网络互联系统和网络互联系统中用于协商服务质量的方法

摘要

一种WLAN用户设备接入的3GPP－WLAN互联系统，包括：WLAN接入网络，包含WLAN接入点；3GPP分组交换服务网络，包含终端设备；3GPP核心网络，连接所述WLAN接入网络和所述3GPP分组交换服务网络；以及分组数据网关，中继所述3GPP核心网络和所述3GPP分组交换服务网络。所述WLAN用户设备与所述WLAN接入点协商根据无线环境的QoS以生成WLAN承载、与所述分组数据网关协商根据用户数据类型的QoS以生成WLAN 3GPP IP接入承载、并且与所述终端设备协商根据该终端设备的数据处理性能的QoS以生成端对端承载。

说明书

技术领域

本发明涉及一种网络互联系统及其中的QoS协商(negotiation)方法，并且更具体地说，涉及一种用于有效协商QoS需求的网络互联系统及其方法。

背景技术

由于已推出了基于数字蜂窝的第二代移动通信系统，所以国际电信联盟(ITU)已对第三代移动通信系统国际移动电信2000(IMT-2000)进行了标准化，以便支持无区域限制的高质量多媒体服务。第三代移动通信系统可以通过全球漫游提供环球单个通信服务范围，并且因为它在较高的带宽中支持最高为2Mbp的高数据速率，所以除了现有的语音服务外，它还可以提供包括图像、电影、可视电话和因特网接入的无线多媒体服务。

尽管第三代移动通信系统最初被标准化来形成单一国际系统标准，但是它失败了。第三代移动通信系统分为欧洲和日本的通用移动电信系统(UMTS)和北美的码分多址2000(CDMA-2000)。

CDMA-2000由第三代伙伴项目2(3GPP2)进行标准化。此外，CDMA-2000使用基于北美标准IS-41的网络协议作为核心网络，并且使用同步方法作为空中接口(air interface)，该同步方法用于同步基站。

UMTS由第三代伙伴项目(3GPP)进行标准化。UMTS使用全球移动通信系统(GSM)-移动应用部分(MAP)作为核心网络，并且使用异步方法作为空中接口。

3GPP使用系统标准中的版本(Release)概念，而3GPP-WLAN(无线局域网)互联是版本6中的要点。执行3GPP-WLAN互联来向WLAN环境中的用户提供3GPP服务和功能。3GPP-WLAN互联仍然正在被进行标准化，但是还没有提出用于提供与3GPP-WLAN互联相关的QoS需求的QoS网络配置。

第三代移动通信系统以与电路交换方法形成对照的分组交换方法提供服务。在分组交换方法中，对通信消息进行划分，发送被称为分组的数据分组，所述分组包括目的地址和所划分的通信消息。第三代移动通信系统是全IP网络，其中该网络的各个节点基于网际协议(IP)而彼此进行通信，并且在第三代移动通信系统中通过IP来交换通信消息。因为在分组交换方法中将通信消息划分成了多个分组，所以多个用户可以共享网络中的同一信道。当输入到网络的各个节点的分组类型彼此相同时，可以向相应节点的输入分组或输入分组的组合应用相等的优先级或相等的策略，这被称作最佳效果方法。

然而，由于当今网络中的带宽不是无限扩展的，并且在网络中使用与可视电话、广播、多媒体和网络电话(VoIP)相关的不同分组类型，所以不能仅仅通过使用最佳效果方法来提供各个分组的QoS需求。具体而言，由于第三代移动通信服务用来提供包括语音、图像、电影、可视电话和因特网接入服务的各种服务，所以需要对第三代移动通信服务中的QoS需求进行标准化。然而，如上所述，还没有提出用来提供与3GPP-WLAN互联相关的QoS需求的QoS网络配置。

在该背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明的背景的理解，因而它可以包含在该国家中未形成本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

技术问题

努力做出本发明来提供一种用于有效协商QoS的网络互联系统以及在该网络互联系统中的QoS协商方法。

技术方案

根据本发明的实施例的示范性网络互联系统包括：无线接入网络，包括用户终端接入的无线接入设备；分组交换服务网络，包括提供分组交换服务的终端设备；核心网络，用于连接无线接入网络和分组交换服务网络；以及网关，用于中继核心网络和分组交换服务网络。此外，该示范性网络互联系统包括第一承载、第二承载、第三承载和第四承载。根据依据无线环境而提供的服务质量(QoS)在用户终端和无线接入设备之间形成第一承载。根据依据用户数据类型而提供的QoS在用户终端和网关之间形成第二承载。根据依据分组交换服务网络而提供的QoS在网关和终端设备之间形成第三承载。根据依据数据处理性能而提供的QoS在用户终端和终端设备之间形成第四承载。

根据本发明的另一实施例的示范性网络互联系统包括：用户终端接入的无线接入网络、提供分组交换服务的分组交换服务网络以及连接无线接入网络和分组交换服务网络的核心网络。此外，该示范性网络互联系统包括无线接入设备、网关和终端设备。无线接入设备包括在无线接入网络中，以与用户终端关于提供给该用户终端的无线资源协商第一QoS。网关中继核心网络和分组交换服务网络。终端设备包括在分组交换服务网络中，以与用户终端协商根据数据处理性能的第二QoS。网关与终端设备协商由分组交换服务网络提供的第三QoS，并且与用户终端协商根据用户数据类型提供的第四QoS。

根据本发明的另一实施例的用户终端的示范性服务质量(QoS)协商方法用于协商网络互联系统中的QoS，所述网络互联系统包括：无线接入网络，包括用户终端接入的无线接入设备；分组交换服务网络，包括提供分组交换服务的终端设备；核心网络，用于连接无线接入网络和分组交换服务网络；以及网关，用于中继核心网络和分组交换服务网络。在该QoS协商方法中：生成第一承载，用于与无线接入网络中的无线接入设备协商根据无线环境提供的QoS；生成第二承载，用于与网关协商根据用户数据类型提供的QoS；以及生成第三承载，用于与终端设备协商根据终端设备的数据处理性能提供的QoS。此外，网关与终端设备协商由分组交换服务网络提供的QoS。

根据本发明的另一实施例的中继核心网络和分组交换服务网络的网关的示范性QoS协商方法用于协商网络互联系统中的QoS，所述网络互联系统包括：用户终端接入的无线接入网络；分组交换服务网络，包括提供分组交换服务的终端设备；以及核心网络，用于连接无线接入网络和分组交换服务网络。在该示范性QoS协商方法中：生成第一承载，用于与用户终端协商根据用户数据类型提供的QoS；以及生成第二承载，用于与终端设备协商由分组交换服务网络提供的QoS。此外，用户终端生成第三承载，用于与无线接入网络中的无线接入设备协商根据无线环境提供的QoS，并且生成第四承载，用于与终端设备协商根据该终端设备的数据处理性能提供的QoS。

根据本发明的另一实施例的用户终端的示范性QoS协商方法用于协商网络互联系统中的QoS，所述网络互联系统包括：用户终端无线接入的无线接入网络，该无线接入网络连接到提供分组交换服务的第一分组交换服务网络；提供分组交换服务的第二分组交换服务网络；以及核心网络，用于连接无线接入网络和第二分组交换服务网络。在该示范性QoS协商方法中，从核心网络获得认证；生成第一承载，用于与无线接入网络中的无线接入设备协商根据无线环境的QoS；以及生成第二承载，用于与分组交换服务网络中的终端设备协商根据数据处理性能的QoS。此外，无线接入设备生成第三承载，用于与终端设备协商由第一分组交换服务网络所协商的QoS。

有益效果

根据本发明的示范性实施例，WLAN用户设备可以通过在3GPP-WLAN互联系统中有效地协商QoS而与3GPP分组交换服务网络的终端设备交换用户数据。

此外，根据本发明的示范性实施例，由于保证了其网络类型与3GPP分组交换服务网络不同的WLAN接入网络的安全性，所以WLAN用户设备可以与终端设备交换用户数据，同时确保了当3GPP-WLAN互联系统无线接入WLAN接入网络时的数据的安全性。

附图说明

图1示出了描述根据本发明的示范性实施例的第三代伙伴项目(3GPP)无线局域网(WLAN)互联系统的图。

图2示出了描述根据本发明的示范性实施例的WLAN直接IP接入的服务质量(QoS)网络配置的图。

图3示出了描述根据本发明的示范性实施例的依据WLAN直接IP接入的QoS网络配置的、网络组成元素之间的QoS协商和接受处理的流程图。

图4示出了描述根据本发明的示范性实施例的WLAN 3GPP IP接入的QoS网络配置的图。

图5示出了描述根据本发明的示范性实施例的依据WLAN 3GPP IP接入的QoS网络配置的网络组成元素之间的QoS协商和接受处理的流程图。

图6示出了描述根据本发明的示范性实施例的在WLAN用户设备和3GPP-WLAN互联系统之间的QoS协商处理的流程图。

图7示出了描述根据本发明的示范性实施例的分组数据网关的QoS协商方法的流程图。

图8示出了描述当根据本发明的示范性实施例的WLAN用户设备执行WLAN直接IP接入时使用的QoS协商方法的流程图。

具体实施方式

下面将参考附图来详细地描述本发明的示范性实施例。

在下面的详细描述中，仅通过说明的方式示出和描述了本发明的某些示范性实施例。如本领域技术人员应当认识到的，可以以各种不同的方式来修改所描述的实施例，其所有都不背离本发明的精神和范围。此外，应当将附图和描述认为本质上是说明性而不是限制性的，并且在通篇说明书中，类似的参考数字指代相似的元素。

在通篇说明书和所附权利要求书中，除非明显描述是相反的，否则应当将诸如“包括”或“包含”的词语“包括”或其变体理解为暗示包括所述元素，但不排除任何其它元素。

现在将描述根据本发明的示范性实施例的第三代伙伴项目(3GPP)-无线局域网(WLAN)互联系统。

图1示出了描述根据本发明的示范性实施例的3GPP-WLAN互联系统的图。

如图1所示，3GPP-WLAN互联系统包括无线局域网(WLAN)用户设备(UE)10、WLAN接入网络(AN)1、3GPP核心网络(CN)2、3GPP分组交换服务网络3以及因特网或内联网4。

WLAN UE 10通过使用订购到3GPP分组交换服务网络3的用户终端来接入WLAN AN1。WLAN UE 10可以只接入WLAN AN1、或可以接入WLANAN 1和3GPP接入网络。3GPP接入网络包括提供宽带码分多址(WCDMA)无线接入的节点B和控制节点B的无线网络控制器(RNC)，并且接入3GPP接入网络的终端设备通过该3GPP接入网络而接入到3GPP分组交换服务网络3。WLAN UE 10可以是分别包括WLAN卡的便携式设备、膝上型计算机、笔记本计算机或个人数字助理(PDA)，或可以是分别包括WLAN卡和3GPP接入模块的便携式设备、膝上型计算机、笔记本计算机或个人数字助理(PDA)。

为WLAN UE 10提供WLAN接入的WLAN AN1包括执行到WLAN UE10的WLAN接入的至少一个WLAN接入点(AP)20。尽管在本发明的示范性实施例中使用根据IEEE 802.11无线接入协议的WLAN，但是WLAN AN1可以是传统的无线接入网络，而WLAN接入点可以是与节点B基站对应的无线接入设备。

3GPP CN 2连接WLAN AN 1和3GPP分组交换服务网络3，并且其包括WLAN接入网关(AG)30、分组数据网关(PDG)40和3GPP授权认证计费服务器(3GPP AAA服务器)60。

WLAN AG 30中继WLAN AN 1和3GPP CN 2。由于WLAN AN 1和3GPPCN 2具有不同类型的协议，所以WLAN AG 30执行协议转换以在WLAN AN1和3GPP CN 2之间交换信息。

PDG 40中继3GPP CN 2和3GPP分组交换服务网络3。由于3GPP CN 2和3GPP分组交换服务网络3具有不同类型的协议，所以PDG 40执行协议转换以在3GPP CN 2和3GPP分组交换服务网络3之间交换信息。

由3GPP定义的3GPP分组交换服务网络3向WLAN UE 10提供3GPP分组交换服务。WLAN 3GPP IP接入用于通过WLAN AN 1和3GPP CN 2从3GPP分组交换服务网络3向WLAN UE 10提供3GPP分组交换服务。诸如包括在3GPP分组交换服务网络3中的向WLAN UE 10提供3GPP分组交换服务的服务器之类的终端网络节点将被称为终端设备50。

此外，WLAN直接IP接入通过WLAN AN 1将WLAN UE 10直接接入到因特网或内联网4，以便向WLAN UE 10提供基于IP的服务。因特网或内联网4包括终端设备70，而终端设备70提供基于IP的服务。

3GPP AAA服务器60执行3GPP-WLAN互联系统中的用户认证、服务授权和计费操作。WLAN UE 10从3GPP AAA服务器60接收认证，以便执行WLAN 3GPP IP接入或WLAN直接IP接入。此外，3GPP AAA服务器60根据QoS、网络使用和带宽使用执行计费操作。

因特网或内联网4是分组交换服务网络的类型。

现在将参考图2描述根据本发明的示范性实施例的WLAN直接IP接入的QoS网络配置。

图2示出了描述根据本发明的示范性实施例的WLAN直接IP接入的QoS网络配置的图。

如图2所示，根据本发明的示范性实施例的WLAN直接IP接入的网络包括WLAN UE 10、WLANAP 20以及终端设备70，而根据本发明的示范性实施例的WLAN直接IP接入的QoS网络配置包括WLAN承载服务110、外部承载服务120以及端对端承载服务130。

承载服务用于根据所签订或协商的QoS发送/接收用户数据。承载服务包括用于QoS协商的控制信令功能、根据QoS协商的承载生成功能、通过所生成的承载的用户数据交换功能、以及QoS管理功能。承载是根据所协商的QoS的信息发送路径。

WLAN UE 10与WLANAP 20关于无线资源分配执行QoS协商，并且通过执行QoS协商在WLAN UE 10和WLAN AP 20之间形成作为用于支持所协商的QoS的承载的无线信道。WLAN承载服务110包括用于形成和管理这样的无线信道的无线信道形成和管理功能、以及根据所协商的QoS的用户数据发送功能。也就是说，通过用于支持所协商的QoS的无线信道在WLAN UE10和WLAN AP 20之间交换用户数据。

在WLAN AP 20和终端设备70之间协商将由因特网或内联网4提供的QoS，并且形成用于支持所协商的QoS的承载。因而，外部承载服务120包括用于形成和管理这样的承载的承载形成和管理功能、以及根据所协商的QoS的用户数据发送功能。

WLAN UE 10的数据处理性能与终端设备70的数据处理性能不同。具体而言，WLAN UE 10的数据处理性能与在根据开放系统互连(OSI)模型的网络层中的终端设备70的数据处理性能不同，并且其是比网络层高的层(例如传输层、会话层、表现层以及应用层)。例如，当第一终端节点向第二终端节点发送数据太快以致不能处理时，第二终端节点可能丢失数据。因而，WLAN UE 10和终端设备70根据数据处理性能协商QoS，并且在WLAN UE10和终端设备70之间形成用于支持所协商的QoS的承载。端对端承载服务130包括用于形成和管理这样的承载的承载形成和管理功能、以及根据所协商的QoS的用户数据发送功能。

现在将参考图3描述根据本发明的示范性实施例的依据WLAN直接IP接入的QoS网络配置的网络组成元素之间的QoS协商和接受处理。

图3示出了根据本发明的示范性实施例的依据WLAN直接IP接入的QoS网络配置的网络组成元素之间的QoS协商和接受处理的流程图。

需要WLAN承载服务协商和接受处理210来在WLAN UE 10和WLANAN 1之间提供WLAN承载服务110。在处理210中协商的QoS参数可以包括最小服务间隔、最大服务间隔、静止间隔(inactivity interval)、暂停间隔、剩余带宽容量以及中间时间。在IEEE 802.11e中已定义了为WLAN承载服务110协商的QoS参数。

需要外部承载服务协商和接受处理220来在WLAN AN 1和终端设备70之间提供外部承载服务120。在该处理220中，协商IP流量规范参数。

需要端对端承载服务协商和接受处理230来在WLAN UE 10和终端70之间提供端对端承载服务130。在处理230中协商的基于IP的应用服务质量参数可以包括峰值速率、令牌预算(bucket)尺寸、令牌生成速率、最小数据报尺寸、最大数据报尺寸、带宽和松弛期(slack term)。

现在将参考图4描述根据本发明的示范性实施例的WLAN 3GPP IP接入的QoS网络配置。

图4示出了描述根据本发明的示范性实施例的WLAN 3GPP IP接入的QoS网络配置的图。

如图4所示，根据本发明的示范性实施例的WLAN 3GPP IP接入的网络包括WLAN UE 10、WLAN AP 20、WLAN AG 30、PDG 40、终端设备50，而根据本发明的示范性实施例的WLAN 3GPP IP接入的QoS网络配置包括WLAN承载服务310、WLAN 3GPP IP接入承载服务320、外部承载服务330以及端对端承载服务340。

WLAN UE 10与WLAN AP 20关于无线资源分配执行QoS协商，且通过QoS协商在WLAN UE 10和WLAN AP 20之间形成作为用于支持所协商的QoS的承载的无线信道。WLAN承载服务310包括用于形成和管理这样的承载(下文中称作WLAN承载)的承载形成和管理功能、以及根据所协商的QoS的用户数据发送功能。也就是说，通过用于支持所协商的QoS的无线信道在WLAN UE 10和WLAN AP 20之间交换用户数据。

在PDG 40和终端设备50之间协商将由因特网或内联网4提供的QoS，并且形成用于支持所协商的QoS的承载。因而，外部承载服务330包括用于形成和管理这样的承载(下文中称作外部承载)的承载形成和管理功能、以及根据所协商的QoS的用户数据发送功能。

WLAN UE 10执行与PDG 40的关于WLAN 3GPP IP接入的QoS协商，并且根据用户数据接收不同的QoS需求。例如，当用户数据涉及视频点播(VOD)时，WLAN UE 10执行QoS协商来接收具有较小的最大传输延迟和延迟变化的QoS。此外，当用户数据涉及因特网服务时，WLAN UE 10执行与PDG 40的QoS协商来接收具有相当高的延迟变化的QoS，并且因而可以付较低的费用。因而，WLAN UE 10与PDG 40协商关于WLAN 3GPP IP接入的QoS，并且在WLAN UE 10和PDG 40之间形成用于支持所协商的QoS的承载。WLAN 3GPP IP接入承载服务320包括用于形成和管理这样的承载(下文中称作WLAN 3GPP IP接入承载)的承载形成和管理功能、以及根据所协商的QoS的用户数据发送功能。具体而言，WLAN 3GPP IP接入承载服务320可以对用户数据进行加密。由于WLAN UE 10与3GPP分组交换服务网络3的终端设备进行通信，所以在通往3GPP分组交换服务网络3的用户数据路径中可能存在安全问题。因而，当WLAN 3GPP IP接入承载服务320额外提供用户数据加密服务时，可以解决在WLAN UE 10和3GPP分组交换服务网络3之间交换用户数据中存在的上述安全问题。

WLAN UE 10的数据处理性能与终端设备50的数据处理性能不同。更详细地，WLAN UE 10的数据处理性能与根据OSI模型的网络层中的终端设备50的数据处理性能不同，并且其是比网络层高的层(例如传输层、会话层、表现层以及应用层)。例如，当第一终端节点向第二终端节点发送数据太快以致不能处理时，第二终端节点可能丢失数据。因而，WLAN UE 10和终端设备50根据数据处理性能协商QoS需求，并在WLAN UE 10和终端设备50之间形成用于支持所协商的QoS的承载。端对端承载服务130包括用于形成和管理这样的承载(下文中，称作端对端承载)的承载形成和管理功能、以及根据所协商的QoS的用户数据发送功能。

现在将参考图5描述根据本发明的示范性实施例的依据WLAN 3GPP IP接入的QoS网络配置的网络组成元素之间的QoS协商和接受处理。

图5示出了根据本发明的示范性实施例的依据WLAN 3GPP IP接入的QoS网络配置的网络组成元素之间的QoS协商和接受处理的流程图。

需要WLAN承载服务协商和接受处理410来在WLAN UE 10和WLANAN 20之间提供WLAN承载服务310。在处理410中协商的QoS参数可以包括最小服务间隔、最大服务间隔、静止间隔、暂停间隔、剩余带宽容量以及中间时间。

需要WLAN 3GPP IP接入承载服务协商和接受处理420来在WLAN UE10和PDG 40之间提供WLAN 3GPP IP接入承载服务320。在该处理420中，可以协商最大服务数据单元(SDU)尺寸(8位字节)、传输延迟以及传输处理优先级。

最大SDU尺寸(8位字节)是当发送用户数据时可获得的服务数据单元的最大尺寸。SDU表示当将执行数据通信的各个节点分类为层时通过对等层之间的逻辑通信路径交换的数据单元。

传输延迟是当发送SDU时的最大允许延迟。

传输处理优先级是处理传输的优先级值，并且是用于执行允许控制和调度操作的值。

需要外部承载服务协商和接受处理430来在PDG 40和终端设备50之间提供外部承载服务330。在处理430中，协商IP流量规范参数。

需要端对端承载服务协商和接受处理440来在WLAN UE 10和终端设备50之间提供端对端承载服务340。在处理440中协商的基于IP的应用服务质量参数可以包括峰值速率、令牌预算尺寸、令牌生成速率、最小数据报尺寸、最大数据报尺寸、带宽和松弛期。

图6示出了描述根据本发明的示范性实施例的在WLAN UE 10和3GPP-WLAN互联系统之间的QoS协商处理的流程图。

首先，在步骤S110中，WLAN UE 10与WLAN AP 20协商根据无线环境提供的QoS，并且生成WLAN承载。

此外，在步骤S120中，WLAN UE 10与PDG 40协商根据用户数据类型提供的QoS，并且生成WLAN 3GPP IP接入承载。这时，PDG 40与终端设备50协商由3GPP分组交换服务网络3提供的QoS，并且生成外部承载。

在步骤S130中，WLAN UE 10与终端设备50协商根据终端设备50的数据处理性能提供的QoS需求，并且生成端对端承载。

图7示出了描述根据本发明的示范性实施例的PDG 40的QoS协商方法的流程图。

首先，在步骤S210中，PDG 40与WLAN UE 10协商根据用户数据类型提供的QoS，并且生成WLAN 3GPP IP接入承载。这时，WLAN UE 10与WLAN AP 20协商根据无线环境提供的QoS，并且生成WLAN承载。此外，WLAN UE 10与终端设备50协商根据终端设备50的数据处理性能提供的QoS，并且生成端对端承载。

在步骤S220中，PDG 40与终端设备50协商由3GPP分组交换服务网络3提供的QoS，并且生成外部承载。

图8示出了描述当根据本发明的示范性实施例的WLAN UE 10执行WLAN直接IP接入时使用的QoS协商方法的流程图。

首先，在步骤S310中，WLAN UE 10从3GPP CN 2中的3GPP AAA服务器60接收认证。

此外，在步骤S320中，WLAN UE 10与WLAN AP 20协商根据无线环境的QoS，并且生成WLAN承载。这时，WLAN AP 20与终端设备70协商由因特网或内联网4提供的QoS，并且生成外部承载。

在步骤S330中，WLAN UE 10与终端设备70协商根据数据处理性能的QoS，并且生成端对端承载。

尽管关于3GPP-WLAN互联系统描述了根据本发明的示范性实施例，但是可以将其实现于网络互联系统中，所述网络互联系统包括：无线接入网络，包含用户终端接入的无线接入设备；分组交换服务网络，包括提供分组交换服务的终端设备；核心网络，用于连接无线接入网络和分组交换服务网络；以及网关，用于中继核心网络和分组交换服务网络。

不仅可以由本发明的示范性实施例来实现上述方法和装置，相反，意欲通过由用于实现与本发明的示范性实施例的配置相应的功能的程序或记录该程序的记录介质来实现上述方法和装置。

尽管结合当前认为是实用的示范性实施例描述了本发明，但是应当明白，本发明不限于所公开的实施例，恰恰相反，其意欲涵盖包括在所附权利要求书的精神和范围内的各种修改和等价布置。

根据本发明的示范性实施例，WLAN用户设备可以通过在3GPP WLAN互联系统中有效地协商QoS而与3GPP分组交换服务网络的终端设备交换用户数据。

此外，根据本发明的示范性实施例，由于确保了不同于3GPP分组交换服务网络的网络类型的WLAN接入网络的安全性，所以WLAN用户设备可以与终端设备交换用户数据，同时确保了当3GPP-WLAN互联系统无线接入到WLAN接入网络时的数据的安全性。