CN1886940A - 分组交换电信网络中的资源预留 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了分组交换电信网络中的资源预留。系统和方法针对进行资源预留,特别是在因特网协议(IP)网络中,以便达到优选的在通用移动电信网络(UMTS)的陆地无线接入网(UTRAN)中控制业务的服务质量(QoS)要求。源统计描述的子对象表征业务源的统计性状,例如ON-OFF周期的平均长度。子对象用于在按流预留的方法中预留资源或在聚合的预留方法的情况下用于计算边缘节点中的资源单元的数量。
Description
发明背景
发明技术领域
本发明涉及分组交换电信网络中的资源预留。特别是,但不是限制,本发明针对一种系统和方法,用于在因特网协议(IP)网络中进行有效的资源预留以达到在通用移动电信网络(UMTS)的陆地无线接入网(UTRAN)中控制业务的严格的服务质量(QoS)要求。
相关技术描述
UTRAN是第三代移动网络的无线接入网。因为无线链路或窄的专线用于UMTS接入网络中,所以有效的带宽利用是这部分网络中的一个基本的问题。在UTRAN中,具有不同QoS要求的不同业务类型是同时且在同一链路上递送的。UTRAN的特征在于严格的延时要求和短的缓冲。为了满足严格的QoS要求,不得不采用改进的业务控制方法。业务控制通常包括分组调度、分类和呼叫接纳控制(CAC)。
UTRAN的传送技术是基于当前的异步传输方法(ATM)和因特网协议(IP),如3GPP TS 25.401,3GPP,TSG RAN:UTRAN总体说明中描述的。作为总体趋势,UTRAN较早的版本是基于ATM,而新版本将基于IP技术。在UTRAN中引入IP技术的主要动机是IP允许更灵活的故障处理和自动配置功能。此外,由于IP路由器的广泛采用,它被预期为一种更廉价的技术。
当建立一个新的呼叫时,业务参数必须要被发信令通知给UTRAN节点。发信令通知的参数应当符合标准业务控制方案。UTRAN中用于AAL2/ATM传输网络的控制平面在Q.2630.2 ITU-T建议(12/2000):“AAL类型2信令协议(能力集2)”中规定。用于基于IP的传输网络的控制平面是在3GPP中的技术规范下。
对于基于ATM的UTRAN,开发出一种准确的CAC算法来计算用于配置属于不同业务分类的多个活动呼叫和一个链路中的新呼叫所需的带宽。在Sz.Malomsoky,S.Racz和Sz.Nadas的“Connection AdmissionControl in UMTS Radio Access Networks”,Computer CommunicationsSpecial Issue on 3G Wireless and Beyond for Comp.Communications(UMTS无线接入网中的连接接纳控制,计算机通信,计算机通信的有关3G无线和之后的特刊),2002年六月,描述了这种CAC算法。该算法考虑了呼叫的活动性,并也利用了所谓的Iub或Iur接口上业务的周期性。
在基于IP的UTRAN中,为了达到QoS,考虑了不同的QoS模型和预备(provisioning)方法,例如综合业务(IntServ),有区分的业务(Diffserv),基于不同测量的方法或过度预备(over provisioning)。这些方法具有不同的信令要求,这在Manner,J.和X.Fu的“Analysis ofExisting Quality of Service Signaling Protocols(现有服务质量信令协议的分析)”中,draft-ietf-nsis-signalling-analysis-01.txt,2003年2月,作了详细分析。
在IP网络中RSVP是最常见的资源预留信令协议,它由R.Braden等发表于:资源预留协议(RSVP)——版本1功能技术规范,RFC 2205,1997年9月。
在因特网工程任务特别组(IETF)的下一步信令(NSIS)工作组中,一个新的用于在IP网络中提供QoS的信令协议正在开发。该协议将基于RSVP,并且将支持不同的QoS模型。NSIS协议旨在满足移动网络的需求,将来它也可以用于UTRAN中的传输网络控制平面。
图1示出了一个周期性ON-OFF式业务模型的分组到达,其中时间用t表示,分组大小用v表示,传输时间间隔用TTI表示,ON周期的时间用Ton表示,以及OFF周期的时间用Toff表示。Ton和Toff定义了一个所谓的活动性因子,用A=Ton/(Toff+Ton)测量。在UTRAN中,通过Iub和Iur接口的业务可以用一个周期性ON-OFF式模型来表征,如在3GPP TS 25.401,3GPP,TSG RAN:UTRAN总体说明中所描述的。这个文档中描述的CAC方法检验两种不同的准则:是否存在由于ON-OFF式性状而导致的拥塞,以及在更小的时间标度上,分组的延时违规概率(delay violation probability)是否低于所要求的限度。在一个不同的业务类型多路复用的链路上,分组延时主要取决于该系统中使用的排队和调度方法。应用了对具有严格的延时要求的业务分类的优先权。
研究显示,通过固定该活动性因子值,延时违规概率随着ON周期的长度而单调增长。而且,考虑到典型的UTRAN延时要求和传输时间间隔TTI值,延时违规概率只很小地依赖于ON和OFF周期的长度。
因此,作为一种最坏情况的场景,在模型中假定有无穷大的ON和OFF周期,且通过使用表征不同连接类型的平均活动性因子来考虑应用级的呼叫活动性。
图2描述了另一个叫做令牌桶模型的模型,用来描述和对因特网应用的突发业务整形,由J.Wroclawski在:“The Use of RSVP with IETFIntegrated Services(集成IETF业务的RSVP的使用),RFC 2210,1997年9月”中提出。令牌桶允许在一个有限时间周期上的峰值速率p,这由桶的大小b确定,这之后业务速率不能超过令牌速率r。在图中,最大的分组大小由M表示。
这些情况下的业务包络(traffic envelop)是用户业务的上界。如果用户业务由例如漏桶算法来整形,则业务包络是一条如图2所示的曲线。如果所述业务是周期性业务,则业务包络是如图1所示。
未来的NSIS协议将支持标准的基于IP的QoS模型,像IntServ和DiffServ。IntServ是基于单一令牌桶模型的。令牌桶业务描述符不能逐一地转换成一个如上所述的周期性ON-OFF式业务模型的业务描述符。
单一令牌桶模型不适合以有效的方式来描述周期性ON-OFF式业务。在一个单一令牌桶模型中,应该把桶大小设置为分组大小,把令牌速率至少设置为v/TTI,峰值速率设置为v/D来与Iub或Iur业务一致,其中v表示被分组的大小,TTI是时间周期,且D代表延迟准则。这样无论是呼叫(ON-OFF式性状)的活动性还是Iub或Iur业务的周期性性状都不能在资源预留功能中被容易地考虑。这就导致了需要超尺寸和过度预备(over-dimensioning),因此,链路利用效率较低。
如果无限的ON和OFF周期不能为一个业务类型提供一个好的近似,业务源的长时间性状就不能由单一的活动因子参数来表征。在该情况下就需要一个更详细的业务描述符。
通常,在基于IP的资源预留信令协议中,对于如何描述一个周期性ON-OFF式业务还没有标准的解决方案。
因此,这里尤其需要为资源预留信令协议提议一种新的QoS业务对象,用以对一个分组交换中的周期性ON-OFF式业务进行有效的资源预留,尤其是在一个基于IP的网络中。
发明概述
本发明使得一个对象能够包含业务包络、QoS描述符和一个表征业务源的统计性状的源描述。源统计描述可以用来表征ON和OFF周期的平均长度。所述对象可以用来在一个按流预留的方法中预留资源,或在一个聚合的预留方法的情况下计算边缘节点中的资源单元的数量。
因此,本发明针对的是一种满足分组交换电信网络的QoS要求的资源预留方法。
另一方面,本发明针对的是一种其中实现ON-OFF式业务的资源预留的系统。
再一方面,本发明针对的是一种包含描述一个源的统计性状的源统计描述的对象。
再一方面,本发明针对的是一种装配了计算装置的分组交换电信网中的节点,用以解释包含源统计描述子对象的资源预留对象。
本发明最大的优点是,使用QoS对象,一个源的统计性状能够被发信令通知给另一网络节点,并能在预留方法中被考虑到。因此可以在IP路由器中进行更有效和精确的资源预留。例如在周期性ON-OFF式业务(通过UTRAN的Iub或Iur接口的业务)的情况下,在资源预留算法中可以采用流活动性,也可以考虑业务的周期性。两个特征都能导致更有效的链路利用。
它的优点也在于QoS对象是以一般形式定义的:它既可以用在未来的资源预留协议中,也可以在另一个可定义个体QoS模型的资源预留协议中。
另一优点是本发明可以用在按流预留的方法中,来执行在每一节点中的精确业务控制。它也可用于在边缘节点中为聚合预留方法计算在域中要预留的所需资源。在这两种情况下都能达到更有效的链路利用。
附图简述
为了更全面的理解本发明,结合附图参考下面的详细描述,其中:
图1表示按照现有技术的一个周期性ON-OFF式模型的时间图;
图2描述了仍关于现有技术的一个令牌桶业务模型的时间图;
图3是说明源统计子对象的一般形式的图表;
图4是一个说明按流方法中资源预留的简化框图;
图5是显示了描述在一个聚合域中的资源预留的简化框图;
图6是说明本发明方法的一个实施例中的各步骤的流程图;
图7是说明本发明方法的另一个实施例中的各步骤的流程图。
发明详述
在本发明中,支持一种有效资源预留方法的QoS对象类似于描述IntServ模型的未来QoS对象:它包括对业务束的业务包络,所需QoS描述符的描述。除此之外,按照本发明的QoS对象还包括一个表征源统计的新子对象。
因此,所述QoS对象包括至少三个子对象:
(1)期望的QoS的描述符,包括一个分组的最大延迟,延时违规概率,最大分组丢失率,等等。
(2)表征业务包络的分组级业务参数。这可以是一个令牌桶业务参数集,如同在IntServ的情况下。或者用于一个包含分组大小v和峰值速率p的简单周期性业务流。
(3)源统计的描述:分布类型和分布参数。例如,对于一个Iub或Iur业务,可以是ON和OFF周期的长度:
(a)ON周期长度的分布类型:例如指数=1
(b)ON周期长度的参数:m,ON周期的平均时间
(c)OFF周期长度的分布类型:例如指数=1
(d)OFF周期长度的参数:n,OFF周期的平均时间
活动性因子A可以通过m/(n+m)获得。源业务统计子对象的定义比现有技术中描述的模型所需的更加一般,因此,它也可以通过规定参数和其表征源的分布来用以表征其它的业务源。
图3说明了源统计子对象的一般形式的图表。所述源统计子对象包含字段:数据比特编码源类型字段31,第一分布的类型字段311,分布的第一参数字段312,和分布的参数(如果有的话)的更多字段313…31N;然后是第二分布的类型字段321,分布的第一参数字段322,和分布的参数(如果有的话)的更多字段323…32N,等等。
所述的源统计子对象或者可以用来在“按流”的预留方法的情况中为一个业务流进行预留,或者可以用来在一个聚合的预留方法中计算资源单元的数目。
图4是一个说明第一种方法的简化框图,也就是在按流的方法中的资源预留。当在网络中建立一个新的流时,预留起始器RI向预留接收器RR发送一个RESERVE(预留)消息,包含用于每个流的QoS对象。实际上,一个预留起始器RI可以是一个基站控制器(BSC),而预留接收器RR可以是一个无线网络控制器(RNC),反之亦然,RI可以是RNC而RR是BSC。在每一个须进行预留的节点中,一个在3GPP TS 25.401,3GPP,TSG RAN:UTRAN总体说明中提及的,或者一个类似的算法对该新的流计算出所需资源并进行预留。所述节点可以实现为具备计算装置用于交换传输流的IP路由器,并通过传输信道链接在一起。在图中路由器R-1、R-2和R-3参与对新流的资源预留,但路由器R-4不参与。因此RESERVE(预留)消息沿着预留起始器RI-路由器R-1-R-2-R-3-预留接收器RR发送。如果预留成功则可以建立连接。如果没有成功,则一个错误消息被发送并被处理,且因此该新流将不被允许进入网络。
图5示出了描述在一个聚合域中的资源预留的简化框图。在第二种方法中,如该图所示,资源起始器RI发送一个RESERVE(预留)消息到资源接收器RR,包含QoS对象。在Sz.Malomsoky,S.Racz和Sz.Nadas的“Connection Admission Control in UMTS Radio Access Networks”,Computer Communications,Special Issue on 3G Wireless and BeyondFor Comp.Communications(UMTS无线接入网中的连接接纳控制,计算机通信,计算机通信的有关3G无线和之后的特刊),2002年六月,中描述的一种算法;或一种相似的算法运行在聚合域的边缘节点中,并计算应该给聚合域中的业务流预留的所需资源单元。在该实施例中边缘节点是路由器R-5和R-9,而路由器R-6,R-7和R-8是内部路由器。该方法的优点是实现了一个简单的预留,也就是说,不处理QoS对象,并且没有必要在聚合域D内运行高级算法。在聚合域D中,通常只存储和维护需要较少处理能力的聚合状态。在这种情况下,边缘节点,即路由器R-5和R-9,负责处理聚合域D中的错误。因此所述的RESERVE(预留)消息沿着预留起始器RI-路由器R-5-R-6-R-7-R-9-预留接收器RR发送。QoS对象可以在聚合域D中隧穿,并用于域D之外的资源预留。隧道T建立在执行复合预留(虚线)的路由器R-5和R-9之间。在该实施例中,只有边缘路由器R-5和R-9具备用于解释包含源统计描述符的资源预留对象的计算装置。
图6是说明图4中所示图表的按流方法的一个实施例的步骤的流程图。在第一步61中,我们在预留起始器中初始化预留。在步骤62中,在沿传输流的路由器中执行预留。当RESERVE(预留)消息到达预留接收器时,在步骤63中接收该消息,并在步骤64中发回应答。在该实施例中,CAC在沿传输流的每个路由器中采用源统计描述的子对象。
图7是一个流程图,说明图5中所示图表的、在一个聚合域中的资源预留方法的一个实施例的步骤。在第一步71中,类似于前面情况把预留初始化。当RESERVE(预留)消息到达聚合域的边缘时,在步骤72中在该消息在该处进入域中的一个边缘路由器中执行复合预留,且源统计描述的子对象隧穿通过该域到消息在该处离开该域的边缘路由器,其间在步骤73中,在内部路由器中进行简单的预留。在步骤74中,消息离开该域处的边缘路由器也执行复合预留,并在步骤77中发回应答至先前的边缘路由器。最后,在步骤75中预留接收器接收该消息,并在步骤78中发回应答至预留起始器。在该实施例中,CAC在沿传输流的域的边缘路由器中使用源统计描述的子对象。
虽然本发明只参考IP网络的两个典型实施例进行了详细的描述,但是本领域的技术人员能够理解,可以不脱离本发明而做出各种改进。因此,本发明仅由随后的权利要求限定,其旨在包括所有等同物。
Claims (15)
1.一种在包括多个节点的分组交换电信网中提供在一个预留起始器(RI)和一个预留接收器(RR)之间的资源预留的方法,包括步骤:
定义一个对象,包含期望服务质量(QoS)的描述符,表征业务包络的分组级业务参数,和用于一个呼叫接纳控制(CAC)的源统计描述的一个或多个子对象;
在预留起始器中为传输流初始化预留;
在沿传输流的节点中预留资源;
在预留接收器中接收预留消息;
发回一个应答至预留起始器。
2.权利要求1所述的方法,其中分组交换电信网是一个基于IP的网络。
3.权利要求1-2所述的方法,其中节点是通用移动电信网络的陆地无线接入网(UTRAN)的路由器。
4.权利要求1-3所述的方法,其中呼叫接纳控制在沿传输流的每个节点中使用该源统计描述的至少一个子对象。
5.权利要求1-3所述的方法,其中呼叫接纳控制在沿传输流的一个资源域的边缘节点中使用该源统计描述的至少一个子对象。
6.一种在分组交换网中提供资源预留的系统,包括一个预留起始器(RI),一个预留接收器(RR)和由传输信道链接在一起的多个节点,在该系统中实现一种ON-OFF式业务的资源预留,其中多个节点中的至少一部分包括:
处理期望QoS的描述符的装置;
处理表征业务包络的分组级业务参数的装置;和
处理源统计的描述的装置。
7.权利要求6所述的系统,其中预留起始器(RI)是该分组交换网的一个基站控制器,预留接收器(RR)是该分组交换网的一个无线网络控制器。
8.权利要求6所述的系统,其中预留起始器(RI)是该分组交换网的一个无线网络控制器,预留接收器(RR)是该分组交换网的一个基站控制器。
9.权利要求6-8所述的系统,其中节点是一个IP网络中的IP路由器。
10.一种分组交换电信网中的节点,包括如下的子对象
期望QoS的描述符;
表征业务包络的分组级业务参数;和
源统计的描述。
11.权利要求10所述的节点,其中源统计的描述的子对象包括关于类型的信息和业务分布的至少一个参数。
12.权利要求10-11所述的节点,其中业务是一种ON-OFF式业务。
13.权利要求12所述的节点,其中ON和/或OFF周期长度的分布类型是指数型的。
14.权利要求12所述的节点,其中ON周期长度的参数是ON周期的平均时间。
15.权利要求12所述的节点,其中OFF周期长度的参数是ON周期的平均时间。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20061227 |