慧聪网首页 > 通信行业 > 交换网
移动软交换的QoS体系
 
慧聪网   2005年2月22日15时9分   信息来源:泰尔网    

    孙元宁

    一、引言

    当前通信领域的热点集中在第三代移动通信系统(3G)和下一代网络(NGN)上,这两项都是大型的系统体系,都经过了多年的研发和试验,正在逐步走向商用。从长远来看,这两个系统将会相互结合,下一代的移动通信系统(后3G)将使用NGN的思想和系统架构,因此也可以称为移动软交换。移动软交换包括两个软交换域的部署:即基于原有的电路域网络,主要支持传统的电话业务和在原有的分组域网络基础上新增一个基于IP的网络,主要支持新型多媒体业务。

  对于移动软交换系统,服务质量(QoS)是非常关键的问题。3GPP(3rd Generation Partnership Project)提出的通用移动通信系统(Universal Mobile Telecommunication System,UMTS)是目前全球范围几个最具有代表性的3G以及后3G方案之一。本文将介绍3GPP制定的UMTS系统的通用QoS体系结构,并对两个软交换域QoS的实现加以概要性探讨。

二、UMTS的通用QoS体系架构

  UMTS的设计目标是提供业务端到端的QoS保证,满足不同业务类型的需求。UMTS的QoS以会话为单位,一个地址支持多个QoS流,保证SGSN切换时用户QoS要求仍能满足。与2G网络相比,UMTS网络端到端QoS模型涉及到几乎所有的网络单元,包括用户终端UE,接入网UTRAN实体、核心网CN实体,不同接口的QoS必须协调统一。UMTSR99版本提出的QoS框架如图1所示。



图1 UMTS网络的QoS框架


  UMTS定义的QoS框架存在多个层次,端到端业务要求提供终端到终端,或者终端到应用平台的业务层面QoS,电路业务和分组业务对端到端的QoS定义不同。UMTS承载业务保证无线接入网和核心网提供可靠的信令和数据承载,可逐层分解到lu接口无线承载业务、空口承载业务和CN内部承载业务QoS。为实现端到端QoS,UMTS将QoS要求表述为一套属性。UMTS根据业务对时延敏感的程度定义了四种承载业务类型:会话类、流类、交互类和背景类,表1为典型的业务应用和特征。UMTS定义的UMTS承载层面的具体QoS参数在不同承载业务类型下可以有不同的缺省配置。值得注意的是,在各种上层应用与承载业务类别之间,不存在严格的一对一映射关系,如视频多媒体业务可以是会话类、流类或交互类。

表1 UMTS业务类型和特征

业务类别

会话类
conversational class

流类
Streaming class

交互类
Interactive class

背景类
Background class

应用举例

语音,可视电话

视频流,音频流

网页浏览

E-mail,FTP文件下载

主要特征

保证数据顺序关系严格的低时延要求

保证数据顺序关系

请求应答模式保证业务内容

数据没有时延要求
保证业务内容



  UMTS进一步定义了无线接入承载业务的QoS参数,各层面之间的业务属性映射包括:业务应用层属性到UMTS承载业务属性的映射,UMTS承载业务属性到无线接入承载 业务属性的映射,UMTS承载业务属性到核心网承载业务属性的映射。其中,3GPP规范定义了UMTS承载业务属性到无线接入承载业务属性的映射,其余两种映射由运营商自行决定。

三、电路域软交换的QoS

  电路域软交换网络由传统电路交换网络发展而来,程控电话交换机可以分为业务接入、路由选择(交换)和业务控制三个功能模块,各功能模块通过交换机的内部交换网络连接成一个整体。软交换技术是将上述三个功能模块独立出来,分别由不同的物理实体实现。同时,进行了一定的功能扩展,并通过统一的IP网络将各物理实体连接起来,构成了软交换网络。

  电话交换机的业务接入功能模块对应于软交换网络的边缘接入层,路由选择(交换)功能模块对应于软交换网络的控制层,业务控制模块对应于软交换网络的业务应用层,IP网络构成了软交换网的核心传送层。电路域软交换网络包括移动交换中心(MSC Server)、媒体网关(Media Gateway)等主要构件。在基于IP/ATM包交换的网络上提供了多业务网络体系结构以支持传统电话业务,包括所有现有的PSTN,ISDN和IN。基于包交换的方法通过增加网络容量等措施提高网络效率,同时也简化了本地和转接交换机的复杂性。对大多数运营商来说,传统电话业务仍然是其主要收益来源,因此简单地用GPRS分组交换网络附加支持多媒体业务的IP多媒体子系统,替代现有的电路域并非最佳商业决策,因为目前基于分组交换的GPRS网络不能为所有的传统电话业务提供足够的服务质量(QoS)和全业务支持。

  电路域软交换系统仍然沿用了3GPP在R99的QoS控制方式。在呼叫控制程序中协商UMTS的承载能力。对于不同业务的QoS体现在承载能力的参数中,网元对QoS的管理需要使用到的参数有:话音业务:ITC(信息传输能力),非透明数据业务:ITC,CE(连接单元)和透明数据业务(ITC,CE)。

四、多媒体域软交换的QoS

  一般认为,3G的全IP网络是指业务传送完全基于IP承载的网络结构。3GPP和3GPP2两大3G标准化组织分别提出了全IP的移动核心网的参考结构,前者由GPRS网络演化而来,后者则基于cdma2000的演化而来。

  1.多媒体软交换域的3GPP全IP核心网的实现方案

  (1)由增强的GPRS网络完成对无线接入网的接入和提供IP通道,使智能用户终端直接由控制层的软交换设备进行控制,并在GPRS网络之上构架一个基于软交换的IP多媒体子系统,完成对IP多媒体通信的控制和业务的提供。

  (2)在核心网内部全部基于IP传送,采用网关体系与传统的PSTN/ISDN/PLMN等非IP网络进行互通和转换。

  (3)采用基于软交换的分层网络结构体系,使控制也承载分离,呼叫控制与业务提供分离,各层的设备和结构可独立发展而不影响整个网络,各层之间通过功能接口通信。

  2.核心网的分层

  核心网分为边缘层、核心交换层、控制层和业务/应用层。

  (1)边缘层。该层负责将不同网络的用户连接到3G核心网络,并完成不同网络间媒体流的转换和信令流在传输层的转换,使信息格式转换成在核心网络上传递的IP包。

  UMTS通过GPRS网络接入核心交换网络,GPRS网络主要包括业务支撑节点SGSN和网关支撑节点GGSN,负责在3G移动终端与IP多媒体子系统间建立隧道,由软交换设备控制与移动终端的IP多媒体通信。其中SGSN提供与无线接入网的接口;GGSN是GPRS网络到多媒体域或者外部数据业务网络的网关。

  (2)核心交换层。该层由IP交换机构成一个支持实时QoS的IP核心交换网络,媒体流和信令流均采用IP包进行传送。IP交换机负责PDN的连接,支持防火墙、网络地址翻译和其它功能。

  (3)控制层。该层是多媒体核心网的控制中心,主要完成呼叫控制功能,并控制在较低层的网络单元处理业务流。完成全IP核心网呼叫控制的主要功能单元是呼叫状态控制功能CSCF,辅助的控制功能包括多媒体资源控制功能MRFC、媒体网关控制器MGC等。其中,CSCF处理与多媒体会话有关的控制层功能,主要包括查询CSCF,服务CSCF和代理CSCF。

  (4)业务应用层。该层在基本呼叫建立的基础上提供额外的服务。其主要部件有:HSS/UC,应用服务器和网管服务器等。

  分组业务之间体现出明显的差异性。突发型的业务短时间内数据流量很大,上下行数据量极不对称,对分组包的差错敏感。流式业务有很强的实时性,对传输时廷要求较高,对传输的差错率不敏感。对话类业务同时强调传输时延和差错率,对流量的要求不高。为保证分组数据业务不同QoS要求,提供有效、动态的承载资源利用,特别是支持IMS域多媒体资源的承载控制,3GPP规定了分组域和多媒体域的端到端QoS体系架构(见图2)。



图2 UMTS分组域和多媒体域端到端的QoS体系架构


  图2中的端到端QoS体系架构基于业务的策略控制机制实现,提供QoS动态控制。3GPP直接引用了IETF的已有标准实现基于IP的承载控制和QoS保证。体系架构中涉及的功能实体有UE,GGSN,PDF(策略决策功能)和AF(应用功能)。策略决策功能PDF可以是一个单独的功能实体,也可以是多媒体域实体,代理CSCF的逻辑实体,可为所有的分组域业务提供基于业务的QoS策略控制。PDF从应用服务器得到应用请求,建立起应用会话,预约所需的各种媒体资源,针对用户和应用制定特定的策略规则。PDF的决策将传送到GGSN的IP承载管理功能,GGSN将该业务的参数直接映射到PDP上下文参数或者映射到IP层参数(例如RSVP)。PDF与GGSN之间的Go接口采用IETF负责的COPS协议,传送QoS的相关信息和策略,GGSN作为COPS客户端,PDF是服务器端,有GGSN发起的PULL和PDF发起的PUSH两个方向的操作。分组包的QoS管理主要由UE和GGSN完成,采用IETF定义的DiffServ和DSCP功能,对分组包进行分类,在传输中对不同类的包给予不同的优先级别。GGSN可以由GGSN设定,从PDP上下文中提取或者从RSVP中提取配置参数。终端UE也可以提供DiffServ和DSCP功能,但不是必须的。应用功能AF在会话建立时或者会话中申请或者修改媒体。在多媒体域代理CSCF可以视为AF,多个IMS媒体可建立在一个或多个PDP上下文。AF与PDF之间的Gq接口用于QoS信息的交流,在一个会话中AF使用惟一的PDF。


 
 
评论    【推荐】 【打印】 【论坛
 
 
[热门关键词]:软交换 移动 QoS 
特别推荐: 
· [专题]拍照手机将蚕食数码相机市场?
· [专题]科健爆特大财务丑闻9月1日被迫退市
更多精彩:
· [专题]熊猫马志平被捕 10亿黑洞三大悬疑
· [专题]中移动海外扩张 收购路线图初现
 相关文章 更多 
·基于软交换实现的号码识别技术要求  (2.16 14:54)
·基于软交换的呼叫前转类业务  (2.16 14:54)
·IP网QoS与安全性分析  (1.28 10:25)
·基于软交换技术下一代网络  (1.26 15:13)
·软交换网络如何实现多媒体业务  (1.17 9:54)
·软交换网络发展若干问题  (1.12 11:48)
·关于软交换网络编号的考虑  (12.22 10:10)
·基于软交换组网的探讨  (12.22 10:10)
·移动软交换中短消息业务设计与实现  (12.16 14:30)
·基于NGOSS的IP网络的QoS  (12.16 14:27)
 我来评两句〖查看最新评论〗 
请您注意:
·遵守中华人民共和国的各项有关法律法规
·承担一切因您的行为而导致的法律责任
·本网留言板管理人员有权删除其管辖留言内容
·您在本网的留言,本网有权在网站内转载或引用
·参与本留言即表明您已经阅读并接受上述条款
昵称:匿名
 
分类广告  
产品交易市场
[求购] 大量短信卡
[求购] 网络分析仪
[求购] 电话限时器
[求购] 来电显示电话机
[求购] 中文P/TD电话机
[招标] 交警队通信系统
[招标] 社保触摸屏等设备
热点专题
“简单”线缆复杂应用
你家楼顶的基站安全吗?
高通反诉讼诺基亚侵权
光通信技术与市场研讨会
手机配件:一个都不能少
第四届电信增值业务论坛
首部短信法规近日将出台
行业书店