专利名称：用于共享lte网络的准入控制的制作方法
技术领域：
本发明涉及分组交换通信网络，并且特别地涉及针对在多个用户分类(例如公共安全用户和商业用户)之间共享的长期演进(LTE)网络的呼叫准入控制。
背景技术：
·
公共安全代理越来越认识到部署例如流式传输视频的多媒体应用的重要性。现有技术的公共安全无线网络(例如P25系统)是窄带系统并且缺乏支持这些应用的速度。因此，公共安全代理对部署宽带无线网络来支持这些新应用是非常感兴趣的。许多公共安全代理已经表示，LTE是其宽带无线网络的所选技术。专用于公共安全代理的全国范围的宽带网络提出了严峻的挑战高安装成本、低速部署、复杂且昂贵的操作和维护行动。所考虑的一个方法是公共-私有伙伴关系，由此商业许可证需要缩减价格的附加频谱，然后使用其自己的资金来铺开服务于消费者和公共安全用户二者的网络。从公共安全的角度来看，通过在公共安全用户与消费者之间共享基础设施，部署成本较低和\或由商业服务运营商补助。网络部署可以比专用公共安全网络更加快速。对网络的管理也将是商业运营商的责任，其拥有专门技术并且被更好地配备以管理国家无线网络。从商业网络运营商的角度来看，需要降低的速率的频谱。由于网络的频谱比独立的商业网络更大，因此它可以容纳更多用户并且因而有更多潜在的收益。在这种场景下，消费者和公共安全用户将争夺相同的可用无线资源。联邦通讯委员会(FCC)的近期裁定规定，在这种共享网络中，在出现紧急情况时，公共安全用户将相对于另一个第二部分而被给予访问组合频谱的第一部分的优先级和抢占权限。当前的LTE标准没有针对适于平衡公共安全用户和消费者的需求的呼叫准入控制而被优化。通过以上描述可知，期望提供一种改进的系统和方法来在共享LTE网络中容纳公共安全用户和消费者。参考图1，其示出了 LTE的高级现有技术网络结构。LTE用户设备(UE)与演进型节点B (eNodeB)LTE基站无线地通信。移动性管理实体(MME)处理连接和移动性管理的认证和信令。服务网关(S-GW)用作eNodeB间切换的移动性锚定。PDW网关(P-GW)提供至其他IP网络的接口并且用作UE的全球移动性锚定。策略和计费规则功能(PCRF)支持针对每个会话的QoS和相关计费。归属用户服务器(HSS)维护用户配置文件。如果网络运营商也部署IP多媒体子系统(MS)JU HSS能够在LTE网络和MS之间共享
发明内容
本发明的实施例涉及提供一种用于针对在多个用户分类之间共享的长期演进(LTE)网络的呼叫准入控制的方法和系统，所述用户分类例如是公共安全用户类和消费者用户类。描述了共同管理在例如公共安全用户和消费者之间共享的LTE网络中的无线链路的呼叫准入的三个逻辑模块。这三个模块是策略配置文件模块；准入控制模块；和抢占模块。简言之，策略配置文件指定了共享网络中的不同用户分类的准入控制策略。准入控制模块基于指定策略配置文件来监视呼叫准入过程。当网络中的资源不足以支持进入呼叫或当超过策略阈值时，准入控制模块将查询抢占模块以确定是否能够通过对较低优先级的呼叫的抢占来为支持进入呼叫而恢复足够的资源。本发明的一些实施例提供了一种用于提供针对在多个用户分类之间共享的长期演进(LTE)网络的呼叫准入控制的系统。该系统包括用于为所述多个用户分类中的每一个维护呼叫类型特权参数的策略配置文件模块；用于在进入呼叫的呼叫建立期间强制呼叫准入策略配置文件的准入控制模块；和被配置成当没有足够的网络资源来建立进入呼叫时 选择要抢占的呼叫的抢占模块，其中所述呼叫类型特权参数之一包括带宽上限。在本发明的一些实施例中，所述呼叫类型特权参数之一包括抢占保护带宽阈值。在本发明的一些实施例中，所述呼叫类型特权参数之一针对所述多个用户分类中的每一个而包括各自的带宽上限。在本发明的一些实施例中，所述呼叫类型特权参数还包括针对所述多个用户分类中的每一个的相对优先级。在本发明的一些实施例中，所述用户分类之一包括公共安全用户类。在本发明的一些实施例中，所述用户分类之一包括消费者用户类。在本发明的一些实施例中，所述准入控制模块被配置成确定接受进入呼叫是否会导致超出网络资源。在本发明的一些实施例中，所述准入模块被配置成确定接受进入呼叫是否会导致超过该进入呼叫的用户分类的带宽上限。本发明的实施例的另一个方面提供了一种用于提供针对在第一类用户与第二类用户之间共享的长期演进(LTE)网络的准入控制的系统。所述系统包括用于维护呼叫类型特权参数的呼叫准入策略配置文件模块；被配置成在呼叫建立期间强制呼叫准入策略配置文件的准入控制模块；被配置成当没有足够的网络资源来建立呼叫时选择要抢占的呼叫的抢占模块，其中所述呼叫准入配置文件包括限制来自所述第一类用户的呼叫的最大带宽的第一上限。在本发明的一些实施例中，所述呼叫准入配置文件包括来自所述第二类用户的呼叫的带宽的第一阈值，即限制来自该第二类用户的呼叫的最大带宽的保护上限。在本发明的一些实施例中，所述呼叫准入配置文件包括限制来自所述第二类用户的最大带宽的第二上限。在本发明的一些实施例中，所述呼叫准入配置文件包括限制来自所述第一类用户的呼叫的最大带宽的第三上限。在本发明的一些实施例中，所述抢占模块被配置成从已建立呼叫的列表中建立潜在抢占候选的列表，其中该抢占候选的列表是以优选抢占顺序而被排序的。
在本发明的一些实施例中，所述优选抢占顺序是从低优先级组到高优先级组的。在本发明的一些实施例中，所述优选抢占顺序是从每个优先级内的最后建立的呼叫到首次建立的呼叫的。在本发明的一些实施例中，所述呼叫准入配置文件包括总带宽参数；最大可允许总高优先级业务参数；和最大可允许较低优先级业务参数。在本发明的一些实施例中，所述呼叫类型特权参数包括优先级参数；抢占特权参数；和抢占漏洞参数。本发明的实施例的又另一个方面提供了一种提供针对共享长期演进(LTE)网络的呼叫准入控制的方法。该方法包括以下步骤确定进入公共安全呼叫是否会超出预定的公共安全呼叫带宽阈值；并且确定进入公共安全呼叫是否会超出总可用带宽；并且如果该公共安全呼叫带宽阈值或该总可用带宽将被超出，则调用抢占过程以从已建立呼叫的列表中构建抢占候选的列表，其中所述抢占候选的列表是以优选抢占顺序而被排序的。
参考附图，现在仅作为例子来描述根据本发明的实施例的设备和/或方法的一些实施例，其中图I示出了 LTE网络的高级现有技术网络结构；图2示出了在LTE网络的eNodeB处的呼叫准入系统的示例性逻辑结构；图3示出了用于高优先级公共安全呼叫承载建立的呼叫准入控制过程的实施例的流程图；图4a示出了用于高优先级公共安全呼叫承载建立的呼叫抢占过程的第一子模块的第I阶段的实施例的流程图；图4b示出了用于高优先级公共安全呼叫承载建立的呼叫抢占过程的第一子模块的第2阶段的实施例的流程图；图5示出了用于高优先级公共安全呼叫承载建立的呼叫抢占过程的第二子模块的实施例的流程图；图6示出了用于较低优先级公共安全呼叫承载建立的呼叫准入控制和抢占过程的实施例的流程图；和图7示出了用于较高优先级消费者呼叫承载建立的呼叫准入控制和抢占过程的实施例的流程图。附图中相似的特征用相似的参考标记表示。
具体实施例方式本说明书涉及公共安全用户和消费者用户以及其各自的用户分类。应当理解，这些只是本发明实施例的例子。对公共安全呼叫承载建立的参考是指为公共安全用户建立LTE呼叫，并且同样，消费者呼叫承载建立是指为网络的消费者用户建立LTE呼叫。操作支持公共安全用户和商业用户二者的共享网络具有若干挑战。为了节约资源，网络应当在资源可用的情况下接受来自每类用户的所有呼叫。然而，运营商可能想要添加若干策略以调整呼叫准入运营商可能想要确保网络资源百分比对于公共安全用户总是可用的。一旦达到这个阈值，来自消费者的呼叫将不被接受。当然，可以将这个阈值设为O。在该情况下，只要资源可用，来自消费者的呼叫就将总是不受限的。类似地，操作也可以为例如消费者的商业用户保留网络资源百分比。 当有来自公共安全用户的进入呼叫时，资源可能不可用。这可能是因为网络已经准入了来自消费者的许多呼叫，超过其最小分配。在该情况下，网络可能想要抢占一些消费者呼叫从而准入进入呼叫。然而，网络不应当允许公共安全呼叫抢占超过上述最小分配的消费者业务。一些消费者呼叫，例如911呼叫(来自消费者用户的紧急呼叫)，不应当被抢占，即使是被公共安全呼叫抢占。·
在LTE中，承载建立信令消息包含以下参数 服务数据流模板，其由网关用来检测属于上行和下行数据流的分组。这些模板称作TFR (业务流模板)；· QCI-QoS 类标识符；·上行(UL)和下行(DL)最大比特率(MBR)；·上行和下行保证比特率(GBR);和·分配保留优先级(ARP)参数。承载的MBR和GBR (上行链路或下行链路)可能具有不同的值。在许多LTE实现中，eNodeB将值对映射到通常称作呼叫的有效带宽(分别是上行链路或下行链路)的单个值。为了简化描述，在后面的段落中，术语带宽是指呼叫的有效带宽(或值对)。在许多应用中，上行链路和下行链路方向所需要的带宽是不同的。同样，上行链路和下行链路的物理带宽是不同的。下行链路通常比上行链路具有更高的容量。因此，准入控制和抢占的逻辑是针对上行链路和下行链路分别被处理的。然而，处理逻辑对于这两个方向是相同的。在后面的描述中，针对单个方向描述本发明。在实际实现中，将在eNodeB中实现两个相同的过程以分别针对上行链路和下行链路管理呼叫准入和抢占。在一些应用中，现有呼叫或其他应用可以降低速度或带宽以为另一个呼叫释放带宽。例如，在流式传输视频应用中，应用能够通过调制其量化器的值而降低其带宽，降低图片的分辨率(更低的像素)和/或帧速率或颜色分辨率。将呼叫完全断开连接是不必要的。为了简化，在该文档中，术语“抢占”可以指呼叫断开连接或带宽降低。在公共安全应用中，呼叫可以具有许多优先级中的一个。每个优先级都可以具有其自己的阈值。策略配置文件可以在每个位置都是不同的，在必要的情况下下降到小区级别，当在一个位置发生紧急情况时，网络操作想要能够快速改变该位置处的策略。图2示出了在多个用户分类(例如公共安全用户类和消费者用户类)之间共享的长期演进(LTE)网络的eNodeB104处的呼叫准入过程的逻辑结构。呼叫信令模块204处理经由公共数据网络网关(PDN-GW)106而来自用户设备102或网络的呼叫建立请求。策略配置文件212指定了共享网络中的不同用户分类的准入控制策略。配置文件由网络运营商管理性地配置。准入控制模块210基于指定的策略配置文件212来监视呼叫准入过程。当网络中没有足够的资源来支持进入呼叫时，准入控制模块210将查询抢占模块214以确定是否能够通过抢占更低优先级的呼叫来为支持进入呼叫而恢复足够的资源。在文档中的抢占是指(I)呼叫断开连接或(2)用于支持呼叫的网络资源量减少。在后一情况中，网络将通知用户终端呼叫的QoS已经通过呼叫信令而更改。策略配置文件提供网络运营商能够配置的较小的参数集合。通过配置这些参数，若干可操作的配置文件能够被实现。介绍了如何实现通常讨论的配置文件中的一些的例子。本发明的实施例也指定了针对高优先级公共安全呼叫、低优先级公共安全呼叫和消费者呼叫的呼叫准入控制逻辑。通常，公共安全呼叫可以具有多个优先级之一。为了简化描述，该文档将描述仅具有两个公共安全呼叫级别的实施例，即优先级I和优先级2，其中优先级I高于优先级2。本发明的其他实施例可以支持多个优先级。作为例子，较高优先级公共安全业务的ARP参数可以如下编码 优先级=1
抢占能力标志设为真 抢占漏洞标志设为假。较低优先级公共安全业务的ARP参数被如下编码 优先级=0 抢占能力标志设为真 抢占漏洞标志设为真。较低优先级消费者业务的ARP参数被如下编码 优先级=11或12 抢占能力标志针对优先级11的呼叫设为真 抢占漏洞标志针对优先级12的呼叫设为真。所述配置文件包括如下参数 B=无线链路的总容量 Pl=最大可允许总公共安全业务(阈值或上限) P2=最大可允许较低优先级公共安全业务(阈值或上限) Cl=最大可允许消费者业务(阈值或上限)。受保护的消费者业务(C2):如果总消费者业务低于或等于C2的值，则没有消费者业务将被公共安全业务抢占，不管公共安全呼叫的级别如何。注意，由于公共安全业务较多，进入消费者呼叫可能被阻塞，即时此时总消费者业务小于C2bps。所述eNodeB知道参数B的值。这个值可以由于小区站点的环境因素而随时间变化。其他参数是在eNodeB的控制下针对每个无线链路被管理性地设定的。通常，它们被指定为B的百分比。为了方便描述，在下文中，假设所有参数的单位都是每秒的比特数(bps)。注意，在这些参数之中，存在下列关系0 彡 P2 彡 Pl 彡 B andO 彡 C2 彡 Cl 彡 B。通过适当地设定上述参数，各种不同的可操作配置文件可以被配置。以下是一些代表性的配置文件。配置文件I :.Pl=BjEI C1=C2=1/2*B
在该配置文件中，只有一类公共安全用户，其能够在需要时接入整个带宽。消费者最多能够接入总带宽的一半。由于C1=C2，消费者业务将不被抢占。配置文件2· Pl=B,· Cl=B· C2=1/2*B在该配置文件中，只有一类公共安全用户。公共安全用户和消费者二者都能够随时接入所有可用带宽。然而，如果消费者使用多于C2=1/2*B bps的带宽，则超出C2的业务可以由进入公共安全呼叫抢占。
注意，特定的消费者业务不能被进入高优先级公共安全呼叫抢占，而不管当前的消费者业务负载如何。该情况的例子是911VoIP呼叫(假设eNodeB知道呼叫是911呼叫)。呼叫抢占控制模块应当将这一事实考虑在内。配置文件3 · Pl=B,· P2=3/4*B，· Cl=B bps,· C2=1/2*B该配置文件十分类似于配置文件2，除了它具有两类公共安全呼叫。公共安全呼叫能够使用整个带宽。然而第二类公共安全呼叫不能超过总带宽的3/4。消费者业务也能够使用最大带宽。然而，超过一半容量的业务可以由公共安全呼叫抢占。通过以上例子可知，通过适当地设定参数，模型能够支持许多配置文件。策略能够容易地扩展到支持不止两类公共用户。呼叫信令和ARP参数编码在本发明的一个实施例中，网络运营商将指派ARP参数中的优先级字段的值以指示承载建立请求是来自高级公共用户。当公共用户请求建立高优先级承载时，UE将利用所指派的字段来编码优先级字段。类似地，网络运营商也将指派另一个值以代表分别来自低优先级公共安全用户和消费者的承载建立。指派给高优先级公共安全用户的值指示了比更低的优先级公共用户要高的优先级，该更低的优先级公共用户具有比消费者要高的优先级。利用这种指派，eNodeB能够区分承载建立请求是来自高优先级公共安全用户、较低优先级公共安全用户还是消费者。其他实现也是可能的。例如，新信息元素(IE)能够被添加到承载建立请求呼叫信令消息中以指示该信息。对于所有公共安全承载建立而言，“抢占能力”也被设为真。这是因为所有公共安全呼叫能够潜在地抢占超出其所分配阈值的消费者呼叫。ARP参数的抢占“漏洞”比特针对较低优先级公共安全呼叫而被设为真，因为较低优先级公共安全呼叫能够被较高优先级公共安全呼叫抢占。在本发明的实施例中，如果抢占被认为是必要的，则高优先级公共用户呼叫将 首先，抢占超出可允许阈值或上限的消费者呼叫。具有设为真的抢占漏洞比特的消费者呼叫是在具有设为假的比特的那些呼叫之前首先被抢占的。一旦消费者业务量降低到可允许阈值以下，消费者呼叫的抢占就停止。
如果更多的呼叫需要被抢占，则它将抢占较低优先级公共安全呼叫。类似的逻辑应用于较低优先级公共安全呼叫。如果抢占被认为是必要的，则较低优先级公共用户呼叫将抢占超出可允许阈值或上限的消费者呼叫。具有设为“真”的抢占漏洞比特的消费者呼叫是在具有设为假的抢占漏洞比特的呼叫之前首先被抢占的。一旦消费者业务量降低到阈值以下就停止消费者呼叫的抢占。消费者呼叫只能抢占如下其他消费者的呼叫 其具有比进入消费者呼叫更低的优先级 其具有设为真的抢占漏洞比特。注意，该文档中的术语“用户”是一种逻辑概念。它可以代表驻留于UE中的应用。例如，一个来自公共安全UE的应用可以请求高优先级公共安全呼叫，而另一个来自同一 UE的应用可以请求较低优先级公共安全呼叫。呼叫准入控制呼叫准入控制模块维护以下信息 xl=当前总公共安全业务(bps), x2=当前P2公共安全业务(bps), yl=当前总消费者业务(bps), d=进入呼叫的业务需求(bps), R=利用抢占可恢复的带宽(bps)， y2=抢占后剩余的消费者带宽。高优先级公共安全业务的呼叫准入控制图3是高优先级公共安全呼叫的呼叫准入控制过程的流程图。在步骤302，高优先级公共安全呼叫以需求“d”(bps)到达。在步骤304，准入控制模块检查由于接受该进入呼叫而导致总公共安全业务是否超出公共安全用户的可用带宽上限(或阈值)，即是否xl+d>Pl。如果由于接受该进入呼叫而导致总公共安全带宽量小于P1，则算法进行到步骤310。否则，算法继续进行到步骤306。在步骤306，算法知道如果它接受该呼叫，则总公共安全业务将超出P1。算法检查由于抢占较低优先级公共安全业务，总公共安全业务是否将在接受该呼叫后低于P1。因此，算法检查是否x2>d (x2是当前总低优先级公共安全业务)。如果x2>d，则算法能够抢占足够的较低优先级业务来接受该呼叫。在该情况下，算法将继续进行到步骤308。否则，该呼叫将不被准入并且进入呼叫在步骤320被拒绝。在步骤308，呼叫准入控制模块将利用准入子模块2检查以确定哪些较低优先级公共安全呼叫应当被抢占以便能够接受该进入呼叫。在步骤310，算法检查由于接受该进入呼叫，总带宽是否超出物理带宽，即xl+yl+d>B。如果总带宽未超出物理带宽(即xl+yl+d=〈B)，则在步骤312，该呼叫被准入并且xl的值被更新成xl+d。在步骤314，如果xl+d>B，则呼叫准入模块利用抢占子模块2检查是否由于抢占而能够释放足以支持该进入呼叫的带宽。在步骤316，如果抢占子模块2确定通过抢占现有可抢占呼叫能够恢复足够的带宽，则在步骤318，由抢占子模块2选择的呼叫被抢占，该进入呼叫因而被准入，并且适当的信令消息被发送至被抢占呼叫的端点。值xl也将被更新为xl+d-dl，其中dl是被抢占呼叫的带宽。在步骤316，如果抢占子模块2确定通过抢占其他可抢占呼叫无法恢复足够的带宽，则在步骤320，进入呼叫将被拒绝。根据网络运营商的策略，所请求的呼叫可以被排队或被拒绝。在任一种情况下，适当的信令消息都被发送至呼叫发起者。抢占进入呼叫可以请求网络资源以使得在准入的情况下致使特定类别的业务超出其可允许阈值(上限)或超出可用物理带宽。在这些情况下，抢占模块的功能是检查抢占现有较低优先级呼叫是否能够释放足够的带宽以便不超出所述阈值。由于呼叫的离散特性，可以抢占更多的带宽来支持进入呼叫，其是在特定进入呼叫所需要的准确量之上的。例如，进入呼叫可能需要4Mps，而5Mps的呼叫被抢占以容纳该进入呼叫。所述eNodeB维护针对每个无线链路的所有现有呼叫的数据库，并且信息可用于 该抢占模块。对于每个呼叫，包含以下信息 承载 ID· UE 的 ID· QoS (服务质量)配置文件，其包括QCI (QoS类别标识符)、优先级、比特流、QoS等级、GBR (保证比特率)、MBR (最大比特率)等·呼叫被准入的时间。抢占子模块I两个抢占模块根据抢占被触发的原因而关联于高优先级公共安全呼叫。子模块I当发生以下情况时被触发·进入呼叫不会导致总公共安全业务超出Pl，·进入呼叫会导致总业务(公共安全呼叫加上消费者呼叫)超出物理带宽。在该情况下，超过C2阈值的消费者呼叫应当被首先抢占。一旦消费者业务低于C2阈值，它就应当不再被抢占。如果需要更多带宽，则应当抢占低优先级公共安全。抢占模块的一个方面是用于选择要针对进入呼叫而被抢占的呼叫的算法。通常，具有在ARP参数中被设为真的呼叫漏洞比特的呼叫应当在其呼叫漏洞比特被设为假的呼叫之前首先被抢占。本发明的一个方面是从其呼叫漏洞比特被设为相同值的呼叫之中确定首先抢占哪些呼叫。可能有许多算法，公平是主要的准则。当抢占过量消费者业务时，本发明的一个实施例提供了 “后进先出”的选择准则。该选择准则的基本原理是最新的呼叫是使得业务超出阈值的呼叫并且因而它们是首先应当被抢占的呼叫。对于高优先级呼叫而言，在无线链路的物理限制被超出的情况下，如果呼叫被接受，则抢占子模块I以两个阶段来执行。在第一阶段中，超出Cl阈值的消费者呼叫被抢占。在第二阶段中，较低优先级呼叫被抢占。图4a和图4b分别示出了基于LIFO的抢占算法的两个阶段的流程。图4a示出了第一阶段。抢占过程400的子模块I从上述步骤314被触发。因此，在步骤402，针对具有需求为“d”bps的进入呼叫而需要进行抢占。该过程初始化以下参数·参数R代表当前通过抢占所选呼叫所恢复的带宽并且被初始化为0，
参数y2代表在所选列表中的呼叫被抢占的情况下的总消费者业务并且被初始化为0, 创建候选列表,该列表被初始化为空列表， 针对抢占而选择的呼叫的所选列表被创建并且被初始化为空列表。候选列表被初始化为空列表并且因而被填充以可能会被抢占的现有消费者呼叫。一些消费者呼叫，例如911紧急消费者呼叫，不应当被抢占并且因而不被添加到该列表中。列表中的呼叫是以抢占优先级的顺序而排列的，以便首选出现最适合抢占的呼叫。因此，具有设为真的抢占漏洞比特的呼叫在具有设为假的比特的呼叫之前首先被置于列表中。在一个实施例中，在具有相同的呼叫漏洞值的呼叫之中，呼叫是以与呼叫被准入的时间相反的顺序而被排列的。
在步骤404，该过程检查如果总消费者业务量yl小于阈值C2，则该消费者业务应当被保护并且不应当被抢占。算法进行到步骤422以开始抢占较低优先级公共安全呼叫。否则，如果消费者业务量超出阈值，则过程进行到步骤406，其中该过程检查消费者呼叫的候选列表是否为空。如果为空，则没有消费者呼叫可用于抢占并且该过程进行到步骤422。注意，有可能y2>C2但是候选列表为空，如果所有消费者呼叫是不可抢占的则发生该情况，例如911紧急消费者呼叫。如果候选列表不为空，则该过程进行到步骤408以确定列表中的第一个呼叫的带宽“b”。在步骤410，该过程更新R为R+b，并且y2=y2-b。因此，如果候选列表中的第一个呼叫被抢占，则所恢复的带宽增加b并且总消费者业务减少b。在步骤412，候选列表中的第一个呼叫从该候选列表中被移除并且被添加到抢占所选列表(所选列表)。在步骤414，该过程检查是否已经恢复了足够的带宽(即xl+yl+d - R ( B)并且不再需要抢占，在该情况下该过程进行到步骤416，其中抢占模块与所选列表一起返回肯定响应至呼叫准入模块。如果还没有恢复足够的带宽，则该过程继续进行到步骤420以确定是否应当抢占更多的消费者呼叫。因此，如果总消费者业务在抢占所有所选呼叫的情况下小于或等于C2(即y2-R< C2)，则该模块不应当抢占附加的消费者呼叫而是继续进行以抢占较低优先级公共安全业务，在该情况下该过程进行到步骤422。如果仍有在保护阈值以上的可用消费者带宽，则在步骤424，该过程检查候选列表中是否仍有可抢占呼叫。如果候选列表耗尽，则该过程仅需进行到步骤422，否则该过程返回步骤408以评估附加的候选呼叫。在步骤422，该过程将开始为了抢占而评估较低优先级公共安全呼叫并且经由标签“A” (425)继续进行到图4b中的子模块I的第二阶段。第二阶段处理较低优先级公共安全呼叫的抢占。第二阶段的逻辑类似于第一阶段。在步骤426，候选列表被重新初始化为零并且然后被填充以可能会被抢占的所有较低优先级公共安全呼叫。在一个实施例中，较低优先级公共安全呼叫是以与呼叫被准入的时间相反的顺序而排列的。所选列表包含针对抢占而选择的来自第一阶段的消费者呼叫。所选列表是利用当前条目来维护的。参数R也维护其当前值。在步骤428，该过程检查候选列表是否为空。如果为空，则不再可能有抢占并且该过程继续进行到步骤442，其中否定响应被发送至呼叫准入模块(参见步骤316)。
如果候选列表不为空，则该过程进行到步骤430，其中候选列表中的第一个呼叫的带宽“b”被确定。在步骤432，该过程更新R为R+b。在步骤434，候选列表中的第一个呼叫从该候选列表中被移除并且被添加至抢占所选列表(所选列表)。在步骤436，该过程检查是否已经恢复了足够的带宽(即xl+yl+d - R彡B)并且不再需要抢占，在该情况下该过程进行到步骤438，其中抢占模块与所选列表一起返回肯定响应至呼叫准入模块。如果没有通过抢占恢复足够的带宽，则该过程进行到步骤440以确定候选列表是否已经耗尽(为空)，在该情况下该过程进行到步骤442，否则该过程进行到步骤430以评估候选列表中的下一个候选呼叫。抢占子模块2抢占子模块2从上述步骤308被触发，其中抢占较低优先级公共安全呼叫可以释放足够的带宽以允许进入呼叫。抢占子模块2的目标是识别要抢占的较低优先级公共安全呼叫。图5示出了抢占子模块2的过程逻辑的流程。在步骤502，候选列表被初始化为零并 且然后被填充以可能会被抢占的所有较低优先级公共安全呼叫。在一个实施例中，较低优先级公共安全呼叫是以与准入呼叫的时间相反的顺序而排列的。在步骤504，候选列表中的第一个呼叫的带宽“b”如前文所述那样被确定。在步骤506，该过程更新R为R+b。在步骤508，候选列表中的第一个呼叫从该候选列表中被移除并且被添加到抢占所选列表(所选列表)。在步骤510，该过程检查是否存在足够的可能是可抢占的较低优先级PS呼叫，以使得通过抢占这些呼叫中的一些而使得进入呼叫能够被准入(即yl+d - y2 ( P2，其中P2=最大可允许较低优先级公共安全业务)。如果是，则该过程进行到步骤512，否则该过程返回步骤504。在步骤512，该过程检查是否已经恢复足够的带宽(即yl+d - R ( B)并且不再需要抢占，在该情况下该过程进行到步骤514，其中抢占模块与所选列表一起返回肯定响应至呼叫准入模块。否则，该过程进行到步骤516，其中抢占子模块I被调用。针对较低优先级PS呼叫的准入控制和抢占针对较低优先级PS呼叫的准入控制和抢占类似于较高优先级公共安全呼叫。较低优先级公共安全呼叫可以抢占超出所分配阈值C2的消费者呼叫。图6示出了针对较低优先级公共安全呼叫的准入控制和抢占过程的实施例的流程。在步骤602，较低优先级公共安全呼叫以需求“d”bps而到达。抢占子模块3的逻辑十分类似于图4a所示的逻辑(抢占子模块I，第I阶段)，除了较低优先级公共安全呼叫只能抢占消费者呼叫而无法抢占其他较低优先级公共安全呼叫。因此，如果进入呼叫在步骤604超出上限或阈值，进入呼叫将在步骤616被拒绝。如果在步骤604，该过程确定进入呼叫不会超出上限，则该过程进行到步骤606。在步骤606，该过程确定总带宽是否超出物理带宽(即xl+yl+d>B)，在该情况下，在步骤610，该过程查询抢占子模块3以确定是否能够通过抢占释放足够的带宽来支持进入呼叫。在步骤612，如果抢占子模块3确定通过抢占其他可抢占呼叫能够恢复足够的带宽，则该过程进行到步骤614，其中所选呼叫被抢占并且进入呼叫被准入。适当的信令消息将被发送到已抢占呼叫的端点。值xl也将更新为xl+d- dl，其中dl是已抢占呼叫的带宽。
如果抢占子模块3确定通过抢占其他可抢占呼叫能够无法恢复足够的带宽，则该呼叫将不被准入。根据网络运营商的策略，所请求的呼叫可以被排队或被拒绝。在任一种情况下，适当的信令消息被发送到呼叫发起者。针对较高优先级消费者呼叫的准入控制和抢占图7示出了较高优先级消费者呼叫的呼叫准入控制过程的流程，该呼叫的抢占能力比特在ARP参数中被设为真(即它能够抢占其他具有较低优先级并且其PVB设为真的消费者呼叫)。在步骤702，较高优先级消费者呼叫以需求“d”(bps)而到达。在步骤704，准入控制模块检查是否由于接受进入呼叫而导致总消费者业务超出可允许带宽上限(或阈值)，(即是否yl+d>Cl )，在该情况下，该过程在步骤710查询抢占子模块4。如果不是，则该过程进行到步骤706，其中该过程检查是否由于接受该呼叫而导致超出无线链路的物理带宽。如果是，则抢占子模块4在710被查询。如果不是，则进入呼叫在步骤708被准入并且yl更新为yl+d。 在步骤712，如果抢占子模块4给出肯定响应，则该过程进行到步骤714，其中所选呼叫被抢占并且进入呼叫被准入。如果抢占子模块4给出否定结果，则该呼叫在步骤716被拒绝。由消费者呼叫进行抢占(抢占子模块4 )抢占子模块4的逻辑十分类似于关于图4b而描述的逻辑(抢占子模块1，第2阶段)，但是存在以下差异 初始候选列表包括其PVB比特设为真并且优先级低于进入呼叫的消费者呼叫。 初始候选列表按照优先级(首先是较低优先级)以及通过到达顺序(首先是后到的呼叫)来排序呼叫。 所选列表被初始化为空列表。 除了检查是否xl+yl+d-R彡B之夕卜，抢占子模块4还检查是否yl+d-R彡C2。这两个条件均需要满足以从抢占子模块4生成肯定响应。 已恢复带宽R被初始化为O。针对具有无抢占能力的消费呼叫的准入控制针对具有设为假的抢占能力比特的消费者呼叫的准入控制的逻辑十分类似于关于图7而描述的呼叫准入逻辑，除了不存在抢占能力，因此如果进入呼叫会超出上限或如果进入呼叫会超出物理带宽，则该呼叫被拒绝。注意，在本发明的上述实施例中，消费者呼叫被分成两组，即其抢占漏洞比特(PVB)设为真的呼叫和其PVB设为假的呼叫。其PVB设为真的消费者呼叫将首先被抢占。在具有相同PVB值的呼叫之中，到达时间在判定要抢占的呼叫时将是确定性因素。在本发明的一个实施例中，所有较低优先级公共安全呼叫都具有设为真的抢占漏洞比特(PVB)并且因而只有一个列表。在本发明的另一个实施例中，PVB比特可以被UE设为真或假。在该情况下，该列表将针对消费呼叫如上所述地被排列。在本发明的其他实施例中，与LIFO排序相反，呼叫可以在候选列表中的其各自的组内被随机排序。也可以设想基于其他呼叫参数的列表排列的其他变型。速度下降如前文所述，本发明中的呼叫抢占是指
呼叫完全断开连接，或·为支持呼叫所分配的资源(例如带宽)减少。然而，并非所有应用都能够以降低的速度操作。即使应用能够以降低的速度操作，它也只能以特定的指定级别操作。作为例子而考虑流式传输视频。特定视频编码器的标称速度可以是10Mbps。应用可能想要以标称速度的1/4发送以减小屏幕尺寸(1/2长度和1/2宽度)。因此，速度现在是2. 5Mbps。通过接受B&W和放弃色彩，可以实现再次降低50%。当新呼叫到达并且需要抢占时，eNodeB从UE请求该信息是不可行的。因此，在本发明的一些实施例中指定了以下信息被编码为新的信息元素(IE)，其被添加至LTE承载建立消息(IP-CAN会话修改、承载建立请求和请求承载资源修改)中·
·关于应用将支持多个Q0S级别的指示，·应用愿意支持的不同QoS级别，·针对每个QoS级别的优先级。例如，对于上述流式传输视频而言，UE、UE A可以如下编码QoS级别· IOMps,优先级 3,下降 OK· 5Mbps,优先级 2,下降 OK· I. 25Mps,优先级,无下降,不可抢占在该例子中，假设当来自第一个UE的承载最初被建立时，业务被轻微地加载。因此，eNodeB将这个流分配10Mbps。随后，来自第二个UE的优先级为2的呼叫到达(其需要4Mbps)并且需要抢占。在该情况下，eNodeB可以判定将来自第一个UE的呼叫的速度降至5Mbps并且准入来自第二个UE的呼叫。这是可接受的，因为来自第二个UE的呼叫的优先级高于第一个UE的IOMbps的QoS级别的优先级。信令消息将被发送至第一个UE以通知它承载速度降低。随后，第一个UE的承载速度可以由于业务拥塞而进一步降低到I. 25Mbps。然而，当以I. 25Mbps操作时，QoS级别将不在进一步降低，因为它具有最高优先级。由于业务条件改善，eNodeB可以在可行时增加承载带宽。通常，当这种呼叫到达eNodeB时，节点将首先尝试作为具有IOMbps需求的优先级为3的呼叫而准入该呼叫。如果该呼叫没有被准入，则该节点将尝试作为具有5Mbps需求的优先级为2的呼叫来准入该呼叫。如果失败，则该节点将尝试作为具有I. 25Mbps需求的优先级为I的呼叫来准入该呼。如果失败，则该呼叫不被准入。其他实施例存在所设想的本发明的许多实施例。例如，在选择要被抢占的呼叫时，LIFO不是唯一的选择准则。其他实施例包括(a)随机选择、(b)最合适的(即最少量的抢占带宽)、(C)最少数目的呼叫和(d)上述组合。本发明的附加实施例支持针对大于2的公共安全业务的许多优先等级(例如抢占算法只需要扩展到包含多个阶段，而不是上述两个阶段)。同样，网络运营商可能能够提供两个消费者服务级别，较低级的服务将更便宜但是有更可能被抢占的风险。在该情况下，抢占算法中的候选列表应当被安排成首先是较不昂贵的呼叫，然后是具有闻级服务的呼叫。设想本发明的实施例能够实现为物理网络单元内的软件模块。这些模块所驻留的自然位置是eNodeB。这些模块的其他可能位置是在PCRF中。它们可能驻留的另一个自然位置是PCRF。在该情况下，eNodeB (或多个eNodeB)将以合理的频率时间间隔周期性地向PCRF报告业务加载以及在每个eNodeB控制下的每个无线链路的呼叫。相比于实现在eNodeB中，这将对系统结构增加额外的复杂度。然而，增殖的优点是除了无线链路之外，无线接入网络的回程线路部分也可以针对呼叫准入而被管理。本领域技术人员应当认识到，上述各种不同的方法的各步骤能够由编程计算机来执行。在这里，一些实施例也旨在覆盖程序存储设备，例如数字数据存储介质，其是机器或计算机可读的和编码计算机可执行的或计算机可执行的程序指令，其中，所述指令执行上述方法的各步骤中的一些或全部。程序存储设备可以例如是数字存储器、磁性存储介质(例如磁盘和磁带)、硬驱或光可读数字数据存储介质。实施例也旨在覆盖被编程为执行上述方法的各步骤的计算机。说明书和附图仅说明了本发明的原理。因此，应当认识到，本领域技术人员能够设想各种不同的安排，没有在这里被明确地描述或显示的所述安排在这里体现了本发明的原理并且包含于其精神和范围内。此外，这里提到的所有例子大部分明确地只是出于教导的目的以帮助读者理解本发明的原理以及发明人为了改进现有技术而提出的概念，并且被看作是不限于这种具体指出的例子和条件。此外，这里提出本发明的原理、方面和实施例以及其指定实例的所有陈述都旨在包含其等价物 。图中显示的各种不同的单元的功能(包括标记为“处理器”的任何功能块)可以通过使用专用硬件以及能够执行软件的硬件而与适当的软件相关联地被提供。当由处理器提供时，可以由单个专用处理器、由单个共享处理器或由多个单独的处理器来提供功能，其中一些单独处理器可以被共享。此外，对术语“处理器”或“控制器”的明确使用不应当被看作只是指能够执行软件的硬件，而是可以隐含地(非限制性地)包括数字信号处理器(DSP)硬件、网络处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、用于存储软件的只读存储器(ROM)、随机访问存储器(RAM)和非易失性存储器。其他传统的和/或定制的硬件也可以包含在内。类似地，图中显示的任何开关都只是概念性的。它们的功能可以通过操作程序逻辑、通过专用逻辑、通过程序控制与专用逻辑的交互、或甚至是人工地被执行，特定的技术是可由实现者来选择的，如从上下文中可以具体理解的那样。本领域技术人员应当认识到，这里的任何框图代表体现本发明原理的说明性电路的概念性示图。类似地，应当认识到，任何流程图、状态转移图、伪码等代表各种不同的过程，所述过程可以实质上以计算机可读介质表示并且因而由计算机或处理器执行，而不管该计算机或处理器是否明确地显示。可以在不脱离本发明范围的前提下对上述本发明的实施例做出许多修改、变型和适配，本发明的范围在权利要求中限定。
权利要求
1.一种用于提供在多个用户分类之间共享的长期演进(LTE)网络的呼叫准入控制的系统，该系统包括 策略配置文件模块，其用于针对所述多个用户分类中的每一个而维护呼叫类型特权参数； 准入控制模块，其用于在进入呼叫的呼叫建立期间强制所述呼叫准入策略配置文件；和 抢占模块，其被配置成当没有足够的网络资源来建立所述进入呼叫时选择要抢占的呼口 q，其中，所述呼叫类型特权参数包括带宽上限、抢占保护带宽阈值、所述多个用户分类中的每一个的各自的带宽上限以及所述多个用户分类中的每一个的相对优先级，其中所述用户分类包括公共安全用户类和消费者用户类。
2.根据权利要求I所述的系统，其中，所述准入控制模块被配置成确定接受所述进入呼叫是否会导致超出网络资源。
3.根据权利要求I所述的系统，其中，所述准入模块被配置成确定接受所述进入呼叫是否会导致超出所述进入呼叫的用户分类的带宽上限。
4.一种用于提供在第一类用户与第二类用户之间共享的长期演进(LTE)网络的准入控制的系统，该系统包括 呼叫准入策略配置文件模块，其用于维护呼叫类型特权参数； 准入控制模块，其被配置成在呼叫建立期间强制所述呼叫准入策略配置文件；和抢占模块，其被配置成当没有足够的网络资源建立呼叫时选择要抢占的呼叫，其中所述呼叫准入配置文件包括限制来自所述第一类用户的呼叫的最大带宽的第一上限。
5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述呼叫准入配置文件包括来自所述第二类用户的呼叫的带宽的第一阈值，即限制来自所述第二类用户的呼叫的最大带宽的保护上限。
6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述呼叫准入配置文件包括限制来自所述第二类用户的呼叫的最大带宽的第二上限和限制来自所述第一类用户的呼叫的最大带宽的第三上限。
7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述抢占模块被配置成从已建立的呼叫列表中建立潜在抢占候选的列表，其中，所述抢占候选的列表是以优选抢占顺序而被排序的，其中所述优选抢占顺序或者是从低优先级组到高优先级组，或者是从每个优先级组内的最后建立的呼叫到首次建立的呼叫。
8.根据权利要求6所述的系统，其中，所述呼叫准入配置文件包括 总带宽参数； 最大可允许总高优先级业务参数；和 最大可允许较低优先级业务参数。
9.根据权利要求6所述的系统，其中，所述呼叫类型特权参数包括 优先级参数； 抢占特权参数；和 抢占漏洞参数。
10.一种用于提供共享长期演进(LTE)网络的呼叫准入控制的方法，该方法包括以下步骤确定进入公共安全呼叫是否超出预定的公共安全呼叫带宽阈值； 确定所述进入公共安全呼叫是否超出总可用带宽；和 如果所述公共安全呼叫带宽阈值或所述总可用带宽被超出，则调用抢占过程以从已建立呼叫的列表中·构建抢占候选的列表，其中，所述抢占候选的列表是以优选抢占顺序而被排序的。
全文摘要
本发明的实施例涉及提供一种用于在多个用户分类之间共享的长期演进(LTE)网络的呼叫准入控制的方法和系统，其中多个用户分类例如是公共安全用户类和消费者用户类。准入控制模块基于指定策略配置文件来监视呼叫准入过程。当网络中没有足够的资源来支持进入呼叫时，准入控制模块将查询抢占模块以确定是否能够通过抢占较低优先级呼叫来恢复足够的资源以支持该进入呼叫。
文档编号H04W76/00GK102986287SQ201180028097
公开日2013年3月20日 申请日期2011年6月6日 优先权日2010年6月14日
发明者T·P·楚, T·杜米, 孙东 申请人:阿尔卡特朗讯公司