Управление качеством услуги в системе связи

Управление качеством услуги в системе связи

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к управлению Качеством выдач Услуг в сети связи и применяется, в частности, для гарантирования качества совместимости услуг между двумя или более сетями, одна из которых является Базовой Сетью Подсистемы IP Мультимедиа.

Уровень техники

Услуги IP Мультимедиа (IPMM) обеспечивают динамическое объединение голоса, видео, сообщений, данных и т.д. в одном сеансе. С ростом числа основных приложений и медиа, которые возможно объединять, число услуг, предлагаемых конечным пользователям, будет расти и возможность межличностной связи будет обогащаться. Это приводит к новому формированию персонализированных услуг связи, насыщенных мультимедиа, включая так называемые услуги «комбинационных IP Мультимедиа», которые рассматриваются более подробно ниже.

Подсистема IP Мультимедиа (IMS) является технологией, определенной Проектом Партнерства Третьего поколения (3GPP), для обеспечения услуг IP Мультимедиа по сетям мобильной связи 3G (3GPP TS 23.228 и TS 24.229 Выпуск 5 и Выпуск 6). IMS обеспечивает ключевые признаки для обогащения возможности связи между лицами для конечного пользователя посредством интеграции и взаимодействия услуг. IMS разрешает новые обогащенные межличностные (между клиентами), а также связи между человеком и контентом (клиентом и сервером) по сети на основе IP. IMS создает использование Протокола Инициализации Сеанса (SIP) для установления и управления вызовами или сеансами между пользовательскими терминалами (или пользовательскими терминалами и веб-серверами). Протокол Описания Сеанса (SDP), доставляемого передачей SIP, используется для описания и получения медиа компонент сеанса. Другие протоколы используются для передачи и управления медиа, такие как Протокол Передачи в Реальном Времени и Протокол Управления Передачей в Реальном Времени (RTP/RTCP), Протокол Передачи Сеанса Сообщений (MSRP), Протокол Передачи Гипертекста (HTTP).

IMS требует доступ к сети, которая обычно является сетью общей радиослужбы пакетной передачи (GPRS)/Сетью Переключения Пакетов (PS), но которая может иметь иную другую сеть доступа, такую как с фиксированным широким диапазоном или WiFi. Фиг.1 схематично показывает, как IMS встраивается в архитектуру мобильной сети в случае сети доступа GPRS/PS.

Рабочая группа TISPAN Европейского Института Стандартов Телекоммуникации (ETSI) постоянно работает над предложением Сети Следующего Поколения (NGN) для фиксированных сетей на основе IMS. В качестве части этого проекта обсуждение будет дано для так называемого Шлюза Домашней IMS (HIG), который будет разрешать терминалам не IMS доступ к услугам IMS. Предполагается, что HIG будет находить приложения в домашних и небольших офисных средах, где пользователи могут пожелать доступ к услугам IMS, используя число терминалов, неприспособленных к IMS, которые могут или не могут быть терминалами SIP. Примерами терминалов не IMS, но терминалами, неприспособленными к SIP, являются телефоны SIP и ПК, хотя примерами терминалов не IMS, которые не имеют функциональности SIP, являются традиционные телефоны, включая телефоны DECT и устройства IP с поддержкой UPnP. HIG будет включать в себя шлюз SIP для управления совместимостью выдач (например, преобразование между SIP и другими протоколами передачи, необходимыми пользовательскому оборудованию). Конечно, альтернативы для предложения TISPAN HIG могут появляться в будущем.

Сущность изобретения

Новая IMS, основанная на услугах расширенных мультимедиа, будет налагать высокие требования на Качество межконечных характеристик Услуг (QoS) от сервера в сети оператора по всему пути на и через «домашнюю сеть». Здесь не имеются решения для совместимости QoS между домашней сетью с ее возможным широким разнообразием протоколов и протоколов IMS/SIP, которые используются для установления сеанса вне домашней сети. В отсутствие решения все приложения, выполняемые на различных устройствах в домашней сети, будут иметь равную возможность для передачи кадров данных. Хотя это может быть адекватным для трафика данных, связанного с приложениями, такими как веб-браузерами, передачами файлов или электронных писем, но это не адекватно для мультимедийных приложений. В частности, качество высокоскоростных и/или мультимедийных услуг с высокими требованиями (таких как HDTV, VoIP и видеоконференция) не может быть гарантировано.

В соответствии с первым объектом настоящего изобретения обеспечивается способ гарантирования межконечного Качества Услуги для вызовов, проходящих Подсистему IP Мультимедиа, способ содержит:

вставку Шлюза Домашней Подсистемы IP Мультимедиа в плане управления между Подсистемой IP Мультимедиа и по меньшей мере одним клиентом не SIP;

в Шлюзе Домашней Подсистемы IP Мультимедиа обмен передачей SIP с удаленным клиентом от имени клиента не SIP, Шлюз выполняет преобразование между типом медиа, идентифицированным в части SDP одного или более сообщений SIP, и Качеством типа Услуг, определенным для протокола, используемого для управления Качеством Услуг в фазе вызова между клиентом не SIP и Резидентным Шлюзом; и

создание упомянутой фазы вызова в соответствии с преобразованным Качеством типа Услуги.

В варианте осуществления изобретения способ содержит выбор в Шлюзе Домашней Подсистемы IP Мультимедиа функции преобразования, предназначенной для упомянутого протокола, используемого для управления Качеством Услуг фазы вызова между клиентом не SIP и Резидентным Шлюзом, функция преобразования выбирается из множества функций преобразований.

Резидентным Шлюзом может быть, например, маршрутизируемый шлюз или мостовой шлюз. Резидентный Шлюз может содержать Шлюзовое Устройство UPnP Интернета.

Например, протоколом, используемым для управления Качеством Услуги фазы вызова между клиентом не SIP и Резидентным Шлюзом, может быть один из: UPnP, WMM и DiffServ.

Предпочтительно упомянутый этап создания упомянутой фазы вызова в соответствии с преобразованным Качеством типа Услуг содержит создание по меньшей мере Резидентного Шлюза (например, обеспечение Шлюзового Устройства Интернет). Шлюз Домашней Подсистемы IP Мультимедиа может также создавать один или более из: Коммутатор Ethernet, Точку Доступа WLAN и Маршрутизатор IP. Протокол, используемый для создания Резидентного Шлюза и объектов на пути вызова между Резидентным Шлюзом и клиентом не SIP, может быть аналогичным протоколу, используемому для управления Качества Услуг в клиенте не SIP.

Упомянутый этап создания упомянутой фазы вызова в соответствии с преобразованным Качеством типа Услуги может содержать использование упомянутого протокола для создания узла на пути вызова, включая Резидентный Шлюз. Этим узлом может быть узел, реагирующий на пометку пакетов или кадров со значением приоритета, например Шлюзовое Устройство Интернет, или он может быть узлом, реагирующим на передачу пакетов или кадров на основе значения приоритета, содержащимся в кадре или пакете.

В соответствии со вторым объектом настоящего изобретения обеспечивается Шлюз Домашней Подсистемы IP Мультимедиа, содержащий:

первый интерфейс для связи с Подсистемой IP Мультимедиа;

один или более вторые интерфейсы для связи с клиентскими терминалами, использующими протокол установки вызовов не SIP;

средство для обмена передачей SIP с удаленным клиентом от имени клиента не SIP через упомянутый первый интерфейс и для выполнения преобразования между типом медиа, идентифицированным в части SDP одного или более сообщений SIP, и Качеством типа Услуг, определенным для протокола, используемого посредством второго интерфейса для установления фазы вызова между клиентом не SIP и Резидентным Шлюзом; и

средство для создания упомянутой фазы вызова в соответствии с преобразованным Качеством типа Услуг.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 показывает схематично Шлюз Домашней IMS в домашней сети; и

фиг.2 показывает последовательность событий для создания Качества Услуги в домашней сети.

Подробное раскрытие определенных вариантов осуществления

Как уже было выше отмечено, оно предлагается для представления так называемого Шлюза Домашней IMS (HIG) в общей архитектуре IMS. Фиг.1 показывает HIG, который расположен в доме между IMS и домашней сетью (на уровне управления). Для терминалов, приспособленных к SIP, HIG действует в качестве Взаимного Пользовательского Агента, пока для терминалов, неприспособленных к SIP, HIG предоставляет интерфейс между IMS и областью не IMS, передающий между SIP и другими протоколами, используемыми в домашней сети.

Для адресации выдачи совместимости QoS между домашней сетью и IMS новая функциональность представляется в HIG. Из перспективы QoS эта функциональность позволяет HIG действовать в качестве средства управления приоритетом трафика и средства страхования QoS. Он получает доступ к возможностям медиа домашних устройств и использует эту информацию для согласования параметров сеанса QoS в соответствии с потоком трафика IMS. С помощью Средства управления QoS HIG управляет различными компонентами домашней сети, например, Точкой Доступа WLAN, Коммутатором Ethernet и Резидентным Шлюзом, как показано на фиг.1.

Для терминалов, приспособленных к SIP, в любой домашней сети различные клиенты могут использовать различные протоколы слоев приложений для связи с HIG (хотя может быть допустимо, что IP используется для управления адресацией, маршрутизацией и т.п.). Однако одним кандидатом, имеющим большие шансы для дополнительной конвергенции, является протокол UPnP (Универсального разъема и Воспроизведения). Для цели последующего обсуждения предполагается, что UPnP используется HIG для открытия необходимых портов в резидентном шлюзе для приема входящих медиапотоков и сеансов.

Рассматривая дополнительно пример на фиг.1, клиентские устройства (только одно из которых показано) допускаются также для связи с HIG, используя UPnP. Также предполагается, что все клиенты используют Ethernet в качестве физического слоя. Во время установления вызова HIG инициирует механизм установления QoS с клиентом. Когда новый сеанс устанавливается, инициированный из домашней сети или из внешней области через IMS, HIG исследует часть SDP сообщений SIP для того, чтобы понять, какой уровень QoS необходим. HIG затем инициирует установку QoS UPnP из внутренней Точки Управления UPnP для согласования и подготовки части домашней сети медиа пути к этому новому сеансу.

Обычно вызов IMS инициируется вызывающей частью, отправляющей сообщение SIP INVITE на вызванную часть. Вызванная часть затем возвращает сообщение 200 OK, и вызывающая часть допускает прием этого сообщения и закрывает фазу установки посредством отсылки сообщения ACK. Каждое из этих сообщений будет содержать часть SDP, и HIG должен установить тип медиа части SDP в зависимости от требований и способностей участников связи и создать соответственно домашнюю сеть.

Для установления пути QoS Средство управления QoS UPnP в HIG требует значение переменной TrafficClass в качестве входных данных вместе с источником и приемником медиапотока. UPnP определяет следующие значения переменной TrafficClass: Управление Сетью, Управление Потоком, Голос, AV, Данные, Аудио, Изображения, Игра, Другие и Фон. Кадр QoS UPnP [архитектура QoS UPnP: 1.0, UPnP версия 1.0, Март 2005] определяет, что Точка Управления получает значение TrafficClass из источника потока и это значение основывается на вытекающем медиа. TrafficClass проходит на Средство Управления QoS UPnP [описание Средства Управления QoS: 1.0, UPnP версия 1.0, Март 2005], которое взаимодействует со Средством поддержки Полиса UPnP QoS для получения TrafficImportanceNumber. UPnP определяет изменение значения переменной TrafficClass для значений TrafficImportanceNumber, как показано в Таблице 1 ниже. UPnP TrafficImportanceNumber преобразуется в значения типа трафика IEEE 802.1p, как показано в Таблице 1. IEEE 802.1p является протоколом, используемым для назначения приоритета трафику Ethernet, определяющего значения типа трафика для включения в заголовки кадров Ethernet. Слой 2 переключает использование значений типа трафика на установление приоритета передачи кадров Ethernet.

Используя значение TrafficImportanceNumber, Средство Управления QoS устанавливает значение, обозначающее пакет слоя 2, для соответствующего потока при работе клиента в качестве источника медиа. QoS аналогично устанавливает значение, обозначающее пакет слоя 2, в Шлюзовом Устройстве Интернета (в резидентном шлюзе) для того, чтобы входящие пакеты (из IMS) соответственно обозначались. Средство Управления QoS также гарантирует, что все промежуточные устройства на пути потока имеют ресурсы для поддержки необходимого уровня QoS медиапотока. Значение TrafficClass выделяется HIG, осуществляющим синтаксический анализ SIP SDP, обмениваемого между домашним клиентом и системой IMS. Для установления пути QoS в домашней сети для потока трафика домашнего клиента HIG преобразует тип медиа SDP и его атрибуты в значение TrafficClass UPnP.

Фиг.2 показывает последовательность событий между HIG и устройством UPnP в домашней сети. При перехвате SIP SDP, обмениваемого во время установления сеанса вызова, HIG выполняет синтаксический анализ сообщения и выделяет дескриптор медиа. Как описано в [RFC 2327, «SDP: Session Description Protocol»], SIP SDP включает в себя уведомление медиа. Сеанс медиа SDP описывается как:

m=<media><port><transport><fmt list>

Поле медиа содержит подполе типа медиа со значениями: «аудио», «видео», «приложение», «дата» и «управление». HIG преобразует поле типа медиа в переменную UPnP TrafficClass, как показано в Таблице 2 ниже.

Механизм QoS UPnP разрешает более точное определение медиапотока, чем это делает SDP. Это отражается в парных значениях, для которых некоторые типы медиа SDP могут преобразовываться. Какая переменная класса трафика типа медиа SDP назначается в зависимости от того, какая восприимчивость данного медиапотока соответствует временным задержкам. Например, аудиопотоки, требующие задержки менее чем 10 мсек, будут преобразовываться в TrafficClass 'голос', пока потоки с задержками менее чем 100 мсек, преобразуются в TrafficClass 'аудио'. Для 'приложения' типа медиа SDP интерактивные в реальном времени приложения, которые очень восприимчивы к задержке (такие как игры), будут преобразовываться в TrafficClass 'игра', пока неинтерактивные приложения, которые не являются такими восприимчивыми к задержке, преобразовываются в TrafficClass 'данные'. Как будет очевидно из Таблицы 1, управление сетью и TrafficClass управления потоком одинаково обрабатываются в терминах QoS с тем, чтобы 'управление' типом медиа SDP могло быть преобразовано в другой.

После определения переменной TrafficClass для типа медиа SDP Точка Управления в HIG инициирует установку UPnP QoS. Установка UPnP QoS включает в себя серии сообщений, обмениваемых между Средством Управления QoS и устройством-источником, а также с промежуточными устройствами (все представлены как устройства UPnP на фиг.1). В конце установки QoS по меньшей мере клиент источника и IGD устанавливают метки пакетов медиапотока со значениями приоритетов слоя 2, соответствующими TrafficImportanceNumber.

Если параметризованная стратегия QoS поддерживается UPnP, а также типом медиа, HIG также выделяет из SIP SDP требование пропускной способности для медиапотока и пропускает это значение в Устройство Управления QoS для управления доступом, как определено в секции 7 [описания Устройства Управления QoS:1.0, версия UPnP 1.0, Март 2005].

Архитектура CableHome [CableHome 1.1 Спецификация, версия 1.1, Август 2005], которая облегчает доставку новых проводных услуг на устройства в доме, реализуется на UPnP со своим механизмом QoS. Поэтому преобразование, обеспеченное в Таблице 2, является релевантным для CableHome 1.1 QoS.

Как уже выше отмечено, клиенты в домашней сети могут использовать протоколы иные, чем UPnP, для связи с HIG. Примерами являются следующие:

Wi-Fi Мультимедиа

Для соответствия требованиям QoS беспроводных сетей Альянс Wi-Fi предложил WMM (Wi-Fi Мультимедиа) в качестве профиля развивающихся компонент QoS IEEE 802.11e для сетей 802.11. WMM устанавливает приоритеты требованиям трафика из различных приложений и увеличивает высокое качество Wi-Fi возможностей конечного пользователя от взаимосвязи данных с голосовыми, музыкальными и видеоприложениями до широкого выбора среды и условий трафика. WMM определяет четыре категории доступа, которые используются для установления приоритета трафика с тем, чтобы эти приложения имели доступ к необходимым сетевым ресурсам. Преобразование между этими категориями и этими SDP представляются в Таблице 4 ниже.

Протокол на основе Основного IEEE 802.1p

Функциональность преобразования HIG QoS также охватывает сценарий, где основной протокол используется для установления значений приоритета IEEE 802.1p в домашних устройствах. В этом случае HIG действует как посредник между системой IMS и домашней системой управления QoS. В среде домашней сети, которая поддерживает определение приоритета трафика на основе стандарта IEEE 802.1p, преобразование из SDP выполняется в соответствии с Таблицей 5 ниже.

Домашние клиенты не UPnP, которые поддерживают 802.1p, создаются для пометки пакетов с релевантными p-битами вне диапазона по отношению к UPnP. HIG пропускает значение p-бит на механизм QoS, который затем устанавливает релевантный уровень приоритета трафика.

DiffServ

В сценарии, где QoS домашней сети основывается на DiffServ, HIG может действовать как промежуточное устройство для трансляции QoS для потоков трафика, относящихся к системе IMS. Таблица 6 показывает таблицу преобразования между типами медиа SDP и DSCP (Указатель Кода Дифференцируемой Услуги). Здесь нет стандартного преобразования DSCP в 802.1p; скорее это обычно решение продавца. Отношение в Таблице 6 является возможным решением преобразования.

Возможным сценарием является то, что несколько протоколов могут использоваться одновременно в домашней сети, например, UPnP и WMM. В этом случае HIG должен создаваться для связи UPnP и WMM с сетью IMS. Более конкретно, HIG должен преобразовывать между типами медиа IMS QoS и этими протоколами, используемыми домашней сетью.

Будет очевидно специалисту в данной области техники, что различные модификации могут быть сделаны для описанных выше вариантов осуществления без отхода от объема настоящего изобретения. Например, клиентское устройство само может не поддерживать Качество функционирования Услуги. В этом случае и со ссылкой на фиг.1, услуга устройства UPnP не представляется в клиенте и оно является Точкой Доступа WLAN (в этом примере), которая устанавливает метку приоритета Уровня 2 в заголовке кадра Ethernet.

Таблица 1
UPnP TrafficClass	UPnP TrafficImportanceNumber	Тип трафика IEEE 802.1p
Управление сетью	7	NC
Управление потоком	7	NC
Голос	6	VO
Игра	6	VO
AV	5	VI
Аудио	5	VI
Изображения	3	EE
Данные	0	BE
Другие	0	BE

Таблица 2
SDP	UPnP TrafficClass
Аудио	Голос/Аудио
Видео	Av
Приложение	Данные/Игра
Данные	Данные
Управление	Управление Сетью/Потоком

Таблица 3
Описание полосы пропускания SDP	Описание полосы пропускания UPnP
b=row	TSpec: Означает скорость данных

Таблица 4
SDP	WMM
Аудио	Голос
Видео	Видео
Приложение	Наилучшая работа
Данные	Фон

Таблица 5
SIP SDP	802.1p
Управление	7
Аудио	6
Видео	5
Приложение	3
Данные	0

Таблица 6
SIP SDP	DSCP	Профиль DiffServ
Управление	56	Управление
Аудио	46	Ускоренная передача
Видео	40	Срочная передача
Приложение	26	AF31
Данные	0	Наилучшая работа

1. Способ гарантирования межконечного Качества Услуги для вызовов, проходящих Подсистему IP (Интернет Протокола) Мультимедиа, способ содержит: вставку Шлюза Домашней Подсистемы IP Мультимедиа в плане управления между Подсистемой IP Мультимедиа и по меньшей мере одним клиентом не SIP (Протокола Инициирования Сеанса); в Шлюзе Домашней Подсистемы IP Мультимедиа обмен передачей SIP с удаленным клиентом от имени упомянутого клиента не SIP, Шлюз выполняет преобразование между типом медиа, идентифицируемым в части SDP (Протокола Описания Сеанса) одного или более сообщений SIP, и Качеством типа Услуги, определяемым для протокола, используемого для управления Качеством Услуги в фазе вызова между клиентом не SIP и Резидентным Шлюзом; и создание упомянутой фазы вызова в соответствии с преобразованным Качеством типа Услуги.

2. Способ по п.1, содержащий выбор в Шлюзе Домашней Подсистемы IP Мультимедиа функции преобразования, предназначенной для упомянутого протокола, используемого для управления Качеством Услуг фазы вызова между клиентом не SIP и Резидентным Шлюзом, функция преобразования выбирается из множества функций преобразований.

3. Способ по п.1, в котором упомянутый Резидентный Шлюз является маршрутизируемым шлюзом или мостовым шлюзом.

4. Способ по п.1, в котором упомянутый Резидентный Шлюз содержит Шлюзовое Устройство Интернета UPnP (универсальное "подключи и работай").

5. Способ по п.1, в котором протоколом, используемым для управления Качеством Услуги фазы вызова между клиентом не SIP и Резидентным Шлюзом, является одним из: UPnP, WММ(Беспроводное Мультимедиа) и DiffServ (Продифференцированные Услуги).

6. Способ по п.1, в котором упомянутый этап создания упомянутой фазы вызова в соответствии с преобразованным Качеством типа Услуги содержит создание по меньшей мере Резидентного Шлюза.

7. Способ по п.1, в котором упомянутый этап создания упомянутой фазы вызова содержит создание одного или более из: Коммутатора Ethernet, Точки Доступа WLAN (Беспроводная Локальная Сеть) и IP Маршрутизатора.

8. Шлюз Домашней Подсистемы IP Мультимедиа, содержащий: первый интерфейс для связи с Подсистемой IP Мультимедиа; один или более вторых интерфейсов для связи с клиентскими терминалами, использующими протокол установления вызова не SIP; средство обмена передачей SIP с удаленным клиентом от имени клиента не SIP через упомянутый первый интерфейс и для осуществления преобразования между типом медиа, идентифицируемым в части SDP одного или более сообщений SIP, и Качеством типа Услуги, определенным для протокола, используемого посредством второго интерфейса для установления фазы вызова между клиентом не SIP и Резидентным Шлюзом; и средство для создания упомянутой фазы вызова в соответствии с преобразованным Качеством типа Услуги.