在传输网络内使用主动探测优化无线电服务的方法和系统.pdf

本文公开了用于确定在无线电服务节点之间传输监视连接的质量和容量以有利于订户连接的本地管理的方法和系统。一种方法包括将第一测试分组经传输监视连接从第一无线电服务节点发送到第二无线电服务节点。接收来自第二无线电服务节点的第二测试分组。第二测试分组具有由第二无线电服务节点添加到第一测试分组的信息。分析第二测试分组以确定传输监视连接的质量和带宽。基于质量和带宽，在传输监视性能是降低和提升之一时通知控制和用户平面功能。方法包括基于传输监视连接的质量和带宽，做出无线电服务配给判定。

权利要求书1.   一种确定在第一无线电服务节点(28)与第二无线电服务节点(30)之间传输监视连接(13)的质量和容量以有利于订户连接的本地管理的方法，所述方法包括：将第一测试分组经所述传输监视连接(13)从所述第一无线电服务节点(28)发送到所述第二无线电服务节点(30)；经所述传输监视连接(13)接收来自所述第二无线电服务节点(30)的第二测试分组，所述第二测试分组具有由所述第二无线电服务节点(30)添加到所述第一测试分组的信息；在所述第一无线电服务节点(28)分析所述第二测试分组以确定所述传输监视连接(13)的质量和带宽；基于所述质量和带宽，在传输监视性能是降低和提升之一时通知控制平面功能(36)和用户平面功能(38)；以及基于所述传输监视连接(13)的所述质量和带宽，经所述控制平面功能(36)和所述用户平面功能(38)做出无线电服务配给判定。2.   如权利要求1所述的方法，其中所述第一无线电服务节点(28)是无线电接入节点(14)，并且所述第二无线电服务节点(30)是无线电核心节点(18)。3.   如权利要求2所述的方法，其中所述传输监视连接(13)是在所述第一无线电服务节点(28)与所述第二无线电服务节点(30)之间的双向传输监视连接。4.   如权利要求1所述的方法，其中做出无线电服务配给判定包括许可和拒绝订户（16）接入无线电网络之一。5.   如权利要求1所述的方法，其中做出无线电服务配给判定包括协商订户承载速率。6.   如权利要求1所述的方法，其中做出无线电服务配给判定包括启用和停用无线电特征之一。7.   如权利要求6所述的方法，其中启用和停用无线电特征之一包括为订户(16)启用和禁用载波聚合和移动性管理之一。8.   如权利要求1所述的方法，其中做出无线电服务配给判定包括基于所述传输监视连接(13)的所述质量和带宽，修改至少一个承载分组到至少一个订户(16)的调度。9.   如权利要求1所述的方法，其中做出无线电服务配给判定包括基于所述传输监视连接(13)的所述质量和带宽，将拥塞通知发送到用于至少一个订户(16)的无线电核心节点(18)和因特网（20）至少之一。10.   如权利要求9所述的方法，还包括基于所述拥塞通知，修改至少一个承载分组到所述至少一个订户(16)的调度。11.   如权利要求1所述的方法，还包括在所述第一无线电服务节点(28)确定是否进行为用户分组标记拥塞指示和基于传输监视连接(13)质量和带宽修改服务质量之一。12.   如权利要求1所述的方法，其中所述第一测试分组具有前向序号和离开时间时戳，并且所述第二测试分组具有前向和反向序号、到达时间时戳及离开时间时戳。13.   如权利要求1所述的方法，其中所述第一和第二测试分组是因特网协议IP多协议标签交换MPLS和以太网测试分组之一。14.   如权利要求1所述的方法，其中所述第一无线电服务节点(28)是演进节点B eNB，并且所述第二无线电服务节点(30)是服务网关SGW。15.   一种监视连接第一无线电服务节点(28)和第二无线电服务节点(30)的传输监视连接(13)的性能的方法，所述方法包括：将外出分组经所述传输监视连接(13)发送到所述第二无线电服务节点(30)；经所述传输监视连接(13)接收来自所述第二无线电服务节点(30)的进入分组，每个进入分组的接收是响应至少一个外出分组的所述传送；处理所述进入分组以确定用于所述传输网络(12)的性能度量；在由所述第一无线电服务节点(28)执行许可订户连接和启用无线电特征之一之前，基于所述性能度量经控制平面实体(36)验证所述传输网络连接(13)的状态；以及在由无线电链路调度器执行至少一个承载分组到至少一个订户(16)的调度前，基于所述性能度量，经用户平面实体(38)通知所述无线电链路调度器所述传输监视连接(13)的状态。16.   如权利要求15所述的方法，其中确定所述性能度量包括确定单向分组延迟、单向分组延迟变化、单向分组丢失率和单向可用带宽至少之一。17.   如权利要求15所述的方法，其中确定所述性能度量包括确定在某个时间间隔内至少一个性能度量的平均值。18.   如权利要求15所述的方法，还包括基于所述确定的性能度量之一，做出分组丢弃判定。19.   如权利要求15所述的方法，还包括基于所述传输监视连接(13)的所述确定的状态，执行许可订户连接和启用无线电特征之一。20.   如权利要求15所述的方法，还包括基于所述传输监视连接(13)的所述确定的状态，为用户设备(16)调度承载分组。21.   一种第一无线电服务节点(28)，具有监视连接所述第一无线电服务节点(28)到第二无线电服务节点(30)的传输网络的性能的容量，所述第一无线电服务节点(28)包括：传输监视控制器(22) TMC，所述TMC配置成：将外出分组经所述传输网络发送到所述第二无线电服务节点(30)；经所述传输网络接收来自所述第二无线电服务节点(30)的进入分组，每个进入分组的接收是响应至少一个外出分组的所述传送；以及处理所述进入分组以确定用于所述传输网络的性能度量；以及控制平面传输实体(36)，配置成：在由所述第一无线电服务节点(30)执行许可订户连接和启用无线电特征之一之前，基于所述性能度量促进传输网络连接(13)的状态的验证；以及用户平面传输实体(38)，配置成：在由所述第一服务网络节点(28)的无线电链路调度器执行调度至少一个链路到至少一个订户之前，促进基于所述性能度量，通知所述无线电链路调度器所述传输网络连接(13)的状态。22.   如权利要求21所述的第一无线电服务节点，其中所述确定的性能度量包括分组丢失率、分组延迟和传输网络连接(13)带宽的至少之一。23.   如权利要求21所述的无线电服务节点，其中所述第二无线电服务节点(30)是无线电核心节点(18)。24.   如权利要求21所述的无线电服务节点，其中所述TMC (22)还配置成在所述传输网络的质量和容量至少之一造成阻止接入订户连接和拒绝无线电特征的使用之一时，触发到管理系统的警报。

说明书在传输网络内使用主动探测优化无线电服务的方法和系统
技术领域
本发明涉及基于由每个无线电接入节点进行的传输路径质量和容量的估计进行的无线电服务优化。
背景技术
传输网络被视为稀有的共享资源，并且带宽需求难以预测和管理。随着无线保真(Wi-Fi)、第三代(3G)和第四代(4G)无线电接入网络的部署，移动传输网络（即，回程分组网络）正变成带宽瓶颈(BB)，它被定义为沿在移动订户与例如因特网等服务端点之间完整路径的最低带宽。使用长期演进(LTE)网络时，用于订户GBR连接的请求的保证比特率(GBR)或用于订户非GBR连接的请求的聚合最大比特率(AMBR)将很快超过300 Mbps，由此使得单一订户可能消耗在无线电接入节点与移动核心网络之间可用的大部分或所有传输网络资源。
此外，需要在分布式无线电接入节点之间的协调能力以提升由于无线电网络的致密化（给定地理区域中大量的小型和更大无线电接入节点）造成的干扰产生的用户分组输送。如果在无线电接入节点之间的传输延迟相对于阈值是大的，或者如果在无线电接入节点之间的可用容量相对于阈值是小的，则此类无线电协调能力表现不佳（或根据不执行）。
诸如Wi-Fi、3G或4G等当前无线电接入技术在许可无线电接入节点上的新订户，输送或调度用户分组到移动订户装置时，或者在管理接入节点之间无线电协调时，未动态计及移动传输网络的变化质量（分组延迟和丢失）和可用容量。
人们已提议部署在每个无线电接入网络内的带宽中介（broker）服务器以提升许可控制。带宽中介未解决无线电链路调度和无线电服务启用。它只是单点失效，并且要求在无线电接入网络中另外的信令处理，并且在许可控制与切换判定期间增加了相当大的延迟。
无线电资源由经常称为无线电许可控制(RAC)，负责移动订户连接处理和无线电资源管理(RRM)的技术、协议、工具或方法控制，其中，RRM负责无线电承载业务调度和链路自适应。在LTE网络中，无线电资源由像eNodeB (eNB)和家庭eNodeB等分布式无线电接入节点管理。
传输网络(TN)资源由不同技术管理，例如，因特网协议(IP)、以太网、多协议标签交换(MPLS)、协议、工具或经常称为数据业务工程的方法。业务工程的主要目的是要通过查找在传输网络拓扑内提供的数据业务的最佳可能布置，实现最低传输成本。TN资源由诸如路由器和交换器等TN节点管理，并且能够由诸如eNodeB等无线电接入节点远程监视。
诸如eNodeB和家庭eNodeB等负责订户连接许可控制和无线电资源协议与管理的无线电接入节点不知道相互（邻居无线电接入节点或移动核心节点(MCN)）的实际传输网络质量和容量。第三代合作伙伴项目(3GPP)和因特网工程任务组(IETF)标准规范未指示在传输与无线电网络之间应交换什么资源信息以及应如何交换此信息。无线电资源和传输资源当前单独进行优化和管理。
一个现有解决方案是为在每个无线电接入节点上的无线电许可控制配置最佳表示可用传输资源的静态参数集。例如，能够跨能到达适当核心节点和邻居接入节点的给定传输接口，估计和配置最大下行链路(DL)带宽、最大下行链路延迟、最大上行链路(UL)带宽和最大上行链路延迟参数。在请求新GBR承载或者将新GBR承载切换到新接入节点时，能够将以每秒比特数表示的请求的上行链路与下行链路保证比特率和每个池中的剩余带宽进行比较以确定是应接受还是拒绝承载。此方法具有严重的限制。它难以配置和优化，并且由于资源参数是静态的，不一定反映在给定时刻的实际可用带宽容量或实际延迟/丢失特性，因此，它不保证有满意的结果。
另一现有解决方案是通过配置差分服务码点(DSCP)/p比特标记、分类和基于类的业务管理，对跨移动传输网络的拥塞做出反应和管理。此解决方案设计成保护高优先级业务，防止由低优先级业务造成的链路拥塞。此方法具有严重的限制，这是因为方法不防止能够对包括随机早期检测(RED)等高优先级业务和队列管理技术造成的拥塞。方法也不为共享相同低优先级类的订户提供相等或特定的丢弃概率，这是因为传输节点不能区分单独的通用分组无线电服务(GPRS)隧穿协议用户(GTP-U)隧道或订户连接。
另一现有解决方案是通过将拥塞信号或显式拥塞通知(ECN)标记携带回传输发送器（其中预期发送器的响应是将降低其速率），对跨移动传输网络的拥塞做出反应和管理。此类机制和协议在因特网工程任务组(IETF)拥塞暴露(CONEX)工作组中讨论。IETF团体当前在处理问题声明，并且未对用于处理传输拥塞和如何能够将此拥塞指示输送到业务的发送器的优选方法上达成一致。CONEX协议的一个严重限制是包括用户设备在内的所有装置和节点可能需要启用CONEX以便有效地工作。另一限制是CONEX协议实际上未测量传输网络质量或容量，而是对沿路径的链路拥塞做出反应。
另一现有解决方案是在每个无线电接入网络内引入带宽中介服务器，其中，中介负责收集和相关无线电接入网络中所有路径上的负载状态，并且在跨传输网络的路径拥塞时接受/拒绝每个订户连接请求。此方法也具有严重的限制。它要求部署和管理在每个无线电接入网络中的另外服务器；可能是例如演进通用地面无线电接入网络(E-UTRAN)、UTRAN和全球移动通信系统(GSM)等每无线电接入技术一个服务器集。方法要求所有路径性能信息持续传送到中央服务器，这消耗了不必要的传输网络资源。服务器不一定始终具有网络的实时状态，造成判定不准确。在引入带宽中介时，要求对信令体系结构进行根本性的更改，这要求新的带宽中介客户端或无线电网络服务器。这将在许可控制和切换判定期间添加高达50 ms的相当大的延迟，而对于在eNodeB之间基于X2的切换，最好是在1 ms内做出此类判定。如果通过以下操作，在测量过程中涉及沿路径的每个节点，则测量每跳上的负载的方法不容易部署：更新探测分组，并且在传输网络节点与负责注入或反射测试业务的端点节点之间形成协议相关性。
发明内容
本文公开了用于确定在第一无线电服务节点与第二无线电服务节点之间传输监视连接的质量和容量以有利于订户连接的本地管理的方法和系统。根据一方面，本发明提供一种方法，方法包括将第一测试分组经传输监视连接从第一无线电服务节点发送到第二无线电服务节点。经传输监视连接接收来自第二无线电服务节点的第二测试分组。第二测试分组具有由第二无线电服务节点添加到第一测试分组的信息。方法包括在第一无线电服务节点分析第二测试分组以确定传输监视连接的质量和带宽。基于质量和带宽，在传输监视性能是降低和提升之一时通知控制和用户平面功能。方法包括基于传输监视连接的质量和带宽，经控制平面(CP)功能和用户平面功能做出无线电服务配给判定。
根据此方法，在一些实施列中，第一无线电服务节点是无线电接入节点，并述第二无线电服务节点是无线电核心节点。在一些实施例中，传输监视连接是在第一无线电服务节点与第二无线电服务节点之间的双向传输监视连接。在一些实施例中，做出无线电服务配给判定包括许可和拒绝订户接入无线电网络之一。在一些实施例中，做出无线电服务配给判定包括协商订户承载速率。在一些实施例中，做出无线电服务配给判定包括启用和停用无线电特征之一。启用和停用无线电特征之一包括为订户启用和禁用载波聚合和移动性管理之一。在一些实施例中，做出无线电配给判定包括基于传输监视连接的质量和带宽，修改至少一个承载分组到至少一个订户的调度。在一些实施例中，做出无线电服务配给判定包括基于传输监视连接的质量和带宽，将拥塞通知发送到用于至少一个订户的无线电核心节点和因特网至少之一。在这些实施例中，方法可还包括基于拥塞通知，修改至少一个承载分组到至少一个订户的调度。一些实施例可还包括在第一无线电服务节点确定是否进行为用户分组标记拥塞指示和基于传输监视连接质量和带宽修改服务质量之一。在一些实施例中，第一测试分组具有前向序号和离开时间时戳，并且第二测试分组具有前向和反向序号、到达时间时戳及离开时间时戳。在一些实施例中，第一和第二测试分组是因特网协议IP多协议标签交换MPLS和以太网测试分组之一。在一些实施例中，第一无线电服务节点是演进节点B eNB，并且第二无线电服务节点是服务网关SGW。
根据另一方面，本发明提供一种监视连接第一无线电服务节点和第二无线电服务节点的传输监视连接的性能的方法。方法包括将外出分组经传输监视连接发送到第二无线电服务节点。方法还包括经传输监视连接接收来自第二无线电服务节点的进入分组，其中，响应外出分组的传送，接收每个进入分组。进入分组经处理以确定用于传输网络的性能度量。方法还包括在由第一无线电服务节点执行许可订户连接和启用无线电特征之一之前，基于性能度量经控制平面实体验证传输网络连接的状态。方法还包括在由无线电链路调度器执行至少一个承载分组到至少一个订户的调度前，基于性能度量，经用户平面实体通知无线电链路调度器传输监视连接的状态。
根据此方面，在一些实施例中，确定性能度量包括确定单向分组延迟、单向分组延迟变化、单向分组丢失率和单向可用带宽至少之一。在一些实施例中，确定性能度量包括确定在某个时间间隔内至少一个性能度量的平均值。一些实施例可还包括基于确定的性能度量之一，做出分组丢弃判定。一些实施例可还包括基于传输监视连接的确定的状态，执行许可订户连接和启用无线电特征之一。一些实施例可还包括基于传输监视连接的确定的状态，为用户设备调度承载分组。
根据仍有的另一方面，本发明提供一种第一无线电服务节点，第一无线电服务节点具有监视连接第一无线电服务节点和第二无线电服务节点的传输网络的性能的容量。第一无线电服务节点包括传输监视控制器TMC、控制平面传输实体和用户平面传输实体。TMC配置成：经传输网络将外出分组发送到第二无线电服务节点；经传输网络接收来自第二无线电服务节点的进入分组，每个进入分组的接收是响应外出分组的传送；以及处理进入分组以确定用于传输网络的性能度量。控制平面实体配置成促进在由第一无线电服务节点执行许可订户连接和启用无线电特征之一之前，基于性能度量验证传输网络连接的状态。用户平面实体配置成在由第一服务网络节点的无线电链路调度器执行调度至少一个链路到至少一个订户之前，促进基于性能度量，通知无线电链路调度器传输网络连接的状态。
根据此方面，在一些实施例中，确定的性能度量包括分组丢失率、分组延迟和传输网络连接带宽至少之一。在一些实施例中，第二无线电服务节点是无线电核心节点。在一些实施例中，TMC还配置成在传输网络的质量和容量至少之一造成阻止接入订户连接和拒绝无线电特征的使用之一时，触发到管理系统的警报。
附图说明
图1是具有根据本发明的原理构建，在跨传输网络的无线电服务节点之间的传输监视连接的示范通信网络的图形；
图2是跨传输网络进行通信，能够监视根据本发明的原理构建的传输网络连接的两个无线电服务节点的图形；
图3是根据本发明的原理，用于设置和监视传输网络连接并且做出无线电服务配给判定的示范过程的图形；
图4是用于设置和监视传输监视连接并且分析数据以确定传输监视连接的质量和容量的示范过程的流程图；
图5是用于交换分组，分析分组以确定传输监视连接的质量和带宽，并且基于确定的质量和带宽，做出无线电服务配给判定的示范过程的流程图；以及
图6是用于交换分组，并且基于分组中的信息，确定传输监视连接的性能度量集的示范过程的流程图。
具体实施方式
在详细描述根据本发明的示范实施例前，要注意的是，实施例主要存在于与确定在无线电服务节点之间传输监视连接的质量和带宽以促进订户连接的本地管理有关的设备组件和处理步骤的组合中。相应地，系统和方法组件已在适当之处通过图中的常规符号表示，只示出与理解本发明的实施例有关的那些特定细节，以免受益于本文中的描述的本领域技术人员因容易明白的细节混淆公开内容。
在本文中使用时，诸如“第一”和“第二”、“顶部”和“底部”及诸如此类等关系术语可只用于区分一个实体或元素与另一实体或元素，而不一定要求或暗示在此类实体或元素之间的任何物理或逻辑关系或顺序。
本文中描述的实施例示出用于为订户连接许可控制、用户分组调度和无线电特征启用的本地管理确定无线电接入节点的远程路径性能质量和容量的方法和节点。先设置在无线电接入节点与移动核心节点之间的控制和用户平面连接。随后，将双向传输监视连接设置为在无线电接入节点与移动核心节点集之间的逻辑覆盖。在每个无线电接入节点，分析远程对等体反射的测试分组以收集和计算传输网络质量和容量。随后，在每个无线电接入节点确定是接受，拒绝还是协商订户承载，以及是启用还是停用与远程对等体有关的无线电特征，并且还基于传输网络质量和容量调度，丢弃或标记用户分组。
本文中可使用以下缩略词：
BB　　瓶颈带宽
CAPWAP　　无线接入点的控制和配给
CONEX　　拥塞暴露
CP　　控制平面
DL　　下行链路
eNB　　E-UTRAN节点B
E-RAB　　E-UTRAN无线电接入承载
E-UTRAN　　演进通用地面无线电接入网络
ECN　　显式拥塞通知
DSCP　　差分服务码点
FAP　　毫微微接入点
GBR　　保证比特率
GTP　　GPRS隧穿协议
GTP-U　　GTP用户
HeNB　　家庭E-UTRAN节点B
HeNB GW　　家庭eNB网关
IP　　因特网协议
LTE　　长期演进
MME　　移动性管理实体
MCN　　移动核心节点
MPLS　　多协议标签交换
PCP　　优先级码点
PGW　　分组网关
RAN　　无线电接入网络
RED　　随机早期检测
RN　　中继节点
RNC　　无线电网络控制器
QoS　　服务质量
QCI　　服务质量类标识符
RAC　　无线电接入控制
RAN　　无线电接入节点
RRM　　无线电资源管理
SGSN　　服务GPRS支持节点
SGW　　服务网关
TN　　传输网络
TM　　传输监视
TMC　　传输监视控制器
TMR　　传输监视响应器
TWAMP　　双向主动测量协议
UL　　上行链路
WAP　　无线(Wi-Fi)接入点。
本文中描述用于每个无线电服务节点独立、透明地估计到每个远程对等体的传输网络质量和容量而不涉及带宽中介，并且在测试业务的处理中不涉及传输网络设备的方法。远程对等体能够是另一无线电接入节点或移动核心节点。本文中，术语“无线电服务节点”指无线电接入节点或无线电核心节点。无线电接入节点的示例是eNB。无线电核心节点的示例是移动核心节点，如服务网关(SGW)或移动管理实体(MME)。
每个无线电服务节点可通过移动传输网络注入目的地为每个远程对等体的IPv4、IPv6、MPLS和/或以太网测试业务。测试业务由中间路由器、交换器和复用器转发而无需此类传输节点进行任何特殊分组处理。远程对等体处理测试业务并且往回向源无线电服务节点反射探测分组。术语“反射”指远程对等体将信息添加到收到的分组，并且传送包含收到信息和添加信息的分组。每个无线电服务节点独立收集性能测量数据，并且单独计算用于上行链路和下行链路传送方向的传输网络(TN)质量和容量。
传输网络的质量主要通过例如以微秒为单位的其分组延迟和例如丢失的分组与传送的分组的比率等分组丢失量化。传输网络或通过传输网络的连接/路径的容量主要通过一般以每秒比特数为单位的其可用带宽容量量化。传输网络的质量和容量不相互排斥。给定路径上缺乏容量也能够影响丢失和延迟性能。
此类质量和容量信息能够在本地由无线电接入节点用于订户连接许可控制、包括传送控制协议(TCP)优化和无线电特征启用的用户分组调度，而不添加任何大的延迟或对移动信令体系结构进行任何更改。
现在参照图形，图中类似的标号表示类似的组件，图1a中示出了包括其性能要受监视的传输网络12的通信网络10。本文中总称为无线电接入节点14的多个无线电接入节点14a、14b和14c将对传输网络12的接入权提供到本文中总称为用户设备(UE) 16的用户设备16a、16b和16c。将理解的是，在给定通信网络10中可部署更多或更少无线电接入节点14，并且每个无线电接入节点14可服务于多个用户设备16。无线电接入节点14可以是无线接入点(WAP)、毫微微接入点(FAP)、无线电节点(RN)、eNB、HeNB或nodeB。无线电接入节点14提供向UE 16的一个或更多个无线电接口及向传输网络12的一个或更多个传输网络(TN)接口。TN接口能够是无线接口、IPv4接口、IPv6接口、以太网接口或任何其它第2层接口。
通信网络10也包括在本文中总称为无线电核心节点18的无线电核心节点18a和18b。无线电核心节点18可以是移动核心节点，如HeNB网关(GW)和FAP网关、无线电网络控制器(RNC)、服务通用分组无线电服务(GPRS)支持节点(SGSN)、网关GPRS支持节点(GGSN)、服务网关(SGW)、公共数据网络网关(PGW)或移动管理实体(MME)。无线电核心节点18提供向传输网络12的一个或更多个TN接口。无线电核心节点18也可支持其它接口，包括向因特网20的接口。
在无线电通信区域（无线电接入节点14）与核心网络（无线电核心节点18）之间的连接性是传输网络12。传输网络(TN) 12能够包括多个网络，如最后一英里连接、回程聚合网络和核心网络。它也能够是在不同速度操作并且支持因特网协议(IP)和/或以太网技术的混合的微波、3G、4G、Wi-Fi、光纤和/或铜链路的混合。例如，传输监视连接13将无线电接入节点14a连接到无线电核心节点18a。可设置其它传输监视连接以连接到各种无线电服务节点。
传输网络12携带在无线电接入节点14与无线电核心节点18之间控制和用户平面连接及相关联的业务。此类连接能够是CAPWAP、Iub、Iuh、S1、X2接口或任何其它类型的控制或用户平面连接。用户平面连接的示例是GPRS隧穿协议-用户(GTP-U)隧道。
无线电接入节点14和无线电核心节点的TN接口配置有布置成测量传输网络12的质量和容量的主动测量功能和协议。传输监视体系结构包括充当传输监视控制器(TMC) 22的无线电接入节点14a、每个充当传输监视响应器(TMR) 24的无线电接入节点14b和14c及每个充当传输监视响应器(TMR) 26的无线电核心节点18a和18b。
TMC 22启动一个或更多个测试连接，并且将测试分组注入传输网络12。测试分组是IP、多协议标签交换(MPLS)或以太网测试分组。每个测试连接（及相关联的测试分组）配置有特定服务质量(QoS)标记，如差分服务码点(DSCP)或优先级码点(PCP)和特定分组大小。每个TMR 24、26侦听进入测试分组，并且响应它接收的每个测试分组而将测试分组传送到TMC 22。
TMR 24、26能够同时参与和相同TMC 22或不同TMC的几个主动测试连接。始发于TMC 22上测试连接的分组加带有第一时戳，并且标有前向序号，并且被传送到TMR 24、26。TMR 24、26应用第二时戳到进入分组，形成新测试分组（为每个收到的测试分组形成一个分组），并且尽快将新测试分组发送到TMC 22，或者如果在测试分组中有测试分组属于测试分组行列的指示，则可缓冲新测试分组。反射的测试分组加有第三时戳，并且标有反向序号。TMC 22为TMC 22从TMR 24、26接收的每个分组生成第四时戳。
使用用于每个测试分组的四个时戳集和成对序号，TMC 22能够计算用于在前向和反向中每个传输监视连接的各种单向路径度量。单向路径度量的示例包括单向分组延迟和分组丢失及单向可用路径容量。TMR 24、26不计算性能度量而只是充当回声功能。这称为双向往返测量体系结构。IETF IP性能度量(IPPM)工作组定义了为往返测量定义的双向主动测量协议(TWAMP)。TWAMP能够测量在两个主机之间的单向分组延迟和分组丢失及单向可用路径容量。
图2是在它们之间交换测试分组的两个无线电服务节点28和30的框图。无线电服务节点28和30可以是两个无线电接入节点或无线电接入节点和无线电核心节点。可使用负责终止/发起传输用户平面和控制平面业务的相同对的传输网络(TN)接口32、34，交换测试分组。因此，每个无线电服务节点具有用于交换控制分组的控制平面传输实体36和用于交换订户分组的用户平面传输实体38。此外，控制平面实体36可在由无线电服务节点28执行许可订户连接和启用无线电特征之一之前，基于性能度量验证传输网络连接13的状态。用户平面实体38可在由无线电链路调度器执行至少一个承载分组到至少一个订户的调度前，基于性能度量通知无线电链路调度器（未示出）传输监视连接的状态。为方便起见，控制平面实体36和用户平面实体38示为分别通过控制平面传输连接37和用户平面传输连接39连接，这些连接可经传输网络接口32和34而得以促进。类似地，TMC 22和TMR 24示为通过传输监视连接23连接，该连接可经传输网络接口32和34而得以促进。传输网络监视业务的分组配置有与用户平面或控制平面业务相同的QoS标记，以确保测试业务得到与控制或用户平面业务相同的QoS处理。
用于给定传输监视连接的测试分组作为单一测试分组40、称为分组队列42的测试分组群组或者作为分组队列与单一测试分组交错的混合传送。分组队列测量可用容量和分组延迟与分组丢失性能。单一测试分组测量分组延迟和丢失性能。因此，TMC 22可包括由处理器58和相关联存储器实现的分析和存储分组中的信息以确定单向性能度量的性能分析器和存储库50和将测试分组注入到监视连接上的测试分组注入器52。TMR 24可包括由处理器60和相关联存储器实现的测试分组反射器54和缓冲器56。测试分组反射器54将新时戳和序号添加到分组，并且将带有新信息的分组发送回TMC 22。在由TMR 24接收分组的队列或多个单一测试分组的情况下，缓冲器56存储要反射的分组。
TMC 22注入测试业务，并且基于TMR 24反射的测试分组，计算和收集测试性能度量。每个传输监视连接的性能通过性能度量集描述。性能度量能够是以下性能数据的一项或更多项：
传送单向分组延迟；
接收单向分组延迟；
传送单向分组延迟变化；
接收单向分组延迟变化；
在测量间隔期间丢失的传送分组的比率；
在测量间隔期间丢失的接收分组的比率；
传送可用带宽容量；以及
接收可用带宽容量。
TMC 22可使用诸如实时可用带宽(BART)方法等数学算法或基于滤波器的方案，估计可用传输网络容量。可用传输网络容量可转换成可用订户容量以便简化基于像GBR和AMBR等订户层参数的无线电许可控制判定。通过传输网络的可用订户容量可未计及订户传输开销，如GTP-U隧穿开销。确定传输开销的一种示范方法是基于在给定时间传送和接收的GTP-U分组和八位字节的数量从GTP-U/UDP/IP报头计算聚合的开销，并且从可用传输网络容量测量去除带宽开销。
在每个无线电服务节点存储的性能度量能够是最后测量的值、在值的子集内的移动平均值、在值的子集内的用户可配置百分位数或在值的子集内的最大/最小值。例如，测试连接能够配置成每秒测量可用容量。报告/存储的值能够是在最后一秒测量的可用容量、在可配置期间（比如最后10秒）、在可配置期间的第75个百分位数或在可配置期间计算的最小可用容量中测量的可用容量。
图2也示出在控制平面实体36与TMC 22之间的接口44和在用户平面实体38与TMC 22之间的接口46。接口44允许诸如无线电接入控制(RAC)等控制平面功能在许可订户连接或启用无线电特征前，验证到特定远程对等体的传输网络的状态。接口46允许TMC 22通知诸如无线电链路调度器等用户平面功能特定远程对等体的高/正常的TN利用或性能降低或提升。
能够启用位于朝向UE 16或朝向传输网络12的用户平面实体38中的主动队列管理功能，以丢弃或标记分组（ECN或DSCP标记），尝试为共享相同拥塞路径和优先级类的订户提供相等或特定丢弃概率。队列管理技术在技术领域为人所熟知，并且在本发明的范围之外，并且因此在本文中未描述。在传输网络的质量和/或容量阻止接入一个或更多个订户连接，或者不允许使用某个无线电特征时，无线电接入节点14也可触发经无线电核心节点18朝向管理系统的警报或通知。
参照图3，描述用于交换测试分组和用于基于测试分组的信息的分析，做出无线电服务配给判定的事件的示范序列。在第一步骤(S100)中，在诸如eNB等无线电接入节点14与诸如SGW等无线电核心节点18之间建立一个或更多个用户平面连接。备选，SGW IP地址能够由无线电核心节点18配置并且使其为无线电接入节点14所知。接着，无线电接入节点14将测试分组朝向无线电核心节点18注入传输网络(S102)。无线电核心节点18的响应是将反射的测试分组往回向无线电接入节点14传送(S104)。基于在反射的测试分组中的信息，无线电接入节点14使用已知技术计算路径质量和可用容量(S106)。在另一步骤或另一系列的步骤中，将来自MME 48的E-RAB设置请求发送到无线电接入节点14 (S108)。E-RAB设置过程的目的是为用于给定UE的几个无线电承载和相关联GTP-U隧道之一指派在无线电和S1接口上的资源。基于请求，无线电接入节点14将QCI映射到DSCP (S110)。QCCI是与每个无线电承载相关联并且用作对控制承载级分组转发处理的引用的号码。无线电接入节点14也验证请求的GBR或UE-AMBR（用于非GBR承载）容量从连接无线电接入网络14和无线电核心节点18的传输网络12是否可用(S112)。无线电接入节点14随后将无线电承载设置信号发送到UE 16 (S114)，并且还将E-RAB设置响应发送到MME 48 (S116)以接受或拒绝用于请求的带宽的无线电承载和相关联GTP-U隧道的建立。
参照图4，描述用于在无线电接入节点14与无线电核心节点18之间设置和监视传输网络连接的示范过程。相同过程适用于在任何两个无线电服务节点之间设置和监视传输网络连接。在第一步骤中，网络操作员将在无线电接入节点14与无线电核心节点18之间设置控制平面连接和用户平面连接(S120)。接着，操作员可将双向传输监视连接设置为在无线电接入节点14与无线电核心节点18之间的逻辑覆盖(S122)。在本文中使用时，逻辑覆盖指设置与用户平面传输连接带有相同IP地址和DSCP的传输监视连接。步骤S120和S122可手动或自动执行。在无线电接入节点14分析无线电核心节点18反射的测试分组以收集和计算传输网络质量和容量(S124)。在检测到传输连接路径性能提升或降低时，通知接入节点14的控制平面和/或用户平面功能(S126)，其中，性能提升或性能降低可基于上述单向性能度量，即，分组丢失、分组丢失变化和连接容量。
图5是用于基于传输网络性能，监视传输网络连接并且做出无线电服务配给判定的示范过程的流程图。经传输监视连接13，将第一分组从无线电接入节点14发送到无线电核心节点18 (S128)。经传输监视连接13接收来自无线电核心节点18的第二测试分组(S130)。第二测试分组是响应在无线电核心网络18收到的来自无线电接入节点14的第一分组。如上所述，第二测试分组包含第一测试分组的信息加由无线电核心节点18添加的另外信息，即，到达和离开时戳和序号。此过程在本文中称为“反射”第一分组以产生第二分组。无线电接入节点14分析第二测试分组以确定传输监视连接13质量和带宽(S132)。基于确定的传输监视连接13质量和带宽，做出无线电服务配给判定(S134)。无线电服务配给判定可包括许可/拒绝订户接入无线电网络，协商订户承载速率，启用/停用无线电特征（可包括为订户启用和禁用载波聚合和移动性管理）以及修改至少一个承载分组到至少一个订户的调度中的一项或更多项。在一些实施例中，图5的过程可包括在第一无线电服务节点确定是否进行为用户分组标记拥塞指示和基于传输监视连接质量和带宽修改服务质量之一。
图6是用于交换测试分组以便产生从中能够推导性能度量的信息的示范过程的流程图。具有传送监视收集器22的第一无线电服务节点28经传输监视连接13将具有时戳和序号的第一集的分组传送到第二无线电服务节点30 (S136)。经传输监视连接13，在第一无线电服务节点28接收来自第二无线电服务节点30的具有时戳和序号的第二集的分组的第二集(S138)。第一无线电服务节点28基于时戳和序号的第一集与时戳和序号的第二集，确定传输监视连接13的性能度量集(S140)。性能度量可包括确定单向分组延迟、单向分组延迟变化、单向分组丢失率和单向可用带宽至少之一。例如，可计算在某个时间间隔内至少一个性能的平均值。分组丢弃判定可基于至少一个性能度量。基于传输监视连接的确定的状态，可许可订户或者可启用某个无线电特征，或者可调度用于用户设备的承载分组。
实施例为监视传输网络连接的问题提供了可扩展的分布式解决方案，其中，性能监视任务的负担分布在大量的远程接入节点内。可从任何无线电服务节点透明测量传输监视连接的性能而无需在传输网络内部署新协议。仅在无线电服务节点（无线电接入节点与移动核心节点）之间需要测试协议协调。也无需在无线电接入节点与诸如中间IP路由器和以太网或MPLS交换器等传输节点之间的协调。
类似地，无需更改用户平面或控制平面（信令）协议或体系结构，并且无需部署或管理像带宽中介等任何另外的设备。由于判定由无线电接入节点基于由无线电接入节点在本地收集和计算的性能数据在本地做出，因此，在许可控制或切换期间不存在大的延迟。本解决方案允许无线电接入节点保护当前建立的订户连接，使用智能订户分组丢弃或标记以便提升订户之间的公平性，做出有关无线电特征启用和新订户连接和业务处理的更佳判定，以及计及直至因特网对等点的所有资源瓶颈，包括跨传输网络的性能降低。
本发明能够在硬件或硬件和软件的组合中实现。适用于执行本文中所述方法的任何种类的计算装置或其它设备适合执行本文中所述的功能。硬件和软件的典型组合能够是专用计算机系统，系统具有一个或更多个处理元件和在存储介质上存储的计算机程序，计算机程序在被加载和执行时，控制计算机系统，使得它执行本文中描述的方法。本发明也能够在计算机程序产品中实施，计算机程序产品包括允许实现本文中所述方法的所有特征，且在计算系统中加载时，能够执行这些方法。存储介质指任何易失性或非易失性存储装置。
本上下文中的计算机程序或应用程序指以任何语言、代码中符号形式的指令集的任何表示，旨在促使具有信息处理能力的系统直接或在以下两个操作任意之一或两者后执行特定功能：a)到另一语言、代码或符号的转换；b)不同材料形式的再现。
本领域技术人员将领会的是，本发明不限于本文中上面明确示出和描述的内容。另外，除非上面有提及，否则，应注意的是，所有附图不按比例画出。在不脱离本发明的范围和精神的情况下，鉴于仅受以下权利要求限制的上面的教导，多种修改和变化是可能的。