摘要完整的服务质量(QoS)解决方案是通信网络融合中的重要课题,引入基于IP多媒体子系统(IMS)框架的、具有QoS保证的资源控制架构是解决融合网络QoS问题的重要方法。本文在介绍基于综合服务与区分服务相结合的IMSQoS服务模型的基础上,详细讨论IMS网络中的QoS控制结构、资源控制和QoS授权等问题。
IP多媒体核心子系统(IMS)是第三代移动通信合作伙伴项目(3GPP)提出的支持IP多媒体业务的子系统。它可以提供多种媒体业务,顺应了通信网络融合的大趋势,并将逐渐成为下一代网络(NGN)的核心控制体系结构。IMS是实现网络融合和业务融合的核心标准,基于IMS的NGN体系架构必将成为通信行业未来发展的重要目标。
然而,由于NGN体系的复杂性,多方面的约束条件使其标准化举步维艰。QoS保证问题是NGN能否成为未来统一平台的关键,而这很大程度上取决于NGN所基于的分组承载网络。目前基于分组承载网的各种QoS解决方案主要关注承载网络设备的QoS处理能力,更多的是基于分组承载网络设备的承诺访问速率CAR、整形、队列调度、优先级标记等实现技术,这些具体技术是所有QoS实施的基础,但NGN还需要从网管、资源管理与控制等方面实施相应的QoS控制策略,以形成一个全网的QoS解决方案。另外,NGN的QoS问题主要是集中在接入网和城域网,开放的接入网面临满足电信级网络和IPTV业务要求的挑战,例如要达到IPTV单路很高的可靠性、可用性目标和网络的50ms业务恢复时间的要求,接入网和为现有IP数据业务设计的城域数据网都很难满足,需要采用必要的策略加以解决,同时宽带设备对解决QoS也提出了要求。IP网络本身是“尽力而为”地将数据包从某个源端点高效传送到某个目的端点,不提供端到端的可靠性、低时延和时延抖动、低丢包率等QoS保证。
在标准化方面,人们将会从端用户对QoS的感受出发,定义电话和多媒体业务的端到端QoS类型与要求,明确多媒体业务中的各业务类型分别登记QoS类别的方法,给出域间低层QoS的控制规范和利用低层QoS的机理以保证上层QoS的规范。在多个异构网相连时,可能涉及不同的QoS机制,如何将端到端的QoS指标分解和采用不同的QoS措施以保证这些指标,将是NGN标准化的一项艰巨任务。
1、IMS中的QoS问题
提供具有严格QoS保证的数据、语音、图像、视频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模型具有各自不同的流量特征,对带宽和时延等服务质量参数有严格的要求;其次,无线信道的带宽受限、差错率高和移动性等特点使得多媒体业务在接入控制、资源分配等方面的要求更为苛刻;最后,如果采用全IP网络架构,传统的IP网络仅能提供尽力而为服务,这在UMTS移动网络下更难以满足要求。
在3G网络中引入IP多媒体子系统(IMS)为支持未来业务的QoS提供了新的空间。IMS提供的端到端QoS机制是终端通过协商如下参数实现:如媒体类型、业务流方向和媒体类型的比特率、分组大小、分组传输频率、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上的某种传输层协议将这些媒体分组传递到接入网和核心网。IMS只是一个控制的网络,IMS中的接入网和骨干网与IMS一起提供端到端QoS,其提供给终端用户的业务质量取决于承载网络的服务质量和承载网络能力。
在IMS的框架下,核心网络的信令和数据都基于IP网承载,而IP网的无连接和不保证QoS的特性使得QoS难以达到电信级水平。IP网络QoS保证不是某一单项技术所能解决的,它需要业务平面、数据平面、控制平面和管理平面的配合,涉及多平面多层次的综合技术。