呼叫拒绝机制，业务流在进入IP承载网络前，先由控制业务接入的设备向资源管理器发送携带包括带宽和五元组等参数的消息申请承载资源，资源管理器根据承载逻辑网的拓扑和资源状况为业务流选路，如果承载网资源不够，就拒绝用户的接入，防止在承载网资源快耗尽的情况下接续接入用户带来其它已接入用户的QoS无法保障，如果承载网资源足够，通过资源管理器间协商，为用户选择一条优化的端到端的LSP标签栈，更改LSP带宽的占用情况，并通知边缘路由器执行相关的路由策略；5.在边缘路由器进行流分类，通过DiffServ技术区分传统的尽力而为的上网业务和实时电信业务，实施区分服务。
从上文可以看出，IP电信网具有以下特点用户的IP包在进入承载网络前已完全确定了其在承载网中的穿越路由，路由器只需要按标签高速转发；IP电信网采用呼叫拒绝思路，并通过边缘路由器加强流量监管，以此保证业务的绝对QoS；IP电信网继承DiffServ的思路，在边界路由器上进行流分类及DSCP与标签的映射；IP电信网继承了MPLS流量工程(TrafficEngineering，简称“TE”)均衡网络负载，通过在RM上静态配置网络的拓扑数据获得隧道端点标识符(Tunnel Endpoint Identifier，简称“TEID”)，将控制路由的设备和负责数据转发的设备分开；IP电信网利用MPLS的多标签栈技术，保证了LSP配置的简洁性，只在边界路由器输入LSP的标签栈，整个LSP的建立由MPLS的协议自动完成。
IP网络的发展进一步也要求移动通信支持IP，第三代移动通信(TheThird Generation，简称“3G”)就明确提出了支持分组业务和IP。在第三代合作伙伴项目2(3rd Generation Partnership Project 2，简称“3GPP2”)制定的码分多址2000(Code Division Multiple Access 2000，简称“CDMA2000”)相关标准中的分组域组网模型中，分组业务端到端的QoS包括无线侧QoS和核心网(Core Network，简称“CN”)侧QoS两大部分的内容。其中，无线侧QoS由CDMA2000制式的特有无线技术得到了保证；CN侧的分组域，即基站控制器(Base Station Controller，简称“BSC”)/分组控制功能(PacketControl Function，简称“PCF”)和PDSN间及PDSN和外部网络间都采用IP承载。3GPP2架构下码分多址2000网络与IP骨干网之间的QoS保证主要采用DiffServ技术，当用户请求QoS业务的时候，由PDSN打上差分化服务的标签，发给骨干网，从而实现QoS保证。
依据上文所述，DiffServ技术的一些缺陷必然也到会体现在CDMA2000的分组域组网模型中，这就需要一种比较完善的能够在CDMA2000分组域的CN侧提供QoS保证的方案。
在实际应用中，目前还没有一种相对比较完善的在CDMA2000分组域的CN侧提供可靠的QoS保证的方案，没有一个比较完善的保证CDMA接入网和骨干网之间的QoS的方案，由于CDMA2000接入网并不知道骨干网内资源使用情况，当骨干网资源耗尽的时候仍然会向骨干网发送数据，而骨干网也不会进行呼叫拒绝从而导致所有业务的绝对QoS都无法得到保证；即使采用具有呼叫拒绝和资源管理功能的IP电信网也不能解决，因为IP电信网也只是定义了一种业务流在IP网络上承载保证绝对QoS的普遍适用的方法，但具体到CDMA2000接入网设备如何与骨干网设备配合，如何保证CDMA2000接入网业务的QoS没有定义。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种保证码分多址2000分组业务服务质量的系统及其方法，使得CDMA2000接入网能够和具有QoS保证的骨干网相配合，在CDMA2000分组域的CN侧能够提供可靠的QoS保证。
为实现上述目的，本发明提供了一种保证码分多址2000分组业务服务质量的系统，包含码分多址2000接入网侧用于承载控制的策略决定功能设备和用于移动用户分组数据接入的分组数据服务节点设备，以及骨干网侧的骨干网控制功能设备，用于根据服务质量要求在承载层为业务选路并管理承载层的资源，所述策略决定功能设备和所述骨干网控制功能设备增加一个第一接口；所述策略决定功能设备还用于在收到要求建立有服务质量要求的业务呼叫时，通过所述第一接口向所述骨干网控制功能设备发送申请消息，申请该业务所需的所述骨干网的资源；所述骨干网控制功能设备还用于通过所述第一接口响应所述申请消息，为所述有服务质量要求的业务分配骨干网资源，在资源不足时拒绝该业务的呼叫。
其中，所述分组数据服务节点设备还可作为所述骨干网的边缘路由器提供承载控制功能。
所述骨干网控制功能设备还用于向所述策略决定功能设备传送承载控制信息，并由所述策略决定功能设备根据需要传送给所述分组数据服务节点设备。
所述分组数据服务节点设备还可用于向所述策略决定功能设备传送资源状态信息，并由所述策略决定功能设备传送给所述骨干网控制功能设备。
所述分组数据服务节点设备还用于根据业务是否有服务质量要求通过不同的承载路径或网络设备传输业务。
所述骨干网含有承载控制功能实体，用于控制骨干网的承载，并提供服务质量保证机制。
本发明还提供了一种保证码分多址2000分组业务服务质量的方法，包含以下步骤A码分多址2000系统中的策略决定功能设备在有服务质量要求的业务的呼叫建立过程中向骨干网控制功能设备申请该业务所需要的骨干网资源；B所述骨干网控制功能设备响应所述申请，判断骨干网是否有足够资源，如果是则为所述申请分配所需资源，否则拒绝所述呼叫。
其中，还包含以下步骤C所述策略决定功能设备向所述骨干网控制功能设备报告来自分组数据服务节点设备的资源状态信息；D所述策略决定功能设备向所述分组数据服务节点设备发送从所述骨干网控制功能设备处接收的承载控制信息；E所述分组数据服务节点设备依据接收的承载控制信息作为所述骨干网的边缘路由器执行承载控制。
还包含以下步骤和所述策略决定功能设备连接的分组数据服务节点设备根据业务是否有服务质量要求通过不同的承载路径或网络设备传输业务。
所述骨干网含有承载控制功能实体，用于控制骨干网的承载，并提供服务质量保证机制。
通过比较可以发现，本发明的技术方案与现有技术的区别在于，对于QoS业务，CDMA2000中的PDF在呼叫建立过程中向BCF申请该业务所需要的骨干网资源，BCF判断骨干网是否有足够资源，如果是则为QoS业务分配所需资源，否则拒绝所述呼叫。此外，PDSN也可以同时作骨干网的PE，PDF在BCF和PDSN之间传递资源状态信息和承载控制信息。PDSN对有无QoS要求的业务用不同的承载路径或网络设备传输。
这种技术方案上的区别，带来了较为明显的有益效果，即由于本发明方案的骨干网具有保证QoS的功能，同时CDMA2000接入网设备PDF和骨干网设备BCF之间能通过接口对QoS业务的申请进行QoS控制，从而保证了服务的绝对QoS，满足了电信级的分组业务的要求；同时，由于本发明方案可以在PDF和BCF之间传递承载控制和资源状态等信息，因此也可以实现CDMA2000接入网设备PDSN和骨干网之间的无缝连接，更大限度的发挥PDSN的功能，尤其在骨干网与接入网是同一个运营商时，本发明方案具有很大的优势。
图1是DiffServ模型的系统组成示意图；图2是根据本发明的一个较佳实施例的保证CDMA2000分组业务QoS的系统组成示意图；图3是根据本发明一个较佳实施例的保证CDMA2000分组业务QoS的方法的成功建立QoS业务的情况下各个设备之间消息交互的流程示意图；图4是根据本发明一个较佳实施例的将PDSN作为骨干网边缘路由器的保证CDMA2000分组业务QoS的方法的成功建立QoS业务的情况下各个设备之间消息交互的流程示意图。
具体实施例方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
首先说明本发明的基本原理。本发明通过CDMA2000接入网网络设备和骨干网的IP电信网设备之间的配合，在骨干网和CDMA2000接入网之间通过新增的接口传递参数申请建立骨干网的QoS业务，传递承载控制信息、资源状态信息，并通过边缘路由器或PDSN来区分转发QoS类业务与非QoS类业务，同时骨干网内QoS不同的业务走不同的路径，从而绝对保证设计容量内的QoS业务可以顺利传输。由于本发明方案的CDMA接入网网络设备和骨干网之间能够传递QoS参数等信息进行预先的QoS申请，在骨干网资源不足的时候可以通过拒绝呼叫等手段保证业务的绝对QoS，从而使CDMA2000分组域的QoS保证更加可靠。
根据本发明的一个较佳实施例的保证CDMA2000分组业务QoS的系统组成示意图如图2所示。
保证CDMA2000分组业务QoS的系统由以下设备组成应用功能(Application Function，简称“AF”)设备10，处于CDMA2000接入网的策略决定功能(Policy Decision Function，简称“PDF”)设备20和分组数据服务节点(Packet Data Service Node，简称“PDSN”)设备30，处于骨干网内的骨干网控制功能(Backbone Control Function，简称“BCF”)设备40。其中，骨干网为前文所述的IP电信网，BCF设备40为IP电信网设备。
AF设备10、PDF设备20和PDSN设备30依次连接，PDF设备20和BCF设备40连接并传递PDF设备20向骨干网申请QoS业务的相关信息。
其中，各个设备的原有功能为本领域技术人员公知，在此简单说明一下。PDF在CDMA2000中用作QoS保障、接入网侧的承载控制。PDSN是连接无线网络和分组数据网的接入网关，为移动Internet/Intranet用户提供分组数据接入服务。BCF用于根据业务服务质量要求在承载层进行业务选路并管理承载层的资源。
本发明的改进在于，在PDF设备20和BCF设备40之间增加一个新的接口，通过该接口在PDF设备20和骨干网的BCF设备40之间传递发送包含申请QoS业务的信息在内的信息。与之对应，PDF设备20和BCF设备40也增加了相应的功能。
PDF设备20还用于在建立CDMA2000网络的QoS业务时，向BCF设备40向骨干网申请QoS业务。其中，PDF设备20向BCF设备40发送的QoS业务的一些相关信息，例如该QoS业务的五元组和带宽等参数，向骨干网申请QoS业务。
BCF设备40还用于根据PDF设备20传送过来的信息从骨干网中预留的资源中分配资源并保证QoS业务走专用的路线，在无法分配资源时候拒绝该QoS业务的申请。关于IP电信网和BCF的详细描述，可以参见公开号为CN03104068.3的中国发明专利。
例如，在本发明的一个较佳实施例中，当用户申请建立QoS业务时，PDF设备20向AF设备10发起QoS业务认证，收到AF设备10的确认后，PDF设备20不仅仅负责建立CDMA2000网络的QoS业务，还需要通过PDF设备20与骨干网中的BCF设备40之间的接口，向骨干网申请QoS业务，当两端都建立完成后，才向用户提供服务。骨干网中的BCF设备40根据PDF设备20传来的信息从预留的资源中分配资源，并保证用户的QoS业务走专门的网络。采用这样的处理方法，就能够得到绝对QoS业务保证。
熟悉本领域的普通技术人员可以理解，基于上述的系统架构，可以使用PDSN设备30区分QoS类业务和非QoS类业务，从而使不同的QoS走不同的承载路径或不同的网络设备，从而提高QoS的服务保证能力。
同样基于上述系统架构，在本发明的一个较佳实施例中，在PDF设备20与PDSN设备30之间的Go接口上传递BCF设备40的承载控制信息，把PDSN设备30当作骨干网的边缘路由器，同时还通过PDF设备20向骨干网的BCF设备40发送资源状态信息。这样就把PDSN设备30的资源纳入到骨干网的管理范围内，从而实现CDMA2000接入网与骨干网的无缝链接。具体实现时，BCF设备40不是把承载控制信息发送到与PDSN设备30相接的边缘路由器，而是通过本发明新定义的接口发到PDF设备20，并由PDF设备20通过Go接口发送到PDSN设备30；作为骨干网边缘路由器的PDSN设备30也有责任向PDF设备20报告当前的资源状态，并由PDF设备20把这些状态信息报告给BCF设备40。熟悉本领域的普通技术人员可以理解，这种方案在骨干网与CDMA2000接入网属于同一个运营商时，可以简化组网，便于统一管理。
根据本发明一个较佳实施例的保证CDMA2000分组业务QoS的方法的成功建立QoS业务的情况下各个设备之间消息交互的流程如图3所示。
首先进入步骤110，基站控制器/分组控制功能设备50和AF设备10之间执行基本呼叫建立流程。其中，该流程和现有的流程完全相同，由于和本发明的关键点关系不大，在此不详细说明。
接着进入步骤120，PDSN设备30向PDF设备20请求建立QoS信道。该步骤中，PDSN设备30向PDF设备20发送QoS授权(QoS Authorization)消息。
接着进入步骤130，PDF设备20向AF设备10请求QoS参数。其中，该步骤中，PDF设备20向AF设备发送QoS参数请求(QoS Parameters request)消息，QoS Parameters request消息可以包含QoS业务的五元组和带宽等信息。
接着进入步骤140，AF设备10返回Qos参数。其中，在该步骤中，PDF设备20向AF设备10返回QoS参数授权响应(QoS Parameters Authorizationresponse)消息。
接着进入步骤150，PDF设备20返回QoS参数，接入侧开始建立QoS通道。其中，在该步骤中，PDF设备20向PDSN设备30发送的消息为QoS授权响应(QoS Authorization response)消息。
接着进入步骤160，PDF设备20向骨干网发起承载建立请求。其中，在该步骤中，PDF设备30向BCF设备40发送QoS承载建立请求(QoS bearersetup request)消息，该消息可以包含QoS业务的五元组和带宽等信息。
接着进入步骤170，接入网QoS通道建立完毕，通知PDF设备20。在该步骤中，PDSN设备30向PDF设备20发送QoS建立完成(QoS Setupcomplete)消息。
接着进入步骤180，骨干网QoS通道建立完毕，通知PDF设备20。在该步骤中，BCF设备40向PDF设备20发送QoS建立完成(QoS setupcomplete)消息。
接着进入步骤190，PDF设备20通知AF设备10QoS业务建立完毕。在该步骤中，PDF设备20向AF设备10发送QoS建立完成(QoS setup complete)消息。
熟悉本领域的普通技术人员可以理解，在该较佳实施中，如果除去步骤160和步骤180，就是现有技术中CDMA2000分组业务QoS的方法的成功建立QoS业务的流程。在该较佳实施例中，步骤160和步骤180是CDMA2000接入网向骨干网申请QoS业务所需的资源时必需的，通过这两个步骤可以得知骨干网的资源使用情况，避免在骨干网资源耗尽的时候还向骨干网发送数据造成所有业务的绝对QoS都无法保证的情况出现。
另外，需要说明的是，如果上述步骤中任何一个请求消息得到的是失败的响应，该QoS业务都将被拒绝以保证绝对QoS。例如，在本发明的一个较佳实施例中，骨干网资源已经耗尽，此时步骤180就返回QoS通道建立失败的消息，PDF设备20收到该消息后就进行拒绝该QoS业务的相关处理。
在本发明的另一个较佳实施例中，PDF设备20和骨干网中BCF设备40之间还传送承载控制信息、资源状态信息，把具有路由器功能的PDSN设备30纳入到骨干网承载控制范围，相应的设备之间的消息交互流程如图4所示。
该较佳实施例中步骤执行的顺序为步骤110->步骤120->步骤130->步骤140->步骤160->步骤180->步骤150->步骤170->步骤190。
相对于图3所示的较佳实施例，图4所示的较佳实施例中将PDSN设备30作为骨干网的边缘路由器，除了步骤160和步骤180的位置变换了以外，还相应增加了一些消息的传递。
在该较佳实施例中，PDSN设备30还在给PDF设备20的消息中上报PDSN设备30的资源状态信息，并由PDF设备20上报给BCF设备40；BCF设备40还在给PDF设备20的消息中传递承载控制消息和资源状态消息，并由PDF设备20传递给PDSN设备30。
熟悉本领域的技术人员可以理解，如果CDMA分组网络和骨干网同属于一个运营商，采用该较佳实施例的方案能够保证PDSN与骨干网无缝链接，BCF将PDSN作为骨干网边缘路由器，可以对PDSN发出QoS指令，最大发挥PDSN的功能，具有很大优势。
虽然通过参照本发明的某些优选实施例，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。
权利要求
1.一种保证码分多址2000分组业务服务质量的系统，包含码分多址2000接入网侧用于承载控制的策略决定功能设备和用于移动用户分组数据接入的分组数据服务节点设备，以及骨干网侧的骨干网控制功能设备，用于根据服务质量要求在承载层为业务选路并管理承载层的资源，其特征在于，所述策略决定功能设备和所述骨干网控制功能设备增加一个第一接口；所述策略决定功能设备还用于在收到要求建立有服务质量要求的业务呼叫时，通过所述第一接口向所述骨干网控制功能设备发送申请消息，申请该业务所需的所述骨干网的资源；所述骨干网控制功能设备还用于通过所述第一接口响应所述申请消息，为所述有服务质量要求的业务分配骨干网资源，在资源不足时拒绝该业务的呼叫。
2.根据权利要求1所述的保证码分多址2000分组业务服务质量的系统，其特征在于，所述分组数据服务节点设备还可作为所述骨干网的边缘路由器提供承载控制功能。
3.根据权利要求2所述的保证码分多址2000分组业务服务质量的系统，其特征在于，所述骨干网控制功能设备还用于向所述策略决定功能设备传送承载控制信息，并由所述策略决定功能设备根据需要传送给所述分组数据服务节点设备。
4.根据权利要求3所述的保证码分多址2000分组业务服务质量的系统，其特征在于，所述分组数据服务节点设备还可用于向所述策略决定功能设备传送资源状态信息，并由所述策略决定功能设备传送给所述骨干网控制功能设备。
5.根据权利要求1所述的保证码分多址2000分组业务服务质量的系统，其特征在于，所述分组数据服务节点设备还用于根据业务是否有服务质量要求通过不同的承载路径或网络设备传输业务。
6.根据权利要求1所述的保证码分多址2000分组业务服务质量的系统，其特征在于，所述骨干网含有承载控制功能实体，用于控制骨干网的承载，并提供服务质量保证机制。
7.一种保证码分多址2000分组业务服务质量的方法，其特征在于，包含以下步骤A码分多址2000系统中的策略决定功能设备在有服务质量要求的业务的呼叫建立过程中向骨干网控制功能设备申请该业务所需要的骨干网资源；B所述骨干网控制功能设备响应所述申请，判断骨干网是否有足够资源，如果是则为所述申请分配所需资源，否则拒绝所述呼叫。
8.根据权利要求5所述的保证码分多址2000分组业务服务质量的方法，其特征在于，还包含以下步骤C所述策略决定功能设备向所述骨干网控制功能设备报告来自分组数据服务节点设备的资源状态信息；D所述策略决定功能设备向所述分组数据服务节点设备发送从所述骨干网控制功能设备处接收的承载控制信息；E所述分组数据服务节点设备依据接收的承载控制信息作为所述骨干网的边缘路由器执行承载控制。
9.根据权利要求5所述的保证码分多址2000分组业务服务质量的方法，其特征在于，还包含以下步骤和所述策略决定功能设备连接的分组数据服务节点设备根据业务是否有服务质量要求通过不同的承载路径或网络设备传输业务。
10.根据权利要求7所述的保证码分多址2000分组业务服务质量的方法，其特征在于，所述骨干网含有承载控制功能实体，用于控制骨干网的承载，并提供服务质量保证机制。
全文摘要
本发明涉及通信领域中的服务质量保证技术，公开了一种保证码分多址2000分组业务服务质量的系统及其方法，使得CDMA2000接入网能够和骨干网相配合，在CDMA2000分组域的CN侧能够提供可靠的QoS保证。这种保证码分多址2000分组业务服务质量的系统及其方法中，对于QoS业务，CDMA2000中的PDF在呼叫建立过程中向BCF申请该业务所需要的骨干网资源，BCF判断骨干网是否有足够资源，如果是则为QoS业务分配所需资源，否则拒绝所述呼叫。此外，PDSN也可以同时作骨干网的PE，PDF在BCF和PDSN之间传递资源状态信息和承载控制信息。PDSN对有无QoS要求的业务用不同的承载路径或网络设备传输。
文档编号H04W28/24GK1761352SQ20041006719
公开日2006年4月19日 申请日期2004年10月15日 优先权日2004年10月15日
发明者刘文宇 申请人:华为技术有限公司