摘要首先简要介绍无线多媒体网络中的语音业务、流媒体业务、交互类业务和背景类业务4种,接着对影响无线多媒体业务QoS性能的三个主要因素(时延、抖动和丢包)进行分析,最后提出利用无线多媒体业务的可升降级QoS动态带宽分配与优化策略来保障用户的QoS、提高带宽资源的利用率。
0、引言
目前,无线网络提供的服务已从过去单一的语音业务,经过语音/数据综合业务阶段,发展到现在的语音/流媒体/数据的多媒体业务。随着用户需求的变化和服务提供商提供业务种类的增加,3G系统等多媒体网络对业务模型进行了新的划分。文献[1,2]通过不同的连接准入控制(CAC)策略和资源预留机制来完成资源的动态分配。然而,先前多媒体业务的动态资源分配,仅限于区分实时和非实时业务的特性,并未考虑到其中某些业务的变比特率特征。
本文采用3GPP定义的4种业务模型作为业务源模型,为满足各类型用户的QoS需求,同时减少不必要的资源占用,提出了一种可升降级QoS动态带宽分配与优化策略。即在带宽资源完全被占用的情况下,根据各业务类型的QoS等级,按照一定的升降级准则令某些用户接受降级服务,以保证有新的带宽资源分配给更多的用户[3]。
1、无线多媒体网络
1.1无线网络与有线网络的区别
随着无线通信技术的发展,无线网络己经具备了承载多媒体业务的能力。3G系统在准静止条件下能够达到2Mbit/s的速率,即使是在高速运动的列车上,传输速率也可以达到144kbit/s,能够支持音频或者低速率视频等多媒体业务。而无线局域网可以达到甚至超过54Mbit/s的信道传输速率,完全可以向准静止终端提供宽带的视频多媒体业务。但是,无线网络与有线网络相比,系统存在诸多特殊性,使得其QoS控制机制和有线网络的QoS控制机制存在较大差别。具体来说,网络特性的差别表现在以下几个主要方面:
1)无线网络的频谱和功率资源严格受限,所能达到的带宽远低于有线网络。因此,高效地利用无线资源、减小开销、提高系统容量,是无线多媒体网络面临的主要问题之一。
2)无线信道的特性与终端的地理位置分布相关,信道特性相差很大。通常距离基站近的终端信道条件好,距离基站远的终端信道题条件差,远近终端的业务要达到相同的QoS必须付出不同的代价。
3)在无线多媒体网络中,终端允许移动。移动带来了漫游和切换问题,这是有线网络中没有的。此外,终端移动导致信道特性变化,使得无线链路的QoS随之变化,必须采取适当的措施来维持链路性能。
4)在无线多媒体网络中,系统容量并不是常数。系统容量与业务速率、误码率、时延、抖动、丢包等QoS性能参数密切相关。为了维持系统的稳定、保证己存在业务的QoS,必须采取适当的无线资源测量方法,然后对无线资源实施相应的控制。
1.2无线多媒体业务分类
全球无线通信系统将业务分成四大类[4],基本上是按照时延要求来划分的:
1)会话式业务:这是一类典型的实时业务,要求端到端延迟和抖动小。此类业务有电话、IP电话、视频会议等。
2)流媒体业务:这一类业务数据流单向传输,也是实时业务,但对延迟要求较宽松。此类业务有视频点播、网络实况广播等。
3)交互式业务:这类业务的特点是请求-响应模式,对延迟几乎没有要求。此类业务的典型代表是Web浏览。
4)背景业务:这类业务通常对传输延迟没有限制。典型业务如E-mail,或者后台的FTP下载等。
2、无线多媒体业务QoS性能分析