专利名称：实现一组特定流的QoS控制的方法
技术领域：
本发明涉及通信领域，尤其涉及一种支持下一代网络(NGN)的可控可管理一组特定流QoS的方法。
背景技术：
NGN是基于分组的网络，能够提供电信业务；利用多种宽带能力和QoS保证的传送技术；其业务相关功能与其传送技术相独立。NGN使用户可以自由接入到不同的业务提供商；NGN支持通用移动性。
NGN的基本特征如下分组传送；控制功能从承载、呼叫/会话、应用/业务中分离；业务提供与网络分离，提供开放接口；利用各基本的业务组成模块，提供广泛的业务和应用(包括实时、流、非实时和多媒体业务)；具有端到端QoS和透明的传输能力；通过开放接口与传统网络互通；具有通用移动性；允许用户自由地接入不同业务提供商；支持多样标志体系，并能将其解析为IP地址以用于IP网络路由；同一业务具有统一的业务特性；融合固定与移动业务；业务功能独立于底层传送技术；适应所有管理要求，如应急通信、安全性和私密性等要求。
QoS的英文全称为″Quality of Service″，中文名为″服务质量″。QoS是网络的一种安全机制，是用来解决网络延迟和阻塞等问题的一种技术。
QoS的分类与定义对QoS进行分类和定义的目的是使网络可以根据不同类型的QoS进行管理和分配资源。
准入控制和协商即根据网络中资源的使用情况，允许用户进入网络进行多媒体信息传输并协商其QoS。
资源预约。为了给用户提供满意的QoS，必须对端系统、路由器以及传输带宽等相应的资源进行预约，以确保这些资源不被其他应用所强用。
资源调度与管理。对资源进行预约之后，是否能得到这些资源，还依赖于相应的资源调度与管理系统。
组播。多点通信的一种通信关系。它描述从一个源点发出的数据报文同时给特定多个目的端点接收，在传输通道上只在最靠近目的端点的分支路由设备上进行报文复制的通信方式，以节省网络资源。
任播。多点通信的一种通信关系。它描述从一个源点发出的数据报文被多个目的点中的任何一个接收即可达到通信目的的通信方式。
随着Internet网络的发展普及，具有QoS(Quality of Service)保障的电信业务也在向IP为基础的分组网络迁移。因为Internet网的核心思想是共享和尽力而为，而电信业务需要严格的QoS保障，两者理念相左。因此需要研究并设计新的互联网体系结构和QoS管理的体系结构，保证在互联网上运行电信业务。
下一代网络由三个逻辑层组成，分别为数据承载层、承载控制层、业务控制层。数据承载层承载用户业务数据流；承载控制层对数据承载层的各个网元施加控制行为，使得网络具备可管理和可运营特性。同时承载控制层给业务控制层提供统一的访问接口，屏蔽不同承载网络的差异；业务控制层负责业务相关控制，它为用户提供各种服务的管理。
欧洲电信标准化协会(ETSI)TISPAN工作组致力于下一代网络(NGN)需求、网络架构和相关协议的制定工作。TISPAN将接入网承载控制层面划分为两个系统，NASS和RACS。网络接入附着子系统(NASS)存贮有用户的签约信息，主要负责接入用户的接入认证计费、地址分配、用户网络参数配置、用户端设备管理等。资源接纳控制子系统(RACS)主要负责端到端的QOS布设与管理。RACS架构如图1所示，下面对RACS架构进行一些说明。
其中，SPDF是基于业务的策略决策功能模块，它对业务控制层提供Gq’接口，为应用功能AF提供承载服务。此接口接受来自业务控制层的基于业务的QOS请求。当用户请求业务时，会与AF建立一个会话，AF根据会话中的业务请求为该会话请求承载QOS，资源请求以媒体(media)为单位，每一个媒体中又可以包含多个流(flow)。请求包含业务的类型、带宽、流的五元组信息及用户标识、流操作指示等，即业务控制层请求承载控制层为其特定业务架设一个QOS通道。
SPDF保存有策略规则，具有进行本地策略决策的能力，并将AF建立请求中的信息翻译成QOS参数。
通过Rq接口，SPDF将决策结果以及QOS参数传递给A_RACF。
A_RACF负责QOS的接纳控制，它通过Rq接口接收到对所管理的接入网的QOS请求，并通过e4接口从NASS中获取用户的签约数据和位置信息，判决目前网络是否可以为该用户提供QOS。
A_RACF在预留或实施QOS后，给SPDF发送明确的接纳/不接纳回应。
对于可实施的QOS请求，根据请求中的对流状态指示，A-RACF通过Re和Ra接口将命令传递给RCEF和接入节点AN。RCEF位于接入网IP边缘设备中，负责QOS的具体实施。
图1中，SPDF通过Ia接口向C-BGF实施QOS及进行网络地址转换或网络参数转换操作。
RACS功能架构可以支持实现用户端到端QOS的管理、控制与实施。同时，为网络运营商、业务提供商等不同运营商提供可参考的功能划分与接口。提供了不同运营商之间的认证和计费的能力。
在现有RACS功能体系架构中，从业务控制层的应用功能AF传递给承载控制层中的基于业务的会话策略决定功能SPDF的请求是基于会话的，它们间采用Gq’接口。Gq’接口的消息中，只有流本身的描述，如媒体类型，带宽信息等，但没有关于流之间关系的描述。
举例说明一下，当要建立一个以一个端点T0为中心，到达多个端点T1、T2、T3的具有如组播关系、任播关系等特定流关系的业务QOS时，就产生困难或无法实施。比如对于组播，只能从端点T0分别建立到T1、T2和T3的三个管道来实现组播业务。这样既在承载层浪费了带宽资源，同时T0也需要进行多点的信息拷贝。对于任播，只能由AF分三次向承载控制层发出建立请求，并管理这些请求带来的结果。
现有RACS功能架构体系无法支持流之间关系的描述，从而无法支持相互之间有特定关系流的资源管理和接纳控制。由AF实现这些关系的管理复杂而低效，同时可能带来承载带宽的浪费。
发明内容
鉴于上述现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种可以对具有特定关系的流进行控制从而实现一组特定流的QoS控制的方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的一种实现一组特定流QoS管理的方法，其特征在于A、业务控制层向承载控制层发起资源请求时，所述的资源请求消息中携带着用于指示该请求对应的业务流与其他特定流间关系的流关系指示信息；B、承载控制层在本层内不同功能实体间进行资源请求控制时传递所述流关系指示信息，并根据所述流关系指示信息及特定流信息对该请求对应的业务流进行资源决策，控制数据承载层，由数据承载层对所述业务流的QoS进行管理。
传递所述流关系指示信息的接口包含但不限于资源接纳控制子系统RACS中定义的Gq’、Rq接口。
将特定流组的标识信息与所述的流关系指示信息同时发送。
确定特定流组的标识信息的方法包括但不限于采用这组流中第一个建立的流的标识；或者，由业务控制层的应用功能AF为这组流另外分配一个特定的全球唯一标识。
所述特定流之间的关系包含但不限于组播关系、任播关系。
在NGN网络中承载控制层根据所述的特定流组的标识信息对为该特定流组分配的资源进行统一的释放、修改或更新管理。
一种实现一组特定流QoS管理的方法，其特征在于承载控制层在请求数据承载层进行相关控制时，同时下发用于指示该请求对应的业务流与其他特定流间关系的指示信息；数据承载层可根据所述流关系指示查找相关流，并实施与流关系指示相对应的特定操作，以实现一组流的控制。
传递所述流关系指示信息的接口包含但不限于资源接纳控制子系统RACS中定义的Re、Ra、或Ia接口。
将特定流组的标识信息与所述的流关系指示信息同时发送。
确定特定流组的标识信息的方法包括但不限于采用这组流中第一个建立的流的标识；或者，由业务控制层的应用功能AF为这组流另外分配一个特定的全球唯一标识。
所述特定流之间的关系包含但不限于组播关系、任播关系。
所述特定流为组播业务流时，承载控制层将针对所述组播业务流的控制参数下发给具备IP转发功能的数据承载层实施功能体时，同时下发相应组播接收端点的单播IP地址给此功能体，此功能体通过对单播IP地址的路由查询得到接收端点所在的物理和逻辑端口，并进行相应的QoS管理。
所述特定流为组播业务流时，承载控制层将针对所述组播业务流的控制参数下发给不具备IP转发能力的网络接入功能体时，同时下发用户在接入设备的物理和/或逻辑接入标识，此功能体通过用户的物理和/或逻辑接入标识识别用户端口，并进行相应的QoS管理。
所述特定流为组播业务流时，承载控制层或数据承载层的QoS控制/实施功能体，需要为每一个组播QoS流维护一个计数值，当发现一个请求的组播QoS在本功能体所管理的设备中具有相同的入端口和出端口时，此功能体计数值加一；当收到一个释放组播QoS流的请求时，计数值减一；当计数值为零时，释放此组播流占用的资源。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明为具有特定关系的流增加了流关系信息，RACS对该流关系信息进行解读并根据流关系对业务流进行控制，实现对QoS的控制和管理，节省网络资源。
图1所示为承载控制层中RACS的结构；图2所示为组播QoS实施控制流程图；图3所示为组播QoS实施控制与数据流示意图。
具体实施例方式
本发明的核心是由NGN架构中的业务控制层向承载控制层发起带有流关系指示信息的资源请求，承载控制层根据流关系的指示信息对一组流进行控制从而实现对特定流的QoS控制。
在本发明中，需要传送的一组流中的各个流具有特定的关系，如组播关系、任播关系等。各个流之间的这种特定关系记载于与这组流共同传送的流关系信息当中。承载控制层根据所述流关系信息对数据承载层的各个网元施加控制，实现这组特定流的QoS控制和管理。
所谓流关系是指对于特定的一个流或者多个流与其它流之间的关系，其关系可以为组播关系或者任播关系但是并不限于此，还可以是其它的关系，而本发明在后续的描述过程中仅以针对具有组播关系的流进行管理为例进行说明，但并不限于该组播应用实例。
所述的流关系信息具体包括流关系指示为一个值，用于指示不同的流之间的关系，通常可以用枚举类型表示，不同的取值可以分别用来表示<独立，组播，任播...>，此项为流关系的必选项。
特定流组的标识该标识是一个全球唯一的标识符，用于作为识别一个特定流组信息，例如，可以为一个组播组中所有组播流的一个统一标识。此项为流关系的可选项，是否携带此选项与不同的流标识实现技术有关。
本发明的实现主要集中在承载控制层中的RACS系统和相关接口。
所述的RACS的结构如图1所示。
下面将结合附图对本发明所述的方法作进一步详细说明。
本发明所述方法的具体实施方案示例如图2、图3所示，具体包括图2所示为组播QoS实施控制流程图，图3所示为组播QOS实施控制与数据流示意图。现结合图2、图3对QoS的实施控制进行详细介绍。
首先，结合附图对本发明应用的网络结构进行说明
NGN网络中的数据承载层包括顺次连接的接入节点AN、IP边缘配置IPEDGE、核心边缘网关功能c-BGF以及核心网Core Network；业务控制层包括AF；承载控制层包括接入资源接纳控制功能A-RACF以及基于业务的会话策略决定功能SPDF。
SPDF通过Gq’接口与AF相连，通过Ia接口与c-BGF相连；A-RACF通过e4端口与NASS相连，通过Ra端口与AN相连，通过Re端口与RECF相连，通过Rq端口与SPDF相连。
虚线表示控制流，实线表示数据通道。
A、B、C为三个用户终端，其中A、B通过接入设备AN1，C通过AN2接入网络。
IP EDGE是IP边缘设备。
接入设备AN1和AN2可以不具备IP转发能力。
下面再结合附图对本发明所述方法的处理过程进行说明实现一组特定流QoS管理主要分为两个部分首先，业务控制层向承载控制层发起带有流关系指示信息的资源请求，承载控制层在本层内根据所述流关系指示信息及特定流信息对该请求对应的业务流进行资源决策，其详细过程如步骤201、步骤202所述；然后，承载控制层将流关系指示信息下发给数据承载层，数据承载层根据所述流关系指示实施相对应的特定操作，实现一组流的控制，其详细过程如步骤203、步骤204和步骤205所述。
以上两部分可视为相互独立的控制管理过程，但如果顺次执行上述两部分的操作即由业务控制层通过承载控制层最终控制数据承载层，实现对一组特定流QoS管理各步骤详细内容如下步骤201，用户终端A与提供组播业务的服务器AF建立联系并成功通过承载控制系统建立一条从AF到A的QoS管道，在A的QOS控制建立过程中，也会携带流关系指示为组播的指示信息，并可能携带流组标识信息.(是否携带流组标识信息取决于不同的实现方法)。这里，为了方便起见，在控制面与数据面都称此服务器为AF。实际在控制面，AF可能包含一个业务控制系统，如IMS。
步骤202，当用户终端A与服务器AF建立了联系并建立了一条从AF到A的QoS管道后，终端用户B也向AF发出相同的业务流请求，此业务流具有组播特征，与到A的流源于同一个组播流。
当B通过AF认证后，AF要为用户B请求QoS。AF将关于用户B的流关系信息通过Gq’端口传递给SPDF，该流关系信息中包含流关系指示，这里流关系指示的内容为组播。
步骤203，SPDF根据来自于AF的组播流关系指示，按照组播对应策略进行本地策略检查。本地策略检查后，SPDF如果同意实施此具有组播关系的QoS，会连同资源控制请求将流关系信息通过Rq端口传递给A-RACF。步骤204，A-RACF通过Rq端口接收到描述流关系的流关系信息；通过E4端口从NASS获取用户B的签约数据和B的接入位置信息。A-RACF检查用户B的签约数据是否允许该Qos请求，同时还检查当前QoS资源是否可以接纳这个QoS请求。根据流的组播指示，A-RACF会按照组播对应策略进行检查。
如果检查通过，A-RACF将会把B的QoS参数以及组播指示下发给能够到达B的所有接入设备，在本实施例中接入设备为AN1和IP EDGE。
C-BGF根据资源请求及流的组播指示，按照组播的特点进行承载设置，保证用户B的QOS。
步骤205，对于AN1，由于其不支持IP路由，A-RACF同时将用户B的接入线路标识即包括物理和逻辑标识下发给AN1。AN1查找并识别出原先建立到A的流，增加此流到用户B的组播QOS通道。
对于IP EDGE，A-RACF可以根据组播指示将用户B的单播地址传递给IP EDGE和所有相关的中间IP设备。IP EDGE找到原来A申请的流，同时根据用户B的单播IP地址，可以找到用户B在IP EDGE的接入端口，建立到用户B的QOS流。本实施例中，IP EDGE发现用户B与原先的用户A在同一个端口，则不需要做新的带宽分配，只需要将A B共用的流增加一个计数，以用于组播流的释放操作即可。以上为用户B申请组播业务流时的流程。
同样，用户C申请此组播业务流时，A-RACF进行与B相同的操作。与B不同的是，由于C的物理端口与A、B不同，IP EDGE会根为C分配一个从IPEDGE上行口到用户C所在端口的一个QOS通道。
承载控制层在下发针对一个组播业务流的控制(包括门控与QOS控制)给具备IP转发能力的数据承载层设备时，同时下发组播接收端点的单播IP地址给此设备，此设备通过对单播IP地址的路由查询得到接收端点所在物理和逻辑端口。
承载控制层在下发针对一个组播业务流的控制(包括门控与QOS控制)给不具备IP转发能力的终端接入设备时，同时下发用户在此设备的物理和逻辑接入标识，此设备通过用户的物理和逻辑接入标识识别用户端口。
对于一个QOS实施功能体，为每一个组播QOS流维护一个计数。当发现一个请求的组播QOS在本功能体所管理的设备中具有相同的入端口和出端口时，此功能体计数加一，并返回成功。当收到一个释放组播QOS流的请求时，计数减一，当计数减到零时，释放此组播流占用的资源。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
权利要求
1.一种实现一组特定流QoS管理的方法，其特征在于A、业务控制层向承载控制层发起资源请求时，所述的资源请求消息中携带着用于指示该请求对应的业务流与其他特定流间关系的流关系指示信息；B、承载控制层在本层内不同功能实体间进行资源请求控制时传递所述流关系指示信息，并根据所述流关系指示信息及特定流信息对该请求对应的业务流进行资源决策，控制数据承载层，由数据承载层对所述业务流的QoS进行管理。
2.根据权利要求1所述的一种实现一组特定流QoS管理的方法，其特征在于传递所述流关系指示信息的接口包含但不限于资源接纳控制子系统RACS中定义的Gq’、Rq接口。
3.根据权利要求1所述的一种实现一组特定流QoS管理的方法，其特征在于将特定流组的标识信息与所述的流关系指示信息同时发送。
4.根据权利要求3所述的一种实现一组特定流QoS管理的方法，所述的确定特定流组的标识信息的方法包括但不限于采用这组流中第一个建立的流的标识；或者，由业务控制层的应用功能AF为这组流另外分配一个特定的全球唯一标识。
5.根据权利要求1所述的一种实现一组特定流QoS管理的方法，其特征在于所述特定流之间的关系包含但不限于组播关系、任播关系。
6.根据权利要求1所述的一种实现一组特定流QoS管理的方法，其特征在于，所述的方法还包括在NGN网络中承载控制层根据所述的特定流组的标识信息对为该特定流组分配的资源进行统一的释放、修改或更新管理。
7.一种实现一组特定流QoS管理的方法，其特征在于承载控制层在请求数据承载层进行相关控制时，同时下发用于指示该请求对应的业务流与其他特定流间关系的指示信息；数据承载层可根据所述流关系指示查找相关流，并实施与流关系指示相对应的特定操作，以实现一组流的控制。
8.根据权利要求7所述的一种实现一组特定流QoS管理的方法，其特征在于传递所述流关系指示信息的接口包含但不限于资源接纳控制子系统RACS中定义的Re、Ra、或Ia接口。
9.根据权利要求7所述的一种实现一组特定流QoS管理的方法，其特征在于将特定流组的标识信息与所述的流关系指示信息同时发送。
10.根据权利要求9所述的一种实现一组特定流QoS管理的方法，所述的确定特定流组的标识信息的方法包括但不限于采用这组流中第一个建立的流的标识；或者，由业务控制层的应用功能AF为这组流另外分配一个特定的全球唯一标识。
11.根据权利要求7所述的一种实现一组特定流QoS管理的方法，其特征在于所述特定流之间的关系包含但不限于组播关系、任播关系。
12.根据权利要求7所述的一种实现一组特定流QoS管理的方法，其特征在于所述特定流为组播业务流时，承载控制层将针对所述组播业务流的控制参数下发给具备IP转发功能的数据承载层实施功能体时，同时下发相应组播接收端点的单播IP地址给此功能体，此功能体通过对单播IP地址的路由查询得到接收端点所在的物理和逻辑端口，并进行相应的QoS管理。
13.根据权利要求7所述的一种实现一组特定流QoS的方法，其特征在于所述特定流为组播业务流时，承载控制层将针对所述组播业务流的控制参数下发给不具备IP转发能力的网络接入功能体时，同时下发用户在接入设备的物理和/或逻辑接入标识，此功能体通过用户的物理和/或逻辑接入标识识别用户端口，并进行相应的QoS管理。
14.根据权利要求7所述的一种实现一组特定流QoS管理的方法，其特征在于，所述的方法还包括所述特定流为组播业务流时，承载控制层或数据承载层的QoS控制/实施功能体，需要为每一个组播QoS流维护一个计数值，当发现一个请求的组播QoS在本功能体所管理的设备中具有相同的入端口和出端口时，此功能体计数值加一；当收到一个释放组播QoS流的请求时，计数值减一；当计数值为零时，释放此组播流占用的资源。
全文摘要
本发明涉及一种实现一组特定流QoS管理的方法。本发明的核心包括首先，在下一代网络NGN架构中，业务控制层向承载控制层发起资源请求，且所述的资源请求消息中携带着用于指示该请求对应的业务流与其他特定流间关系的流关系指示信息；然后，承载控制层根据所述流关系指示信息及特定流信息对该请求对应的业务流进行资源决策，并下发给数据承载层，由数据承载层对所述业务流的QoS进行管理。本发明为具有特定关系的流增加了流关系信息，RACS对该流关系信息进行解读并根据流关系对业务流进行控制，实现对QoS的控制和管理，节省网络资源。
文档编号H04L12/54GK1863149SQ20051009883
公开日2006年11月15日 申请日期2005年9月2日 优先权日2005年9月2日
发明者黄勇 申请人:华为技术有限公司