CN101401382A - 用于在传输中过滤数据分组的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于在通信网络的用户设备(UE1)中把数据分组(DP)与分组载体(PB)相关联的方法。该分组载体(PB)向通信网络中的通信实体传输数据分组(DP)。通信网络包括至少一个控制实体(PCRF A)，与用户设备(UE1)交换信令信息。用户设备(UE1)包括至少一个执行单元(EU)，用于执行一个或多个产生数据分组(DP)的应用程序(APP)；分组标记实体(PME)，用于标记至少一个数据分组中的控制字段；以及传输单元(TU)，用于在分组载体(PB)上发送数据分组(DP)。在设立了传输单元(TU)和通信实体之间的分组载体(PB)之后，用于定义分组过滤器(PF)的过滤参数第一信令(SIG1)由用户设备(UE1)接收。该过滤参数对应于分组标记。来自控制实体的分组标记的第二信令(SIG2)被用户设备(UE1)接收并被传送至分组标记实体(PME)。该数据分组以该信令分组标记来标记。确定对应过滤参数的分组过滤器(PF)来扫描从执行单元(EU)传输到传输单元(TU)的数据分组并与分组载体(PB)相关联。具有对应于过滤参数的标记的数据分组(DP)在相关的分组载体(PB)上传送。还介绍了相应的移动网络、控制实体、用户设备和计算机程序。

Description

用于在传输中过滤数据分组的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种用于在通信网络的用户设备中使数据分组与分组载体(packet bearer)相关联的方法。还介绍了实施本发明的装置和软件程序。
背景技术
在很多情况下，数据分组需要经过通信网络在用户设备和其它实体之间加以发送。可以在下行链路和上行链路两个方向上执行传输，并且该其它实体通常是另一个用户设备，例如在电话呼叫中。该其它实体也可以是服务实体，如服务器，其可以向用户设备发送用于声音和视频的不同的分组流，例如在流会话中，而用户设备可以向该服务实体发送数据以通过控制信令来初始化该流会话。该其它实体可以是通信网络的一部分，或者其能够与该网络交换数据分组。
该通信网络可能是固定或移动网络。在传输中可能涉及不止一个网络，例如，如果用户设备位于移动网络内，该移动网络直接或通过中间网络连接到其它实体所位于的固定网络。通常的移动网络包括核心网，具有核心网络节点，如业务综合分组无线服务支持节点(SGSN)或网关综合分组无线服务支持节点(GGSN)。核心网络节点允许与诸如互联网或者其他运营者的移动或固定网络等外部网络交换数据。此外，通常的移动网络包括一个或多个接入网络，具有用于控制对用户设备的无线传输的接入网络节点，通常被称为如基站控制器，无线网络控制器(RNC)，节点B或者基本收发站。这些节点和网络的其它实现方式已经被提议，如增强GSN和增强RNC，其执行SGSN功能的不同部分从而允许省略SGSN。
取决于分组通信的种类，传输的要求也有显著的不同。例如，语音传输要求低延迟和抖动，而有限数量的错误是能够接受的。使用分组缓冲器的流会话通常允许较高的延迟和抖动，并且接收器一般还能够校正或隐藏错误。文件传输经常作为效果最佳通信加以执行但通常要求无差错数据。另外，运营者可以选择根据用户订购提供不同的服务质量(QoS)，即他们可以选择实行用户差别。因而，服务的定义质量的规定是在数据通信的控制中的一个重要概念，如同在如第三代合作项目“服务质量(QoS)概念和体系”的3GPP 23.107 V 6.3.0技术规范中所介绍的。
不同的上下文定义了涉及包括通信网络节点和用户设备的数据传输的服务质量。用户设备和核心网络节点协商一个PDP(分组数据协议)上下文，其指定对或者来自用户设备的数据分组传输的参数。另外，为服务实体和用户设备之间的不同链路——例如接入节点和用户设备之间的无线载体——设立进一步的上下文，其指定在该无线链路上的传输参数。分组在该服务实体和用户设备之间的流动然后被映射到这些上下文并相应地加以传送。
目前的3GPP标准定义了把下行链路数据映射到分组载体的机制。出于此目的，该载体与PDP上下文相关联。该PDP上下文是QoS能够被提供的尺度(granularity)，即，不同的PDP上下文能够提供不同的QoS。分组在PDP上下文上的映射在通信网络的边缘节点，例如在使用下行链路通信流模板(TFT)的GGSN中完成。TFT是分组过滤器，其定义了把输入的数据分组唯一映射在PDP上下文上的规则。该下行链路TFT是PDP上下文定义的一部分，并且能够被构造为在多个不同的参数上运行。例如，数据分组的IP源地址或者在IP报头中的服务类型字段(ToS)能够被用于把分组映射在PDP上下文上。会话管理(SM)协议用于管理PDP上下文。
在上行链路中，用户设备需要如何把数据分组从应用程序映射到载体或者映射到相关上下文的信息。然而，这不在目前的3GPP标准的范围之内。该功能被私人地加以定义并且在用户设备的不同出售商之间互不相同。在一个实现方式中，该用户设备具有若干PDP上下文模板，每个具有不同的相关QoS。连接管理器为每个应用程序提供到所述PDP上下文模板中的一个的映射。该映射是静态的配置，其在连接管理器中建立绑定并且其被以信号发送到用户设备，例如通过SMS。典型地，用户通过访问运营者的网站并输入他正在使用的电话型号和他希望配置哪个应用程序——如WAP或MMS——来执行该配置。在会话的初始化时，例如，当进行呼叫时，该应用程序通过私用API(应用程序接口)与该连接管理器通信。该连接管理器把来自该应用程序的数据分组与配置的PDP上下文相关联，并且如果需要，设立该上下文。相应地，在应用程序和PDP上下文模板之间具有静态绑定。在该配置中使用的标识符和格式是每个出售商所专用的。
因此，用于把数据分组与载体相关联的现有方法是不灵活的并且不允许对该配置的动态改变。进一步的问题是应用程序开发既是接入专用的又是出售商专用的，即，必须为特定的接入(如3GPP)和用户设备的特定出售商编写应用程序，因为在上述绑定机构中的QoS API对于出售商和接入二者可能都是不同的。
进一步的，按照3GPP规范的用户设备可以包括两个实体，一个终端设备(TE)和一个移动终端(MT)，两个实体是在逻辑上并且可选地也在物理上分离的。应用程序在该终端设备执行并且数据分组经过该移动终端以移动网络交换。在现有技术的情况下，将会需要TE和MT之间的接口，通过该接口可能传送应用程序的载体需求。因为在现有的用户设备中应用程序和上下文的绑定是出售商专用的，将会需要不同的接口。如果该终端设备是例如个人电脑且该终端是移动网络卡，该电脑可能需要为不同的卡出售商支持不同的接口，导致高复杂性和成本。
对于在IP网络中的传输，已经建议了不同的服务概念。例如在互联网工程项目组(Internet Engineering Task Force)的意见2474申请书“Definition of the Differentiated Services Field(DS Field)in theIPv4and IPv6 Headers(在IPv4和IPv6报头中的区分服务字段(DS字段)的定义)”中介绍了区分服务概念。该概念在因特网协议(IP)的不同版本中的数据分组的报头中指定了数据字段。该数据字段的值指定了在处理该分组时应该使用哪种服务质量。该值通常被指定为不同服务编码点(DSCP)。
发明内容
在这一背景下，本发明的目的是提出一种使数据分组和载体相关联的简单和灵活的方法。
根据本发明，执行在权利要求1中介绍的方法。此外，如在其它的独立权利要求中所述，在通信网络，控制实体，用户设备和计算机程序中实现本发明。更有利的实施例在从属权利要求中加以介绍。
所提出的方法在通信网络的用户设备中使数据分组与分组载体相关联。该用户设备包括至少一个执行单元，用于执行一个或多个产生数据分组的应用程序。使该分组载体适于向通信网络中的通信实体传输数据分组。典型地，产生多个数据分组并在载体上传输数据分组。该通信实体可以是在通信网络中的另一个终端，例如另一个用户设备或服务器。备选地，该通信实体是通信网络的边缘节点，其向另一个通信网络传送数据分组。
通常，在所述传输被执行之前数据分组被处理，例如通过在用户设备中的协议层的堆栈。这些处理的示例是数据分组的分割或连接；可以加入报头或校验字段。对于所提出的方法的用户设备还包括分组标记实体，用于标记在数据分组中的至少一个控制字段(control field)。很多协议指定了带有控制字段的分组报头，其中可以应用标记。使传输单元适于在分组载体上发送数据分组。
对于数据分组的传输，在传输单元和通信实体之间设立分组载体。在很多情况下，可以使用为之前的数据分组的传输而设立的载体，即，如果之前已经设立了合适的载体，不必为应用程序的数据分组设立专门的载体。该载体可以在数据分组被传输之前的任意时间点被设立。
为了使数据分组与分组载体相关联，第一信令被执行并由用户设备接收。在该第一信令中，用于定义分组过滤器的过滤参数被发送到用户设备。该过滤参数符合分组标记，即，如果数据分组包含该信令标记，过滤器扫描数据分组。符合该过滤参数的分组过滤器被设立来扫描从执行单元到传输单元传送的数据分组。符合滤波器参数这些数据分组被传送到与该分组过滤器相关的载体。多个分组过滤器能够在该用户设备中同时被确定来把数据分组关联到不同的载体。不同的分组过滤器能够被相关到相同分组载体。
通信网络包括至少一个控制实体，其适于初始化与用户设备的信令信息的交换。该控制实体可以发送该信令信息或者该信令通过通信网络中另外的节点加以执行。还可能由该控制实体命令另外的节点执行该信令。该控制实体初始化对用户设备的第二信令，其中用户设备接收分组标记的规格。该第二信令可以在第一信令之前、之后或同时加以执行。当该第二信令被用户设备接收，信令分组标记(signaledpacket marking)被传送到分组标记实体，并且来自应用程序的数据分组被以该信令分组标记来加以标记。该标记可以例如被发送给应用程序，其能够将它传送给该分组标记实体。优选地，该分组标记实体存储了用于标记来自应用程序的多个数据分组的标记。
在第二信令中的分组标记信令对应于第一信令中的过滤器参数。这样，带有对应于该过滤器参数的标记的数据分组被传送给相关联的分组载体并相应地传输。
提议的方法允许简单和灵活的从数据分组到分组载体的关联，其不要求对该关联的预先配置并且能够在数据会话的初始化时被确定。该提议的方法提供一种对通信网络的控制方式，即该网络的操作符，用于在从用户设备到通信实体的上行链路上把数据分组映射到载体上。另外，该方法允许接入未知应用程序开发，即，应用程序能够独立于用户设备连接的接入网络加以开发。这简化了应用程序的开发，使开发的费用降低。如果该分组标记由应用程序传送，它能够通过socket API设置。该方法没有引入新的专用信号来安装该上行链路分组过滤器，而是再利用现有的程序来达到此目的，并且因而能够容易地在现有通信网络中实现。
在优选实施例中，分组载体的设立由来自通信网络一个节点的请求发起。这允许网络操作符的对由用户设备进行的传输的改进的控制。优选地，该分组载体从包括至少两个载体的一组载体中选择，这些载体在包括服务质量、收费价格和分组被传送至的接入点的一组指标中的至少一个相关指标上不同。相应地，该载体能够提供不同的服务质量或者可以进行不同收费或者二者均可。
该载体还能够或者备选地被用于向校正目标传送数据分组，特别是如果在数据分组中该目标地址是不唯一的。例如，在两个分开的外部网络中的两个节点可以具有相同的IP地址，即，不同的外部网络可以具有重叠的IP地址空间。在通信网络中，相同的目标地址能够用接入点名称(APN)加以区分，接入点名称是指示接口该外部网络的边缘节点——如GGSN——的逻辑名称。一个边缘节点可以被连接到多个外部网络，每个由不同的APN来区分。通过把载体与接入点的APN相关联，分组过滤器能够把带有相同目标地址的分组传送给相应的载体，并且从而传送给正确的外部网络并最终传送给预定的目标。因为分组过滤器扫描最终关联到APN的分组标记，因而提议的方法提供了一种为不同网络分离通信的简单的方法，尽管该不同网络具有重叠的地址。
在很多情况下，该执行单元和传输单元被包含在同一个装置中，例如在移动电话中。这些单元能够被逻辑地加以区分，即它们可以具有专用的接口，就像比如根据3GPP规范的移动终端和终端设备。用户设备包括物理分离的装置也是可能的，例如该传输单元可以是UMTS卡或移动电话，而该执行单元是连接到该传输单元的另一个装置——例如与该传输单元有线或无线连接的计算机或者电视机——的一部分。
通信网络典型地包括多个控制实体。在一个更有利的实施例中，该通信网络包括至少两个控制实体，所述实体的第一个初始化第一信令并且所述实体的第二个初始化该第二信令。因为该第一和第二信令在用户设备中具有不同的接收实体并且通常也将使用不同的信令协议加以执行，通常不适合只有一个控制实体用于信令。如果存在两个或更多的控制实体，该第一和第二信令的关联能够由实体之间的消息和/或操作符配置来定义。
优选地，使用例如基于IP协议的会话协议执行第二信令。合适的协议是例如会话描述协议/会话初始化协议(SDP/SIP)。使这些协议优选地适合于传输分组标记的规范，如DSCP。
在有利的实施例中，数据分组是互联网协议(IP)数据分组且控制字段是数据分组的报头中的区分服务字段或者说服务类型字段。在这种情况下，合适的分组标记是DSCP。这允许在现有网络中容易地执行本方法。
在一个优选的实施例中，该过滤器参数包括该信令分组标记和数据分组的至少一个另外的参数二者。以这种方式可以实现数据分组和载体之间的映射的更精细的尺度。例如，分组过滤器也可以评估分组报头中的另外的字段，如源或目标地址，源或目标端口号或者协议证明或上述参数的任意组合。如果分组预定为不同的APN并且将以不同的服务质量或不同的收费加以传输，本实施例允许例如为不同协议的分组或具有不同的目标的分组设立不同载体。上述参数的任意组合是可能的。
优选地，使应用程序适于接收该第二信令并通过标记实体初始化分组标记。应用程序能够例如接收带有分组标记的信令并通过socketAPI对分组标记实体指示相应数据分组的标记。这允许更容易地应用第二信令。
特别地如果应用程序被包括在信令中，确保后向兼容性是重要的，因为不是所有用户设备和/或应用程序都可以适于处理包含分组标记的信令。因而，有利的用户设备向控制实体发送对第二信令的回复消息。该回复消息指示用户设备或应用程序是否适于处理分组标记。优选地，该回复消息包括分组标记的确认信息，如对包标记的应答。以这种方式，不存在确认信息表明用户设备或应用程序不适于执行提议的方法。因此，不支持分组标记的应用程序的后向兼容性通过引入来自表明支持分组标记的用户设备的外在信号来确认，如DSCP绑定。
在回复消息表明用户设备不适于执行该方法的情况下，一个优选的控制实体根据该回复消息来发起分组过滤器的修正。特别是如果当该回复消息被接收时该过滤器还没有被确定，则根据该回复消息选择该过滤器。例如，该过滤器可以被去除，或者具有不同过滤参数的不扫描分组标记过滤器可以被引入。替代地，该分组过滤器可以检查数据分组的其它参数。以这种方式，网络能够适应在用户设备中安装的分组过滤器。
有利的通信网络适于执行上面介绍的本方法的任何实施例。
通信网络优选的控制实体适合于在通信网络的用户设备中初始化数据分组与分组载体的关联。该分组载体适于向通信网络中的通信实体传输数据分组。用户设备包括至少一个执行单元，用于执行一个或多个产生数据分组的应用程序；分组标记实体，用于在数据分组中标记至少一个控制字段；和传输单元，用于设置对通信实体的分组载体并用于在分组载体上发送数据分组。提议的控制实体包括输入/输出单元，以初始化与用户设备的信令信息的交换。该信令能够由该控制实体发送并且典型地通过通信网络中的其它节点加以执行。控制实体命令其它的节点来执行该信令也是可能的。
处理单元通过该输入/输出单元初始化对用户设备的第一信令。该第一信令传送定义分组过滤器的过滤参数。过滤参数至少对应于一个分组标记。该第一信令在用户设备中对应于用于扫描从执行单元传送到传输单元的数据分组的过滤参数而初始化分组过滤器的确立，及分组过滤器与分组载体的关联。处理单元进一步适合通过对用户设备的输入/输出单元来初始化分组标记的第二信令，以初始化具有信令分组标记的数据分组的标记。该第一和第二信令相对于对方可以以任何时间顺序加以执行。
有利的用于通信网络的用户设备适合于把数据分组与分组载体相关联，该分组载体适于向通信网络中的通信实体传输数据分组。该通信网络包括至少一个控制实体，适于与用户设备交换信令信息。所建议的用户设备包括执行单元，用于执行一个或多个产生数据分组的应用程序。传输单元适于确定与通信实体的分组载体，并在该分组载体上发送数据分组。确定程序的初始化和/或控制可以在用户设备中执行或者在通信网络的节点中执行。
第一接收单元适于接收过滤参数的第一信令来定义分组过滤器，该过滤参数对应于分组标记，并且第二接收单元接收来自控制实体的分组标记的第二信令。该第一和第二接收单元可以是同一个。一个接收单元把信令消息发送给另一个接收单元也是可能的。接收单元可以与收发器中的传送单元集成。
用户设备中的分组标记实体适于接收来自接收单元的信令分组标记并用该信令分组标记来标记数据分组中的至少一个控制字段。对应于过滤参数的分组过滤器适于扫描从执行单元传送给传输单元的数据分组。该分组过滤器与分组载体相关联并且在相关的分组载体上传送带有对应该过滤参数的标记的数据分组。
本发明还可以以软件程序来实现，软件程序包括用于执行方法步骤的编码，其中该方法涉及在其中执行程序的装置。例如，根据本发明的程序被存储在数据载体中，或者例如作为信号序列可载入用户设备的处理单元或者控制装置。
该控制实体，用户设备和软件程序能够适于上面介绍的方法的任何实施例。
在下面对附图所示的优选实施例的具体介绍中，本发明的上述或其它的目标、特征和优势将会更加清楚。
附图说明
图1表示在移动系统中提供定义的服务质量的结构
图2表示在其中实现本发明的移动系统的节点协作关系。
图3表示执行把数据分组关联到载体的方法的装置
图4表示用于实现所建议的方法的信令图
图5表示会话的发起侧上回退(fall-back)信令的信令图
图6表示会话的终止侧上回退信令的信令图
图7表示适于执行所建议的方法的用户设备
图8表示适于执行所建议的方法的控制实体
具体实施方式
图1图解了第三代移动系统中的服务质量概念，如在第三代合作项目的3GPP 23.107 V 6.3.0技术规范中所介绍的。通信包括使数据分组在实体(AF)和包括终端设备(TE)和移动终端(MT)的用户设备之间发送。该实体(AF)可以是一个服务器，其可以位于运营者的网络或者位于外部网络，但是其也可以是另一个用户设备。该概念的目标是提供在使用下层的承载服务的应用程序层上的定义服务质量(QoS)。这些承载服务用上下文来指定，上下文包括用于定义各个承载服务的QoS的属性。由于在应用程序层端对端服务的质量取决于下层的规格，载体业务的上下文需要根据所需要的端对端服务质量来指定。
TE/MT本地承载服务在用户设备以内的终端设备(TE)和移动终端(MT)之间传送数据分组。相应地，终端设备(TE)和移动终端(MT)可以是单个装置的一部分或者可以经过TE/MT本地承载服务在通信中的不同装置中实现。数据分组经过移动网络的无线接入网络(RAN1)中的无线链路接收或发送。外部承载服务由其它网络提供，该其它网络也可以是UMTS(通用移动电话系统)网络——即符合3GPP规范的网络，或其它的移动网络或者固定网络，例如互联网等固定通信系统。该外部载体在实体(AF)和移动网络的核心网的边缘节点(CN-GW)之间传送数据分组。
该核心网还包括核心网节点(CN1)，该节点控制核心网和无线接入网络(RAN1)之间的分组的发送。边缘节点(CN-GW)和核心网络节点(CN1)可以是相同的节点。通过移动网络的数据分组通信经过无线接入承载服务在移动终端(MT)和核心网络节点(CN1)之间并且经过核心网络承载服务在网关节点(CN-GW)和核心网络节点(CN1)之间发送。这些服务依次由在用户设备和无线接入网络(RAN1)之间的无线链路上的无线承载服务，在无线接入网络(RAN1)和核心网络节点(CN1)之间的RAN接入承载服务以及在核心网内的骨干承载服务来提供。最终，所有服务取决于在各个链路上的不同的物理承载服务，即典型地关于传输中单个链路的多个上下文和服务。
图2表示使用所建议的方法及所涉及的上下文和节点来传输数据分组的示例。为了传输数据分组，PDP上下文在用户设备(UE1)和核心网络节点——这里是SGSN(SGSN1)——之间协商。接着在核心网络节点和接入节点之间执行传输，或者至少由它们来控制。虚线11指示分组在用户设备(UE)和其它实体(AF)之间的上行链路和下行链路方向上传送的可能路线。控制实体(PCRF)接口作为边缘节点的GGSN(GGSN1)和其它实体(AF)。
PDP上下文的设置可以例如由从用户设备到SGSN的相应请求(RQ1)起动。网络(如GGSN)请求PDP上下文(PDP)的设置也是可能的，例如通过到用户设备的消息，该消息然后起动请求(RQ1)的发送以激活PDP上下文。
该PDP上下文包括定义了分组传输的服务质量的属性。无线载体(RB)的确立典型地被包括在PDP上下文的确立中。为了这一目的，SGSN(SGSN1)发送确立到接入节点——在本例中是RNC(RNC1)——的无线载体(RB)的请求(12)。在无线链路上对用户设备的数据分组的传输例如由节点B执行，该节点B由RNC用无线源控制信令(13)来控制。把节点B和RNC的功能集成在一个节点也是可能的。该SGSN还向核心网络的边缘节点——这里是GGSN(GGSN1)——发送请求(14)来确定核心网络载体。不同节点的配置可以从信令链路(SIG)上的操作支持系统(OSS)中加以执行。
图3图解说明了关于UMTS网络的示例的建议方法的基本概念。在该网络中，作为边缘节点(EN2)的GGSN和无线接入网络(RAN)提供了具有不同特性的两个载体，标示为载体A和载体B。这些载体可能以许多不同的方式互不相同。所述特性的两个示例可以是与载体相关的QoS或与通过载体传输的数据分组相关的收费政策。该GGSN包括下行链路分组过滤器(DL PF)，其把由不同服务生成的分组流映射在载体上。为了表明分组过滤器和载体的相关性，对载体A二者均用虚线表示，而载体B和相关的过滤器以实线表示。
在本示例中，服务(Srv1)生成两个应用程序流，并且服务(Srv2)生成一个应用程序流，这些通过下行链路分组过滤器(DL PF)被映射到载体上。从服务中产生的数据分组需要不同的载体并且相应地也以虚线或实线表示，对应于通过下行链路分组过滤器(DL PF)它们被传送的载体。
两个应用程序(App1，App2)在用户设备(UE2)中执行，该用户设备包括作为执行单元(EU2)的个人电脑和作为传输单元(TU2)的移动电话。应用程序App1生成两个具有特性的数据分组流，其在网络中要求不同的处理。这再次用与将要使用的载体的线条相一致的虚线和实线表示。生成多个分组流的应用程序的示例是多媒体和现场应用程序，其合并了例如IP语音服务和例如视频、聊天、公告板和文件共享等其它服务。应用程序App2只生成单个数据分组流。
所建议的方法提供了一种在数据分组流和载体之间进行映射的机制。虽然示例介绍了具有独立装置的分离式用户设备，如果应用程序在包括执行单元和传输单元的装置中执行，本方法也可应用的。
该执行单元标记不同应用程序流的数据分组。在本示例中，这通过网络以使用如SIP/SDP等的应用程序层信令指示该执行单元来标记带有特定的DSCP的不同应用程序流来实现。通过SIP/SDP来传递分组标记是一种可能性。如果把传送DSCP的能力增加到SDP，其它基于SDP的协议如RTSP也将是有益的。通常地，信令分组标记的功能可以被增至任何会话层协议。
在传输单元中确立UL分组过滤器(UL PF)并提供标记的分组到过滤器相关的不同载体上的映射，在所建议的方法中，这通过网络安装作为会话管理协议程序——如PDP上下文设置或修正——的一部分的过滤器来实现。该过滤器使用分组标记，如DSCP，作为把分组映射在载波上的一个参数。也可能在分组过滤器中检查除分组标记以外的其它参数。除了过滤检查DSCP，进一步的过滤可以基于其它参数，如源或目标地址，源或目标端口号或协议证明或这些参数的组合。这允许映射的更精细的尺度。
图4表示用于在3GPP通信网络中基于SIP的会话的设立过程中在用户设备上安装分组过滤器的指令序列。假设当会话被起动时用于载体SIP信令的PDP上下文已经被确定。因而没有示出设置该PDP上下文的在先信令。该PDP上下文能够例如按照来自网络的请求来设置，其中该请求是例如次级网络请求PDP上下文激活(SNRPCA)。相应地，SNRPCA信令能够被用于在用户设备中安装分组过滤器。
在图4的示例中，会话在连接到3GPP网络的发起和终端移动用户设备之间被设置。该始发网络和终端网络可以由一个或多个中间网络连接，这些中间网络用灰色矩形标明，并且其在网络之间传送信令。信令序列的方面可以被改变，例如按照消息的未来的标准。SIP/SDP信令被用于指示两个用户设备中的执行单元——这里是IMS(IP多媒体子系统)客户端——来执行分组标记。在本示例中，IP分组根据该信令以DSCP来标记。
两个用户设备包括作为传输单元的移动终端(MT A，MT B)和作为执行单元的终端设备(TE A，TE B)。在本例中网关GPRS支持节点(GGSN A，GGSN B)是移动核心网络的边缘节点。SIP信令被传送并由指定为IMS核心A、IMS核心B的节点检查。在典型的3GPP网络中，这可以是P-CSCF(代理呼叫状态控制功能)。例如由运营者定义的用于准接控制和收费规则的政策被作为控制实体的政策和收费规则功能(PCRF A，PCRF B)加强
在该图中下面的信令消息被发送：
1.终端设备TE A向节点IMS Core A发送SIP INVITE消息。在消息中的该SDP参数包含会话A侧的IP地址和端口号。
2.IMS Core A向控制实体PCRF A发送AAR(认证授权请求)消息，包括会话的A侧的IP地址和端口号以及标识对控制实体PCRF来说的被调用服务的服务标识符。
3.控制实体PCRF A向边缘节点GGSN发送“安装PPC规则”消息，指示对载体来自本服务的数据分组的载体应该使用哪种QoS水平，该QoS水平表示为图4中的QCI。该PCRF包括作为分组标记的DSCP，其将被安装于移动终端MT A的分组过滤器中。在该消息中，PCRF可以进一步包括会话的A侧的IP地址和端口号，其可以被用于核心网络中的开关控制，以及GBR(保证比特率)值，其用于执行接入网络中的准入控制。
4.SNRPCA消息由GGSN A发送。该SNRPCA程序以指示的QoS水平而起动载体的确立。在本方法中，该程序还用于安装分组过滤器，即SNRPCA消息是还包括过滤器参数(ULTFT)的标志的第一信令。该分组过滤器至少检查该分组标记，即由PCRF确定的DSCP，但它也可以检查其它的参数。该SNRPCA消息可以进一步触发无线接入网络中的内部程序来设置并预定用于会话的资源，即设置RAB(无线接入载体)并执行准入控制。
5.控制实体PCRF A向节点IMS Core A发送AAA(认证授权应答)消息指示DSCP，在TE A中的IMS客户端应该以该DSCP为被指示的媒体流标记IP分组。这是在消息3中发送至GGSN A的DSCP。当接收到消息5时，消息的SIPINVITE被传送给节点IMS Core B。节点IMS Core A存储DSCP值用于稍后对消息16的修正。
6.当接收到SIP INVITE时，节点IMS Core B向在终端用户设备网络的控制实体PCRF B发送AAR消息，还包括会话的发起侧的IP地址和端口号以及服务标识符，用该标识符PCRF可以识别所调用的服务。
7.控制实体PCRF B向终止侧的边缘节点GGSN B发送“安装PPC规则”消息，指示对携带来自本服务的数据分组的载体应该使用哪种QoS水平。该PCRF包括分组标记的第二标志，如DSCP，其将被安装在移动终端MT B的分组过滤器中。取决于各个运营者的政策，在会话的发起侧和终止侧所使用的该分组标记可以是相同的或不同的。在消息中，PCRF可以进一步包括会话的A侧的IP地址和端口号，其可以被用于在核心网络中的开关控制，以及GBR(保证比特率)值，其用于执行接入网络中的准入控制。
8.SNRPCA消息由GGSN B发送。该SNRPCA程序起动具有指示的QoS水平的载体的确立。在本方法中，该程序还用于安装分组过滤器，即，SNRPCA消息还包括过滤器参数(ULTFT)的标志。该分组过滤器检查至少一个由PCRF确定的分组标记，即DSCP，但是它也可以检查其它的参数。SNRPCA消息可以进而触发在终端无线接入网络中的内部程序，用于设置和保留会话用的资源，如设置RAB(无线接入载体)并执行接入控制。
9.控制实体PCRF B向节点IMS Core B发送AAA(认证授权应答)消息指示DSCP，在TE B中的IMS客户端应该以该DSCP为被指示的媒体流标记IP分组。这对应在消息7中发送给GGSN B的DSCP。
10.节点IMS Core B经由节点IMS Core A向终端设备TE B传送接收到的SIP INVITE消息。在该消息中的SDP参数包括会话的发起方的IP地址和端口号。参数进一步地以在消息9中发送给IMS Core B的DSCP值来进行修正。在终端设备TE B中的该IMS客户端随后标记由该DSCP值初始化的媒体流的IP分组。如果会话的确立要求来自用户的确认，例如，如果是语音电话，则在TE B中的IMS客户端触发用户警报，例如铃音。
11.在由终端用户设备的用户确认确立后，从终端设备TE B到节点IMS Core B的SIP 200 OK消息确认会话确立。该消息包括会话的B侧的IP地址和端口号并且被存储。
12.节点IMS Core B向控制实体PCRF B发送AAR消息，包含会话的B侧的IP地址和端口号。
13.控制实体PCRF B消息向边缘节点GGSN B发送“修正PCC规则”消息，该消息包括会话的B侧的IP地址和端口号以及会话将使用的服务质量。该信息在边缘节点GGSN B被用来执行开关控制并过滤输入的分组。该终端控制实体然后向节点IMS Core B发送成功执行这些程序的确认信息。在接收到该确认信息后，节点IMS Core B通过可选的中间网络向节点IMS Core A传送该SIP 200 OK消息。
14.节点IMS Core A向发起控制实体PCRF A发送AAR消息，包含会话的B侧的IP地址和端口号。
15.控制实体PCRF A向边缘节点GGSN A发送“修正PCC规则”消息，包含会话的B侧的IP地址和端口号以及用于会话的发起侧的服务质量的指示。该信息在GGSN用于执行开关控制和对输入数据分组的过滤。取决于各个运营者的政策，在会话的发起侧和终止侧使用的服务质量可以是相同的或是不同的。
16.节点IMS Core A向终端设备TE A传送消息SIP 200 OK。在消息中的该SDP参数包含会话的B侧的IP地址和端口号。该参数还包含DSCP值，其作为分组标记在消息5中被发送至节点IMS Core A。在终端设备TE A的IMS客户端随后以该DSCP值标记指示的媒体流的IP分组。
最终，成功建立会话的应答在涉及的用户设备之间发送。以这种方式，执行所建议的方法并且允许把数据分组映射到载体所需要的信息在涉及的实体之间交换。与用户应用程序——如SIP——中信令在涉及的用户设备之间端对端的发送而无需修正形成对比的是，上述序列中的消息以分组标记进行修正(这里是消息9和16)。相应地，到涉及的用户设备的现有的消息被修正为本方法中的第二信令。
分组标记可以涉及对标记的分组的多种联系。例如，在IP协议中定义的DSCP允许64个不同码点。该标记可以被用作如把分组映射给具有不同QCI(QoS分类标识符)的载体。另外，该分组可以被映射到不同的APN或不同的收费。组合也是可能的。在一个示例中，运营者可以使用DSCP来编码APN和QCI两者。该运营者具有10个APN，每个提供可以被映射到6个不同的QoS分类上的服务。则对于第一个APN，0-5的DSCP值可以分别指示1-6的QCI值，对第二个APN，6-11指示1-6的QCI值，以此类推，即每个分组标记对应一个QoS和一个APN的唯一组合。
上述方法还可以为除上述示例中的3GPP网络之外的其它接入网络执行，因为按照SIP/SDP或任何其它应用程序层信令协议的分组标记信令是与接入无关的。只有用于上行链路分组过滤器安装的信令需要适应不同的接入网络。例如，DHCP协议(动态主机配置协议)允许对IP网络中的主机发送配置信息。在从服务器到DHCP客户端的DHCP信令中的称为DHCP选项121的选项允许在客户端中配置静态路由的列表。静态路由等同于分组过滤器，其为输入的IP分组基于目的IP地址定义了下一个IP选路并以这种方式把它关联到分组载体。相应地，在用户设备中安装分组过滤器的一个选项可以基于DHCP。出于此目的，DHCP选项121可以被修正为传送作为过滤器参数的分组标记，如DSCP，并且传输单元估计相应的参数来确定该分组过滤器。则路由决定基于过滤的结果，即带有相应标记的数据分组以这种方式关联到载体。这种选择的一个好处在于现有的信令程序可以为了该目的而进行修正。
所建议的方法的一个主要的好处是应用程序不需要在API中支持特定的程序以处理服务质量。这显著地简化了应用程序的开发。然而，执行单元必须适于接收第二信令并向分组标记单元传送分组标记。优选地，应用程序能够使用socket API接收分组标记，如在SIP/SDP-消息中，并设置数据分组中的数据字段的标记，如DSCP或ToS值。在执行单元或应用程序不支持这一功能的情况下，优选地调用不需要分组标记的备选机制来把数据分组映射到载体上。
为了通知在网络中的控制实体执行单元或应用程序是否能够处理分组标记，建议执行单元为第二信令发送回复消息。例如，如果DSCP标记不被支持，IMS客户端可以向节点IMS发送回复消息。该回复被传送给网络的控制实体，其可以根据该回复安装、替换或修正上行链路分组过滤器。优选地，对不存在确认支持分组标记的回复进行检查。以这种方式，不支持分组标记的应用程序不需要支持该回复消息。
图5和图6分别表示在会话的发起侧和终止侧回退机制的实施例。在该实施例中，发送侧的SIP INVITE消息以及终止侧的“SIP 180RINGING”消息中以信号发送对用DSCP的分组标记的不支持。图5和图6分别对应图4中确立会话的发起侧和终止侧。有可能在终端设备中的某些应用程序支持分组标记而其它应用程序不支持。
如图4中所示，图5的信令序列开始于SIP INVITE消息。然而，在消息中，
51.终端设备TE A向节点IMS Core A指出所指示的应用程序不支持由DSCP进行的分组标记。
52.节点IMS Core A向控制实体PCRF A指示终端设备TE A不支持由DSCP进行的分组标记。可选地，节点IMS Core A包括定义了备选的分组过滤器(AL UL-TFT)的参数。
53.控制实体PCRF A定义了备选的分组过滤器来替代检查分组标记的过滤器。可选地其向边缘节点GGSN A传送参数AL UL-TFT。
54.边缘节点GGSN A发送指示有备选的分组过滤器的信号SNRPCA。
除消息55和56外对应图4的其余消息不指示分组标记。
关于终止侧，图6表示应用回退机制的信令序列。在消息中
61.终端控制实体PCRF B向终端GGSN B传送分组标记DSCP
62.如图4中所介绍的，安装检查分组标记的分组过滤器。
63.如图4中所介绍的，控制实体PCRF B向节点IMS Core B传送分组标记。
64.如图4中所介绍的，节点IMS Core B向终端设备TE B传送分组标记。然而，在本示例中在终端设备TE B中运行的客户端不支持分组标记并忽略相应的SDP字段。
65.在消息“SIP180Ringing”中，终端设备TE B以信号通知节点IMS Core B其不支持分组标记，例如通过省略相应的确认。
66.节点IMS Core B通知控制实体PCRF终端设备TE B不支持分组标记。
67.控制实体PCRF B向边缘节点GGSN B发送修正在移动终端MT B中的分组过滤器的信息，优选其包括新的过滤器参数(AL-UL TFT)
68.GGSN初始化修正在移动终端MT B中的分组过滤器的程序
(修正PDP上下文)
以这种方式，如果用户设备不支持提议的方法，在传输中的错误能够避免。可选地，在通信网络中的控制实体，如PCRF，存储用户设备是否支持提议的方法。在下一次建立与相同应用程序的会话时，该控制实体检查该应用程序是否支持分组标记。在这种情况下，可以起动备选的分组过滤器的安装而不用先尝试安装具有相应过滤器的分组标记。
图7表示用于适合执行提议方法的通信网络的用户设备。它具有传输单元(TU)，该单元用于设置到通信实体的分组载体(PB)并在该分组载体上发送数据分组(DP)。分组载体在通信网络中向通信实体发送数据分组。执行单元(EU)执行一个或多个产生数据分组的应用程序(APP)。第一接收单元(RU1)适于接收过滤参数的第一信令(SIG1)来定义分组过滤器(PF)。该过滤参数对应分组标记。第二接收单元(RU2)适于从网络中的控制实体接收分组标记的第二信令(SIG2)。
第一接收单元(RU1)和第二接收单元(RU2)可以是相同的装置。二者也可以集成在具有传输单元(TU)的收发器中。如果用户设备包括两个单独的实体，其中一个向另一个实体传送数据和信令，信令可以被接收单元之一接收并传送给另一个接收单元。
分组标记实体(PME)从第二接收单元(RU2)接收信令分组标记并用该信令分组标记来标记数据分组(DP)中的至少一个控制字段(CF)。分组过滤器(PF)的特性对应于过滤参数。它扫描从执行单元传送给传输单元的数据分组并关联到分组载体。该分组过滤器(PF)在相关的分组载体上传送具有与过滤参数对应的标记的数据分组。以这种方式，该数据分组与分组载体相关联。
根据本发明的控制实体在图8中所示。它初始化在通信网络的用户设备中数据分组与分组载体的关联，其中分组载体适于向通信实体传输数据分组。该控制实体包括输入/输出单元(IO)以与用户设备交换信令信息。处理单元(PU)初始化到用户设备的过滤参数的第一信令来定义分组过滤器。过滤参数对应于分组标记。该第一信令对应于过滤参数而初始化分组过滤器的确立，用于扫描在用户设备中从执行单元传送给传输单元的数据分组。它还初始化分组过滤器与分组载体的关联。处理单元(PU)还适于初始化到用户设备的分组标记的第二信令，以初始化带有信令分组标记的数据分组的标记。
控制实体的单元和用户设备可以以电子或光电路或者在上述电路中执行的软件来实现。
上述实施例很好地达到了本发明的目标。然而，可以认识到本领域技术人员可以做出改变还不背离本发明的范围，该范围仅由权利要求书限定。

Claims (16)

1.一种用于在通信网络的用户设备(UE1)中把数据分组(DP)与分组载体(PB)相关联的方法，该分组载体(PB)适于向通信网络中的通信实体传输数据分组(DP)，其中通信网络包括至少一个控制实体(PCRF A)，该实体适于初始化与用户设备(UE1)的信令信息的交换，并且其中用户设备(UE1)包括用于执行一个或多个产生数据分组(DP)的应用程序(APP)的至少一个执行单元(EU)，用于标记至少一个数据分组中的控制字段的分组标记实体(PME)，以及用于在分组载体(PB)上发送数据分组(DP)的传输单元(TU)，该方法包括步骤：
在传输单元(TU)和通信实体之间设置分组载体；
接收过滤参数第一信令(SIG1)来在用户设备(UE1)定义分组过滤器(PF)，所述过滤参数对应分组标记，
在用户设备(UE1)处接收分组标记第二信令(SIG2)并把该信令分组标记传送到分组标记实体(PME)，
标记具有该信令分组标记的数据分组；
确立对应于过滤参数的分组过滤器(PF)，用于扫描从执行单元(EU)向传输单元(TU)传送的数据分组，其中分组过滤器(PF)与分组载体(PB)相关联；以及
在相关的分组载体(PB)上传送带有与过滤器参数相对应的标记的数据分组(DP)。
2.根据权利要求1的方法，其中以来自通信网络中节点的请求初始化分组载体的设立。
3.根据权利要求1或2的方法，其中分组载体从包括至少两个载体的一组载体中选择，这些载体在包括服务质量、收费价格和分组被传送至的接入点的一组指标中的至少一个相关指标上不同。
4.根据前面任一项权利要求的方法，其中执行单元和传输单元是逻辑上或物理上分离的装置。
5.根据前面任一项权利要求的方法，其中通信网络包括至少两个控制实体，并且所述实体中的第一个初始化所述第一信令且所述实体中的第二个初始化所述第二信令。
6.根据前面任一项权利要求的方法，其中使用会话协议来执行第二信令。
7.根据前面任一项权利要求的方法，其中数据分组是因特网协议IP数据分组，且控制字段是数据分组的报头中的区分服务字段或者服务类型字段。
8.根据前面任一项权利要求的方法，其中过滤参数包括信令分组标记和数据分组的至少一个另外的参数。
9.根据前面任一项权利要求的方法，其中应用程序适于接收所述第二信令并通过该标记实体来初始化分组标记。
10.根据权利要求9的方法，其中用户设备向控制实体发送对第二信令的回复消息并且其中该回复消息指示应用程序是否适于处理分组标记。
11.根据权利要求10的方法，其中如果所述回复消息指示应用程序不适于处理分组标记，控制实体根据该回复消息来初始化对分组过滤器的修正或选择。
12.一种通信网络，其特征在于该通信网络适于执行根据权利要求1-11中任一项的方法。
13.一种用于通信网络的控制实体，其用于在通信网络的用户设备中初始化数据分组与分组载体的关联，其中分组载体适于向通信网络中的通信实体传输数据分组，并且其中用户设备包括至少一个执行单元以用于执行一个或多个产生数据分组的应用程序，包括分组标记实体以用于在数据分组中标记至少一个控制字段，还包括传输单元以用于设置对通信实体的分组载体并用于在分组载体上发送数据分组，所述控制实体包括：
输入/输出单元，其用以初始化与用户设备的信令信息的交换，
处理单元，其用以初始化到用户设备的过滤参数的第一信令以用于定义分组过滤器，其中所述过滤参数对应于分组标记，所述第一信令还用于对应于用来在用户设备中扫描从执行单元传送给传输单元的数据分组的过滤参数而初始化分组过滤器的确立，并用于初始化分组过滤器与分组载体的关联，所述处理单元还适于初始化到用户设备的分组标记的第二信令以初始化带有信令分组标记的数据分组的标记。
14.一种用于通信网络的用户设备，所述用户设备适于把数据分组与适合向通信网络中的通信实体传输数据分组的分组载体相关联，其中通信网络包括至少一个控制实体，该实体适于初始化与用户设备的信令信息的交换，所述用户设备包括：
执行单元，其用于执行一个或多个产生数据分组的应用程序；
传输单元，其用于与通信实体确定分组载体并在所述分组载体上发送数据分组；
第一接收单元，其用于接收过滤参数第一信令来定义分组过滤器，该过滤参数对应于分组标记；
第二接收单元，其用于接收来自控制实体的分组标记第二信令；
分组标记实体，其适于接收来自第二接收单元的信令分组标记并用该信令分组标记来标记数据分组中的至少一个控制字段；
分组过滤器对应于过滤参数，该分组过滤器适于扫描从执行单元传送给传输单元的数据分组，其中分组过滤器与分组载体相关联并且在相关的分组载体上传送带有对应该过滤参数的标记的数据分组。
15.一种根据权利要求14的用户设备，其中所述第一接收单元是所述第二接收单元。
16.一种程序单元，其包含用于执行根据权利要求1-11中任一项的方法的步骤的代码。
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