一种异构网络间动态的QoS映射方法
【专利摘要】本发明涉及一种异构网络间动态的QoS映射方法，包括以下步骤：根据各种业务不同的QoS参数要求进行业务分类，并对每类业务的QoS指标划分为高中低三个子等级，分别对应业务QoS参数空间的上限、平均和下限；根据目标网络的负载状态确定需要映射的QoS子等级，利用空间矢量距离判决算法来实现业务在目标网络中的动态QoS映射；在网络负载发生变化时，采用基于业务QoS子等级和优先级的二级排序对已有业务的QoS映射进行动态双向调整。本发明既能使业务的QoS得到保障，又能在网络空闲的时提升业务的QoS保障，提高网络资源利用率。
【专利说明】一种异构网络间动态的QoS映射方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及信息【技术领域】中的蜂窝网和WLAN的融合网络技术，特别是涉及一种异构网络间动态的QoS映射方法。
【背景技术】
[0002]近年来，随着智能多模终端的的飞速发展，无线数据业务的流量呈现爆发式增长，导致原有蜂窝网的网络容量压力巨大，而且费用高、速度慢，另一方面，用户对不同业务的服务需求也越来越多样化，不同的网络接入技术在系统容量、覆盖范围、数据速率、移动性支持能力、资费等方面各有长短，仅靠单一技术的传输网络无法满足上述的所有用户对业务的需求，因此需要通过多种无线接入网络的融合来实现用户多样性的需求。蜂窝网覆盖范围广、业务质量有保障，但传输带宽有限，而WLAN具有成本低，覆盖范围小，传输带宽高的特点，两个网络可以在覆盖、业务质量、带宽以及资费等方面实现互补，蜂窝网与WLAN网络的融合可以为用户提供更快捷、更灵活的移动数据业务。
[0003]3GPP对蜂窝网和WLAN网络融合定义了 6种场景，其中前三种场景已经有比较明确的技术，目前的研究重点集中在场景4和场景5，即用户业务在异构网络切换时业务的连续性和无缝切换。为了使用户业务在异构网络中端到端通信和切换过程中其QoS得到保障，就需要各类业务的QoS参数能够传递到切换目标网络中，即要有一套异构网络的QoS参数的映射机制。
[0004]目前传统的映射方式主要包括基于映射表和基于函数/公式的映射，但这些映射方法一方面映射粒度比较粗(如基于不同网络QoS分类的映射表映射)，另一方面基本都是属于特定网络间静态的映射方案，即一旦业务建立连接，其业务的QoS映射关系不会根据网络的实时变化对异构网络间的QOS映射关系进行动态调整，这样不利于网络资源的合理利用。
[0005]目前通用的异构/融合网络QoS参数映射方式有两种:
[0006](I)选取一个基准网络进行映射，即选取一个相对划分粒度合适的QoS分类，以它为基础，将其它网络的不同QoS类别根据时延、时延抖动、丢包率等QoS特征参数一一与选取的基准网络QoS分类进行映射；此映射方法会因多次映射造成误差的累加，增加了业务质量提供的不确定性；
[0007](2)制定一套不同网络间的QoS映射统一规则，面向不同类型的业务建立Diffsery/Intsery、UMTS网络、IP网络及IEEE802.11网络间的统一映射表，依据统一映射表实现异构网络间的两两映射；此映射方法映射表格比较复杂，而且映射方式固定，不够灵活，不能根据具体网络状态实时变化对异构网络的QoS映射关系进行动态调整。
[0008]另外在参考文献[MisunRyu, Youngmin Kim, HongshikPark.Systematic QoSClass Mapping Framework over Multiple Heterogeneous Networks.Proc NEW2AN2008.St.Petersburg, Russia, 2008，5174:212-221]中，作者提出了一种基于 ASM 业务坐标图的QoS映射机制，即按照应用业务的时延和丢包率两个属性映射到ASM坐标图上，并利用空间矢量距离判决法来进行目标网络QoS业务分类的映射，该映射方式提供了一种基于业务的细粒度的QoS映射机制，不需要事先建立映射表，不会出现多次映射而造成累加误差，但仍然只能进行特定网络QoS分类的静态映射；在参考文献[刘露.异构/融合网络中端到端服务质量控制与管理的研究博士学位论文北京邮电大学2010年6月11日]中，作者提出了一种基于映射表的动态QoS映射方法，该方法需要基于初始映射表，即业务接入/切换到目标网络时是基于该静态映射表的，仍然可能存在多次映射造成累加误差，另外其QoS参数映射的动态调整只是在网络拥塞进行QoS子等级将级调整，缺少了双向调整机制，在网络空闲时无法使网络资源得到充分利用。
【发明内容】
[0009]本发明所要解决的技术问题是提供一种异构网络间动态的QoS映射方法，在网络繁忙时业务的QoS得到保障的前提下，在网络空闲的时提升业务的QoS保障，提高网络资源利用率。
[0010]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种异构网络间动态的QoS映射方法，包括以下步骤:
[0011]( I)根据各种业务不同的QoS参数要求进行业务分类，并对每类业务的Q0S指标划分为高中低三个子等级，分别对应业务QoS参数空间的上限、平均和下限；
[0012](2)根据目标网络的负载状态确定需要映射的QoS子等级，利用空间矢量距离判决算法来实现业务在目标网络中的动态QoS映射；
[0013](3)在网络负载发生变化时，采用基于业务QoS子等级和优先级的二级排序对已有业务的QoS映射进行动态双向调整。
[0014]所述步骤(2)中采用根据待接入目标网络的负载，通过与设定的高负载阈值和低负载阈值比较，确定需要映射的QoS子等级，在目标网络负载低于低负载阈值时，各类业务的QoS映射往闻子等级进行映射；在目标网络负载闻于闻负债阈值时，各类业务的QoS映射往低子等级进行映射；在目标网络负载高于低负载阈值、低于高负载阈值时，各类业务的QoS映射往中子等级进行映射。
[0015]所述步骤(3)中当网络负载发生变化时，如果当前网络负载高于高负载阈值，不能满足所有的业务流连接时，对已有业务进行QoS子等级降级调整，按照先对高的QoS子等级业务进行降级，同一 QoS子等级按照业务优先级从低到高的顺序调整，保证最先降级的是QoS子等级最高的且业务优先级最低的业务，并重新进行业务在目标网络中QoS类的映射和资源分配，直到没有可以调整QoS子等级的业务或者网络负载降到高负载阈值以下；如果当前网络负载低于低负载阈值，不能满足所有的业务流连接时，为了使网络资源得到充分利用，对已有业务进行QoS子等级升级调整，按照先对低的QoS子等级业务进行升级，同一 QoS子等级按照业务优先级从高到低的顺序调整，保证最先升级的是QoS子等级最低的且业务优先级最高的业务，并重新进行业务在目标网络中QoS类的映射和资源分配，直到没有可以调整QoS子等级的业务或者网络负载升到低负载阈值以上；如果当前网络负载在低负载阈值和高负载阈值之间，则不需要做任何处理。
[0016]所述QoS参数包括时延和丢包率,但不限于这两个参数。
[0017]有益效果
[0018]由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果:
[0019]本发明可广泛应用于未来无线融合网络通信领域，在基于业务划分QoS子等级的基础上，支持根据目标网络的负载状态进行QoS的动态映射，并在网络负载发生变化时，采用基于业务QoS子等级和优先级的二级排序对业务的QoS映射进行动态双向调整，这样在目标网络负载较低时，接入业务能获得较高的QoS，使网络资源得到充分利用，在目标网络负载较高时，在保障已有业务QoS的同时，能实现尽量多的业务接入目标网络，提高网络资源利用率，从而实现在业务QoS得到保障的同时，提高网络资源的利用率，提升用户业务的质量。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1是应用业务地图坐标图；
[0021]图2是目标网络新增业务的QoS映射流程图；
[0022]图3是目标网络已有业务的QoS映射动态调整流程图；
[0023]图4是实施例中由WCDMA网络和WLAN网络组成的异构无线融合网络环境图。
【具体实施方式】
[0024]下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
[0025]本发明的实施方式涉及一种异构网络间动态的QoS映射方法，包括以下步骤:根据各种业务不同的QoS参数要求进行业务分类，并对每类业务的QoS指标划分为高中低三个子等级，分别对应业务QoS参数空间的上限、平均和下限；根据目标网络的负载状态确定需要映射的QoS子等级，利用空间矢量距离判决算法来实现业务在目标网络中的动态QoS映射；在网络负载发生变化时，采用基于业务QoS子等级和优先级的二级排序对已有业务的QoS映射进行动态双向调整。这样既能使业务的QoS得到保障，又能在网络空闲的时提升业务的QoS保障，提高网络资源利用率。
[0026]首先，Applicat1n ServiceMap (ASM)按照应用业务的时延和丢包率等属性映射到ASM坐标图上，ASM中每一个业务应用都有一个自己的位置信息(LI，Locat1nInformat1n) 0以时延和丢包率两维坐标图为例，丢包率分为四个等级，时延分为16个等级，LI的取值从(0，O)到(3，15)，如图1所示每类业务在该坐标图上有对应的位置区间。
[0027]在此基础上，将每类业务的QoS参数位置空间分为高中低三个子等级，分别对应此类业务QoS参数空间的上限、平均和下限。如对于VOIP业务，根据QoS要求的高低分为Q0Shigh_VOIP、QoSmid_VOIP、QoSlOT_VOIP三个子等级。其中，针对每类业务划分子等级的目的是在后面的QoS映射机制中能够根据网络的负载动态微调其业务对应的QoS映射。
[0028]其次，在新业务接入到目标网络或从其它网络切换到目标网络需要进行异构网间的QoS映射时，先根据待接入目标网络的负载，通过与设定的负载阈值(包括高负载阈值Loadhigh和低负载阈值Loadlmt)比较确定该业务需要映射的QoS子等级(网络负载很低时，映射到高的QoS子等级，相反映射到低的QoS子等级，以便充分利用网络资源的同时也能保证业务质量)，再利用空间矢量距离判决法映射到距离需要映射的QoS子级别最近的目标网络QoS类进行映射，其处理流程如图2所示。在目标网络负载低于低负载阈值时，各类业务的QoS映射往闻子等级进行映射；在目标网络负载闻于闻负债阈值时，各类业务的QoS映射往低子等级进行映射；在目标网络负载高于低负载阈值、低于高负载阈值时，各类业务的QoS映射往中子等级进行映射。其中映射方式是利用空间矢量距离判决算法来实现业务在目标网络中的动态QoS映射。空间矢量距离判决法的具体公式可以参考文献[MisunRyu, Youngmin Kim, Hongshik Park.Systematic QoS Class Mapping Framework overMultiple Heterogeneous Networks.Proc NEW2AN2008.St.Petersburg, Russia, 2008, 5174:212-221]。
[0029]另外，在检测到网络负载发生变化并超过一定阈值范围时，采用基于业务QoS子等级和优先级的二级排序对已有业务的QoS映射进行动态双向调整，达到合理分配网络资源、提高资源利用率的目的。如图3所示，分下面几种情况来处理:
[0030](I)如果当如网络负载很闻(闻于Loadhigh),不能满足所有的业务流连接时,此时对已有业务按照下面描述的顺序对QoS子等级进行降级处理，并重新进行业务在目标网络中QoS类的映射和资源分配，直到没有可以调整QoS子等级的业务或者网络负载降到指定阈值(Loadhigh)以下。在进行QoS子等级降级调整时，按照先对高的QoS子等级业务进行降级，同一 QoS子等级按照业务优先级从低到高的顺序调整，保证最先降级的是QoS子等级最高的且业务优先级最低的业务；
[0031](2)如果当前网络负载很低(低于Loadlw),此时对已有业务按照下面描述的顺序对QoS子等级进行升级处理，并重新进行业务在目标网络中QoS类的映射和资源分配，直到没有可以调整QoS子等级的业务或者网络负载升到指定阈值(Loadlw)以上。在进行QoS子等级降级调整时，按照先对低的QoS子等级业务进行降级，同一 QoS子等级按照业务优先级从高到低的顺序调整，保证最先升级的是QoS子等级最低的且业务优先级最高的业务。
[0032](3)如果当前网络负载在Loadlw和Loadhigh之间，则不需要做任何处理。
[0033]现以WCDMA网络和WLAN网络组成的异构无线融合网络为例，对本发明的应用进行详细说明，该网络环境包括无线接入网络、核心网和数据业务网络组成，无线网络由一个WCDMA基站和一个WLAN接入点组成，核心网包括SGSN、TTG、GGSN等，整个网络环境如图4所示。
[0034]在上面的网络环境中，设定的场景为:用户通过移动终端发起视频业务，不停地慢速沿着图4中箭头所指的方向来回走动，对于数据业务，默认采用WLAN网络接入，另外WLAN网络的负载在20%-90%间随机变化。
[0035]在用户沿着图4中箭头所指方向来回走动时，会不停的穿过WLAN覆盖区域，此时用户业务会切换到WLAN网络，离开WLAN区域后又会切换回UMTS网络，这样用户业务会在UMTS网络和WLAN网络之间不停的切换，同时当用户进入WLAN区域后，由于WLAN网络的负载也在不停变化，按照本专利提到的机制，用户在通过WLAN接入业务时，其对应的QoS映射关系会根据WLAN的网络负载进行调整。
[0036]按照上面的网络场景和实施过程，可以发现终端业务在UMTS和WLAN网络之间经过多次切换后，其QoS参数虽然经过了多次映射，但仍然还是会映射到原有的QoS业务类另|J，不会因为误差的累加导致业务质量提供的不确定性；另外与传统的静态映射机制相比，在WLAN网路空闲时(负载较低时)，用户业务的QoS得到了提升，WLAN网络带宽的利用率得至IJ提高，在WLAN网络繁忙时，和静态映射机制的效果基本一致。
【权利要求】
1.一种异构网络间动态的QoS映射方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)根据各种业务不同的QoS参数要求进行业务分类，并对每类业务的QoS指标划分为高中低三个子等级，分别对应业务QoS参数空间的上限、平均和下限； (2)根据目标网络的负载状态确定需要映射的QoS子等级，利用空间矢量距离判决算法来实现业务在目标网络中的动态QoS映射； (3)在网络负载发生变化时，采用基于业务QoS子等级和优先级的二级排序对已有业务的QoS映射进行动态双向调整。
2.根据权利要求1所述的异构网络间动态的QoS映射方法，其特征在于，所述步骤(2)中采用根据待接入目标网络的负载，通过与设定的高负载阈值和低负载阈值比较，确定需要映射的QoS子等级，在目标网络负载低于低负载阈值时，各类业务的QoS映射往高子等级进行映射；在目标网络负载闻于闻负债阈值时，各类业务的QoS映射往低子等级进行映射；在目标网络负载高于低负载阈值、低于高负载阈值时，各类业务的QoS映射往中子等级进行映射。
3.根据权利要求1所述的异构网络间动态的QoS映射方法，其特征在于，所述步骤(3)中当网络负载发生变化时，如果当前网络负载高于高负载阈值，不能满足所有的业务流连接时，对已有业务进行QoS子等级降级调整，按照先对高的QoS子等级业务进行降级，同一QoS子等级按照业务优先级从低到高的顺序调整，保证最先降级的是QoS子等级最高的且业务优先级最低的业务，并重新进行业务在目标网络中QoS类的映射和资源分配，直到没有可以调整QoS子等级的业务或者网络负载降到高负载阈值以下；如果当前网络负载低于低负载阈值，不能满足所有的业务流连接时，对已有业务进行QoS子等级升级调整，按照先对低的QoS子等级业务进行升级，同一 QoS子等级按照业务优先级从高到低的顺序调整，保证最先升级的是QoS子等级最低的且业务优先级最高的业务，并重新进行业务在目标网络中QoS类的映射和资源分配，直到没有可以调整QoS子等级的业务或者网络负载升到低负载阈值以上；如果当前网络负载在低负载阈值和高负载阈值之间，则不需要做任何处理。
4.根据权利要求1所述的异构网络间动态的QoS映射方法，其特征在于，所述QoS参数包括时延和丢包率。
【文档编号】H04L29/08GK104184788SQ201410056596
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年2月19日 优先权日:2014年2月19日
【发明者】曹金勇, 熊勇, 房卫东, 章然, 梅小青 申请人:上海物联网有限公司, 上海无线通信研究中心