CN102316483A - 一种EVDO***中保证应用业务QoS的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种EVDO***中保证应用业务QoS的方法，包括如下步骤：对主连接单流上的报文进行检测及统计，识别出用户当前的主应用业务类型；根据所述当前的主应用业务类型的QoS需求，进行无线侧的网络资源分配；对于所述当前的主应用业务类型，当对其分配的累计流量或者平均速率超过预设的门限值时，将分配的网络资源进行释放。采用本发明方法，能够为不同传输需求的应用业务提供QoS保证，从而大大改善用户的体验，同时也能够使得整个网络的***资源得到充分合理的利用。本发明还公开了一种EVDO***中保证应用业务QoS的装置，包括主业务类型识别模块、资源分配模块和保护恢复模块。

Description

一种EVDO***中保证应用业务QoS的方法及装置
技术领域
本发明属于通信技术领域，尤其涉及一种CDMA20001x-EVDO移动通信***(简称EVDO***)中保证用户应用业务QoS(服务质量，Quality of Service)的方法及装置。
背景技术
随着移动通信业务的不断普及和发展，CDMA20001x-EVDO无线通信***已不再仅仅被狭义的定位为完成对文件下载、网页浏览等一类传统业务数据承载的功能。而对于越来越丰富多样的应用业务的承载，同时也意味着要求无线通信***为用户不同应用业务提出的不同传输需求(带宽、时延)提供不同的服务质量(Quality of Service，QoS)保证，然而与之矛盾的是无线通信***中有限的网络资源(带宽、连接)。这使得对于应用业务数据的传统无识别区分式的粗放管理往往会导致在网络负荷较高的情况下，一类有较高服务质量需求的应用业务获得较少的网络资源，严重影响用户体验。通过对不同应用业务进行无线网络资源的精细分配，为不同传输需求的应用业务提供QoS保证，将能够大大改善用户的体验，同时也能够使得整个网络的***资源得到充分合理的利用。
EVDO(Evolution Data Only)RevA(A版本)在标准上支持完善的QoS架构，通过无线链路层多流承载上层不同的应用业务，自然的可以为用户的不同应用业务提供QoS保证，然而目前绝大部分终端不支持发起多流协商，所有应用业务都承载在一个单流(主连接)上传输，而主要原因是通用的操作***和第三方应用软件和通信制式相对独立，没有应用EVDO芯片提供的QoS功能。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对目前EVDO***中QoS应用存在的问题，提出了一种用户在主连接单流上承载各种上层应用业务时，保证用户应用业务QoS的方法及装置。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案包括：
一种EVDO***中保证应用业务QoS的方法，包括如下步骤：
对主连接单流上的报文进行检测及统计，识别出用户当前的主应用业务类型，当前的主应用业务类型定义为用户当前主要使用的上层应用业务类型；
根据所述当前的主应用业务类型的QoS需求，进行无线侧(Access Network，简称AN)的网络资源分配。
进一步地，通过对主连接单流上的报文进行检测及统计，识别出用户当前的主应用业务类型，具体包括：
核心网侧(Packet Data Service Node，简称PDSN)在报文头部标识出该报文对应的业务类型，并将报文发送到无线侧；
无线侧接收核心网侧发送的所述报文，并通过报文标识分类统计各种业务的流量；
无线侧以流量统计数据为依据判断用户当前的主应用业务类型。
进一步地，所述对主连接单流上的报文进行检测及统计，是周期性地进行检测和统计。
更进一步地，当前的主应用业务类型的检测算法为：
如果当前是第一个检测周期，即当前检测周期数n取1，则Sn＝Rn；
如果当前不是第一个检测周期，则Sn＝(Sn-1+Rn*(τ-1))/τ；
其中，Rn＝Tn/Tsn*100％；
Tn：业务类型A当前检测周期n的总流量(以字节为单位)；
Tsn：所有业务类型当前检测周期n的总流量(以字节为单位)；
Rn：业务类型A当前检测周期n内流量占比；
Sn：滤波后业务类型A当前周期n的流量占比；
Sn-1：滤波后业务类型A上一检测周期n-1的流量占比；
τ：滤波检测时间常量，τ为正数。
进一步地，当无线侧第一次收到QoS应用业务类型报文时，直接以该报文对应的业务类型作为所述当前的主应用业务类型。
进一步地，本发明方法还包括步骤：
对于所述当前的主应用业务类型，当对其分配的累计流量或者平均速率超过预设的门限值时，将分配的网络资源进行释放，使该业务类型不再获得无线侧的QoS保证。
一种EVDO***中保证应用业务QoS的装置，包括：
主业务类型识别模块，用于对主连接单流上的报文进行检测及统计，识别出用户当前的主应用业务类型，当前的主应用业务类型定义为用户当前主要使用的上层应用业务类型；
资源分配模块，用于根据所述当前的主应用业务类型的QoS需求，进行无线侧的网络资源分配。
进一步地，所述主业务类型识别模块包括：
业务类型标识子模块，用于在核心网侧的报文头部标识出该报文对应的业务类型，并将报文发送到无线侧；
流量统计子模块，用于在无线侧接收核心网侧发送的所述报文，并通过报文标识分类统计各种业务的流量；
主业务类型判断子模块，用于在无线侧以流量统计数据为依据判断用户当前的主应用业务类型。
进一步地，所述主业务类型识别模块还用于，当无线侧第一次收到QoS应用业务类型报文时，直接以该报文对应的业务类型作为所述当前的主应用业务类型。
进一步地，本发明装置还包括保护恢复模块，该模块用于：对于所述当前的主应用业务类型，当对其分配的累计流量或者平均速率超过预设的门限值时，将分配的网络资源进行释放，使该业务类型不再获得无线侧的QoS保证。
本发明的有益效果为：
对于用户在主连接单流上承载各种上层应用业务，本发明通过对主连接单流上的报文进行检测及统计，从而识别出用户当前的主应用业务，进而根据该应用业务的实际QoS需求(带宽、时延等)进行无线侧的资源分配(包括资源预留)。采用本发明方法，能够为不同传输需求的应用业务提供QoS保证，从而大大改善用户的体验，同时也能够使得整个网络的***资源得到充分合理的利用。
本发明技术方案简便易实施，同时具有成本低的优点，便于产业推广使用。
附图说明
图1为本发明EVDO***中保证应用业务QoS的方法原理示意图；
图2为本发明EVDO***中保证应用业务QoS的方法流程示意图；
图3为本发明中无线侧收到第一个QoS应用业务类型报文时处理流程示意图；
图4为本发明中无线侧进行周期性检测时的处理流程示意图；
图5为本发明中保护恢复流程示意图；
图6为本发明EVDO***中保证应用业务QoS的装置结构示意图；
图7为主业务类型识别模块组成示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1为本发明EVDO***中保证应用业务QoS的方法原理示意图，如图1所示，本发明中，对于AT(接入终端，Access Terminal)与AppServer之间的上层应用业务，核心网侧通过DPI模块对业务报文进行识别，并对不同应用业务类型的报文进行标识，图1中通过不同的填充图案进行标识，无线侧收到应用业务报文后，对不同应用业务的报文进行分类流量统计，从而识别出用户当前的主要应用业务，即主应用业务类型，本实施例中为填充图案为左斜线的业务类型。对于该主要应用业务，无线侧映射到对应的QoS资源分配策略，进而进行资源分配。从而在无线侧包括空口(RLP主连接)获得满足上层应用业务需求的传输特性，使得接入终端的用户在进行QoS应用业务时获得良好的体验和感知。图1中，各字符含义如下：PCF：Packet Control Function，分组控制功能模块；AppServer：Application Server，应用服务器；Router：路由器；RLP：Radio Link Protocol，无线链路协议。
图2为本发明EVDO***中保证应用业务QoS的方法流程示意图，如图2所示，本发明EVDO***中保证应用业务QoS的方法具体包括如下步骤：
步骤201、无线侧接收核心网侧发送的用户应用业务报文，报文头部由核心网侧标识出业务报文对应的上层应用业务类型，如文件下载、语音视频、网页浏览等，无线侧按照上层应用业务类型分类进行流量统计，从而检测识别出用户当前的主应用业务类型。具体包括：
(1)标识携带：核心网侧通过DPI(Deep Pakcet Inspect，深度报文识别)功能识别用户的不同应用业务类型的报文，并通过报文标识携带给无线侧。
(2)流量统计：无线侧接收核心网侧发送的应用业务报文，并通过报文标识分类统计当前用户各种应用业务的流量。
(3)业务检测：无线侧以流量统计数据为依据判断用户当前的主应用业务类型；主应用业务类型定义为在当前时间段内用户主要使用的上层应用业务，若主应用业务类型为QoS应用，如语音视频业务，则无线侧可以通过配置的QoS资源分配策略，大大提升用户这类业务的体验感知。主应用业务衡量的依据是用户不同业务的流量，给出量化的计算判定方法。
由于在一次连接中用户主应用业务类型可能存在变化，为了能够动态更新用户的主应用业务类型，设定业务检测周期，则在每个业务检测周期内，无线侧对该周期内的所有应用业务根据业务流量进行计算权衡，确定当前用户在当前周期内使用的主应用业务类型。当检测到用户主应用业务类型发生变化，则将会根据对应的新的QoS资源分配策略进行网络资源重新分配/更新。
周期性业务检测的不足在于存在一定的检测滞后性，对于稳定持续进行应用业务的用户来说，这种检测是近似准确的，但是对于进行突发性小流量业务的用户(典型的为手机用户)，这种周期性检测的滞后性可能导致在无线侧还未能够检测出用户的主应用业务类型，而用户就已经结束了业务。
为了对进行突发性小流量业务的用户实现QoS的保证，也为了对稳定持续进行应用业务的用户在无线侧初次收到QoS应用业务类型报文时能够据此进行资源分配，本发明实施例中，在无线侧初次接收到QoS应用业务类型的报文时，直接判定当前用户的主应用业务类型为该初次接收到的报文所对应的应用业务类型，并据此进行网络资源分配。
因而，本发明实施例中，本发明方法包括两个阶段：1、当第一次收到QoS应用业务类型报文时，直接判定当前用户的主应用业务类型为该初次接收到的报文所对应的应用业务类型；2、当非第一次收到QoS应用业务报文时，根据业务检测周期进行检测，在每个业务检测周期内，依据流量统计得到用户的主应用业务类型。
对于业务检测周期内用户主应用业务类型的计算，本发明实施例中提出了以下的检测算法：
首先，定义各参数含义如下：
Tn：业务类型A当前检测周期n的总流量(以字节为单位)；
Tsn：所有业务类型当前检测周期n的总流量(以字节为单位)；
Rn：业务类型A当前检测周期n内流量占比；
Sn：滤波后业务类型A当前周期n的流量占比；
Sn-1：滤波后业务类型A上一检测周期n-1的流量占比；
τ：滤波检测时间常量，τ为正数，为计算方便，取自然数为佳。
用户主应用业务类型检测算法：
如果当前是第一个检测周期，则Sn＝Rn；
否则，Sn＝(Sn-1+Rn*(τ-1))/τ；
其中，Rn＝Tn/Tsn*100％。
使用滤波检测时间常量τ的目的是对检测识别结果进行平滑，从而避免在多个连续的业务检测周期内检测得到的用户主应用业务类型反复变化，导致空口资源频繁的分配和释放。滤波检测时间常量τ可配置，它决定了当前检测周期识别的结果受到历史检测周期识别结果影响的权重。滤波检测时间常量τ越大，历史检测结果权重越大，得到的结果越平滑，但同时对于当前的用户应用业务变化反应就越滞后。
步骤202、无线侧对于检测出的用户主应用业务类型，通过预先设置的QoS资源分配策略与主应用业务类型之间的映射关系，对用户主连接进行资源分配，由于每个业务检测周期用户的主应用业务类型可能发生变化，无线侧的资源分配将会根据该变化对用户的网络资源进行动态更新。该步骤包括：
(1)配置映射：无线侧通过用户主应用业务类型确定为保证该业务配置的QoS资源分配策略。对于不同的用户业务模型、不同的网络资源配置，QoS资源分配策略及映射关系为灵活可配的。
(2)资源分配：根据配置的无线侧QoS资源分配策略进行资源分配，包括带宽、调度优先级等。
步骤203、对于已实施QoS资源分配策略的应用业务，将获得稳定的带宽和较高的调度优先级，同时也意味着无线侧为之消耗较多的网络资源，为了保证整个网络资源的合理配置和使用，同时也为了防止可能存在的资源恶意占用行为，本发明对于进行QoS应用服务保证提供了保护恢复功能，即无线侧对于用户得到QoS保证的应用业务(即当前的主应用业务类型)持续进行流量及平均速率的统计监测，在流量或者平均速率超过QoS保护门限时，将分配的网络资源进行释放。
(1)保护检测：无线侧在每个保护检测周期监测用户在进行QoS应用业务并获得网络资源进行QoS保证后的累计流量及平均速率。
(2)资源释放：当累计流量或者平均速率超过预设的门限时，将分配的网络资源进行释放，使其应用业务不再获得无线侧的QoS保证。
图3为本发明中无线侧收到第一个QoS应用业务类型报文时处理流程示意图，如图3所示，无线侧收到第一个QoS应用业务类型报文时，其处理流程包括：
步骤301、无线侧接收到核心网侧发送的前向应用业务报文，携带了其应用业务报文净荷的应用业务类型。
步骤302、无线侧解析报文得到报文的应用业务类型，同时统计到对应应用业务的流量统计项中。
步骤303、判断报文的应用业务类型是否QoS应用业务类型，若是，则转入304，否则直接结束处理流程。
步骤304、判断当前报文是否为第一个QoS应用业务类型的报文，若是，则以该报文对应的应用业务类型作为用户的当前主应用业务类型，并转入步骤305；否则转入周期性检测模式处理。
步骤305、无线侧查找步骤304确定的主应用业务类型对应的QoS资源分配策略；
步骤306、根据查到的策略进行无线侧资源分配。
以上仅是无线侧收到第一个QoS应用业务类型报文时的一个具体处理实例，本发明方法中，无线侧收到第一个QoS应用业务类型报文时也可以按别的方式进行处理，例如当无线侧收到第一个QoS应用业务类型报文时，可以不做任何处理，这对于稳定持续进行应用业务的用户来说，对其QoS的影响并不大。
图4为本发明中无线侧进行周期性检测时的处理流程示意图，如图4所示，在用户应用业务持续过程中，无线侧在每个业务检测周期进行主应用业务类型检测并进行无线侧资源分配的具体过程如下：
步骤401、周期检测定时器超时，无线侧启动用户主应用业务类型周期性检测。
步骤402、根据当前检测周期内各应用业务类型的流量比例及上一周期内应用业务类型的历史流量占比，计算当前各应用业务类型滤波后的流量占比，从而计算得到本检测周期内用户的主应用业务类型。
当然，该步骤中也可以不进行滤波处理，也就是说不考虑各业务类型的历史流量占比，而直接根据当前检测周期内各应用业务类型的流量占比来确定该周期内的主应用业务类型。具体地，是以当前检测周期内流量占比最大的应用业务类型作为主应用业务类型。
步骤403、判断当前的用户主应用业务类型是否发生变化，若未发生变化，则表明用户当前已经获得了当前应用业务所需要的无线侧资源分配，结束检测流程，否则转入步骤404。
步骤404、无线侧查找新的主应用类型对应的QoS资源分配策略；
步骤405、根据新的策略进行无线侧资源分配的更新。
图5为本发明中保护恢复流程示意图，如图5所示，用户在获取QoS应用服务保证后累计流量或者平均速率超过保护门限值后进行保护恢复的过程如下：
步骤501、QoS保护检测定时器超时，启动保护检测流程。
步骤502、计算用户在获取QoS应用服务保证后累计流量及平均速率，即计算分配给当前的主应用业务类型的累计流量及平均速率；
步骤503、判断累计流量或者平均速率是否超过预设的门限，若是，则转入504，否则直接结束保护检测流程。
504、释放分配给该用户QoS应用服务保证的网络资源。
图6为本发明EVDO***中保证应用业务QoS的装置结构示意图，如图6所示，本发明EVDO***中保证应用业务QoS的装置包括主业务类型识别模块601、资源分配模块602和保护恢复模块603。
其中，主业务类型识别模块601用于对主连接单流上的报文进行检测及统计，识别出用户当前的主应用业务类型，当前的主应用业务类型定义为用户当前主要使用的上层应用业务类型。
如图7所示，主业务类型识别模块601包括：
业务类型标识子模块6011，用于在核心网侧的报文头部标识出该报文对应的业务类型，并将报文发送到无线侧；
流量统计子模块6012，用于在无线侧接收核心网侧发送的报文，并通过报文标识分类统计各种业务的流量；
主业务类型判断子模块6013，用于在无线侧以流量统计数据为依据判断用户当前的主应用业务类型。
本发明实施例中，主业务类型识别模块601还用于，当无线侧第一次收到QoS应用业务类型报文时，直接以该报文对应的业务类型作为当前的主应用业务类型。
资源分配模块602用于根据当前的主应用业务类型的QoS需求，进行无线侧的网络资源分配。
保护恢复模块603用于：对于当前的主应用业务类型，当对其分配的累计流量或者平均速率超过预设的门限值时，将分配的网络资源进行释放，使该业务类型不再获得无线侧的QoS保证。
以上所述的具体实施例，对本发明的技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应注意的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求记载的技术方案及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种EVDO***中保证应用业务服务质量QoS的方法，其特征在于，包括如下步骤：
对主连接单流上的报文进行检测及统计，识别出用户当前的主应用业务类型；
根据所述当前的主应用业务类型的QoS需求，进行无线侧的网络资源分配。
2.根据权利要求1所述的EVDO***中保证应用业务QoS的方法，其特征在于，通过对主连接单流上的报文进行检测及统计，识别出用户当前的主应用业务类型，具体包括：
核心网侧在报文头部标识出该报文对应的业务类型，并将报文发送到无线侧；
无线侧接收核心网侧发送的所述报文，并通过报文标识分类统计各种业务的流量；
无线侧以流量统计数据为依据判断用户当前的主应用业务类型。
3.根据权利要求1所述的EVDO***中保证应用业务QoS的方法，其特征在于，所述当前的主应用业务类型定指用户当前主要使用的上层应用业务类型。
4.根据权利要求1所述的EVDO***中保证应用业务QoS的方法，其特征在于，所述对主连接单流上的报文进行检测及统计，是周期性地进行检测和统计；所述当前的主应用业务类型的检测算法为：
如果当前是第一个检测周期，则Sn＝Rn；
否则，Sn＝(Sn-1+Rn*(τ-1))/τ；
其中，Rn＝Tn/Tsn*100％；
Tn表示业务类型A当前检测周期n的总流量；
Tsn表示所有业务类型当前检测周期n的总流量；
Rn：表示业务类型A当前检测周期n内流量占比；
Sn表示滤波后业务类型A当前周期n的流量占比；
Sn-1表示滤波后业务类型A上一检测周期n-1的流量占比；
τ表示滤波检测时间常量，τ为正数。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的EVDO***中保证应用业务QoS的方法，其特征在于，当无线侧第一次收到QoS应用业务类型报文时，直接以该报文对应的业务类型作为所述当前的主应用业务类型。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的EVDO***中保证应用业务QoS的方法，其特征在于，还包括步骤：
对于所述当前的主应用业务类型，当对其分配的累计流量或者平均速率超过预设的门限值时，将分配的网络资源进行释放。
7.一种EVDO***中保证应用业务QoS的装置，其特征在于，包括：
主业务类型识别模块，用于对主连接单流上的报文进行检测及统计，识别出用户当前的主应用业务类型；
资源分配模块，用于根据所述当前的主应用业务类型的QoS需求，进行无线侧的网络资源分配。
8.根据权利要求7所述的EVDO***中保证应用业务QoS的装置，其特征在于，所述主业务类型识别模块包括：
业务类型标识子模块，用于在核心网侧的报文头部标识出该报文对应的业务类型，并将报文发送到无线侧；
流量统计子模块，用于在无线侧接收核心网侧发送的所述报文，并通过报文标识分类统计各种业务的流量；
主业务类型判断子模块，用于在无线侧以流量统计数据为依据判断用户当前的主应用业务类型。
9.根据权利要求7所述的EVDO***中保证应用业务QoS的装置，其特征在于，所述主业务类型识别模块还用于，当无线侧第一次收到QoS应用业务类型报文时，直接以该报文对应的业务类型作为所述当前的主应用业务类型。
10.根据权利要求7或8或9所述的EVDO***中保证应用业务QoS的装置，其特征在于，还包括保护恢复模块；
所述保护恢复模块，用于对于所述当前的主应用业务类型，当对其分配的累计流量或者平均速率超过预设的门限值时，将分配的网络资源进行释放。
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