确保端到端服务质量的域间协商方法

摘要

本发明公开了一种确保端到端服务质量的域间协商方法，包括：步骤A，接入网对终端的多媒体子系统会话授权结束之后，媒体在两端之间传送之前，终端向会话对端设备发出服务质量信令；步骤B，所述服务质量信令穿越具有服务质量控制功能的外部IP骨干网；IP骨干网与所述接入网进行服务质量协商；步骤C，所述服务质量信令到达目的网络的对端设备。接入网络的PDP不需要配置外部IP骨干网络的BCF的信息，同时也不需要知道会话路径中PEP和外部IP骨干网之间的关系，当会话路径上存在多个IP骨干网络时，这种优势更加明显；当会话路径上IP骨干网络没有QoS能力时，该QoS信令将透明的通过，不做处理，不会影响到协商的过程。

说明书

技术领域

本发明涉及第三代(The 3rd Generation)移动通讯系统的服务质量(Quality of Service，QoS)保证。尤其涉及一种到核心网络侧，端到端服务质量保证和域间协商方法。

背景技术

随着无线技术的发展，移动通信不仅能提供传统的语音业务，同时提供各种多媒体应用。在这种背景下，3GPP和3GPP2组织都先后提出了基于ALL IP网络的多媒体子系统(IPmultimedia subsystem，IMS)。IMS是一个应用层的呼叫控制系统，它是叠加在分组域(PacketSwitch，PS)之上的。在这个系统中，IMS提供会话的应用层的信令控制，PS域负责提供承载。

图1显示了端到端(End-to-End，E2E)的IMS会话中，IMS域和PS域网元之间的总体结构图。简化期间，很多与本发明不相关的网元都省略了。图中，虚线表示的是信令流，实线表示的是媒体流。

会话的QoS保证最终是靠底层的承载网络实现的。在IMS会话的协商中，IMS应用层使用授权机制来完成对底层的承载资源的控制。应用层对承载的授权会通过策略决策点(PolicyDecision Point，PDP)传送到策略实施点(Policy Enforcement Point，PEP)，接入网络的策略实施点PEP最终实现对会话的QoS控制。在3GPP标准中，这种授权机制定义为基于业务的本地策略(Service Based Local Policy，SBLP)，在3GPP2标准中，这种授权机制定义为基于策略的承载控制(Service Based Bearer Control，SBBC)。在这种授权机制中，策略决策点PDP可以是网元策略决策功能(Policy Decision Function，PDF)，或者是策略和计费规则功能(Policy and Charging Rule Function，PCRF)；在3GPP标准中，策略实施点PEP可以是GGSN网元，在3GPP2标准中，策略实施点PEP可以是AGW/PDSN网元。

会话的媒体最终要在起呼网络，IP骨干网络和终呼网络之间传送。

现在的问题是：在起呼和终呼网络中，QoS是可以得到保证的；但是当一个会话两端的网络分处在两个域并且这两个域没有直接的物理连接，需要通过一个或多个外部IP骨干网络来连接。此时，如何将QoS策略应用到外部IP骨干网络，以保证端到端通路上的资源满足QoS的需求，是一个很重要的问题。

在图1中我们可以看到，在IMS会话的过程中，外部IP骨干网络没有参与。事实上IMS信令和媒体可能穿越的是不同的外部IP骨干网络。因此，为了保证端到端的QoS需求，必须要有一种有效的域间QoS协商机制。

现有技术中，对接入网落和IP骨干网络之间的的QoS协商有4种方法，其中第一种方法是不需要QoS信令的参与，而后三种均需要QoS信令来协商：

1、PS域无QoS信令

这个方法是如图2所示，其特点是在端到端的媒体路径上，IP骨干网络之间，IP骨干网络和公众移动电话网络(public land mobile network，PLMN)之间事先已经有QoS关系存在(预先协商好的服务等级协定(Service Level Agreement，SLA))，不需要临时协商QoS。它一般采用静态的配置。

该方法的缺陷是：这种模式中，IP骨干网络没有资源控制器，这对于一个能够提供服务质量保证的网络来说并不合适，并且QoS关系只能静态配置不能动态协商，没有灵活性；

2、Off-Path模型，离线方式

该方法是如图3所示，其特点是IP骨干网络有一个资源控制器一承载控制功能(BearerControl Function，BCF)，用于资源的管理和分配。此种架构的特征是：策略决策节点PDP与外网资源控制器BCF相连，完成信令决策层的交互与协商，信令与数据分开在两条通道。起呼和终呼网络之间的路径上，可能存在多个IP骨干网，每个IP骨干网络有各自的资源控制器BCF。

该方法的缺陷是：

可能在BCF和PDP之间需要单独建设信令网，工程非常大。

策略决策点PDP需要为OFF-PATH模式扩展自己的功能，如配置所有外网资源管理器信息，以及相应的路由。

策略决策点PDP需要知道哪些IP骨干网络会出现在端到端的路径上，这样PDP才能知道和哪些外部网络的BCF进行协商。这个配置将是非常复杂。

3、On-Path模式

该方法是如图4所示，其特点是：IP骨干网中没有设置资源控制器，域间资源协商由PEP等负责向外网传输数据媒体的网元向外部网络的边缘路由器发起，信令路径和数据媒体路径是一样的。目前主要的QoS协商信令和协商手段包括使用RSVP系列协议，MPLS-TE协议以及反馈式协商方法。

该方法的缺陷是：该方法解决了PS域无QoS信令模式中的静态配置问题，但是IP网络中缺乏QoS控制网元仍是其缺陷。

4、Hybrid混合方式

该方法是如图5所示，其特点是：对接入网中与外网直连且负责向外网传输数据媒体的网元进行配置，使其具备和外网资源控制器进行QoS协商的功能。该网元向外网资源控制器BCF发起承载资源请求，由双方协商决定数据流能否获得在外部网络上的接入许可。

该方法的缺陷是：该方法虽然解决了off-path模式的一些问题。但是off-path模式的一些重要缺陷仍旧存在：需要在PEP中配置IP骨干网络的BCF，如何判定哪些IP骨干网络会出现在路径上。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷和不足，本发明提供一种在多媒体子系统会话开始之前，在端到端的路径上，实现接入网络和IP骨干网络之间服务质量协商的确保端到端服务质量的域间协商方法。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种确保端到端服务质量的域间协商方法，包括如下步骤：

步骤A，接入网对终端的多媒体子系统会话授权结束之后，媒体在两端之间传送之前，终端向会话对端设备发出服务质量信令；

步骤B，所述服务质量信令穿越具有服务质量控制功能的外部IP骨干网；IP骨干网与所述接入网进行服务质量协商；

步骤C，所述服务质量信令到达目的网络的对端设备。

优选的：在所述确保端到端服务质量的域间协商方法中，所述步骤A具体包括如下步骤：

步骤A1，终端向多媒体子系统会话的对端设备发送服务质量信令，该信令中包含了此次会话的服务质量参数，该信令首先被传送到终端的接入网的策略实施点；

步骤A2，策略实施点收到服务质量信令后，将服务质量参数抽取出来，发送给策略决策点；策略决策点判定有效后向策略实施点发送确认消息，该确认消息包含了策略决策点地址。

优选的：在所述确保端到端服务质量的域间协商方法中，所述步骤B具体包括如下步骤：

步骤B1，策略实施点收到确认消息后，修改服务质量信令，插入策略决策点地址，然后继续转发；

步骤B2，外部IP骨干网中具有策略实施点功能的边界路由器收到服务质量信令后，将其中内容抽取出来发送给网络资源管理器；

步骤B3，资源管理器收到服务质量信令内容后，根据其中策略决策点地址，向策略决策点发起服务质量协商；

步骤B4，协商成功后，策略决策点存储该资源管理器的地址；所述资源管理器向外部IP骨干网的策略实施点发送确认消息；

步骤B5，外部IP骨干网中具有策略实施点功能的边界路由器收到确认消息后，将服务质量信令继续向目的地路由。

优选的：在所述确保端到端服务质量的域间协商方法中，所述服务质量信令穿越若干具有服务质量控制功能的外部IP骨干网；每个IP骨干网都与所述接入网进行服务质量协商；

优选的：在所述确保端到端服务质量的域间协商方法中，当所述目的网络是具有服务质量能力的非多媒体子系统普通网络时，所述步骤C具体包括如下步骤：

步骤C1，目的网络中具有策略实施点功能的边界路由器收到服务质量信令；

步骤C2，该边界路由器将服务质量信令内容抽取出来，发送给网络资源管理器；

步骤C3，该资源管理器收到服务质量信令内容后，根据其中策略决策点地址，向策略决策点发起服务质量协商；

步骤C4，协商成功后，策略决策点存储该资源管理器地址，该资源管理器向目的网络中具有策略实施点功能的边界路由器发送确认消息；

步骤C5，该边界路由器收到确认消息后，将服务质量信令路由对端设备。

优选的：在所述确保端到端服务质量的域间协商方法中，当所述目的网络是具有服务质量能力的多媒体子系统网络，或者是没有服务质量机制的非多媒体子系统普通网络时，所述步骤C具体为：服务质量信令到达目的网络后，直接路由给对端设备。

优选的：在所述确保端到端服务质量的域间协商方法中，在所述步骤C后还还包括一服务质量信令更新步骤D，具体为：

步骤D1，终端发起会话的承载服务质量更新请求；

步骤D2，接入网络的策略实施点将该更新请求转发到策略决策点；

步骤D3，策略决策点承载服务质量授权过程；

步骤D4，在授权结束后，策略决策点根据为该会话保存的资源管理器地址，开始域间服务质量协商；

步骤D5，协商完成后，策略决策点向策略实施点发送授权确认；

步骤D6，策略实施点向终端发送承载建立确认。

优选的：在所述确保端到端服务质量的域间协商方法中，在所述步骤D后还包括一服务质量信令授权的删除步骤E，具体为：

步骤E1，应用功能根据会话进展，向策略决策点发起服务质量授权删除；

步骤E2，策略决策点向策略实施点发送承载服务质量授权删除；

步骤E3，策略决策点根据为该会话保存的资源管理器地址，开始域间服务质量删除；

步骤E4，策略实施点向策略决策点确认授权删除消息；

步骤E5，策略决策点确认向应用功能确认授权删除消息；

步骤E6，策略实施点采取行动释放会话的承载。

本发明优点：非常灵活，接入网络的PDP策略决策点不需要配置外部IP骨干网络的资源管理器BCF的信息，同时也不需要知道会话路径中策略实施点PEP和外部IP骨干网之间的关系，并且当会话路径上存在多个IP骨干网络时，这种优势更加明显；当会话路径上IP骨干网络没有QoS能力时，该QoS信令将透明的通过，不做处理，这样不会影响到协商的过程；最后，当IMS域节点和非IMS域节点(如Internet上节点)进行多媒体会话时，现有的会话流程中非IMS域没有类似IMS域的应用层和承载层之间的QoS交互机制(如3GPP的SBLP，36PP2的SBBC)，此时采用本发明的技术，仍旧可以解决域间的QoS协商问题。

附图说明

图1显示了端到端(End-to-End，E2E)的IMS会话中，IMS域和PS域网元之间的总体结构图；

图2为现有的无QoS模式下域间QoS保障的网络架构图；

图3为现有OFF-PATH模式下域间QoS保障的网络架构图；

图4为On-PATH模式下域间QoS保障的网络架构图；

图5为Hybrid模式下域间QoS保障的网络架构图；

图6为本发明中，接入网络和骨干网络QoS协商示意图；

图7为本发明中，会话目的端为非IMS的SIP网络，并且有资源管理器时，QoS协商示意图；

图8为本发明中，接入网中的QoS信令发出过程；

图9为本发明中，QoS信令穿越具有Qos控制功能的外部IP骨干网时的处理过程；

图10为本发明中，QoS信令到达目的地网络，此时目的网络为具有QoS能力的IMS网络，或者是没有QoS机制的非IMS普通网络时的处理过程；

图11为本发明中，QoS信令到达目的地网络，此时目的网络为具有QoS能力的非IMS SIP网络时的处理过程；

图12为本发明中，承载的QoS更新过程；

图13为本发明中，QoS授权的删除过程；

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

本发明确保端到端服务质量的域间协商方法，包括如下步骤：

步骤A，接入网对终端的多媒体子系统会话授权结束之后，媒体在两端之间传送之前，终端向会话对端设备发出服务质量信令；

步骤B，所述服务质量信令穿越具有服务质量控制功能的外部IP骨干网：IP骨干网与所述接入网进行服务质量协商；

步骤C，所述服务质量信令到达目的网络的对端设备。

参照附图8，接入网中的QoS信令发出过程：

步骤201：终端UE发起会话的承载建立请求；

步骤202：接入网络的策略实施点PEP和策略决策点PDP开始承载QoS授权过程，其过程可能涉及到应用功能AF的参与，图中简略期间没有画出；

步骤203：策略实施点PEP向UE发送承载建立确认，里面包含了提示：终端UE向会话对端节点发送IP域QoS信令；

步骤204：终端UE收到确认后，以会话对端节点为目的地，发送IP网络的QoS信令，其中包含了QoS参数，会话信息；

步骤205：策略实施点PEP收到QoS信令后，并不直接转发，而是将其中的内容抽取出来，发送给策略决策点PDP；

步骤206：策略决策点PDP收到PEP发送的消息后，判断QoS参数是否符合授权，如果符合，则向PEP回消息确认，并且消息中包含了PDP地址消息；

步骤207：策略实施点PEP收到PDP的确认消息后，修改从终端UE收到的QoS信令，添加PDP地址消息；

步骤208：策略实施点PEP将修改后的IP QoS信令向会话对端节点路由；

参照附图9，QoS信令穿越具有Qos控制功能的外部IP骨干网时的处理：

步骤301：QoS信令到达外部IP骨干网的具有PEP功能的边界路由器BR；

步骤302：该PEP/BR并不直接转发该QoS消息，而且将其中的内容抽取出来，转发给外部IP骨干网络的资源管理器BCF；

步骤303：资源管理器BCF收到消息后，根据其中的接入网策略决策点PDP地址，以及QoS参数，和PDP发起QoS协商过程，协商成功后，策略决策点PDP会为会话存储该BCF地址；

步骤304：若协商成功，BCF向PEP/BR发送确认消息；

步骤305：PEP/BR收到确认消息后，继续将该IP QoS信令向会话对端节点路由；

参照附图10，QoS信令到达目的地网络的处理，此时目的网络是具有QoS能力的IMS网络，或者是没有QoS机制的非IMS普通网络。

步骤401：QoS信令到达目的网络后，并不处理，而是直接路由给UE。对于UE处于没有QoS机制的普通IP网络时，图9中的PEP和额PDP是没有的。

参照附图11，QoS信令到达目的地网络的处理，此时目的网络是具有QoS能力的普通IP网络(即对端节点非IMS终端)。

步骤501：QoS信令到达目的地网络的具有PEP功能的边界路由器BR；

步骤502：该PEP/BR并不直接转发该QoS消息，而且将其中的内容抽取出来，转发给目的IP网络的资源管理器BCF；

步骤503：资源管理器BCF收到消息后，根据其中的接入网策略决策点PDP地址，以及QoS参数，和PDP发起QoS协商过程，协商成功后，策略决策点PDP会为会话存储该BCF地址：

步骤504：若协商成功，BCF向PEP/BR发送确认消息；

步骤505：PEP/BR收到确认消息后，将该IP QoS信令路由至会话对端节点；

参照附图12，承载的QoS更新过程

步骤601：终端UE发起会话的承载QoS更新请求；

步骤602：接入网络的策略实施点PEP将请求转发到策略决策点PDP；

步骤603：策略决策点PDP开始承载QoS授权过程，其过程可能涉及到应用功能AF的参与，图中简略期间没有画出；

步骤604：在授权结束后，PDP根据为该会话保存的资源管理器BCF地址，开始域间QoS协商。

步骤605：协商完成后，策略决策点PDP向PEP发送授权确认；

步骤606：策略实施点PEP向UE发送承载建立确认；

参照附图13QoS授权的删除过程：

步骤701：应用功能根据会话进展，向策略决策点PDP发起QoS授权删除；

步骤702：策略决策点PDP向策略实施点PEP发送承载QoS授权删除；

步骤703：策略决策点PDP根据为该会话保存的资源管理器BCF地址，开始域间QoS删除。(步骤702和步骤703是可以并发进行的)；

步骤704：策略实施点PEP向策略决策点PDP确认授权删除消息；

步骤705：策略决策点PDP确认向应用功能AF确认授权删除消息；

步骤706：策略实施点PEP采取行动释放会话的承载。

本发明在具体实施时，可以有很多变化：

在终端发送Qos信令时，其中的QoS参数可以不添加，因为最终域间Qos协商是发生在PDP和BCF之间的，而PDP在资源授权过程中，已经有会话的QoS授权参数。终端发送QoS信令中，携带QoS参数的好处是可以减少PDP和BCF之间协商QoS时询问次数

当终端没有发送QoS信令的能力时，PEP节点可以代替终端发送QoS信令

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。