PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE602004005604T2 13.12.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001665661
Titel VERFAHREN ZUR DIENSTQUALITÄTSDIFFERENZIERUNG IN PAKETMODUS-MOBILKOMMUNIKATIONSNETZEN
Anmelder France Telecom, Paris, FR
Erfinder BEZIOT, Nathalie, F-92350 Le Plessis Robinson, FR;
DRONNE, Francois, F-92330 Sceaux, FR
Vertreter derzeit kein Vertreter bestellt
DE-Aktenzeichen 602004005604
Vertragsstaaten AT, BE, BG, CH, CY, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, FR, GB, GR, HU, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PL, PT, RO, SE, SI, SK, TR
Sprache des Dokument FR
EP-Anmeldetag 05.08.2004
EP-Aktenzeichen 047862685
WO-Anmeldetag 05.08.2004
PCT-Aktenzeichen PCT/FR2004/002095
WO-Veröffentlichungsnummer 2005029787
WO-Veröffentlichungsdatum 31.03.2005
EP-Offenlegungsdatum 07.06.2006
EP date of grant 28.03.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 13.12.2007
IPC-Hauptklasse H04L 12/56(2006.01)A, F, I, 20061121, B, H, EP
IPC-Nebenklasse H04Q 7/38(2006.01)A, L, I, 20061121, B, H, EP   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft allgemein das Gebiet der Telekommunikationen und betrifft genauer ein Verfahren zur Differenzierung der Dienstqualität im Rahmen der Mobilkommunikationsnetze, die die Paketschaltung verwenden.

In einem solchen Kontext versteht man unter Dienstqualität die Fähigkeit eines von einem Betreiber eines Mobilkommunikationsnetzes angebotenen Diensts, in geeigneter Form auf Anforderungen zu reagieren, mit dem Ziel, seine Abonnenten zufriedenzustellen, insbesondere bezüglich der Optimierung der Netzressourcen.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist zur Anwendung auf die Mobilnetze vorgesehen, die die Technologie GPRS oder UMTS verwenden, die im Rahmen der Norm 3GPP genormt sind. Um die Beschreibung nicht zu überladen, ist ein Glossar, das die Definition der Gesamtheit der nachfolgend verwendeten Akronyme enthält, am Ende der Beschreibung vorgesehen, auf das der Leser sich nützlicherweise beziehen kann.

Die Norm GPRS spezifiziert einen neuen Trägerdienst für die Datenübertragung im Paketmodus über GSM und ermöglicht es, den Abonnenten eines Mobilbetreibers einen Zugriff auf IP-basierte Dienste anzubieten (zum Beispiel elektronische Nachrichtenübermittlung, Herunterladen von Dateien, Abfrage von Web- oder WAP-Sites, usw....). Es können also (in IP-Paketen übertragene) Daten zwischen Servern, die zu einem außerhalb des Netzes GPRS liegenden Netz, typischerweise dem Internet, gehören, und dem Mobiltelefon ausgetauscht werden.

Hierzu wird ein Funkkanal zwischen dem Mobiltelefon und dem Funkzugriffsnetz aufgebaut, dann wird der Datenfluss innerhalb des Kernnetzes geroutet. Bezüglich der Architektur besteht das Netz GPRS aus zwei Hauptbereichen, die in 1A gezeigt sind: das Kernnetz RC, das die Netzelemente zusammenfasst, die mit dem Paket-Routing zusammenhängen, und das Zugriffsnetz RA, das die Funkverbindung mit den Mobiltelefonen MS aufbaut.

Das Zugriffsnetz RA fasst die Entitäten Basisstation BTS und Basisstation-Controller BSC zusammen. Diese Einheit, Funk-Subsystem BSS genannt, verwaltet die Funkressourcen des zellularen Telefonienetzes vom Typ GSM mit Hilfe der Basisstationen und der Basisstation-Controller. Die Aufgabe des BSS ist es genauer, den Aufbau eines Funkkanals mit dem Mobiltelefon MS zu verwalten, und es ist ebenfalls vorgesehen, um die Dienstqualitätsinformationen bezüglich eines vom Mobiltelefon geforderten Datentransfers zu speichern.

Das Kernnetz RC besteht seinerseits aus den folgenden Netzelementen:

  • – dem HLR, das eine Datenbasis ist, die das Profil der Gesamtheit der Abonnenten eines Netzes enthält und von der ausgehend die Verwaltung der Mobilabonnenten erfolgt. Es enthält unter anderen die Dienstqualitätsinformationen, die mit den Abonnenten und den Diensten verbunden sind;
  • – dem SGSN, der ein Dienstknoten des Netzes ist, der die Verwaltung des Kommunikationslinks mit dem Zugriffsnetz gewährleistet. Er speichert das Profil des Abonnenten und führt eine Prüfung der Netzressourcen durch, die vom Abonnenten angefordert werden;
  • – dem GGSN, der ein Dienstknoten des Netzes ist, der als Gateway dient, um die Verbindung mit einem externen Netz, typischerweise dem Internet, zu gewährleisten.

Das Kernnetz GPRS ist also nach außen über ein Gateway, den Dienstknoten GGSN, verbunden, der die Routinginformationen enthält, die es dem Mobiltelefon ermöglichen, mit einem externen Netz, insbesondere dem Internet, zu kommunizieren, und gleichzeitig die Sicherheit gewährleistet. Um die Informationen an das Mobiltelefon senden zu können, verwendet der GGSN dann einen anderen Dienstknoten, den SGSN, der die Mobilität, insbesondere die Authentifizierung, die Verschlüsselung und die Verfolgung des Mobiltelefons gewährleistet, wenn es sich bewegt. Diese Netzelemente enthalten IP-Router-Funktionen und bilden ein Netz vom Typ IP-Netz.

Was den Mobiltelefoniestandard UMTS betrifft, kann dies er als eine Erweiterung des GPRS-Netzes gesehen werden, wie es oben definiert wurde, und wurde konzipiert, um insbesondere bezüglich des Durchsatzes bei der Weiterleitung von Multimedia-Kommunikationen (Zugriff auf das Internet, Videokonferenz, Videospiele, augenblickliche Austauschvorgänge vom Typ Multimedia-Forum) zufriedenstellender zu sein. Derzeit sind das UMTS und der GPRS in verschiedenen Versionen oder "Releases", und insbesondere der Version Release 99, synchronisiert, auf die die folgende Beschreibung sich insbesondere bezieht.

Unter Bezug auf 1B, die den Zugriffsnetzbereich betrifft, für den Standard UMTS UTRAN genannt, werden neue Basisstationen, Node B genannt, vorgesehen, um die BTS des GPRS zu ersetzen, und Basisstation-Controller RNC von erhöhter Kapazität sind vorgesehen, um die BSC zu ersetzen.

Das Kernnetz RC im Rahmen des UMTS sichert praktisch die das GPRS bildenden Elemente und entwickelt gleichzeitig die Dienstknoten SGSN und GGSN weiter. Das HLR entwickelt sich ebenfalls aufgrund der Einführung neuer Benutzerprofile.

In Release 99 werden alle Dienste von vier genormten Verkehrsklassen getragen, nämlich: "Conversational", "Streaming", "Interactive" und "Background".

Die Klassen "Conversational" und "Streaming" sind hauptsächlich vorgesehen, um Echtzeitflüsse wie die Stimme oder Video zu transportieren. Für die Klasse "Streaming", die einer Verwendung vom Typ eines einen Echtzeit-Videofluss (oder Audiofluss) betrachtenden (oder hörenden) Benutzers entspricht, ist jedoch die Erfordernis bei den Datentransferzeiten geringer als für die Klasse Conversational.

Die Klassen "Interactive" und "Background" entsprechen Nicht-Echtzeitdiensten und sind ihrerseits vorgesehen, um im Rahmen von traditionellen Internet-Anwendungen verwendet zu werden, wie Navigation, elektronische Post, FTP-Anwendungen. Da diese letzteren Klassen Nicht-Echtzeitklassen sind, bieten sie eine wesentlich bessere Fehlerquote aufgrund von Rückübertragungs- und Codierverfahren.

Man hat gesehen, dass die Erfindung sich insbesondere auf das Gebiet der Verwaltung der Dienstqualität oder QoS in GPRS- oder UMTS-Netzen bezieht. Auch scheint es in diesem Stadium notwendig, die hauptsächlichen QoS-Parameter in Erinnerung zu rufen.

Die QoS-Parameter des Trägerdiensts GPRS oder UMTS beschreiben den vom UMTS-Netz dem Nutzer des Trägerdiensts geleisteten Dienst. Das QoS-Profil, das von der Gesamtheit der QoS-Parameter gebildet wird, spezifiziert diesen Dienst. Es sind also genormte Parameter, die es ermöglichen, die Hauptmerkmale eines Datenflusses im Netz zu definieren, insbesondere bezüglich des Durchsatzes, des Verkehrstyps, der Priorität, usw..... Diese QoS-Parameter sind mit einem Flusstyp verbunden, den der Abonnent subskribiert hat. Wenn der Abonnent mehrere verschiedene Flüsse subskribiert, hat er mehrere QoS-Profile. Diese Daten werden im Profil des Abonnenten im HLR gespeichert und mit Hilfe verschiedener Prozeduren an die folgenden Entitäten übertragen: SGSN, GGSN und BSS/RNC.

Das QoS-Profil eines Abonnenten entspricht tatsächlich der erlaubten Obergrenze bezüglich der spezifischen Werte, die vom Abonnent angefordert werden. Das QoS-Profil kann auch einem vorgegebenen Profil entsprechen, das vom Betreiber konfiguriert wird.

Unter diesen QoS-Parametern, die in einem QoS-Profil spezifiziert sind, findet man hauptsächlich:

  • – "Allocation Retention Priority": Dieser Parameter ARP zeigt die Priorität des Abonnenten an. Er kann die Werte 1 (hohe Priorität) bis 3 (niedrige Priorität) annehmen. Er wird dem HLR für jeden von einem Abonnent subskribierten PDP-Kontext mitgeteilt. Er wird als eine Priorität für die Zuweisung/Erhaltung der Funkressourcen definiert.

Es ist anzumerken, dass im Rahmen des Trägerdiensts GPRS dieser Parameter nicht an das BSS übertragen wird, so ist er nur auf der Ebene der Dienstknoten SGSN und GGSN verfügbar.

Im Rahmen des Trägerdiensts UMTS wird er dagegen im SGSN, im GGSN und im RNC des UTRAN verwendet, um unter anderen der Aktivierung eines PDP-Kontexts eine Priorität zu verleihen. Im RNC besteht der Parameter ARP aus vier Subparametern: "Priority Level", "Pre-emption Capability", "Pre-emption Vulnerability" und "Queuing allowed". Es ist der SGSN, der bei Empfang dieses Parameters ARP, der vom HLR kommt, den Subparametern die Werte verleiht. Dann ist es der Subparameter "Priority Level", der die Priorität des Abonnenten anzeigt.

  • – "Precedence Class": dieser QoS-Parameter, der ursprünglich in der Release 97 definiert wurde, zeigt die Priorität eines Abonnenten an, wenn er verwendet wird. Er kann die gleichen Werte annehmen wie der Parameter "Allocation Retention Priority" (ARP).

So betreffen die oben definierten Parameter "Precedence Class" und "Allocation Retention Priority" (oder sein Subparameter "Priority Leve1") in gleicher Weise eine Information, die der Prioritätsebene des Abonnenten entspricht.

  • – "Traffic Class": Dieser QoS-Parameter zeigt die Priorität an, die mit dem Diensttyp verbunden ist. Wie man gesehen hat, werden in der Release 99 alle Dienste von vier Verkehrsklassen getragen. So kann dieser QoS-Parameter die Werte "Conversational" (hohe Priorität, da die Echtzeiterfordernis sehr wichtig ist), "Streaming", "Interactive" und "Background" (niedrige Priorität) annehmen.
  • – "Traffic Handling Priority" (THP): Dieser QoS-Parameter ermöglicht es, die Prioritätsebene für die Verkehrsklasse "Interactive" zu präzisieren. Dieser Parameter kann drei Werte annehmen.

Unter diesen Parametern können noch zur Information, da nicht im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet, erwähnt werden:

  • – "Transfer delay": Dieser QoS-Parameter gibt die maximale Zeit beim Transfer eines Pakets an. Er wird nur für die prioritären Dienste verwendet,
  • – "Guaranteed bit rate": Dieser QoS-Parameter zeigt den Durchsatz beim Transfer eines Pakets an. Er wird nur für die Echtzeitdienste verwendet,
  • – "Maximum bit rate": Dieser QoS-Parameter zeigt den maximalen Durchsatz an.

Alle oben erwähnten QoS-Parameter sind im Rahmen der Telekommunikationsnorm 3GPP definiert. Ihre Verwendung ist aber nicht genormt.

Nun werden die hauptsächlichen Prozeduren betrachtet, die eingesetzt werden, um auf den Dienst GPRS zuzugreifen. Diese Prozeduren werden unter Bezug auf die 2 und 3 beschrieben. Die Prozeduren, die nachfolgend beschrieben werden, ermöglichen es dem Mobiltelefon, sich an das Netz anzuschließen, Ressourcen im Kernnetz zu reservieren, die QoS-Parameter zwischen dem Entitäten auszutauschen, und schließlich den Funkkanal aufzubauen. Wenn alle diese Prozeduren durchgeführt sind, kann der Abonnent Daten über das Netz GPRS senden oder empfangen.

Um auf den Dienst GPRS zuzugreifen, muss eine Mobilstation MS sich zunächst an das Netz durch eine so genannte Netzanbindungsprozedur anbinden, die unter Bezug auf 2 beschrieben wird. Diese Prozedur interveniert, wenn der Abonnent in den Abdeckungsbereich des Netzes GPRS kommt, zum Beispiel, wenn er seine Mobilstation einschaltet. Diese Prozedur ermöglicht es, ein logisches Link zwischen der Mobilstation MS und dem Dienstknoten SGSN aufzubauen.

In einem ersten Schritt fordert die Station MS die Möglichkeit an, sich an das Netz GPRS anzubinden. Diese Anforderung erfolgt über das BSS und den lokalen SGSN und enthält Daten, die die Lokalisierung der Station erlauben, insbesondere die IMSI-Nummer.

In einem zweiten Schritt wird ein Austauschprotokoll, MAP-Protokoll genannt, zwischen dem SGSN und dem HLR eingesetzt. Der SGSN überträgt insbesondere an das HLR eine Aktualisierung der Lokalisierungsdaten der Mobilstation MS.

In einem dritten Schritt überträgt das HLR aufgrund der empfangenen Aktualisierung der Lokalisierungsdaten an den SGSN die Abonnentendaten, die den (die) Dienst(e) beschreiben, auf die der Abonnent ein Recht hat, insbesondere mit der (oder den) QoS, für die der Abonnent subskribiert ist (wenn dieser mehrere Dienste subskribiert hat), und den (die) Parameter ARP zurück.

In einem vierten und fünften Schritt sendet jede Entität SGSN und HLR je eine Empfangsbestätigung an die andere Entität, wodurch das Datenaustauschprogramm zwischen diesen Entitäten für die Anbindung der Station MS an das Netz beendet wird.

Schließlich sendet der SGSN an die Station MS über den BSS eine Anbindungsakzeptierung.

Eine Prozedur der Erzeugung eines PDP-Kontexts, die aus der Erzeugung einer Paket-Sitzung besteht, wird unter Bezug auf 3 beschrieben. Sie ermöglicht es der Mobilstation, die Speicherung eines PDP-Kontexts in dem SGSN und dem GGSN anzufordern und so Ressourcen im Kernnetz für die Ausführung des vom Abonnenten gewünschten Diensts zu reservieren. Ein PDP-Kontext ist eine Einheit von Informationen, die einen Basisübertragungsdienst kennzeichnet. Er fasst Parameter zusammen, die es einem Abonnenten erlauben, mit einer PDP-Adresse zu kommunizieren, die gemäß einem spezifischen Protokoll und entsprechend einem bestimmten Dienstqualitätsprofil (Durchsatz, Zeit, Priorität, ...) definiert ist.

Diese Prozedur findet also statt, wenn der Abonnent auf dem GPRS-Netz Daten für die Ausführung eines Diensts senden oder empfangen möchte, den er subskribiert hat. Sie wird auf Initiative des mobilen Abonnenten ausgelöst und ermöglicht es der Station, dem Dienstknoten GGSN bekannt zu sein, der die Verbindung mit dem externen Netz durchführt, die vom GPRS-Abonnenten gefordert wird. Am Ende dieser Aktivierungsprozedur eines PDP-Kontexts wird das entsprechende Dienstqualitätsprofil zwischen den verschiedenen Knoten des Netzes ausgetauscht, und die Datenübertragung zwischen dem GPRS-Netz und dem dem vom Abonnenten angeforderten Dienst entsprechenden externen Netz kann dann beginnen.

Diese Prozedur setzt insbesondere das Protokoll GTP ein. In einem ersten Schritt fordert die Mobilstation MS die Erzeugung eines GTP-Tunnels in dem Kernnetz, über das die Daten übertragen werden. Bei dieser Anforderung spezifiziert sie die für diesen Tunnel gewünschte QoS.

Der SGSN führt dann die Zulassungskontrolle durch. Hierzu vergleicht er die gewünschte QoS mit der (oder den) subskribierten QoS, die er bei der Prozedur der Anbindung der Mobilstation an das Netz empfangen hat. Wenn die vom Abonnenten angeforderte QoS die subskribierte überschreitet, hat der SGSN die Möglichkeit, die Tunnelerzeugungsanforderung zu verweigern oder zu verändern, in Abhängigkeit von einer Kontrolle, die es ermöglicht zu bestimmen, ob die angeforderten Ressourcen auf der Ebene des SGSN verfügbar sind oder nicht.

In einem dritten Schritt überträgt der SGSN die Tunnelerzeugungsanforderung an den GGSN mit den QoS-Parametern, die von der Kontrolle stammen, die vom SGSN durchgeführt wird. Man spricht dann von einer ausgehandelten QoS. Der Parameter ARP wird ebenfalls während dieses Schritts an den GGSN vom SGSN übertragen.

Der GGSN führt ebenfalls in einem vierten Schritt eine Zulassungskontrolle durch. Diese Kontrolle ermöglicht es, in Abhängigkeit von den Attributen der ausgehandelten QoS zu bestimmen, ob die angeforderten Ressourcen auf der Ebene des GGSN verfügbar sind oder nicht. Wenn dies der Fall ist, reserviert die Zulassungsfunktion die entsprechenden Ressourcen, und der GGSN quittiert die Anforderung der Mobilstation.

In einem fünften Schritt akzeptiert der SGSN die Anforderung der Mobilstation und sendet ihr die End-QoS, den Parameter PFI sowie den Parameter RPL.

Am Ende dieser Prozedur der Erzeugung des FDP-Kontexts wird ein Tunnel GPRS zwischen dem SGSN und dem GGSN unter Berücksichtigung der mit dem Abonnenten ausgehandelten QoS-Parameter aufgebaut.

Eine "Packet Flow Context" genannte Prozedur besteht dann darin, vom SGSN zum BSS die QoS-Parameter zu übertragen, die mit einem Datentransfer verbunden sind. Die Gesamtheit der auf der Ebene des BSS gespeicherten Daten wird unter dem Namen "Packet Flow Context" oder PFC genormt und wird vom PFI in den verschiedenen mit dem BSS ausgetauschten Mitteilungen identifiziert.

Der PFC weist unter anderen die folgenden QoS-Parameter auf: "Precedence Class", "Traffic Class", "Traffic handling Priority", "Guaranteed Bit Rate" und "Maximum Bit Rate". Der Parameter ARP wird seinerseits nicht auf der Ebene des BSS gespeichert.

Schließlich wird eine besondere Prozedur, TBF-Aufbau genannt, für den Aufbau des Funkkanals angewendet, über den der Abonnent verfügen muss, um Daten zu senden oder zu empfangen. Die Prozedur des TBF-Aufbaus findet statt, wenn die Station MS oder das BSS Daten an der Funkschnittstelle übertragen muss, und wenn noch kein Kanal zwischen der gegebenen Mobilstation und dem BSS existiert. Man spricht von ansteigendem TBF, wenn die Daten von der Mobilstation zum Netz übertragen werden, und von absteigendem TBF in der Richtung vom Netz zur Mobilstation. Die Merkmale des Funkkanals hängen von den QoS-Parametern ab, die mit dem Abonnenten und mit dem dem Datenfluss entsprechenden Dienst verbunden sind.

Nun wird die Prozedur der Aktivierung eines PDP-Kontexts im Rahmen des Trägerdiensts UMTS betrachtet.

Wie im Rahmen des GPRS empfangen bei der Aktivierung eines PDP-Kontexts die verschiedenen Knoten des UMTS-Netzes die Dienstqualitätsinformationen, die in Abhängigkeit vom angeforderten PDP-Kontext und den im HLR gespeicherten Abonnentendaten definiert werden und die Dienste beschreiben, auf die der Abonnent ein Anrecht hat, insbesondere mit der subskribierten QoS und dem Parameter ARP.

Die der Prioritätsebene des Abonnenten entsprechende Information, d.h. der Parameter ARP, der in den den (die) vom Abonnenten subskribierte(n) PDP-Kontext(e) definierenden Daten enthalten ist, wird bei der Aktualisierung der Lokalisierung des Abonnenten an den SGSN übertragen. Diese Information wird anschließend bei der Aktivierung eines PDP-Kontexts durch den Abonnent an den GGSN und dann an den RNC übertragen.

Diese Prozedur wird unter Bezugnahme auf 4 ausführlicher beschrieben.

In einem ersten Schritt fordert die Mobilstation MS von ihrem zuständigen SGSN die Aktivierung eines PDP-Kontexts unter Präzisierung der gewünschten QoS. Der SGSN kann die gewünschte QoS insbesondere in Abhängigkeit von den Subskriptionsdaten des Abonnenten verändern. Man spricht in diesem Stadium von einer ausgehandelten QoS.

Im zweiten und dritten Schritt sendet der SGSN die Anforderung an den GGSN mit der ausgehandelten QoS. Auch der GGSN kann die QoS erneut verändern oder verweigern, und die so vom GGSN ausgehandelte QoS wird an den SGSN zurückgeschickt.

In einem vierten und fünften Schritt fordert der SGSN vom RNC, die notwendigen Ressourcen zu bewilligen, indem er die QoS in Form von RAB-Parametern beschreibt. Diese Parameter enthalten insbesondere die betroffene Verkehrsklasse und den ARP-Parameter. Es ist anzumerken, dass der RNC den angeforderten RAB akzeptieren oder zurückweisen kann.

Schließlich besteht ein sechster Schritt darin, die Anforderung der Mobilstation MS zu akzeptieren, indem die ausgehandelte Dienstqualität über das Netz an sie zurückgeschickt wird.

Es gibt aber mehrere mögliche Engpässe in den Netzen GPRS/UMTS beim Aufbau und beim Transfer von Daten. Es handelt sich insbesondere um die Einrichtungen SGSN, GGSN und BSS/UTRAN. Jede von ihnen besitzt begrenzte Ressourcen, sei es bezüglich des verfügbaren Durchsatzes, Speicherplatzes oder der Ladung der Prozessoren. Es ist aber anzumerken, dass es hauptsächlich der Funkzugriff (BSS/UTRAN) ist, der der begrenzende Faktor für den Datentransfer auf solchen Netzen ist.

In einem Kontext der Kostenreduzierung wird die Optimierung der Netz- und insbesondere Funkressourcen entscheidend, um eine Funkabdeckung zu definieren, deren Kapazität an verschiedene zu unterstützende Verkehre angepasst ist, deren Bedürfnisse an Bandbreite und an Dienstqualität sehr unterschiedlich sind. Wie man gesehen hat, erfordert es insbesondere die Einführung des Internet-Verkehrs, Netze zu entwickeln, die sowohl an den Sprachverkehr als auch an den Datenverkehr, in Echtzeit oder nicht, angepasst sind.

Daher tendiert die Verbesserung der Verwaltung der Dienstqualität dazu, zu einem wichtigen Hauptinteresse zu werden, um die Zwänge des Mobilnetzes zu berücksichtigen und seine Wirksamkeit zu erhöhen. Da außerdem die wahrgenommene Dienstqualität einen großen Einfluss auf die Zufriedenheit der Abonnenten hat, wird die Fähigkeit, eine gute Verwaltung der Dienstqualität gewährleisten zu können, als ein wichtiger Faktor der Differenzierung zwischen den verschiedenen GPRS/UMTS-Betreibern angesehen werden.

Ein einfacher Verwaltungsmechanismus der Dienstqualität, wenn eine der Einrichtungen des Netzes überlastet ist, könnte aus einer Vorgehensweise vom Typ "als erster angekommen, als erster bedient" bestehen. Aber eine solche Vorgehensweise ist offensichtlich nicht zufriedenstellend für einen Mobilbetreiber, da sie weder das Profil des Abonnenten noch den gewünschten Diensttyp berücksichtigt. Die Verwendung der QoS-Parameter, wie sie weiter oben in der Beschreibung definiert wurden, wurde also in Betracht gezogen.

Die Verwaltung der Dienstqualität basierend auf der Benutzung der QoS-Parameter in den Netzen GPRS oder UMTS, wie sie derzeit angewendet wird, ist aber nicht zufriedenstellend. Insbesondere, wenn die QoS-Parameter als solche genormt sind, ist sie es nicht. Die Verwendung dieser QoS-Parameter im Netz resultiert nämlich aus den Wahlen der Implementierung, die von den Konstrukteuren der verschiedenen das Netz bildenden Elemente durchgeführt werden, als da sind der SGSN, GGSN und BSC/RNC.

Daher existieren bestimmte Implementierungen auf der Ebene der Netzelemente GPRS/UMTS, die eine Verarbeitung vorschlagen, die nur auf bestimmten der QoS-Parameter basiert. Die von den Konstrukteuren für die Verwaltung der QoS-Parameter gewählte Verarbeitung kann eine Verarbeitung sein, die mit dem vom Abonnenten angeforderten Dienst verbunden ist, um im Fall einer Überlastung des Netzes den Zugriff zu den Ressourcen für die Anwendungen zu reservieren, die bezüglich der QoS am strengsten festgelegt sind, typischerweise die Echtzeitanwendungen oder die Multimedia-Anwendungen. Diese Differenzierung erfolgt hauptsächlich ausgehend von den QoS-Parametern, die mit dem Dienst "Traffic Class" und "Traffic Handling Priority" verbunden sind, die im Rahmen der Netze GPRS/UMTS, im SGSN, dem GGSN und dem BSS bei der Aktivierung eines PDP-Kontexts verfügbar sind.

Es ist ebenfalls bekannt, den Zugriff auf die Ressourcen im Fall einer Überlastung des Netzes für besondere Abonnenten zu begünstigen. Diese Differenzierung erfolgt ausgehend von einem QoS-Parameter, der einer Prioritätsebene des Abonnenten entspricht. Im Rahmen des GPRS-Netzes kann diese Differenzierung zum Beispiel ausgehend vom Parameter ARP für den SGSN und den GGSN, und ausgehend vom Parameter "Precedence Class" im BSS erfolgen, während im Rahmen des UMTS-Netzes diese Differenzierung zum Beispiel ausgehend vom Parameter ARP für den SGSN und den GGSN, und ausgehend von der Gruppe von Parametern ARP ("Priority Level", "Pre-emption Capability", "Pre-emption Vulnerability" und "Queuing Allowed") im RNC erfolgt.

Bei allen diesen Implementierungen wird die mit diesen QoS-Parametern verbundene Verarbeitung linear durchgeführt, d.h. eine nach der anderen. Es gibt folglich eine Verwaltung der Dienstqualität entweder in Abhängigkeit vom Dienst, wenn die auf der Ebene jedes Knotens des Netzes GPRS/UMTS berücksichtigten QoS-Parameter hauptsächlich mit dem Dienst verbunden sind, oder in Abhängigkeit vom Abonnenten, wenn die auf der Ebene jedes Knotens des Netzes GPRS/UMTS berücksichtigten QoS-Parameter hauptsächlich mit dem Abonnenten verbunden sind.

Die derzeitige Verwaltung der Dienstqualität in den Netzen GPRS/UMTS hat also eine wichtige Einschränkung, da sie es zum Beispiel nicht erlaubt, den Zugriff auf die Ressourcen in den Echtzeitanwendungen zu begünstigen und gleichzeitig Ressourcen von Nicht-Echtzeit-Anwendungen für prioritäre Abonnenten beizubehalten.

Die Druckschrift WO 02/03622 A (10. Januar 2002), die als den nächstliegenden Stand der Technik darstellend angesehen wird, beschreibt ein drahtloses System, bei dem der Verkehr in Abhängigkeit von der Priorität der Abonnenten eingestuft wird. Die Abonnenten mit der gleichen Priorität werden in der gleichen Prioritätsgruppe eingestuft, und ein Teil der Kapazität wird für jede Gruppe reserviert. Der Unterschied zwischen dem in WO 02/03622 A beschriebenen Verfahren und demjenigen des Anspruchs 1 ist, dass in demjenigen des Anspruchs 1 die für die Übertragung erteilte Priorität in Abhängigkeit von der Prioritätsebene des Abonnenten und des geforderten Verkehrstyps erzeugt wird. Die im Vergleich mit der Druckschrift WO 02/03622 A vom Anspruch 1 gelöste technische Aufgabe kann folgendermaßen formuliert werden: Wie kann man die Kontrolle der Ressourcen eines Betreibers verbessern, indem die Übertragungsprioritäten wirksamer organisiert werden?

Die Druckschriften US 6 564 061 B1 und GUO Y et al: "CLASS-BASED QUALITY OF SERVICE OVER AIR INTERFACES IN 4G MOBILE NETWORKS" IEEE COMMUNICATIONS MAGAZINE, IEEE SERVICE CENTER. PISCATAWAY, N.J. US, Vol. 40, Nr. 3, März 2002 (2002-03), Seiten 132 bis 137 beschreiben die Veränderungen der Dienstqualität in einem UMTS-Netz, wenn es einen Stau gibt. Jeder Dienstqualität wird eine Elastizität zugeordnet. Diese dient dazu, die Veränderungsgrenzen der Dienstqualität im Fall eines Staus festzulegen. So können die Abonnenten einer wichtigen Kategorie eine geringe Elastizität haben, d.h. eine, die wenig Veränderung bezüglich der subskribierten Dienstqualität erlaubt. Der Unterschied zu Anspruch 1 ist, dass die Elastizität einer Dienstqualität und nicht einer Abonnentenkategorie zugeordnet ist.

Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, diese Nachteile zu beseitigen, indem sie ein Verfahren vorschlägt, das es ermöglicht, die Verwaltung der Dienstqualität in den Mobilkommunikationsnetzen zu verfeinern, die die Paketschaltung verwenden, wie die Netze GPRS/UMTS, unter Berücksichtigung der Notwendigkeit, die Verteilung der Ressourcen im Netz zwischen den Diensten und den Abonnenten zu verwalten.

Dieses Ziel wird durch das Vorsehen eines Verfahrens zur Verwaltung der Dienstqualität erreicht, das es ermöglicht, eine Differenzierung der Dienstqualität im Netz bei dessen Überlastung durchzuführen, die auf einer kombinierten Berücksichtigung von QoS-Parametern beruht, die mit dem Diensttyp und dem Abonnenten verbunden sind.

Zu diesem Zweck betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Verwaltung der Dienstqualität in einem Paketmodus-Mobilkommunikationsnetz, dadurch gekennzeichnet, dass es zur Ausführung eines Diensts durch einen Abonnenten des Netzes, der ein Datenfluss entspricht, einen Schritt aufweist, der darin besteht, eine dem Datenfluss zugeordnete globale Prioritätsebene in Abhängigkeit von mindestens einem Dienstqualitätsparameter, der einer Prioritätsebene des Abonnenten entspricht, und von mindestens einem Dienstqualitätsparameter, der mit dem Diensttyp verbunden ist, zu bestimmen.

Vorteilhafterweise weist das erfindungsgemäße Verfahren einen Schritt auf, der darin besteht, in Abhängigkeit von der globalen Prioritätsebene mindestens eine Dienstqualitätsverarbeitung zu bestimmen, die an den Datenfluss anzuwenden ist.

Vorzugsweise weist das Verfahren einen Schritt auf, der im Fall einer Überlastung des Netzes darin besteht, die Dienstqualitätsverarbeitung an den Datenfluss unter Berücksichtigung der diesem Datenfluss zugeordneten globalen Prioritätsebene und der globalen Prioritätsebenen anzuwenden, die Datenflüssen zugeordnet sind, die anderen im Netz vorhandenen Abonnenten entsprechen.

Gemäß einer Ausführungsform erfolgt die Bestimmung der einem Datenfluss zugeordneten globalen Prioritätsebene auf der Basis einer Tabelle, die für jede Kombination der beiden Dienstqualitätsparameter, die einer Prioritätsebene des Abonnenten bzw. einem Diensttyp entsprechen, einen globalen Prioriätsebenenwert spezifiziert.

Vorzugsweise, da das Netz von einem Betreiber verwaltet wird, können die globalen Prioritätsebenen von dem Betreiber des Netzes konfiguriert werden.

Vorzugsweise, da das Mobilnetz ein Kernnetz und ein Zugriffsnetz aufweist, wird es von mindestens einem der Knoten der Gruppe eingesetzt, die einen Dienstknoten des Kernnetzes, der die Verwaltung des Kommunikationslinks mit einem Zugriffsnetz gewährleistet, einen Dienstknoten des Kernnetzes, der die Verbindung mit einem externen Netz gewährleistet, und einen Verwaltungsknoten der Funkressourcen des Zugriffsnetzes enthält.

Vorzugsweise weist der Dienstqualitätsparameter, der der Prioritätsebene des Abonnenten entspricht, die für die Bestimmung der globalen Prioritätsebene (NPG) verwendet wird, einen der Parameter der Gruppe auf, die enthält:

  • – den Dienstqualitätsparameter "Allocation Retention Priority",
  • – den Subparameter "Priority Level" des Dienstqualitätsparameters "Allocation Retention Priority",
  • – den Dienstqualitätsparameter "Precedence Class", wobei die Dienstqualitäts-Subparameter und -Parameter im Rahmen der Telekommunikationsnorm 3GPP Release 99 definiert sind.

Vorzugsweise enthält der Dienstqualitätsparameter, der mit dem Diensttyp verbunden ist, der für die Bestimmung der globalen Prioritätsebene (NPG) verwendet wird, den Dienstqualitätsparameter "Traffic Class", der im Rahmen der Telekommunikationsnorm 3GPP definiert ist.

In einer Variante weist der Dienstqualitätsparameter, der mit dem Diensttyp verbunden ist, der für die Bestimmung der globalen Prioritätsebene (NPG) verwendet wird, außerdem den Dienstqualitätsparameter "Traffic Handling Priority" auf, der im Rahmen der Telekommunikationsnorm 3GPP definiert ist, um eine Prioritätsebene im Netz dem Datenfluss zuzuordnen, wenn Letzterer einem Dienst vom interaktiven Typ entspricht.

Die Erfindung betrifft außerdem eine Vorrichtung zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens, die zur Ausführung eines Diensts durch einen Abonnenten des Netzes, der ein Datenfluss entspricht, eingerichtet ist, um eine dem Datenfluss zugeordnete globale Prioritätsebene in Abhängigkeit von mindestens einem Dienstqualitätsparameter, der einer Prioritätsebene des Abonnenten entspricht, und von mindestens einem Dienstqualitätsparameter zu bestimmen, der mit dem Diensttyp verbunden ist.

Vorteilhafterweise ist die Vorrichtung eingerichtet, um in Abhängigkeit von der einem Datenfluss zugeordneten globalen Prioritätsebene mindestens eine Dienstqualitätsverarbeitung zu bestimmen, die an diesen Datenfluss anzuwenden ist.

Vorzugsweise ist die Vorrichtung eingerichtet, um an einen Datenfluss eine Dienstqualitätsverarbeitung unter Berücksichtigung der diesem Datenfluss zugeordneten globalen Prioritätsebene und der globalen Prioritätsebenen anzuwenden, die Datenflüssen zugeordnet sind, die anderen im Netz vorhandenen Abonnenten entsprechen.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Vorrichtung einer Verhaltenstabelle zugeordnet, die für jede Kombination der beiden Dienstqualitätsparameter, die einer Prioritätsebene des Abonnenten bzw. einem Diensttyp entsprechen, einen Wert der globalen Prioritätsebene spezifiziert.

Vorteilhaftweise können die globalen Prioritätsebenen von einem Betreiber des Netzes konfiguriert werden.

Die Erfindung betrifft außerdem einen Dienstknoten eines Kernnetzes, der die Verwaltung des Kommunikationslinks mit einem Zugriffsnetz gewährleistet, gemäß der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Die Erfindung betrifft weiter einen Dienstknoten eines Kernnetzes, der die Verbindung mit einem externen Netz gewährleistet, gemäß der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Die Erfindung betrifft schließlich einen Verwaltungsknoten der Funkressourcen eines Zugriffsnetzes, gemäß der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Die Erfindung wird besser verstanden werden und weitere Besonderheiten und Vorteile gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor, die nur veranschaulichend und nicht einschränkend zu verstehen ist, wobei die Beschreibung sich auf die beiliegenden Zeichnungen bezieht. Es zeigen:

1A, die bereits beschrieben wurde, schematisch die Architektur eines GPRS-Netzes;

1B, die ebenfalls bereits beschrieben wurde, schematisch die Architektur eines UMTS-Netzes;

2, die ebenfalls bereits beschrieben wurde, die Hauptschritte der Anbindung des Mobiltelefons an ein Netz vom Typ GPRS;

3, die ebenfalls bereits beschrieben wurde, die Hauptschritte der Aktivierungsprozedur eines PDP-Kontexts im Rahmen eines Netzes vom Typ GPRS;

4, die ebenfalls bereits beschrieben wurde, die Hauptschritte der Aktivierungsprozedur eines PDP-Kontexts im Rahmen eines Netzes vom Typ UMTS;

5 ein Verhaltensbeispiel im Rahmen des GPRS-Netzes des Verwaltungsknotens der Funkressourcen BSS in Abhängigkeit von einer globalen Prioritätsebene, die erfindungsgemäß bestimmt wird;

6 ein Verhaltensbeispiel im Rahmen des GPRS-Netzes des Dienstknotens SGSN/GGSN in Abhängigkeit von einer globalen Prioritätsebene, die erfindungsgemäß bestimmt wird.

Zuerst erfolgt die Beschreibung der Erfindung unter Bezug auf ein Mobilkommunikationsnetz vom Typ GPRS. Die Anwendung an ein UMTS-Netz setzt ihrerseits einige Implementierungsunterschiede voraus, die weiter unten in der Beschreibung erscheinen werden. Das Prinzip der Erfindung betrifft aber in gleicher Weise jeden der oben erwähnten Netztypen.

So ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren die Durchführung einer Priorisierung bei der Verarbeitung der Datenflüsse, die sowohl auf den mit dem Dienst verbundenen als auch auf den mit dem Abonnenten verbundenen Prioritäten basiert. Die Tatsache, dass diese Priorisierung sowohl den Abonnenten als auch den Diensttyp berücksichtigt, ermöglicht es gleichzeitig, bestimmte Abonnentenkategorien bezüglich anderer zu priorisieren und gleichzeitig Dienste anzubieten, die bezüglich des Durchsatzes und der Zeit unterschiedliche Anforderungen haben. Der Betreiber des Mobilkommunikationsnetzes verfügt so über eine große Flexibilität, um seine Angebote an seine Abonnenten zu konstruieren.

Hierzu schlägt die erfindungsgemäße Dienstqualitätsverwaltung im Rahmen des Mobilkommunikationsnetzes GPRS im Fall einer Überlastung des Netzes beim Zugriff auf die Ressourcen zur Ausführung eines Diensts entsprechend einem aktivierten PDP-Kontext vor, mindestens die folgenden QoS-Parameter zu kombinieren:

  • – "Allocation Retention Priority", "Traffic Class" und ggf. "Traffic Handling Priority" auf der Ebene der Dienstknoten SGSN und GGSN des Kernnetzes, und
  • – "Precedence Class", "Traffic Class" und ggf. "Traffic Handling Priority" auf der Ebene des Verwaltungsknotens der Funkressourcen BSS des Zugriffsnetzes.

Auf der Ebene jedes der Knoten BSS, SGSN, GGSN des Netzes GPRS besteht so die erfindungsgemäße Dienstqualitätsverwaltung allgemeiner darin, mindestens den mit einem Diensttyp verbundenen QoS-Parameter, der insbesondere die QoS-Parameter "Traffic Class" und ggf. "Traffic Handling Priority" enthält, mit mindestens dem Dienstqualitätsparameter entsprechend einer Prioritätsebene des Abonnenten zu kombinieren, der insbesondere den Parameter "Allocation Retention Priority" für die Dienstknoten SGSN und GOSN und den Parameter "Precedence Class" für den Knoten BSS enthält.

Wie man weiter oben in der Beschreibung gesehen hat, wird nämlich im Rahmen des GPRS der Parameter "Allocation Retention Priority" bei der Prozedur PFC, die darin besteht, die mit einem Datenfluss für einen aktivierten PDP-Kontext verbundenen QoS-Parameter vom SGSN zum BSS zu übertragen, nicht an den BSS übertragen. Auch verwendet man gemäß einer Ausführungsform der Erfindung auf der Ebene des BSS den Parameter "Precedence Class", der seinerseits während der Prozedur PFC vom SGSN zum BSS übertragen wird, wenn er verwendet wird. Dieser Parameter hat den gleichen Wert wie der Parameter "Allocation Retention Priority" und definiert in gleicher Weise eine Prioritätsebene des Abonnenten.

Es ist ebenfalls anzumerken, dass die Parameter "Traffic Class" und "Traffic Handling Priority" eng verbunden sind, wobei Letzterer nur dazu dient, die einem Datenfluss zugeordnete Prioritätsebene zu präzisieren, wenn Letzterer einem Dienst vom interaktiven Typ entspricht. Er wird also nur verwendet, wenn der QoS-Parameter "Traffic Class" den Wert Interactive annimmt.

Eine solche erfindungsgemäße Dienstqualitätsverwaltung basierend auf dieser besonderen Kombination von QoS-Parametern ermöglicht es, mehrere Prioritätsebenen für die Verarbeitung der verschiedenen Datenflüsse im Netz im Fall von dessen Überlastung zu erstellen. Diese Prioritätsebenen können vorteilhafterweise vom Netzbetreiber konfiguriert werden.

Jeder dieser konfigurierbaren Prioritätsebenen ist erfindungsgemäß mindestens eine vordefiniere QoS-Verarbeitung zugeordnet, die von jedem der Knoten des Netzes verwendet werden kann (BSS, SGSN, GGSN), um den Zugriff zur Ressource im Fall der Netzüberlastung zu differenzieren.

Es können mehrere vordefinierte QoS-Verarbeitungen in Betracht gezogen werden, zum Beispiel:

  • – die Zulassungskontrolle, die darin besteht zu prüfen, ob die Ressourcen verfügbar sind, um den Anruf auf der Ebene des betroffenen Netzknotens aufzubauen. Im Fall einer Überlastung des Netzes und in Abhängigkeit von der dem Datenfluss zugeordneten Prioritätsebene, die mit Hilfe der Erfindung bestimmt wurde, bestimmt die Zulassungskontrollverarbeitung, ob die Anforderung akzeptiert werden soll oder nicht;
  • – die Bevorrechtigung, die in der Möglichkeit besteht, die Ressourcen eines anderen Funkzugriff-Trägerdiensts (RAB) zu bevorrechtigen. Im Fall der Überlastung auf der Ebene eines Netzknotens basiert dieser auf der Prioritätsebene, die durch die erfindungsgemäße Kombination von QoS-Parametern bestimmt wurde, um zu bestimmen, welches die Abonnenten sind, die eine niedrige Prioritätsebene haben, und um sie zu zwingen, das Netz zu verlassen;
  • – die differenzierte Ressourcenzuweisung, die im Fall einer Überlastung des Netzes bei der Anforderung des Kanalaufbaus und für jeden Knoten des betroffenen Netzes darin besteht, die durch die erfindungsgemäße Kombination von QoS-Parametern bestimmte Prioritätsebene zu berücksichtigen, um dieser Prioritätsebene einen proportionalen Durchsatz zuzuweisen.

Die nachfolgende Tabelle beschreibt eine Verhaltenstabelle, die ein Verhaltensbeispiel des BSS im Rahmen des GPRS für die erfindungsgemäße Verwaltung der Dienstqualität angibt. In diesem Beispiel definiert die Tabelle neun globale Prioritätsebenen, die je einer vordefinierten Dienstqualitätsverarbeitung zugeordnet sind, die vom BSS anzuwenden ist. Die Verhaltenstabelle identifiziert also die vom BSS in Abhängigkeit von einer globalen Prioritätsebene für den Zugriff auf die Ressourcen des Netzes, die erfindungsgemäß bestimmt wird, durchzuführenden QoS-Verarbeitungen unter Berücksichtigung sowohl der QoS-Parameter, die mit dem Diensttyp ("Traffic Class"; "Traffic Handling Priority") verbunden sind, als auch der Priorität des Abonnenten ("Precedence Class").

Das BSS kann diese Mechanismen bei der Forderung nach der Erzeugung eines ansteigenden oder absteigenden Funkkanals anwenden.

Verhaltenstabelle auf der Ebene des BSS

In diesem Beispiel ist es das Ziel, eine Abonnentenklasse zu erzeugen, die Premium genannt wird und einem Wert des Parameters "Precedence" gleich 1 entspricht, wobei gleichzeitig die Verarbeitung der Dienste in Echtzeit (Dienste, die von den Verkehrsklassen "Conversational" und "Streaming" getragen werden) und Nicht-Echtzeit (Dienste, die von den Verkehrsklassen "Interactive" und "Background" getragen werden) getrennt wird.

5 veranschaulicht dann ein Verhalten des BSS unter Bezug auf die obige Verhaltenstabelle. In diesem Beispiel entspricht der Zugriff auf die angeforderte Ressource einem QoS-Profil, das auf der Ebene des BSS gespeichert ist, welches Profil mittels des Parameters PFI identifiziert wird, und bei dem der Parameter "Precedence Class" den Wert "2" hat, während die Parameter "Traffic Class" und "Traffic Handling Priority" (THP) die Werte "Interactive" bzw. "1" haben. Erfindungsgemäß ermöglicht die Kombination dieser QoS-Parameter, die einer Prioritätsebene des Abonnenten bzw. einer mit dem Diensttyp verbundenen Prioritätsebene entsprechen, eine globale Prioritätsebene NPG gleich 5 in diesem Beispiel zu bestimmen.

In Abhängigkeit von dieser globalen Prioritätsebene gleich 5 muss das BSS also die folgenden vordefinierten QoS-Verarbeitungen anwenden:

  • – differenzierte Ressourcenzuweisung,
  • – Bevorrechtigung auf den globalen Prioritätsebenen 7 bis 9, und
  • – Zulassungskontrolle.

Auf der Ebene der Dienstknoten SGSN und GGSN beschreibt die nachfolgende Tabelle ein Verhaltensbeispiel dieser Knoten für die Verwaltung der Dienstqualität gemäß der Erfindung. Diese Tabelle definiert fünf globale Prioritätsebenen. Die Tabelle identifiziert also die QoS-Verarbeitungen, die von dem SGSN und dem GGSN in Abhängigkeit von der erfindungsgemäß bestimmten globalen Prioritätsebene durchzuführen sind, unter Berücksichtigung sowohl der QoS-Parameter, die mit dem Diensttyp verbunden sind ("Traffic Class"; "Traffic Handling Priority") als auch der Priorität des Abonnenten ("Allocation Retention Priority"). Auf der Ebene dieser Knoten ist der einer Prioritätsebene des Abonnenten entsprechende QoS-Parameter der Parameter "Allocation Retention Priority" (ARP) und nicht mehr der Parameter "Precedence", wie für das BSS.

In Abhängigkeit von der globalen Prioritätsebene müssen die Knoten SGSN und GGSN die in der Tabelle identifizierten QoS-Verarbeitungen anwenden. Der SGSN kann diese Verarbeitungen bei der Anforderung der Erzeugung des PDP-Kontexts anwenden.

Verhaltenstabelle auf der Ebene des SGSN/GGSN

In diesem Beispiel ist es das Ziel, die Abonnenten der höchsten Priorität stark zu privilegieren, d.h. diejenigen, deren Parameter ARP gleich 1 ist, die so gegenüber allen anderen Abonnenten für ihren Echtzeitdienst bevorrechtigt sein können, d.h. die Dienste, die von den Verkehrsklassen "Conversational" und "Streaming" getragen werden.

6 veranschaulicht dann ein Verhalten des SGSN/GGSN unter Bezug auf die obige Tabelle. In diesem Beispiel entspricht der Zugriff auf die angeforderte Ressource einem QoS-Profil, das auf der Ebene des SGSN/GGSN gespeichert ist, bei dem der Parameter ARP den Wert "1" hat, während der Parameter "Traffic Class" den Wert "Streaming" hat, während der Parameter "Traffic Handling Priority" (THP) nicht verwendet wird. Erfindungsgemäß ermöglicht die Kombination dieser QoS-Parameter entsprechend einer Prioritätsebene des Abonnenten bzw. einer mit dem Diensttyp verbundenen Prioritätsebene die Bestimmung einer globalen Prioritätsebene NPG gleich 1 in diesem Beispiel.

In Abhängigkeit von dieser globalen Prioritätsebene gleich 1 muss der SGSN/GGSN also die folgenden vordefinierten QoS-Verarbeitungen durchführen:

  • – differenzierte Ressourcenzuteilung,
  • – Bevorrechtigung auf allen globalen Prioritätsebenen unter 9, und
  • – Zulassungskontrolle.

Konkret wird auf der Ebene jedes Knotens BSS, SGSN, GGSN des Netzes die Auswertung der Daten der als Beispiel angegebenen Tabellen durch einen Algorithmus der Differenzierung der Dienstqualität erhalten, der für die Anwendung der vordefinierten Dienstqualität-Verarbeitung eingesetzt wird. Dieser Algorithmus nimmt also am Eingang die Werte der QoS-Parameter, die mit dem Diensttyp und mit dem Abonnenten verbunden sind, und liefert am Ausgang die QoS-Verarbeitung, die vom betroffenen Knoten in Abhängigkeit von einer Kombination der QoS-Parameter angewendet werden muss.

Es ist anzumerken, dass in den 5 und 6 die globalen Prioritätsebenen, die durch die besondere Kombination der QoS-Parameter bestimmt werden, die einerseits einer mit dem Diensttyp verbundenen Prioritätsebene und andererseits einer Prioritätsebene des Abonnenten entsprechen, wie auch die dementsprechend anzuwendenden QoS-Verarbeitungen, nur als Ausführungsbeispiel angegeben werden. Andere Wahlmöglichkeiten der Konfiguration können natürlich in Abhängigkeit von der durch den Betreiber in seinem Netz gewählten Verwaltungsstrategie der Dienstqualität in Betracht gezogen werden, ohne deshalb den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Nun wird die Anwendung der Erfindung auf ein Mobilkommunikationsnetz vom Typ UMTS betrachtet. Bei einer Überlastung des Netzes beim Zugriff auf die Ressourcen zur Ausführung eines Diensts entsprechend einem aktivierten PDP-Kontext schlägt die erfindungsgemäße Dienstqualität-Verwaltung im Rahmen des UMTS vor, mindestens die folgenden QoS-Parameter zu kombinieren:

  • – "Allocation Retention Priority", "Traffic Class" und ggf. "Traffic Handling Priority" auf der Ebene der Dienstknoten SGSN und GGSN des Kernnetzes, und
  • – "Priority Level", "Pre-emption Capability" "Pre-emption Vulnerability", "Queuing Allowed" "Traffic Class" und ggf. "Traffic Handling Priority" auf der Ebene des Verwaltungsknotens der Funkressourcen RNC des Zugriffsnetzes.

Auf der Ebene jedes der Knoten RNC, SGSN, GGSN des Netzes UMTS besteht die erfindungsgemäße Dienstqualität-Verwaltung allgemeiner darin, mindestens den mit dem Diensttyp verbundenen QoS-Parameter, der insbesondere die QoS-Parameter "Traffic Class" und ggf. "Traffic Handling Priority" aufweist, mit mindestens dem einer Prioritätsebene des Abonnenten entsprechenden Dienstqualität-Parameter zu kombinieren, der den Parameter "Allocation Retention Priority" für die Dienstknoten SGSN und GGSN und insbesondere den Subparameter "Priority Level" des Parameters "Allocation Retention Priority" für den Knoten RNC enthält.

Im UTRAN besteht nämlich der Parameter "Allocation Retention Priority" (ARP) aus den vier Subparametern: "Priority Level", "Pre-emption Capability" "Pre-emption Vulnerability" und "Queuing Allowed". Es ist der SGSN, der bei Empfang des Parameters ARP, der vom HLR kommt, den Subparametern die Werte verleiht. Die ARP wird an den GGSN bei der Prozedur der Erzeugung des PDP-Kontexts geschickt, es sind aber die vier Subparameter, die an den RNC geschickt werden, und es ist insbesondere der Subparameter "Priority Level", der im UTRAN auf der Ebene des RNC verwendet wird, um dem Abonnenten eine Prioritätsebene zu verleihen.

Bis auf diesen Implementierungsunterschied bleiben die weiter oben im an ein Netz vom Typ GPRS angewendeten Ausführungsbeispiel erwähnten Prinzipien unverändert.

Es sei das Beispiel eines UMTS-Netzes genommen, bei dem drei Kategorien von Abonnenten definiert sind:

  • – Kategorie 1: ARP=1 im HLR,
  • – Kategorie 2: ARP=2 im HLR, und
  • – Kategorie 3: ARP=3 im HLR.

In diesem Netz möchte man zum Beispiel im Fall einer Überlastung des Netzes auf der Funkebene eine vordefinierte QoS-Verarbeitung anwenden, bei der die Nicht-Echtzeitdienste der Abonnenten Kategorie 1 gegenüber den Nicht-Echtzeitdiensten der Abonnenten Kategorie 3 bevorrechtigt sind. Auf der Ebene jedes Knotens des Netzes wird der folgende Algorithmus der Differenzierung der Dienstqualität für die Anwendung auf der Ebene jedes Knotens der vordefinierten Bevorrechtigungsverarbeitung eingesetzt:

WENN ("Traffic Class" = Interactive ODER "Traffic Class" = Background) UND (ARP = 1)

DANN BEVORRECHTIGUNG ("Traffic Class" = Interactive ODER "Traffic Class" = Background) UND (ARP = 3)

ARP versteht sich hier als der Parameter "Allocation Retention Priority", wenn man die Knoten SGSN und GGSN betrachtet, und als der Subparameter "Priority Level", wenn man den Knoten RNC betrachtet.

Dieser Algorithmus nimmt also am Eingang die QoS-Parameterwerte an, die mit dem Diensttyp ("Traffic Class") und dem Abonnenten (ARP) verbunden sind, und liefert am Ausgang die QoS-Verarbeitung, die von dem betroffenen Knoten in Abhängigkeit von einer Kombination der QoS-Parameter angewendet werden muss.

Andere vordefinierte QoS-Verarbeitungen können ebenfalls in Abhängigkeit von der Verwaltungsstrategie der Dienstqualität in Betracht gezogen werden, die vom Betreiber des Netzes UMTS gewählt wird.

Eine QoS-Verarbeitung kann zum Beispiel im Fall einer Netzüberlastung darin bestehen, dass die Echtzeitdienste den Ressourcen der Nicht-Echtzeitdienste gegenüber bevorrechtigt sein können, außer wenn diese Ressourcen Gold-Abonnenten zugeteilt wurden.

Der folgende Differenzierungsalgorithmus der Dienstqualität wird dann für die Anwendung, auf der Ebene jedes Knotens, dieser vordefinierten QoS-Verarbeitung eingesetzt:

WENN ("Traffic Class" = Streaming ODER "Traffic Class" = Conversational) DANN BEVORRECHTIGUNG ("Traffic Class" = Interactive ODER "Traffic Class" = Background) UND (ARP = 3 ODER ARP = 2).

Vorteilhafterweise wird es erfindungsgemäß möglich, die Zuweisung der Ressourcen, die für die Lieferung eines geeigneten Diensts an einen so genannten prioritären Abonnenten notwendig ist, zu gewährleisten und gleichzeitig so gut wie möglich in Abhängigkeit von den Diensten die Bedürfnisse der anderen Abonnenten zu beachten. Die Erfindung ermöglicht folglich eine bessere Verwaltung der Dienstqualität im Fall einer Überlastung des Netzes durch eine kombinierte Berücksichtigung der QoS-Parameter, die einer mit dem Diensttyp verbundenen Prioritätsebene entsprechen, und der einer Prioritätsebene des Abonnenten entsprechenden Dienstqualität-Parameter für die Zuweisung der Ressourcen auf der Ebene jedes Knotens des Netzes.

GLOSSAR

Dieses Glossar enthält die Liste der englischen Akronyme, die in der vorliegenden Patentanmeldung verwendet werden. Diese Akronyme sind im Rahmen der Telekommunikationsnorm 3GPP definiert.

3GPP
Third-Generation Partnership project (of ETSI)
ETSI
European Telecommunications Standards Institute
GPRS
General Packet Radio Service
GSM
Global System for Mobile Communication
UMTS
Universal Mobile Telecommunication System
IP
Internet protocol
BTS
Base Transceiver Station
BSC
Base Station Controller
BSS
Base Station Subsystem
HLR
Home Location Register
SGSN
Serving GPRS Support Node
GGSN
Gateway GPRS Support Node
UTRAN
UMTS Terrestrial Radio Access Network
RNC
Radio Network Controller
QoS
Quality of Service
FTP
File Transfert Protocol
ARP
Allocation Retention Priority
PDP
Packet Data Protocol
THP
Traffic Handling Priority
IMSI
International Mobile Subsciber Identity
PFC
Packet Flow Context
PFI
Packet Flow Identifier
RPL
Radio Priority Level
TBF
Temporary Block Flow
RAB
Radio Access Bearer
GTP
GPRS Tunnelling Protocol
MAP
Mobile Application Part


Anspruch[de]
Verfahren zur Verwaltung der Dienstqualität in einem Paketmodus-Mobilkommunikationsnetz, dadurch gekennzeichnet, dass es zur Ausführung eines Diensts durch einen Abonnenten des Netzes, der ein Datenfluss entspricht, einen Schritt aufweist, der darin besteht, eine dem Datenfluss zugeordnete globale Prioritätsebene (NPG) in Abhängigkeit von mindestens einem Dienstqualitätsparameter, der einer Prioritätsebene des Abonnenten entspricht, und von mindestens einem Dienstqualitätsparameter, der mit dem Diensttyp verbunden ist, zu bestimmen. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Schritt aufweist, der darin besteht, in Abhängigkeit von der globalen Prioritätsebene (NPG) mindestens eine Dienstqualitätsverarbeitung zu bestimmen, die an den Datenfluss anzuwenden ist. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Schritt aufweist, der im Fall einer Überlastung des Netzes darin besteht, die Dienstqualitätsverarbeitung an den Datenfluss unter Berücksichtigung der diesem Datenfluss zugeordneten globalen Prioritätsebene und der globalen Prioritätsebenen anzuwenden, die Datenflüssen zugeordnet sind, die anderen im Netz vorhandenen Abonnenten entsprechen. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung der einem Datenfluss zugeordneten globalen Prioritätsebene auf der Basis einer Tabelle erfolgt, die für jede Kombination der beiden Dienstqualitätsparameter, die einer Prioritätsebene des Abonnenten bzw. einem Diensttyp entsprechen, einen globalen Prioriätsebenenwert spezifiziert. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass, da das Netz von einem Betreiber verwaltet wird, die globalen Prioritätsebenen von dem Betreiber des Netzes konfiguriert werden können. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass es, da das Mobilnetz ein Kernnetz (RC) und ein Zugriffsnetz (RA, UTRAN) aufweist, von mindestens einem der Knoten der Gruppe eingesetzt wird, die einen Dienstknoten (SGSN) des Kernnetzes, der die Verwaltung des Kommunikationslinks mit einem Zugriffsnetz gewährleistet, einen Dienstknoten (GGSN) des Kernnetzes, der die Verbindung mit einem externen Netz gewährleistet, und einen Verwaltungsknoten der Funkressourcen (BSS/RNC) des Zugriffsnetzes enthält. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Dienstqualitätsparameter, der der Prioritätsebene des Abonnenten entspricht, die für die Bestimmung der globalen Prioritätsebene (NPG) verwendet wird, einen der Parameter der Gruppe aufweist, die enthält:

– den Dienstqualitätsparameter "Allocation Retention Priority",

– den Subparameter "Priority Level" des Dienstqualitätsparameters "Allocation Retention Priority",

– den Dienstqualitätsparameter "Precedence Class",

wobei die Dienstqualitäts-Subparameter und -Parameter im Rahmen der Telekommunikationsnorm 3GPP Release 99 definiert sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Dienstqualitätsparameter, der mit dem Diensttyp verbunden ist, der für die Bestimmung der globalen Prioritätsebene (NPG) verwendet wird, den Dienstqualitätsparameter "Traffic Class" enthält, der im Rahmen der Telekommunikationsnorm 3GPP Release 99 definiert ist. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Dienstqualitätsparameter, der mit dem Diensttyp verbunden ist, der für die Bestimmung der globalen Prioritätsebene (NPG) verwendet wird, außerdem den Dienstqualitätsparameter "Traffic Handling Priority" enthält, der im Rahmen der Telekommunikationsnorm 3GPP Release 99 definiert ist, um eine Prioritätsebene im Netz dem Datenfluss zuzuordnen, wenn letzterer einem Dienst vom interaktiven Typ entspricht. Vorrichtung zur Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, die zur Ausführung eines Diensts durch einen Abonnenten des Netzes, der ein Datenfluss entspricht, eingerichtet ist, um eine dem Datenfluss zugeordnete globale Prioritätsebene (NPG) in Abhängigkeit von mindestens einem Dienstqualitätsparameter, der einer Prioritätsebene des Abonnenten entspricht, und von mindestens einem Dienstqualitätsparameter zu bestimmen, der mit dem Diensttyp verbunden ist. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie eingerichtet ist, um in Abhängigkeit von der einem Datenfluss zugeordneten globalen Prioritätsebene (NPG) mindestens eine Dienstqualitätsverarbeitung zu bestimmen, die an diesen Datenfluss anzuwenden ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie eingerichtet ist, um an einen Datenfluss eine Dienstqualitätsverarbeitung unter Berücksichtigung der diesem Datenfluss zugeordneten globalen Prioritätsebene und der globalen Prioritätsebenen anzuwenden, die Datenflüssen zugeordnet sind, die anderen im Netz vorhandenen Abonnenten entsprechen. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass sie einer Verhaltenstabelle zugeordnet ist, die für jede Kombination der beiden Dienstqualitätsparameter, die einer Prioritätsebene des Abonnenten bzw. einem Diensttyp entsprechen, einen Wert der globalen Prioritätsebene spezifiziert. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die globalen Prioritätsebenen von einem Betreiber des Netzes konfiguriert werden können. Dienstknoten (SGSN) eines Kernnetzes (RC), der die Verwaltung des Kommunikationslinks mit einem Zugriffsnetz (RA, UTRAN) gewährleistet, mit Mitteln zur Anwendung eines der Ansprüche 1 bis 5. Dienstknoten (GGSN) eines Kernnetzes (RC), der die Verbindung mit einem externen Netz gewährleistet, mit Mitteln zur Anwendung eines der Ansprüche 1 bis 5. Verwaltungsknoten der Funkressourcen (BSS/RNC) eines Zugriffsnetzes, der Mittel zur Anwendung eines der Ansprüche 1 bis 5 aufweist.






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com