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NGN和UMTS网络间的QoS参数映射

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来源: 作者: 2019-03-21 11:53:21

1、引言

随着通信技术的飞速发展,无线环境和移动设备的引入,以及多媒体业务的增加,单一的络已经不能满足人们对业务的需求。能否将几个络结合起来,共同保证同一业务的服务质量,关键在于能否找出恰当的QoS参数映射机制,顺利地完成异构络间的参数映射。异构络中的参数映射是QoS中的研究热点,也是3G和NGN中普遍关注的问题。我们知道,不同的络都已经拥有各自比较完善的QoS机制,能够在络内部较好地为用户提供点对点QoS保证的服务,但要在异构中为用户提供点对点的QoS保证却很困难。

文中论述UMTS络以及NGN中的QoS机制、分类和相应参数。在此基础上,介绍了两种QoS参数映射方法,并且构建了一个QoS映射的络模型。结合移动过程中进行无缝转接所需要的条件和限制,选用第一种方法来完成络模型中的QoS参数映射。

2、UMTSQoS简介

目前,全球移动通信正以前所未有的速度高速发展,3G的标准也在不断完善。通用移动通信系统UMTS(UniversalMobileTelecommunicationSystem)是3G无线络的重要组成部分之一,UMTS中对3G QoS的框架和分类进行了详细的描述。

2.1UMTSQoS分类

UMTS的业务是基于承载的业务,根据业务对时延的敏感度将其分为会话业务、流业务、交互业务和后台业务。它们对应的QoS类如下:

会话类;流类;交互类;后台类。

2.2UMTSQoS的相关参数

QoS是由速率、延时、优先权等一系列具体参数来描述的,不同的络,用来描述QoS的具体参数也可能有所不同。用于描述UMTS承载业务的QoS参数包括:最大比特率(kbit/s),保证的比特率(kbit/s),传送顺序(是/否),最大业务数据单元(SDU)尺寸(bit),SDU格式信息(bit),SDU差错率,残留误码率,错误SDU的传送(是/否/-),传送时延。

3、NGN QoS

NGN(NextGenerationNetwork),是一个用于定义和部署络的概念,广义范围内NGN涵盖了目前比较活跃的各个络领域,包括下一代IP络、3G和智能光络。狭义范围内NGN是PSTN、SS7信令和因特(Internet)的三嫁接,它虽然也涉及移动性问题,但不包括移动络的演进范畴。为了便于讨论,本文以狭义的NGN为主要讨论对象。

NGNQoS的参数级等级划分如下:

1.呼叫建立时间

呼叫建立时间可分为:O~1s(最好)、1~3s(较好)、s(一般)和大于5s(较差)。

2.丢包率和抖动

据丢包率和抖动情况分类:良好,中,较差。

3.时延

时延:≤150ms(最好)、150~250ms(较好)、250~450ms(一般)和450ms以上(差)。

4、NGN和UMTS络中的参数映射

4.1参数映射构架

1.假设场景

为了便于研究,假设文中的场景如下:某一正在使用实时视频会话业务的UMTS用户漫游到NGN络中,并且可以进行无缝转接,继续通信。

2.络构架图

图1描述了UMTS用户的漫游到NGN的过程以及漫游前后数据的流程。其中NGN可以支持多个接入,每个接入可以支持多种接入技术,因此,该络允许不同的运营商在同一环境中操作。他们之间可以通过特殊的协议来互通。

图1 NGN和UMTS络间QoS参数映射的络架构图

4.2参数映射架构工作原理

N络部分

NGN核心采用DiffServ模型,因此可以升级。最重要的QoS单元是QoSBroker,因为该实体执行允许控制和络资源管理。通过激活会话和相应的请求来控制络路由器,并且通过设置络初始转换来调节负载。

基本的QoS服务由AN提供,而更多的高级服务由核心的SPP(服务支撑平台)来支持。在接入中,引入服务代理服务器来支持高效服务。

MMSP(多媒体服务代理)感知用户服务请求,跟接入中的QoSBroker作用很相似。NGN中的多媒体业务可以通过MMSP和QoSBroker交互的方式来提供。如果要提供多媒体流服务,需要引入MMServer(多媒体服务器),放置在应用服务器边缘。在域内QoS的相关定义由PBNMS(基于策略的络管理系统)提供,并且由AN QoS Broker处理后传到不同接入的AN中。为了更好地认证和计费,在每个域内引入A4C服务器。核心络(CN)也有一个QoS Broker,负责加速穿越核心跟其他的管理域通信的流。

ARM是高级路由机制的缩写。它除了具有传统路由的寻路功能以外,还引入了一些特殊的功能,具体作用在后面详细讲述。ARM不需要改变任何传统应用,就可以提供与基本代理功能相同的功能实体,它被认为是一个专业的智能透明代理。

TS络部分

图中UMTS络中通过UTRA(UMTS陆地无线接入)络将业务接入。UTRA络中的3G用户的接入控制和业务寻路是通过UMTS中的包交换域来完成的。包交换域包含了业务GPRS(SGSN)支持点和关GPRS支持点(GGSN)。SGSN起到代理服务器的作用。GGSN是UMTS络的边缘路由器,该实体是翻译映射模块可以对参数进行合理的映射,并且通过选通功能模块进行基于策略的接纳控制。

3.切换过程

在上面络架构图中,通过两种技术将实时视频业务接入到核心络中:UMTS陆地无线接入(UTRAN)和NGN接入技术。UTRAN中的3G用户的接入控制和业务寻路完全由UMTSPS络单元执行。当该用户漫游到NGN接入中后,通过具有翻译、寻路等功能的ARM接入到NGN的核心络中,进而由相应的路由器转接到核心络中。其数据经过的路线从图中红色实线转为红色虚线。在整个过程中,UMTS用户会改变无线接入技术,并且可以保持通话的持续性。因此,我们假设该架构可以实现无缝转接特性。

4.络架构中参数映射的实现

如上面所讲,ARM是改进了的边缘路由器,可以将IntServ的RSVP机制转换成DiffServDSCP标志和QoSBroker请求该功能实体采用,还可以对多媒体服务执行应用层到络层的QoS映射。此处ARM采用通用参数映射方法,将UMTSQoS参数映射成DiffServ QoS参数,以供NGN使用。

所谓通用映射算法,是一种将其他QoS分类映射到通用QoS分类的一种参数映射方法。各种分类均可以映射到通用分类中,从而实现不同络间QoS的参数映射。

5、结论

本文阐述了参数映射的重要意义,介绍了两种参数映射算法,并选取通用参数映射算法用于搭建的参数映射架构中,最终完成了UMTS络和NGN的参数映射。这种设想还不是很成熟,仍然需要大量的试验验证,以后我们将进一步丰富构架的细节。

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