专利名称：分组模式移动通信系统中管理服务质量的方法
技术领域：
本发明一般涉及移动通信系统。
背景技术：
移动通信系统一般被标准化，并且可以参考由相应标准化组织所出版的相应标准，从而得到关于所述系统的更完整的描述。
参考图1简要地描述了移动通信系统的一般结构。所述系统为公共陆地移动网(PLMN)，包括-无线接入网(RAN)，主要负责为移动台(MS)提供移动通信服务的无线接入，并且-核心网(CN)，主要负责对呼叫进行管理和路由选择，特别是经过外部网(图中未示出)。
在上述系统中，需求和技术的改变导致了两种模式之间的区别，即电路模式(图中未示出)和分组模式。与电路模式不同，分组模式的特征在于，在会话期间，用户之间动态分享资源，从而更有效地利用可用的资源，尽管，这需要某种服务质量(QoS)管理机制来为用户保证服务质量。
图1略述了分组模式核心网的结构，其特别包括-服务GPRS支持节点(SGSN)网络单元，从移动台(MS)的观点出发，服务GPRS支持节点(SGSN)网络单元主要是作为分组模式移动通信服务的接入服务器，并且-网关GPRS支持节点(GGSN)网络单元，其主要具有呼叫路由选择和连接外部网或分组数据网(PDN)的功能，所述分组数据网(PDN)例如特别是因特网协议(IP)网。
需求和技术的改变还导致不同类型的系统之间的区别，即全球移动通信系统/通用分组无线业务(GSM/GPRS)类型的第二代系统和通用移动通信系统(UMTS)的第三代系统之间的区别。在例如特别是UMTS的第三代系统中，移动台(MS)被称为用户设备(UE)，RAN被称为UMTS陆地无线接入网(UTRAN)，SGSN被称为3G-SGSN(其中3G代表“第三代”)，并且GGSN被称为3G-GGSN。
就用于分组模式连接会话的待发送和接收的数据而言，下面这样是特别必要的，即，利用PDP上下文激活过程，已经将分组数据协议(PDP)上下文激活，目的是定义一定数量的用于描述分组模式连接的参数，特别是路由选择和QoS参数。
上述类型的过程在现有技术中是众所周知的，并将在下文对其进行简要的描述。对于所述过程的完整描述具体查看3GPP技术规范TS 23.060。
首先，移动台MS向其所连接的SGSN发送PDP上下文激活请求。所述请求可以包括某些参数，例如特别是接入点名称(access point name，APN)和“被请求的QoS(QoS Requested)”参数，所述接入点名称指示用户所希望连接的分组模式外部数据网和/或服务，所述“被请求的QoS”参数指示所需的QoS配置文件。之后的信号交换使得SGSN向所选择的负责GGSN发送相应的请求用于所述分组模式的连接，GGSN向SGSN发送响应，并且SGSN向移动台MS发送相应的响应，该响应结束所述过程。以所述方式定义的PDP上下文参数特别包括“被协商的QoS(QoSNegotiated)”参数，其指示被分配给所述上下文的QoS，所述参数是特别考虑到所需的QoS配置文件、QoS配置文件预订以及可用的网络资源而得到的。
如上文所指出的那样，被分配给PDP上下文的QoS管理机制最初是为第二代系统而设计的，并且为第三代系统进行了某些修改，特别是考虑到这样的事实，即，第三代系统即使在同一个会话期间也必须能够支持不同的服务，所述不同的服务可能具有大不相同的QoS需求。
接着简要地描述了在例如UMTS的第三代系统中的QoS结构。对于所述结构的完整的描述查看3GPP技术规范TS 23.107。对不同的支持服务进行区分，例如UE和CN之间的无线接入承载(RAB)服务、UE和UTRAN之间的无线承载(RB)服务等等。对于所述支持服务的每一个，区分不同的QoS属性，例如通信级别、最大比特速率、保证比特速率、传输延迟等等。另外区分四种通信级别，分别用于会话(conversation)服务、流式(streaming)服务、交互式(interactive)服务、以及后台(background)服务。就传输延迟或所需的资源来说，会话和流式的级别是最为苛求的；其一般与例如VoIP、语音、视频等的实时业务相关联。就传输延迟或所需的资源来说，交互式和后台的级别是不太苛求的，并且一般与例如web浏览、电子邮件等的非实时服务相关联。
因此，在第三代系统中，特别是在UMTS类型的系统中提供了PDP上下文修改过程，并且所述过程特别使得能够在会话期间进行QoS的重新协商。这里没有详细描述所述过程；对于所述过程的完整描述，特别查看3GPP技术规范TS 23.060。
然而，申请人已经注意到，特别是由于下面的原因，在上述现有技术的第三代系统中对分配给PDP上下文的QoS的管理不是优选的，为简单起见，参考例子解释所述原因。
如上文所指出的那样，QoS需求在会话期间可以是不同的。例如，所述会话在被连接到因特网服务提供商时可以以这样的阶段开始，在所述阶段期间，用户使用交互式服务来选择内容类型，在随后的阶段中例如通过流式服务来接收所述内容。
如果在PDP上下文激活时用于所述会话的所需的QoS对应于流式级别，则没有必要为交互阶段保留资源，因为对应于交互级别的保留资源是足够的。相反地，如果在PDP上下文激活时所需求的QoS对应于交互的级别，则对于随后的流式阶段，所保留的资源是不足的。
所述问题不能简单地通过下述方法来解决，即，开始时用对应于交互级别的所需的QoS来激活PDP上下文，然后移动台主动就对应于流式级别的所需的QoS来使用PDP上下文修改过程。这是由于尽管被分配给PDP上下文的QoS是由移动设备(ME)所管理的，但是用于改变QoS的主动权却是来自于与移动设备相关联的终端设备(TE)中所实现的客户应用；用于在终端设备和移动设备之间进行通信的协议特别是这样的，即，所述QoS改变使得其必需激活新的上下文，而不是修改已经被激活的上下文。
此外，目前，由网络主动实现的上下文修改过程仅仅考虑了可用网络资源的改变。
换句话说，在上文略述的现有技术中，被分配给PDP上下文的QoS的定义不适于真正的需求，并且因此，系统性能不是优选的。
而且，在上述现有技术中，QoS概念与APN概念相关联。通过为每个订户增加APN数量，按理可以获得更好的QoS的定义，但是，这会有下面这样的缺陷，即，使操作变得复杂和/或增加相应的数据量，其中所述操作用于在分组模式所必需的各种网络节点(SGSN，GGSN，域名服务器(DNS)等等)处，建立身份或地址之间的对应，所述数据量被储存在各个节点内以及在用于储存预订数据的本地位置寄存器(HLR)内。相反地，如同上文中所解释的那样，为每个订户所提供的不同APN越少，就越需要定义在某种意义上适应实际需求的QoS。
发明内容
本发明的一个特别的目的是为了避免一些或全部上述缺陷和/或解决一些或全部上述问题。本发明的更一般的目的是为了改进上述系统中的服务质量。
本发明的一个方面在于一种管理服务质量(QoS)的方法，所述服务质量被分配给分组数据协议(PDP)上下文，用于移动通信系统中移动台与网络之间的分组模式连接会话，所述方法包括，在会话期间，根据用于所述会话的QoS需求，对分配给PDP上下文的QoS进行动态调整。
根据另一个特征，网络在会话期间根据实际被请求的服务来确定QoS需求。
根据另一个特征，网络在会话期间通过分析为所述会话所传输的内容而确定QoS需求。
根据另一个特征，在利用HTTP类型协议的应用的情况下，网络通过HTTP响应分析来确定QoS需求。
根据另一个特征，所述HTTP响应包括计划指示QoS需求的附加信息。
根据另一个特征，所述网络在会话期间，利用PDP上下文修改过程，命令对被分配给PDP上下文的QoS进行改变。
根据另一个特征，定义不同级别的QoS需求，并且如果QoS需求从所述级别的一个改变到另一个，则被分配给PDP上下文的QoS在会话期间可以被改变至少一次。
根据另一个特征，所述会话是以不同级别的QoS需求而被发起的。
根据另一个特征，所述会话是以低级别的QoS需求而被发起的。
根据另一个特征，低级别的QoS需求对应于交互级别或后台级别。
根据另一个特征，高级别的QoS需求对应于会话级别或流式级别。
根据另一个特征，所述方法还包括，在PDP上下文激活时根据所请求的服务，对分配给PDP上下文的QoS进行动态调整。
本发明还在于移动通信网络单元，其包括用于实现上述方法的装置。
本发明还在于网络单元，其包括装置，用于在会话期间根据用于所述会话的QoS需求，对分配给PDP上下文的QoS进行动态调整。
本发明还在于移动通信网络单元，其包括装置，用于在会话期间根据实际被请求的服务来确定QoS需求。
本发明还在于移动通信网络单元，其包括装置，用于在会话期间通过分析为所述会话所传输的内容来确定QoS需求。
本发明还在于移动通信网络单元，在利用HTTP类型协议的应用的情况下，所述移动通信网络单元包括装置，用于在会话期间通过HTTP响应分析来确定QoS需求。
本发明还在于移动通信网络单元，在利用HTTP类型协议的应用的情况下，所述移动通信网络单元包括装置，用于在会话期间通过HTTP响应分析来确定QoS需求，所述HTTP响应分析包括计划指示QoS需求的附加信息。
本发明还在于移动通信网络单元，其包括装置，如果需要，所述装置用于在会话期间根据用于所述会话的QoS需求来命令对被分配给PDP上下文的QoS进行改变。
本发明还在于移动通信网络单元，其包括装置，如果需要，所述装置用于在会话期间根据用于所述会话的QoS需求，利用PDP上下文修改过程来命令对被分配给PDP上下文的QoS进行改变。
本发明还在于移动通信网络单元，其包括装置，用于在PDP上下文激活时根据所请求的服务，对被分配给PDP上下文的QoS进行动态调整。
根据本发明的网络单元特别对应于网关GPRS支持节点(GGSN)类型的网络单元。
在读过下面参考附图给出的本发明的实施例的描述后，本发明的其它目的和特征将会变得显而易见，其中-前文所描述的图1概述了分组模式移动通信系统的一般结构，并且-图2和3示出了本发明方法的实施例。
具体实施例方式
图2示出了本发明方法的实施例，特别是在UMTS类型的第三代系统中。
假定已经用被称为初始QoS的给定的QoS激活了PDP上下文。例如，对于因特网接入，初始QoS有利地是尽力而为QoS，其对应于诸如交互或后台级别的通信级别。
图2概述了PDP上下文激活过程的步骤-移动台MS向SGSN发送“激活PDP上下文请求(Activate PDPContext Request)”消息，-在移动台MS与SGSN之间建立无线接入承载，
-SGSN向GGSN发送“创建PDP上下文请求(Create PDP ContextRequest)”消息，-GGSN向SGSN发送“创建PDP上下文响应(Create PDP ContextResponse)”消息，并且-SGSN向移动台MS发送“激活PDP上下文响应(Activate PDPContext Response)”消息。
因而，初始QoS在会话期间被保留，直到需要对其进行修改。
在会话期间，在与移动台MS相关联的终端(未示出)和例如特别是因特网服务器的服务器(未示出)之间，以应用级别(图中被表示为“APPLI”)进行交换。
终端利用超文本传输协议(HTTP)与因特网服务器进行对话，例如，所述对话包括下列交换-从终端向服务器发送HTTP“URL请求(URL request)”，并且-从服务器向终端发送HTTP“URL响应(URL response)”。
如果必要，在会话期间根据QoS需求，改变被分配给PDP上下文的QoS。可以由内容分析器发起QoS的改变，例如，所述内容分析器可以根据通过应用所传输的内容来确定QoS需求。例如，如果在内容提供商与因特网服务提供商(例如是用于“i-mode”服务的情况)之间有协议，则HTTP响应可以传输由内容分析器来解释的附加信息。因此，应用有可能说利用HTTP响应，动态地请求特定的QoS用于给定的URL。如图2所示，应用APPLI可以请求由“带有QoS指示的URL响应(URL response with QoSindication)”消息发起的QoS改变。
因而，可以由内容分析器将“QoS改变(Change of QoS)”命令发送到相关实体的其中一个，所述相关实体特别是GGSN。例如所述命令可以指示一些或全部所需的QoS属性。例如，所述命令可以仅仅指示通信级别，例如会话级别或流式级别。例如，GGSN可以确定QoS改变命令中所未指示的QoS属性。
因此，可以进行由GGSN主动发起的PDP上下文QoS修改过程，其包括所述类型的过程的一般步骤-GGSN向SGSN发送“更新PDP上下文(Update PDP context)”消息，-SGSN向移动台MS发送“修改PDP上下文请求(Modify PDPcontext request)”消息，-移动台MS向SGSN发送“修改PDP上下文响应(Modify PDPcontext response)”消息，-修改在移动台MS和GGSN之间的无线接入承载服务(“无线接入承载修改(Radio Access Bearer Modification)”)，-SGSN向GGSN发送“更新PDP上下文响应(Update PDP contextresponse)”消息。
例如，在序言中所提到的例子中，会话可以以对应于交互级别的初始QoS来发起，在用于与流式级别相对应的QoS的会话期间所述初始QoS被改变。在会话期间，可能会多次改变回初始QoS，其后跟随新的QoS的改变。
更一般地，可以定义不同级别的QoS需求，并且如果QoS需求从所述级别的一个改变另一个，则在会话期间可以对被分配给PDP上下文的QoS进行至少一次改变。
例如，可以以给定级别的QoS需求发起所述会话，所述给定级别的QoS需求特别是低级别的QoS需求，其例如对应于交互级别或后台级别，例如，高级别的QoS需求对应于会话级别或流式级别。
本发明的其它方面可以有利地在所有情况中被利用，在所述情况中，每个订户的APN数量不考虑获取足够好的所需QoS的定义。在极端的情况下，为每位订户仅提供一个APN；所述APN被称为虚拟APN，在PDP上下文激活时根据用户实际请求的服务，实际APN被动态地关联于所述虚拟APN。
例如，关于实际被请求的服务的指示可以通过“PDP配置选项(PDPConfiguration Options)”(PCO)参数被发送到GGSN，所述“PDP配置选项”(PCO)参数由移动台在“激活PDP上下文请求”消息中被发送，并且以对SGSN透明的方式被发送到GGSN。基于所述指示以及由GGSN通常所使用的其它指示(特别涉及用户身份及相关的预订协议)，GGSN因而可以确定实际APN，所述实际APN在PDP上下文激活过程的剩余部分中被使用。
于是，为会话保留以上述方式被发起的QoS，直到需要对其进行修改，并且如果需要，随后在会话期间发起QoS的改变，如同上文所描述的那样。
图3示出了系统的例子，其中根据在上下文激活时和在会话期间实际被请求的服务，动态地调整PDP上下文QoS，并且图3示出了所述类型系统的单元之间的主要处理操作与交换。
图3示出了-移动终端(MT)和相关的终端设备(TE)，-通过分组模式内部网络(“IP主干网络(IP backbone)”)以通常的方式互相连接的SGSN类型的网络单元和GGSN类型的网络单元，-应用服务提供商，移动终端经由外部数据网络“Intranet/ISP”(其中ISP代表“因特网服务提供商(Internet service provider)”)与所述应用服务提供商连接，并且-内容分析器，用于分析由应用服务提供商所提供的内容，以便确定会话期间的QoS需求以及何处需要向GGSN发送QoS改变命令。例如，可以根据远程认证拨入用户服务协议(RADIUS)来传输QoS改变命令。
例如，在上述类型的系统中所实现的本发明的方法包括下面的步骤用于APN配置，即，用于在PDP上下文激活时根据由用户实际请求的服务，动态地将实际APN与虚拟APN相关联-步骤1移动终端MT向SGSN发送“激活PDP上下文请求”消息，所述消息特别可以包括所需服务的类型(例如，在PCO参数中)，-步骤2SGSN向GGSN发送相应的“创建PDP上下文”消息，并且-如上文所述，与由GGSN进行的APN配置相对应的步骤。
本发明的方法在上述系统中被实现，用于会话期间根据用户实际请求的服务，即，根据QoS需求来对PDP上下文QoS进行动态调整，其例如包括下列步骤-步骤3内容分析器向SGSN发送“QoS改变”命令，并且-步骤4GGSN向SGSN发送“更新PDP上下文请求”消息。
更一般地，规定在会话期间根据用于所述会话的QoS需求，对被分配给PDP上下文的QoS进行动态调整。
所述动态调整有利地是由网络主动发起实现的。
在会话期间，网络有利地利用PDP上下文修改过程，命令被分配给PDP上下文的QoS进行改变。
例如根据实际被请求的服务或者通过分析用于相关会话所传输的内容，或通过HTTP响应分析，或通过任何其它方式，网络有利地确定QoS需求。
本发明还提供移动通信网络单元(例如特别是GGSN类型的网络单元)以及移动通信系统，其包括用于实现根据本发明的方法的装置。
网络单元的一个实施例包括装置，用于在会话期间通过分析用于所述会话所传输的内容来确定QoS需求。
网络单元的一个实施例包括装置，在利用HTTP类型协议的应用的情况下，用于在会话期间通过HTTP响应分析来确定QoS需求。
网络单元的一个实施例包括装置，在利用HTTP类型协议的应用的情况下，用于在会话期间通过HTTP响应分析来确定QoS需求，所述HTTP响应分析包括指示QoS需求的附加信息。
网络单元的一个实施例包括装置，用于必要时在会话期间根据会话期间的QoS需求，命令对被分配给PDP上下文的QoS进行改变。
网络单元的一个实施例包括装置，用于必要时在会话期间根据会话期间的QoS需求，利用PDP上下文修改过程，命令对被分配给PDP上下文的QoS进行改变。
网络单元的一个实施例包括装置，用于在PDP上下文激活时根据所请求的服务，对被分配给PDP上下文的QoS进行动态调整。
所述装置的具体实现对于本领域的技术人员不具有任何特别的问题，如上面那样，在此处不需要比通过说明其功能更加详细地来描述所述装置。
权利要求
1.一种管理服务质量(QoS)的方法，所述服务质量被分配给分组数据协议(PDP)上下文，用于移动通信系统中移动台和网络之间的分组模式连接会话，所述方法包括，在会话期间，根据用于所述会话的QoS需求，进行动态的QoS调整。
2.根据权利要求1的方法，其中，网络在会话期间根据实际被请求的服务来确定QoS需求。
3.根据权利要求1的方法，其中，网络在会话期间通过分析为所述会话所传输的内容来确定QoS需求。
4.根据权利要求1的方法，其中，在利用HTTP类型协议的应用的情况下，网络在会话期间通过HTTP响应分析来确定QoS需求。
5.根据权利要求4的方法，其中，所述HTTP响应包括计划指示QoS需求的附加信息。
6.根据权利要求1至5的任何一个的方法，其中，网络在会话期间利用PDP上下文修改过程，命令对被分配给PDP上下文的QoS进行改变。
7.根据权利要求1至6的任何一个的方法，其中，定义不同级别的QoS需求，并且如果QoS需求从所述级别的一个改变到另一个，则被分配给PDP上下文的QoS在会话期间可被改变至少一次。
8.根据权利要求7的方法，其中，所述会话是以不同级别的QoS需求而被发起的。
9.根据权利要求7或8的方法，其中，所述会话是以低级别的QoS需求而被发起的。
10.根据权利要求7至9的任何一个的方法，其中，低级别的QoS需求对应于交互式级别或者后台级别。
11.根据权利要求7至10的任何一个的方法，其中，高级别的QoS需求对应于会话级别或者流式级别。
12.根据权利要求1至11的任何一个的方法，还包括在PDP上下文激活时，根据被请求的服务，对被分配给PDP上下文的QoS进行动态调整。
13.移动通信网络单元，包括用于实现根据权利要求1至12的任何一个的方法的装置。
14.根据权利要求13的网络单元，其包括装置，用于在会话期间根据用于所述会话的QoS需求，对被分配给PDP上下文的QoS进行动态调整。
15.根据权利要求13的网络单元，其包括装置，用于在会话期间根据实际被请求的服务来确定QoS需求。
16.根据权利要求14的网络单元，其包括装置，用于在会话期间通过分析用于所述会话所传输的内容来确定QoS需求。
17.根据权利要求13的网络单元，在利用HTTP类型协议的应用的情况下，其包括装置，用于在会话期间通过HTTP响应分析来确定QoS需求。
18.根据权利要求13的网络单元，在利用HTTP类型协议的应用的情况下，其包括装置，用于在会话期间通过HTTP响应分析来确定QoS需求，所述HTTP响应分析包括计划指示QoS需求的附加信息。
19.根据权利要求13至18的任何一个的网络单元，其包括装置，用于必要时在会话期间根据用于所述会话的QoS需求，命令对被分配给PDP上下文的QoS进行改变。
20.根据权利要求13至18的任何一个的网络单元，其包括装置，用于必要时在会话期间根据用于所述会话的QoS需求，利用PDP上下文修改过程，命令对被分配给PDP上下文的QoS进行改变。
21.根据权利要求13至20的任何一个的网络单元，其包括装置，用于在PDP上下文激活时根据被请求的服务，对被分配给PDP上下文的QoS进行动态调整。
22.根据权利要求13到21的任何一个的网络单元，其对应于网关GPRS支持节点(GGSN)类型网络单元。
全文摘要
一种管理服务质量(QoS)的方法，所述服务质量被分配给分组数据协议(PDP)上下文，用于移动通信系统中移动台和网络之间的分组模式连接会话，所述方法包括，在会话期间，根据用于所述会话的QoS需求，进行动态的QoS调整。
文档编号H04L12/56GK1736123SQ200480000175
公开日2006年2月15日 申请日期2004年3月2日 优先权日2003年3月4日
发明者J-P·皮埃尔, E·伊森曼 申请人:阿尔卡特公司