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【图文】王法:基于下一代网络IMS的研究7-IMS中的QoS体系架构  

2010-08-02 13:33:07|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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独家供稿:移动Labs

 

2.3.4 IMS中的QoS体系架构

    提供具有严格QoS保证的视频、语音、图像、数据等多种移动多媒体业务是第三代移动通信走向成熟的关键,也是面临的挑战之一。首先,3G承诺的多种具有应用数据业务的模型具有各自不同的流量特征,对时延和传输速率等服务质量参数有严格的要求;其次,无线信道具有移动性、差错率高和带宽受限等特点,使得多媒体业务在资源分配、接入控制等方面的要求更加苛刻;最后,如果采用全IP的网络架构,传统的IP网络只能提供尽力而为服务,这在UMTS移动网络下更难以满足要求。

    3G网络中引入IMS为支持未来业务的QoS提供了新的空间。IMS提供端到端的QoS机制是终端通过协商实现如下参数:如媒体类型的比特率、分组大小和分组传输频率、业务流方向、媒体类型、各媒体类型的RTP净荷的用法和带宽的自适应等。终端采用适当的协议(例如RTP)将各个媒体类型进行编码和分组,并通过IP上的某种传输层的协议将这些媒体分组传输到接入网和核心网。IMS只是一个控制网络,IMS中的骨干网和接入网与IMS一起提供端到端的QoS,其提供给终端用户的业务质量取决于承载网络的承载网络能力和服务质量。

    IMS框架下,核心网络的数据和信令都基于IP网的承载,而IP网的不保证QoS和无连接的特性使得QoS难以达到电信级的水平。IP网络QoS的保证不是某一单项技术所能解决的,它需要业务平面、管理平面、控制平面和数据平面的配合,涉及到多平面多层次的综合技术。

IETF提出的策略框架的实例模型包含策略管理工具、策略库、策略判决点(PDP)、策略执行点(PEP) 4个组件,其控制机制如图2-7所示。

【图文】王法:基于下一代网络IMS的研究7-IMS中的QoS体系架构 - 移动Labs - 移动Labs

 

2-7基于策略的QoS控制

IMS中的QoS体系架构是基于策略的QoS架构,策略是运营商定义的基于应用层业务类型和服务方式,用来提供高服务质量、管理网络资源的管理方法。如图2-8所示,IMS中基于策略的QoS体系架构中涉及到了很多功能实体,如UEP-CSCFPDFGGSNSGSNPEP等。

UE User Equipment):3GPP的移动终端,可以是手机终端,PC软终端,或者M2M(机对机)终端。UE具有传输层和应用层的QoS协商能力,能通过激活PDP上下文来协商传输层的QoS,并能通过发送SIP信令流与P-CSCF交互协商应用层的QoS

【图文】王法:基于下一代网络IMS的研究7-IMS中的QoS体系架构 - 移动Labs - 移动Labs

 

P-CSCFProxy-Call Session Control Function):代理呼叫会话控制功能,是IMS系统中用户接触到的第一个实体。它意味着所有来自用户的SIP信令业务都必须发送给P-CSCF,它是用户访问IMS网络的入口点,负责SIP压缩,IPSec安全关联,多媒体会话中被访问网络的资源预留和QoS控制,执行与PDF交互功能和媒体监管功能。

PDF(Policy Decision Function):策略决策功能,可为所有的分组域业务提供基于策略的QoS控制。在会话建立阶段,P-CSCF发起多媒体会话请求,PDF将从应用层参数中获得的QoS信息映射到IP承载层QoS参数中去,生成SIP会话的授权令牌,该令牌可以跨越多个PDP上下文(每个PDP上下文中包含一组QoS profile,UE将用此令牌来激活PDP上下文,预留所需的各种媒体资源,以实现IP承载层的资源管理和应用层需要的服务。在IMS中,策略控制功能(policy decision function, PDF)完成IETF定义的PDP功能。根据3GPP R5版本的规定,PDF可以是一个单独的网络实体,也可以是P-CSCF的一个逻辑模块。从R6版本开始,PDF不再仅为IMS提供基于策略的管理,而是为整个基于IP的应用提供策略管理,呼叫状态控制功能被视为其中的一个应用。PEP位于GGSN中,用于具体执行策略管理,协助GGSN完成对用户数据传输的管理。策略存储模块是一个独立的实体。PDF与策略存储模块之间采用轻量级目录访问协议(Lightweight Directory Access Protocol, LDAP)传输策略规则。

PDP(Policy Decision Point):策略判决点,根据从GGSN得到的策略信息进行策略决策,一般位于策略服务器上。

GGSN(Gateway GPRS Support Node)GPRS网关服务节点,主要是起网关作用,它可以和多种不同的数据网络连接,如ISDNPSPDNLAN等。GGSN可以把GSM网中的GPRS分组数据包进行协议转换,从而可以把这些分组数据包传送到远端的TCPIPX.25网络。作为IP骨干网和接入网的边缘路由器,采用COPS协议通过Go接口与PDP进行交互得到策略信息,根据策略信息执行相应的QoS管理。GGSN采用网关功能模块进行基于策略的接纳控制,通过分类和流量控制等机制确保只有经过PDF授权的IP流分配资源并打开媒体流通道并允许使用,对未被授权的IP流则关闭通道不予传输。GGSN具有网络控制的信息屏蔽功能,可以选择哪些分组能够进入GPRS网络,以便保证GPRS网络的安全。

PEPPolicy Enforcement Point):策略执行点,它有两个功能:一是基于策略的接纳控制,使IP流所使用的资源不超过应用层授权资源所限制的范围;二是对IP流进行基于策略的QoS资源授权控制管理。PEP包含了三个功能模块:IP承载服务管理器、翻译/映射功能和UMTS承载服务器。PDPPEP的关系可以看作是服务器与客户机的关系,PEP向远端的PDP发送配置、更新、删除等请求,PDP收到后,将决策响应回送给PEPPEP执行相关的操作, 如果PDP接受PEP的密钥和算法,则返回给PEP一个可接受的消息,否则,PDP要求PEP关闭此客户端。PDF策略控制功能实体如图2-9所示。

【图文】王法:基于下一代网络IMS的研究7-IMS中的QoS体系架构 - 移动Labs - 移动Labs

 

2-9 PDF策略控制功能实体

 

王法发表在移动Labs网站上的原文:http://labs.chinamobile.com/mblog/380250_61321

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