CN100586204C - 在通用移动通信***无线接入网中实现区分服务的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种在基于IP传输的通用移动通信***(UMTS)无线接入网中应用区分服务(DiffServ)实现服务质量(QoS)保证时IP分组分类与区分服务码点(DSCP)标记的方法。本发明对于在节点B侧Iub接口外出方向的数据流、在无线网络控制器侧Iub接口外出方向的数据流以及在无线网络控制器侧Iur接口外出方向的数据流，按照各个数据的流向和处理方式进行分类，并且按照优化QoS与无线资源的原则分配和调整所分类的各个数据流的优先级。当网络出现拥塞时，级别高的数据流在排队和占用资源时比级别低的数据流有更高的优先权，同一队列中丢弃优先级越低的分组。区分服务只包含有限数量的业务级别，状态信息的数量少，因此实现简单，扩展性较好。

Description

在通用移动通信***无线接入网中实现区分服务的方法
技术领域
本发明涉及在通用移动通信***(UMTS)无线接入网中实现区分服务的方法，特别涉及在基于IP传输的UMTS无线接入网(UTRAN)中应用区分服务(DiffServ)实现QoS保证时IP分组分类与区分服务码点(DSCP)标记的方法。
背景技术
UMTS(通用移动通信***)***是无线技术采用WCDMA的第三代移动通信***，其标准化工作由3GPP组织完成，到目前为止已经有四个版本，即我们熟知的Release 99、Release 4、Release 5和Release 6。R5版本是全IP(或全分组化)的第一个版本，在无线接入网方面的改进包括以下方面，提出了高速下行分组接入HSDPA技术，使得下行速率可以达到8-10Mbps，大大提高了空中接口的效率；Iu、Iur、Iub接口增加了基于IP的可选传输方式，使得无线接入网实现了IP化。
在图1所示的UMTS网络***结构中，核心网(CN)1通过Iu接口与UTRAN(无线接入网)相连，UMTS无线接入网UTRAN则通过Uu接口与UE(用户设备)相连。图2进一步给出了UMTS无线接入网UTRAN的网络结构，其中，无线网络控制器(RNC)4通过Iu-CS接口与核心网1的电路交换(CS)域相连，以及Iu-PS接口与核心网1的分组交换(PS)域相连，无线网络控制器RNC之间则通过Iur接口相连，一个无线网络控制器RNC 4则与一个或多个节点B 5(Node B)通过Iub接口相连。一个Node B 5包含一个或多个小区6，而小区6是用户设备UE无线接入的基本单元。无线网络控制器RNC 4通常完成无线接口协议中的PDCP(分组数据汇聚协议)、RLC(无线链路控制)、MAC(媒体接入控制)等功能，而由节点B5完成无线接口协议中的物理层功能。另外，由于用户设备UE的移动性，一个用户设备UE的无线承载可以由一个控制无线网络控制器(CRNC)经Iur接口与源无线网络控制器(SRNC)相连，这时该控制无线网络控制器CRNC称为漂移无线网络控制器(DRNC)。
图3所示为UMTS无线接入网UTRAN接口协议结构示意图，可以看到，UMTS无线接入网UTRAN接口协议在水平方向划分为无线网络层和传输网络层，在垂直方向划分为控制平面、用户平面两个协议栈，另外还包括控制传输网络层的传输网络控制平面。在Release 5的UMTS无线接入网中，当传输网络层采用IPRAN(基于IP传输的无线接入网)技术时，不需要传输网络控制平面。
图4给出了Release 5的UMTS中基于IP RAN技术的Iu、Iur、Iub接口用户平面传输网络层协议栈，图中RTP、UDP、GTP-U分别表示实时传输协议、用户数据报协议和用户面GPRS隧道协议。在用户平面无线网络层，Iu接口为Iu UP(用户平面)协议，Iur/Iub接口为分别与各传输信道相对应的FP(帧协议)数据帧协议。图5给出了Release 5的UMTS中基于IP RAN技术的Iu、Iur、Iub接口控制平面协议栈，图中SCCP、M3UA、SCTP分别表示信令连接控制部分、SS7 MTP3用户适配层和流控制传输协议，其中Iu/Iur/Iub接口的无线网络层应用协议分别为RANAP(无线接入网应用部分)、RNSAP(无线网络子***应用部分)、NBAP(节点B应用部分)。有关上述UMTS无线接入网UTRAN接口协议的详细描述，可以参考3GPP(第三代合作项目)的TS25.4xx系列协议文献。另外，根据TS25.442，在UMTS无线接入网UTRAN的Iub等接口中还存在基于IP传输的O&M(操作与维护)数据流。
从图4和图5可以看到，在IP RAN中Iu、Iur、Iub接口控制平面和用户平面在传输网络层均是基于IPv6的IP网络(IPv4是可选的IP版本)，根据TS25.414、TS25.426、TS25.422、TS25.432等协议，Iu、Iur、Iub接口传输网络层均需支持区分服务码点(DSCP)的标记，以支持在IP RAN中基于DiffServ(区分服务)的QoS(服务质量)保证技术。
如前所述，Iur/Iub接口用户平面无线网络层的FP数据帧是与各传输信道相对应的，另外，除了FP数据帧外，FP帧协议还包括带内控制信令帧。在Iur/Iub接口中均存在专用传输信道DCH对应的FP数据帧，在Iur接口中，与FP数据帧相对应的公共传输信道有上行方向的RACH(随机接入信道)、CPCH(公共分组信道)，及下行方向的FACH(前向接入信道)、DSCH(下行共享信道)、HS-DSCH(高速下行共享信道)。在Iub接口中，与FP数据帧相对应的公共传输信道有上行方向的随机接入信道RACH、公共分组信道CPCH及下行方向的前向接入信道FACH、下行共享信道DSCH、高速下行共享信道HS-DSCH与寻呼信道PCH。Iub接口的一个FP数据帧承载了相应物理信道在一个TTI(传输时间间隔)内的所有传输块；在Iur接口中，如前所述，专用传输信道DCH对应的FP数据帧与Iub接口相同，但公共传输信道(高速下行共享信道HS-DSCH除外)的一个FP数据帧承载的媒体接入控制MAC层的服务数据单元SDU大小和数量，取决于所采用的流量控制机制和具体的实现，高速下行共享信道HS-DSCH在Iur/Iub接口中的情况与Iur接口中上述公共传输信道的情况类似。关于Iur/Iub接口FP数据帧协议的详细描述，可以参考3GPP的TS25.427、TS25.425及TS25.435系列协议文献。
专用传输信道DCH对应的FP数据帧协议在Iur/Iub接口中是完全相同的，这是由于该专用传输信道DCH对应的无线接口协议功能实体，如PDCP/RLC/MAC等均位于源无线网络控制器SRNC中，即DCH FP数据帧承载的是该专用传输信道DCH对应的媒体接入控制MAC层PDU(协议数据单元，此处即为传输块)，因此对专用传输信道DCH来说，漂移无线网络控制器DRNC仅仅提供一条通路，将来自源无线网络控制器SRNC的DCH FP数据帧透明路由到其所控制的节点B，另外，由于高速下行共享信道HS-DSCH的部分媒体接入控制MAC层功能实体MAC-hs位于节点B中，高速下行共享信道HS-DSCH的情况与专用传输信道DCH类似，即高速下行共享信道HS-DSCH的FP数据帧协议在Iur/Iub接口中是一样的，漂移无线网络控制器DRNC仅提供透明传输。
与专用传输信道DCH对应的FP数据帧协议相比，公共传输信道(高速下行共享信道HS-DSCH除外)对应的FP数据帧协议在Iur/Iub接口中有所不同，这是由于公共传输信道对应的媒体接入控制MAC层功能实体MAC-c/sh，是在控制无线网络控制器CRNC中实现的。因此，Iur接口公共传输信道对应的FP数据帧承载的是该公共传输信道对应的媒体接入控制MAC层SDU(服务数据单元)，而在Iub接口公共传输信道对应的FP数据帧承载的是该公共传输信道对应的媒体接入控制MAC层PDU(此处即为传输块)。
为了进一步阐明本发明提出的方法，下面将简要介绍IP网络中采用的基于DiffServ的QoS技术。IETF(因特网工程任务组)提出的IP QoS主要包括综合服务(IntServ)和区分服务(DiffServ)两大类，其中DiffServ因其良好的扩展性能，被认为是解决IP网络QoS问题最有前途的技术。
区分服务的基本思想是将用户的数据流按照服务质量要求来划分等级，任何用户的数据流都可以自由进入网络，但是当网络出现拥塞时，级别高的数据流在排队和占用资源时比级别低的数据流有更高的优先权。区分服只承诺相对的服务质量，而不对任何用户承诺具体的服务质量指标。
在区分服务机制下，用户和网络管理部门之间需要预先商定服务等级合约(SLA)，根据SLA，用户的数据流被赋予一个特定的优先等级，当数据流通过网络时，路由器会采用相应的方式(称为每跳行为PHB)来处理流内的分组。
区分服务只包含有限数量的业务级别，状态信息的数量少，因此实现简单，扩展性较好。
在DiffServ技术中，网络边缘节点对分组进行分类并标记区分服务码点DSCP，中间节点对分组进行分类转发中的“逐跳行为”(PHB)则由区分服务码点DSCP所决定。在IP网络中，区分服务码点DSCP所使用的域，在IPv4中即为IP头中的TOS(服务类型)域，在IPv6中即为IP头中的业务流类型(Traffic Class)域。
在DiffServ中，PHB被分为尽力而为(BE)PHB、迅速转发(EF)PHB和确保转发(AF)PHB三类，如图6所示。其中，BE PHB类的分组无需特别处理，因此是尽力传送服务；标记为EF的分组应以最小时延转发，分组丢失率也应很低；AF PHB又细分为若干子类，用AFxy表示，其中x为AF类别，据此为分组分配不同的队列，y表示分组的丢弃优先级别。同一类别即相同x的AF分组进入同一队列，当网络发生拥塞需要丢弃分组时，同一队列中丢弃优先级越低，即y值越大的分组首先被丢弃。
在3GPP的标准TS23.107中，定义了UMTS的QoS结构，如图7所示。图中，UMTS承载业务由两段组成：无线接入承载(RAB)业务和核心网承载业务，而无线接入承载业务又由无线承载业务和Iu承载业务组成。根据TS23.107，UMTS的业务分为四种QoS类别，即会话类型、流类型、交互类型和背景类型，对每一种业务类型，又定义了多种反映QoS属性的参数，如图8所示。根据TS23.107，Iu承载业务和核心网承载业务，可采用DiffServ来实现QoS，对无线承载业务，则在无线接口协议中实现QoS的需求。
在UMTS无线接入网UTRAN中，Iu接口下行方向的IP分组的区分服务码点DSCP是由核心网1根据所请求业务的QoS属性参数进行标记的，QoS属性参数与区分服务码点DSCP的具体映射关系，由运营商根据其网络配置、运营策略等进行配置。由于UMTS无线接入网UTRAN与核心网是两个不同的DiffServ域，且Iur/Iub接口上的无线网络层数据流已经完全不同于Iu接口上的无线网络层数据流，因此在无线网络控制器RNC中需要重新对Iur/Iub接口上IP分组进行分类并标记区分服务码点DSCP值。
在无线网络控制器RNC中可以获得两种与QoS相关的信息，即在无线接入承载RAB建立或修改过程中由核心网提供的无线接入承载RAB的QoS属性参数，以及来自Iu接口的核心网标记的区分服务码点DSCP值。在本发明中，这些与QoS相关的信息，以及与无线资源相关的信息，将被利用来对IP RAN中的IP分组进行有效的分类处理，并分别映射为不同的区分服务码点DSCP值，从而保证IP RAN传输中的QoS。
如前所述，尽管3GPP的相关协议提出Iu、Iur、Iub接口的传输网络层均需支持对区分服务码点DSCP的标记，以支持在IPRAN中基于DiffServ的QoS保证技术，但如何在IP RAN中实现DiffServ仍是尚待解决的问题。本发明正是针对这一问题，提出了一种在基于IP传输的UMTS无线接入网中应用DiffServ实现QoS保证时IP分组分类与区分服务码点DSCP标记的方法。
发明内容
为了在IP RAN中实现区分服务，本发明提供一种在基于IP传输的通用移动通信***(UMTS)无线接入网中应用区分服务实现服务质量(QoS)保证时区分服务码点(DSCP)标记的方法，其中所述移动通信***包括：核心网、一个或多个通用移动通信***无线接入网(UTRAN)以及多个用户设备(UE)，其中核心网通过Iu接口与UTRAN通信；所述UTRAN通过Uu接口与一个或多个UE通信，所述每个UTRAN包括多个无线网络控制器(RNC)，以及一个或多个通过Iub接口与所述RNC通信的节点B，每个节点B包括一个或多个小区，而RNC之间则通过Iur接口通信；所述方法包括如下步骤：
在节点B侧Iub接口外出方向，对所有该节点B产生的上行方向Iub接口数据流分类为DCH FP数据帧、RACH/CPCH FP数据帧、节点B应用部分(NBAP)信令与操作与维护(O&M)数据流，按照优化QoS与无线资源的原则分配和调整所分类的各个数据流的优先级；
在无线网络控制器侧Iub接口外出方向，把所发送的数据分类为：透明转发的来自Iub接口的上行DCH FP数据帧；来自Iub接口的上行RACH/CPCH FP数据帧，经媒体接入控制层功能实体(MAC-c/sh)处理后的媒体接入控制(MAC)层服务数据单元(SDU)形成对应的Iur接口上行RACH/CPCH FP数据帧；以该无线网络控制器作为源无线网络控制器(SRNC)产生的送往漂移无线网络控制器(DRNC)的下行方向Iur接口FP数据帧；以及无线网络子***应用部分(RNSAP)信令流，按照优化QoS与无线资源的原则分配和调整所分类的各个数据流的优先级；
在无线网络控制器侧Iur接口外出方向，把所发送的数据分类为：透明转发的来自Iur接口的下行DCH/HS-DSCH FP数据帧；来自Iur接口的下行DSCH FP数据帧，经MAC-c/sh处理后的媒体接入控制MAC层服务数据单元SDU形成对应的Iub接口下行DSCH FP数据帧；来自Iur接口的下行FACH FP数据帧，经MAC-c/sh处理后与其它逻辑信道复用形成Iub接口下行FACH FP数据帧；由该无线网络控制器RNC产生的直接送往节点B的下行方向Iub接口FP数据帧；以及节点B应用部分NBAP信令与操作与维护O&M数据流，按照优化QoS与无线资源的原则分配和调整所分类的各个数据流的优先级。
当网络出现拥塞时，级别高的数据流在排队和占用资源时比级别低的数据流有更高的优先权，同一队列中丢弃优先级越低的分组。区分服务只包含有限数量的业务级别，状态信息的数量少，因此实现简单，扩展性较好。
附图说明
下面参照附图通过举例说明描述本发明的优选实施例。
图1为示出UMTS(通用移动通信***)网络***结构的示意图；
图2为示出UMTS无线接入网UTRAN的网络结构的示意图；
图3为示出UMTS无线接入网UTRAN接口协议结构的示意图；
图4为示出Release 5的UMTS中基于IP RAN技术的Iu、Iur、Iub接口用户平面传输网络层协议栈的示意图；
图5为示出Release 5的UMTS中基于IP RAN技术的Iu、Iur、Iub接口控制平面协议栈的示意图；
图6为示出DiffServ中标准PHB的区分服务码点DSCP建议值；
图7为示出在3GPP的标准TS23.107中定义了UMTS的QoS结构的示意图；
图8为示出UMTS承载业务QoS属性参数的示意图；
图9为示出IP RAN传输网络的示意图；
图10(a)为示出根据本发明的节点B侧Iub接口发出的IP分组区分服务码点DSCP标记流程图；
图10(b)为示出根据本发明的无线网络控制器RNC侧Iub接口发出的IP分组区分服务码点DSCP标记流程图；以及
图10(c)为示出根据本发明的无线网络控制器RNC侧Iur接口发出的IP分组区分服务码点DSCP标记流程图。
具体实施方式
根据前面的描述和3GPP的TS25.427、TS25.425及TS25.435等协议文献，可以对Iur/Iub接口用户面FP数据帧中的复用情况得出以下结论：
1.在上行方向，公共传输信道RACH/CPCH对应的Iub接口的一个FP数据帧仅包含某个用户设备UE的RACH/CPCH信道的传输块，不同的FP数据帧则可对应不同用户设备UE的RACH/CPCH信道。经过控制无线网络控制器CRNC中的MAC-c/sh功能单元后，Iur接口上一个RACH/CPCH的FP数据帧内仍然只包含某个用户设备UE的RACH/CPCH信道的服务数据单元SDU。但是，由于MAC-c/sh功能实体不存在于节点B中，因此，在节点B的Iub接口处无法区分不同用户的RACH/CPCH数据帧。
2.在下行方向，公共传输信道FACH/DSCH对应的Iur接口的FP数据帧仅包含某个用户设备UE的FACH/DSCH信道的MAC-c/sh服务数据单元SDU，同时，每个FACH/DSCH的FP数据帧内还包含了一个4比特长的CmCH-PI(公共传输信道优先级指示)域，用于MAC-c/sh中的分组调度功能的优先级处理。经过控制无线网络控制器CRNC中的MAC-c/sh功能单元后，前向接入信道FACH在一个TTI内可能同时传输多个用户设备UE的逻辑信道，以及在控制无线网络控制器CRNC中产生的BCCH(广播控制信道)、CCCH(公共控制信道)与CTCH(公共业务信道)等逻辑信道，而下行共享信道DSCH的一个TTI内只能传输一个用户设备UE的逻辑信道，因此Iub接口的一个下行共享信道DSCH的FP数据帧仅包含某个用户设备UE的DSCH信道的传输块。
3.在下行方向，Iub接口中的PCH FP数据帧中包含了一个TTI内寻呼信道PCH的传输块，该寻呼信道PCH承载了由控制无线网络控制器CRNC产生的PCCH(寻呼控制信道)逻辑信道，该寻呼控制信道PCCH承载了控制无线网络控制器CRNC中的RRC(无线资源控制)层产生的TYPE I寻呼消息。
4.在下行方向，高速下行共享信道HS-DSCH的一个Iur/Iub接口的FP数据帧仅包含某个用户设备UE的在源无线网络控制器SRNC中的MAC-d产生的协议数据单元PDU。
5.Iur/Iub接口FP数据帧，即使只承载了一个用户设备UE的用户面数据单元，但由于存在不同QoS需求的多业务复用的情况，多个传输信道可能复用在一个物理信道上，因此一个FP数据帧中可能存在不同QoS需求的传输信道的传输块。
根据上述分析并基于优化QoS与无线资源的原则，本发明针对IP RAN中应用DiffServ的问题提出了Iur/Iub接口中的数据流的优先级的确定方法(以下简称优先级确定准则”)：
(1)根据前面的分析，除了Iub接口的前向接入信道FACH和寻呼信道PCH的FP数据帧外，其它的Iur/Iub接口的FP数据帧仅包含一个用户设备UE的用户数据块，因此，可以根据无线网络控制器RNC已知的与QoS相关的信息，即在无线接入承载RAB建立或修改过程中由核心网提供的无线接入承载RAB的QoS属性参数，以及来自Iu接口的核心网标记的区分服务码点DSCP值，确定承载各FP数据帧的IP分组的优先级。对于一个FP数据帧中可能存在不同QoS需求的传输信道的传输块的情况，可按照所复用业务中最高数据速率，或者最高QoS需求的业务确定优先级。由于无线资源控制RRC信令与用户数据共同使用相同的无线承载(无线资源控制RRC消息和其直接透明传输的核心网高层信令由DCCH承载)，对包含无线资源控制RRC信令数据的FP数据帧，可分配较高的优先级。
(2)对于Iub接口的前向接入信道FACH数据帧，尽管可以按照所复用逻辑信道中最高QoS需求的业务确定优先级，但为了易于实现，可以采用一个预定义的优先级。由于寻呼消息是无连接的无线资源控制RRC消息，寻呼信道PCH的FP数据帧可分配较低的优先级。
(3)因MAC-c/sh功能实体不存在于节点B中导致在节点B的Iub接口处无法区分不同用户的RACH/CPCH数据帧，因此，对Iub接口的RACH/CPCH数据帧，可以简单地采用相同的一个预定义的优先级。于Iur接口的RACH/CPCH数据帧，可以采取两种方法确定优先级，即仍不对用户进行区分采用与Iub接口RACH/CPCH数据帧相同的预定义的优先级，或者对不同用户的Iur接口的RACH/CPCH数据帧根据QoS需求的不同分配不同的优先级。
(4)所有承载无线网络层控制平面无线应用协议，包括无线网络子***应用部分RNSAP和节点B应用部分NBAP的IP分组，均分配最高的优先级。对于UMTS无线接入网UTRAN中的操作与维护O&M数据流，则可分配较低的优先级。
(5)在相同情况下上行方向数据流比下行方向数据具有较高的优先级。这是因为，来自上行方向的数据流是直接来自空中接口的数据，它已经消耗了作为资源瓶颈的无线资源，当IP传输网发生拥塞需要丢弃IP分组时，在同样情况下丢弃上行方向数据IP分组将造成无线资源的消耗，而下行方向数据是来自核心网的数据，在到达节点B之前仍未占用无线资源，因此可考虑首先丢弃。
(6)当用户设备UE处于软切换状态时，在上行方向，若专用传输信道DCH对应的FP数据帧将来自漂移无线网络控制器DRNC，这时该经过漂移无线网络控制器DRNC的DCH FP数据帧较直接由Iub接口到达的DCH FP数据帧具有较高的优先级。这是因为在上行方向源无线网络控制器SRNC将完成宏分集操作(DRNC也可能完成部分宏分集操作)，即对各个软切换支路进行选择性合并。为了完成宏分集操作，需要所有上行方向软切换支路在一定的时间内到达，以避免对无线承载业务产生较大的时延，及需要较大的缓冲存储器。因此，给予经过漂移无线网络控制器DRNC的上行DCH FP数据帧较高的优先级，将有利于改善软切换的性能和QoS。同样，为了避免下行软切换支路的损失，在下行方向，若专用传输信道DCH对应的FP数据帧需经由漂移无线网络控制器DRNC到达其控制的节点B，该经过漂移无线网络控制器DRNC的DCH FP数据帧较直接由Iub接口送往节点B的DCH FP数据帧具有较高的优先级。
(7)当无线链路控制RLC采用AM(确认模式)模式时，为了减少在无线接口造成的传输时延，以改善具有端到端流量控制功能的高层协议如TCP(传输控制协议)的性能，对于承载含有无线链路控制RLC重传协议数据单元PDU的IP分组，应分配较高的优先级。另外，AM模式无线链路控制RLC还具有STATUS、RESET、及RESET ACK等控制协议数据单元PDU，对承载含有此类RLC控制协议数据单元PDU的IP分组，应分配较高优先级。由于UMTS无线接入网UTRAN中只有下行链路的无线链路控制RLC实体，因此该原则只能在下行方向应用。
区分服务码点DSCP是由IP网络边缘节点标记的，因此，为了在无线网络控制器RNC和节点B中对外出(Egress)的IP分组进行分类并标记区分服务码点DSCP值，下面将分别对在Iub接口从节点B外出，以及在Iur、Iub接口处从无线网络控制器RNC外出的用户面IP分组数据流作进一步的分析。
节点B从Iub接口对外发送的数据流即为上行方向Iub接口FP数据帧、节点B应用部分NBAP信令与操作与维护O&M数据流。
无线网络控制器RNC从Iur接口对外发送的数据包括：
□透明转发的来自Iub接口的上行DCH FP数据帧；
□来自Iub接口的上行RACH/CPCH FP数据帧，经MAC-c/sh处理后的媒体接入控制MAC层服务数据单元SDU形成对应的Iur接口上行RACH/CPCH FP数据帧；
□该无线网络控制器RNC作为源无线网络控制器SRNC产生的送往漂移无线网络控制器DRNC的下行方向Iur接口FP数据帧；
□无线网络子***应用部分RNSAP信令流；
无线网络控制器RNC从Iub接口对外发送的数据包括：
□透明转发的来自Iur接口的下行DCH/HS-DSCH FP数据帧；
□来自Iur接口的下行DSCH FP数据帧，经MAC-c/sh处理后的媒体接入控制MAC层服务数据单元SDU形成对应的Iub接口下行DSCH FP数据帧；
□来自Iur接口的下行FACH FP数据帧，经MAC-c/sh处理后与其它逻辑信道复用形成Iub接口下行FACH FP数据帧；
□由该无线网络控制器RNC产生的直接送往节点B的下行方向Iub接口FP数据帧；
□节点B应用部分NBAP信令与操作与维护O&M数据流；
图9所示为IP RAN传输网络，由于Iur/Iub接口的传输网是同一个IP网络，因此无线网络控制器RNC在Iur/Iub的外出端口及节点B在Iub的外出端口处标记区分服务码点DSCP时，应采用相同的策略进行IP分组分类和区分服务码点DSCP标记。
根据以上分析和本发明提出的Iur/Iub接口中数据流优先级的确定方法，本发明提出的节点B侧Iub接口外出IP分组、无线网络控制器RNC侧Iub接口外出IP分组及无线网络控制器RNC侧Iur接口外出IP分组分类与区分服务码点DSCP值标记方法分别如图10(a)、10(b)和10(c)所示。
如图10(a)所示，在步骤S11，在节点B侧Iub接口外出方向，对所有该节点B产生的上行方向Iub接口数据流，包括DCHFP数据帧、RACH/CPCH FP数据帧、节点B应用部分NBAP信令与操作与维护O&M数据流，根据优先级确定准则(1)(3)(4)，确定无线网络控制器RNC/节点B统一的控制面和用户面的IP分组优先级。由于从节点B侧Iub接口外出的均为上行方向数据流，因此，接着执行步骤S12，根据优先级确定准则(5)，增加由节点B发出的IP分组优先级。接着执行步骤S13，对需经由漂移无线网络控制器DRNC到达源无线网络控制器SRNC的DCH FP数据帧，还应根据优先级确定准则(6)，增加承载该DCH FP数据帧的IP分组优先级。在步骤S14，根据IP分组优先级，按照RNC/Node B统一的映射关系标记IP分组的DSCP值。
如图10(b)所示，在无线网络控制器RNC侧Iub接口外出方向，对要进行不同的处理的数据帧或数据流分为三种并列的情况。第一种情况是在步骤S21，对该无线网络控制器RNC产生的直接送往节点B的下行方向Iub接口FP数据帧、节点B应用部分NBAP信令与操作与维护O&M数据流，根据优先级确定准则(1)(2)(4)，确定无线网络控制器RNC/节点B统一的控制面和用户面的IP分组优先级。接着进行到步骤S22，若FP数据帧包含无线链路控制RLC采用AM模式的无线接入承载RAB数据单元，根据优先级确定准则(7)，对于承载含有无线链路控制RLC重传协议数据单元PDU的IP分组，以及承载含有STATUS、RESET、及RESET ACK等RLC控制协议数据单元PDU的IP分组，应增加其对应IP分组优先级。第二种情况是在步骤S23，对经MAC-c/sh处理后的Iub接口下行FACH FP数据帧，根据优先级确定准则(2)，确定无线网络控制器RNC/节点B统一的其对应的IP分组优先级。一旦确定了上述两类数据流的IP分组优先级，进行到步骤S25，按照无线网络控制器RNC/节点B统一的映射关系标记IP分组的区分服务码点DSCP值。另外，第三种情况是在步骤S24，对需透明转发的来自Iur接口的下行DCH/HS-DSCHFP数据帧，以及经MAC-c/sh处理后形成的Iub接口DSCH FP数据帧，则直接将原从Iur进入的对应数据帧的IP分组的区分服务码点DSCP域，作为送往Iub接口的对应数据帧的IP分组的区分服务码点DSCP。
如图10(c)所示，在无线网络控制器RNC侧Iur接口外出方向，也对要进行不同的处理的数据帧或数据流分为三种并列的情况。第一种情况是在步骤S31，对该无线网络控制器RNC作为源无线网络控制器SRNC产生的送往漂移无线网络控制器DRNC的下行方向Iur接口FP数据帧与无线网络子***应用部分RNSAP信令，根据优先级确定准则(1)(4)，确定无线网络控制器RNC/节点B统一的控制面和用户面的IP分组优先级，接着执行步骤S34，若FP数据帧包含无线链路控制RLC采用AM模式的无线接入承载RAB数据单元，根据优先级确定准则(7)，对于承载含有无线链路控制RLC重传协议数据单元PDU的IP分组，以及承载含有STATUS、RESET、及RESET ACK等RLC控制协议数据单元PDU的IP分组，应增加其对应IP分组优先级，接着执行步骤S35，若该FP数据帧为需经由漂移无线网络控制器DRNC到达源无线网络控制器SRNC的DCH FP数据帧，根据优先级确定准则(6)，还应增加承载该DCH FP数据帧的IP分组优先级。接着执行步骤S36，一旦确定了上述类型数据流的IP分组优先级，即可按照无线网络控制器RNC/节点B统一的映射关系标记IP分组的区分服务码点DSCP值。第二种情况是在步骤S32，对需透明转发的来自Iub接口的上行DCH FP数据帧，则直接拷贝原从Iur进入的对应数据帧的IP分组的区分服务码点DSCP域，作为送往Iub接口的对应数据帧的IP分组的区分服务码点DSCP。第三种情况是在步骤S33，对经MAC-c/sh处理后形成对应的Iur接口上行RACH/CPCH FP数据帧，根据优先级确定准则(3)确定优先级并标记区分服务码点DSCP。
需要说明的是，对前述的本发明所提出的Iur/Iub接口中的数据流优先级的确定准则，在具体实施中，可以根据需要，如为了减少实现的复杂性，选择性地选用其中的某些项或全部。因此，如果“优先级确定准则”中的某些项未采用，则在上述图10(a)、10(b)和10(c)所示的Iur/Iub接口中数据流优先级的确定方法中，包含该项准则的对应步骤即可省略。
另外需要说明的是，本发明并不限于具体的Iur/Iub接口中数据流的优先级与区分服务码点DSCP的映射关系，在具体实现中可由网络运营商根据具体的网络配置和运营策略进行配置。
下面结合一个具体的实例，进一步说明本发明提出的在IPRAN中应用DiffServ实现QoS保证时IP分组分类与区分服务码点DSCP标记的方法。
图11给出了一个UMTS无线接入网UTRAN数据流优先级与DiffServ的PHB类别分配的典型例子。在该实例中，优先级划分为共10个等级，其中，根据优先级确定准则(4)，RNSAP/NBAP等控制面无线应用协议数据流优先级最高，取值为1，操作与维护O&M数据流优先级最低，取值为10。
如前所述，在无线网络控制器RNC中可以获得两种与QoS相关的信息，即在无线接入承载RAB建立或修改过程中由核心网提供的无线接入承载RAB的QoS属性参数，以及来自Iu接口的核心网标记的区分服务码点DSCP值。对UMTS承载业务数据流，在此实例中，仅简单地根据无线接入承载RAB建立或修改过程中由核心网提供的无线接入承载RAB的QoS属性参数中的业务类型分配不同的优先级，即会话类型业务为2，流类型业务为3～5，交互类型业务为6～8，背景类型业务为9。对于流类型和交互类型业务，初始优先级均分别取值为3和6。
图11还给出了优先级与DiffServ的PHB类别的映射关系，其中，高优先级10和9对应DiffServ的EF类，优先级8、7、6分别对应DiffServ的AF11、AF12和AF13，优先级5、4、3分别对应DiffServ的AF21、AF22和AF23，低优先级2和1则对应DiffServ的BE类。在本例中，DiffServ的PHB类别与区分服务码点DSCP的映射关系，则采用图6所示的典型值。
在节点B侧Iub接口外出方向，首先对所有该节点B产生的上行方向Iub接口数据流，包括DCH FP数据帧、RACH/CPCHFP数据帧、节点B应用部分NBAP信令与操作与维护O&M数据流，根据优先级确定准则(1)(3)(4)，确定IP分组优先级。具体来说，由于DCH信道可承载各种业务类型，而随机接入信道RACH与公共分组信道CPCH信道典型地可承载交互类型和背景类型业务，因此，可按图11依据所承载的业务类型，分配相应DCH FP数据帧及RACH/CPCH FP数据帧的优先级。对节点B应用部分NBAP信令与操作与维护O&M数据流，则优先级分别取为10和1。
由于从节点B侧Iub接口外出的均为上行方向数据流，因此，根据优先级确定准则(5)，将所有由节点B发出的IP分组优先级加1；对需经由漂移无线网络控制器DRNC到达源无线网络控制器SRNC的DCH FP数据帧，根据优先级确定准则(6)，将承载该DCH FP数据帧的IP分组优先级加1。如果某数据流的优先级增加后大于10，则仍取值为10。确定了优先级以后，即可按照图11所示的优先级与DiffServ的PHB类别的映射关系，以及图6所示的DiffServ的PHB类别与区分服务码点DSCP的映射关系，完成节点B侧Iub接口外出方向的数据流区分服务码点DSCP的标记。
同时，在无线网络控制器RNC侧Iub接口外出方向，对该无线网络控制器RNC产生的直接送往节点B的下行方向Iub接口FP数据帧、节点B应用部分NBAP信令与操作与维护O&M数据流，根据优先级确定准则(1)(2)(4)，确定IP分组优先级。具体来说，各FP数据帧对应的IP分组优先级，可根据相应传输信道承载的业务类型按图11进行分配。对节点B应用部分NBAP信令与操作与维护O&M数据流，则优先级分别取为10和1。
若FP数据帧包含无线链路控制RLC采用AM模式的无线接入承载RAB数据单元，根据优先级确定准则(7)，对于承载含有无线链路控制RLC重传协议数据单元PDU的IP分组，以及承载含有STATUS、RESET、及RESET ACK等RLC控制协议数据单元PDU的IP分组，将该FP数据帧对应的IP分组优先级加1。对经MAC-c/sh处理后的Iub接口下行FACH FP数据帧，根据优先级确定准则(2)确定其对应的IP分组优先级，在本示例中，将Iub接口下行FACH FP数据帧对应的IP分组优先级固定地取值为3，而PCH FP数据帧对应的IP分组优先级固定地取值为2。
一旦确定了上述两类数据流的IP分组优先级，即可按照图11所示的优先级与DiffServ的PHB类别的映射关系，以及图6所示的DiffServ的PHB类别与区分服务码点DSCP的映射关系，完成无线网络控制器RNC侧Iub接口外出方向的数据流区分服务码点DSCP的标记。另外，对需透明转发的来自Iur接口的下行DCH/HS-DSCH FP数据帧，以及经MAC-c/sh处理后形成的Iub接口DSCH FP数据帧，则直接将原从Iur进入的对应数据帧的IP分组的区分服务码点DSCP域，作为送往Iub接口的对应数据帧的IP分组的区分服务码点DSCP。
在无线网络控制器RNC侧Iur接口外出方向，对该无线网络控制器RNC作为源无线网络控制器SRNC产生的送往漂移无线网络控制器DRNC的下行方向Iur接口FP数据帧与无线网络子***应用部分RNSAP信令，根据优先级确定准则(1)(4)，确定IP分组优先级。具体来说，各FP数据帧对应的IP分组优先级，可根据相应传输信道承载的业务类型按图11进行分配，而无线网络子***应用部分RNSAP信令的优先级为10。
若FP数据帧包含无线链路控制RLC采用AM模式的无线接入承载RAB数据单元，根据优先级确定准则(7)，对于承载含有无线链路控制RLC重传协议数据单元PDU的IP分组，以及承载含有STATUS、RESET、及RESET ACK等RLC控制协议数据单元PDU的IP分组，将该FP数据帧对应的IP分组优先级加1。若该FP数据帧为需经由漂移无线网络控制器DRNC到达源无线网络控制器SRNC的DCH FP数据帧，根据优先级确定准则(6)，将该FP数据帧对应的IP分组优先级加1。对经MAC-c/sh处理后形成对应的Iur接口上行RACH/CPCH FP数据帧，在本示例中为了简化，仍不对用户进行区分而采用与Iub接口RACH/CPCH数据帧相同的预定义的优先级，即优先级取值为3。
一旦确定了上述数据流的IP分组优先级，即可按照图11所示的优先级与DiffServ的PHB类别的映射关系，以及图6所示的DiffServ的PHB类别与区分服务码点DSCP的映射关系，完成无线网络控制器RNC侧Iur接口外出方向的数据流区分服务码点DSCP的标记。另外，对需透明转发的来自Iub接口的上行DCHFP数据帧，则直接拷贝原从Iur进入的对应数据帧的IP分组的区分服务码点DSCP域，作为送往Iub接口的对应数据帧的IP分组的区分服务码点DSCP。
尽管作为示范性的例子，在上述示例中，采用了图11所示的IPRAN中数据流优先级与DiffServ的PHB类别分配的例子，但是，如前所述，本发明提出的方法并不限于具体的Iur/Iub接口中数据流的优先级与区分服务码点DSCP的映射关系，在具体实现中可由网络运营商根据具体的网络配置和运营策略进行配置。

Claims (11)

1.一种在基于IP传输的通用移动通信***UMTS无线接入网中应用区分服务实现服务质量QoS保证时对区分服务码点DSCP进行标记的方法，其中所述移动通信***包括：核心网、一个或多个通用移动通信***无线接入网UTRAN以及多个用户设备UE，其中核心网通过Iu接口与UTRAN通信；所述UTRAN通过Uu接口与一个或多个UE通信，每个所述UTRAN包括多个无线网络控制器RNC，以及一个或多个通过Iub接口与所述RNC通信的节点B，每个节点B包括一个或多个小区，而RNC之间则通过Iur接口通信；所述方法包括如下步骤：
在节点B侧Iub接口外出方向，对所有该节点B产生的上行方向Iub接口数据流分类为DCH FP数据帧、RACH/CPCH FP数据帧、节点B应用部分NBAP信令与操作与维护O&M数据流，按照优化QoS与无线资源的原则分配和调整所分类的各个数据流的优先级；
在无线网络控制器侧Iur接口外出方向，把所发送的数据分类为：透明转发的来自Iub接口的上行DCH FP数据帧；来自Iub接口的上行RACH/CPCH FP数据帧，经媒体接入控制层功能实体MAC-c/sh处理后的媒体接入控制MAC层服务数据单元SDU，所形成的对应该Iur接口的上行RACH/CPCH FP数据帧；以该无线网络控制器作为源无线网络控制器SRNC产生的送往漂移无线网络控制器DRNC的下行方向Iur接口FP数据帧；以及无线网络子***应用部分RNSAP信令流，按照优化QoS与无线资源的原则分配和调整所分类的各个数据流的优先级；
在无线网络控制器侧Iub接口外出方向，把所发送的数据分类为：透明转发的来自Iur接口的下行DCH/HS-DSCH FP数据帧；来自Iur接口的下行DSCH FP数据帧，经MAC-c/sh处理后的媒体接入控制MAC层服务数据单元SDU，所形成的对应该Iub接口的下行DSCH FP数据帧；来自Iur接口的下行FACH FP数据帧，经MAC-c/sh处理后与其它逻辑信道复用形成Iub接口下行FACH FP数据帧；由该无线网络控制器RNC产生的直接送往节点B的下行方向Iub接口FP数据帧；以及节点B应用部分NBAP信令与操作与维护O&M数据流，按照优化QoS与无线资源的原则分配和调整所分类的各个数据流的优先级。
2.根据权利要求1所述的方法，其中对在节点B侧Iub接口外出方向的各种数据流分配优先级的步骤进一步包括如下步骤：
对该节点B产生的上行方向Iub接口数据流中的DCH FP数据帧和RACH/CPCH FP数据帧，依据所承载的业务类型分配相应DCH FP数据帧及RACH/CPCH FP数据帧的优先级；
对节点B应用部分NBAP信令取最高优先级，对操作与维护O&M数据流取较低优先级；
增加由节点B发出的IP分组优先级；
对需经由漂移无线网络控制器到达源无线网络控制器的DCH FP数据帧，增加承载该DCH-FP数据帧的IP分组优先级；以及
根据IP分组优先级，按照RNC/节点B统一的映射关系标记IP分组的DSCP值。
3.根据权利要求1所述的方法，其中对在无线网络控制器侧Iub接口外出方向的各种数据流分配优先级的步骤进一步包括如下步骤：
对该无线网络控制器RNC产生的直接送往节点B的下行方向Iub接口FP数据帧，根据其相应传输信道承载的业务类型分配各FP数据帧对应的IP分组优先级；
对节点B应用部分NBAP信令取最高优先级，对操作与维护O&M数据流取较低优先级；
若FP数据帧包含无线链路控制RLC采用AM模式的无线接入承载RAB数据单元，对于承载含有无线链路控制RLC重传协议数据单元PDU的IP分组，以及承载含有STATUS、RESET、及RESET ACK的RLC控制协议数据单元PDU的IP分组，则增加该FP数据帧对应的IP分组优先级；
对经MAC-c/sh处理后的Iub接口下行的FACH FP数据帧，采用一个预定义的优先级，对寻呼信道PCH的FP数据帧分配较低的优先级；
按照无线网络控制器RNC/节点统一的映射关系标记IP分组的DSCP值；
对需透明转发的来自Iur接口的下行DCH/HS-DSCH FP数据帧，以及经MAC-c/sh处理后形成的Iub接口DSCH FP数据帧，则直接将原从Iur进入的对应数据帧的IP分组的区分服务码点DSCP域，作为送往Iub接口的对应数据帧的IP分组的区分服务码点DSCP。
4.根据权利要求1所述的方法，其中对在无线网络控制器侧Iur接口外出方向的各种数据流分配优先级的步骤进一步包括如下步骤：
对该无线网络控制器RNC作为源无线网络控制器SRNC产生的送往漂移无线网络控制器DRNC的下行方向Iur接口FP数据帧与无线网络子***应用部分RNSAP信令，根据相应传输信道承载的业务类型确定各FP数据帧对应的IP分组优先级；
若FP数据帧包含无线链路控制RLC采用AM模式的无线接入承载RAB数据单元，对于承载含有无线链路控制RLC重传协议数据单元PDU的IP分组，以及承载含有STATUS、RESET、及RESET ACK的RLC控制协议数据单元PDU的IP分组，增加其对应IP分组优先级；
若FP数据帧为需经由漂移无线网络控制器DRNC到达源无线网络控制器SRNC的DCH FP数据帧，增加承载该DCH FP数据帧的IP分组优先级；
一旦确定了上述类型数据流的IP分组优先级，按照无线网络控制器RNC/节点B统一的映射关系标记IP分组的区分服务码点DSCP值；
对需透明转发的来自Iub接口的上行DCH FP数据帧，则直接拷贝原从Iur进入的对应数据帧的IP分组的区分服务码点DSCP域，作为送往Iub接口的对应数据帧的IP分组的区分服务码点DSCP；
对经MAC-c/sh处理后形成对应的Iur接口上行RACH/CPCH FP数据帧，采用相同的一个预定义的优先级，并标记区分服务码点DSCP。
5.根据权利要求1所述的方法，其中：
对在节点B侧Iub接口外出方向的各种数据流分配优先级的步骤进一步包括步骤：对该节点B产生的上行方向Iub接口数据流中的DCP FP数据帧和RACH/CPCH FP数据帧，依据所承载的业务类型分配相应的DCH FP数据帧及RACH/CPCH FP数据帧的优先级；
对在无线网络控制器侧Iub接口外出方向的各种数据流分配优先级的步骤进一步包括步骤：对该无线网络控制器RNC产生的直接送往节点B的下行方向Iub接口FP数据帧，根据其相应传输信道承载的业务类型分配各FP数据帧对应的IP分组优先级；
对在无线网络控制器侧Iur接口外出方向的各种数据流分配优先级的步骤进一步包括步骤：对该无线网络控制器RNC作为源无线网络控制器SRNC产生的送往漂移无线网络控制器DRNC的下行方向Iur接口FP数据帧与无线网络子***应用部分RNSAP信令，根据相应传输信道承载的业务类型确定各FP数据帧对应的IP分组优先级。
6.根据权利要求1所述的方法，其中：
对在节点B侧Iub接口外出方向的各种数据流分配优先级的步骤进一步包括步骤：对节点B应用部分NBAP信令取最高优先级，对操作与维护O&M数据流取较低优先级；
对在无线网络控制器侧Iub接口外出方向的各种数据流分配优先级的步骤进一步包括步骤：对节点B应用部分NBAP信令取最高优先级，对操作与维护O&M数据流取较低优先级；
对在无线网络控制器侧Iur接口外出方向的各种数据流分配优先级的步骤进一步包括步骤：对节点B应用部分NBAP信令取最高优先级，对操作与维护O&M数据流取较低优先级。
7.根据权利要求1所述的方法，其中：
对在节点B侧Iub接口外出方向的各种数据流分配优先级的步骤进一步包括步骤：增加由节点B发出的IP分组优先级。
8.根据权利要求1所述的方法，其中：
对在节点B侧Iub接口外出方向的各种数据流分配优先级的步骤进一步包括步骤：对需经由漂移无线网络控制器到达源无线网络控制器的DCH FP数据帧，增加承载该DCH FP数据帧的IP分组优先级；
对在无线网络控制器侧Iur接口外出方向的各种数据流分配优先级的步骤进一步包括步骤：增加承载该DCH FP数据帧的IP分组优先级。
9.根据权利要求1所述的方法，其中：
对在无线网络控制器侧Iub接口外出方向的各种数据流分配优先级的步骤进一步包括步骤：若FP数据帧包含无线链路控制RLC采用AM模式的无线接入承载RAB数据单元，对于承载含有无线链路控制RLC重传协议数据单元PDU的IP分组，以及承载含有STATUS、RESET、及RESET ACK的RLC控制协议数据单元PDU的IP分组，则增加该FP数据帧对应的IP分组优先级；
对在无线网络控制器侧Iur接口外出方向的各种数据流分配优先级的步骤进一步包括步骤：若FP数据帧包含无线链路控制RLC采用AM模式的无线接入承载RAB数据单元，对于承载含有无线链路控制RLC重传协议数据单元PDU的IP分组，以及承载含有STATUS、RESET、及RESET ACK的RLC控制协议数据单元PDU的IP分组，增加其对应IP分组优先级。
10.根据权利要求1所述的方法，其中：
对在无线网络控制器侧Iub接口外出方向的各种数据流分配优先级的步骤进一步包括步骤：对经MAC-c/sh处理后的Iub接口下行FACH FP数据帧，采用一个预定义的优先级，由于寻呼消息是无连接的无线资源控制RRC消息，对寻呼信道PCH的FP数据帧分配较低的优先级；
对在无线网络控制器侧Iur接口外出方向的各种数据流分配优先级的步骤进一步包括步骤：对经MAC-c/sh处理后形成对应的Iur接口上行RACH/CPCH FP数据帧，采用相同的一个预定义的优先级，并标记区分服务码点DSCP。
11.根据上述任何一项权利要求所述的方法，其中当网络出现拥塞时，级别高的数据流在排队和占用资源时比级别低的数据流有更高的优先权，同一队列中丢弃优先级越低的分组。
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