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WiMAX网络端到端的QoS策略

2006/5/11/10:45 来源:泰尔网
  近年来移动通信领域呈现数据化、宽带化的趋势,WiMAX 采用多载波调制技术,能够提供高速的数据业务,并且具有频谱资源利用率高,高效的带宽利用率,覆盖范围大等特点。 WiMAX的成本相对较低,可以为个人、家庭、企业提供便利、优良的移动多媒体宽带服务和高速的无线数据传输。WiMAX技术的这些特点,符合了移动通信的发展趋势,引起了业界的广泛关注。通过WiMAX网络开展多媒体业务,需要解决端到端的QoS问题,以使用户获得满意的服务,同时又能有效地利用网络资源。目前,许多标准组织和设备制造商都在进行这方面的研究和开发工作。

  WiMAX网络端到端的QoS管理

  IEEE802.16标准没有定义端到端的QoS机制,而推广WiMAX技术的关键之一是要求能够为语音、视频等多媒体业务提供端到端的QoS保证。解决这个问题首先需要各网络单元有效地管理本地资源,以提供满足业务需要的端到端的服务承载,同时将应用层的QoS参数映射成本地承载对应的特性参数。WiMAX网络承载包括两部分:无线承载和IP传输承载。无线承载通过IEEE802.16的机制提供服务,IP传输承载则采用Diffserv和MPLS等IP网络的技术来保证QoS。

  WiMAX网络模型包括如下几个网络实体:移动用户终端,ASN (Access Service Network)接入网,CSN (Connectivity Service Network) 核心服务网,如图1所示。用户终端包括应用客户端和MSS (Mobile Subscriber Station)。WiMAX网络中各实体应具备的QoS管理功能如下:


  1)翻译映射:位于用户终端、ASN和CSN内,在终端上主要负责应用层QoS和WiMAX无线承载参数之间的映射;在ASN内负责服务请求中QoS信息和ASN内部QoS参数的转换和映射,包括传输承载(IP层)和无线承载(MAC层和物理层)参数的映射;在CSN将应用层的QoS参数转换成服务请求信息。

  2)接入控制:位于用户终端、ASN和CSN内,检查承载资源状态(在ASN内包括传输资源和无线资源)是否能满足应用服务请求的QoS。

  3)用户签约信息检查:位于ASN内,检查用户的QoS签约信息是否允许接受请求的业务,签约信息通常包括允许的业务种类,最大的业务数等等。QoS签约信息在用户初始接入时,从CSN中提取,保存在ASN中。

  4)SLA检查:位于ASN内,这里SLA指ASN和CSN之间的QoS协定,包括服务种类、带宽限制、QoS级别、最大用户数等等。ASN负责检查业务请求不能超过SLA的限制。

  5)资源管理器:位于用户终端、ASN和CSN,管理无线资源和传输资源,根据服务的要求和网络资源的状态,动态地分配承载资源。根据应用层的QoS要求,建立相应的传输层承载。例如,在无线侧根据业务类型建立相应的服务流承载,在传输网络侧预留相应的带宽资源。

  6)MAC承载:位于用户终端和ASN,提供无线承载的QoS保证机制,主要由IEEE802.16定义的服务流QoS参数来标识,主要包括服务类型、速率、时延、抖动、优先级等参数。

  7)无线物理层:位于用户终端和ASN,提供物理层承载,主要包括信道带宽、调制和编码方式等参数。

  8)IP传输承载:位于ASN和CSN,提供IP层的QoS承载,对于IP网络,主要的QoS参数是IP带宽(对应最大的业务速率),以及IP包的优先级(如Diffserv网络中的DSCP参数)等。

  WiMAX与IMS如何实现互联

  IMS最早在3GPP R5中提出,在移动网中引入IMS的初衷是提供移动多媒体业务,IMS体系结构基于SIP协议,SIP是一种应用层的控制和信令协议,提供应用层的会话建立和QoS协商机制,通过扩展SIP协议可以提供不同的应用,支持不同的接入方式,既可为固网用户服务,也可为移动用户服务。基于SIP的IMS技术实现了完全的业务与控制分离和接入无关性,由于这一重要特点,受到了业界的普遍重视。

  目前, 3GPP移动网络和NGN固定网络都采用了IMS的体系架构及SIP协议提供多媒体业务,业界普遍认为IMS将成为网络融合和核心控制层发展的重要技术方向之一。IMS体系对用户服务提供QoS保证,RFC3312 错误!未找到引用源。定义了在SIP会话建立过程中,进行QoS资源预留的机制,实现了IP网络中端到端的QoS协商。WiMAX作为下一代的宽带无线接入技术,可以同时为固定和移动用户提供接入,以IP网络作为传输承载,也需要实现与IMS网络的互联,从而丰富提供的业务,增强对用户的吸引力。

  WiMAX和IMS的互联模型如图所示,IMS尽可以位于运营商的私有网络,直接与运营商的骨干网络相连,也可以位于第三方网络中,通过特定的应用网关,经过Internet互连。在WiMAX体系结构中,IMS位于CSN中,以区别于无线接入ASN。

  应用实例分析

  解决了与IMS互联之后,在WiMAX终端安装SIP客户端软件,以WiMAX为接入方式就可以提供在IMS网络中可以实现的各种业务,如IP电话(VoIP),呈现和即时消息,视频会议(Conferencing),Push to talk,短消息(SMS)等等。以下是上海贝尔阿尔卡特WiMAX网络和NGN IMS互联的应用实例,如图2所示。

图2 WiMAX-IMS应用实例

图2 WiMAX-IMS应用实例

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  该解决方案中,CSN是集成了IMS的NGN核心网,5020 CSC(Call Session Controller)完成了S-CSCF功能,SBC(Session Border Controller)完成P-CSCF和IMS接入网关的功能,媒体网关与传统的PSTN网络相连。SBC兼有用户面和控制面的功能,作为IMS的接入点,SBC负责与WiMAX接入网关的QoS协商,在本例中SFA位于AGW中。需要指出的是,用户在BS之间的移动对SBC透明,对现有的网络设备不造成影响。通过以上方式,WiMAX终端用户可以方便地享受IMS服务。

  结语

  WiMAX技术提供了灵活的QoS机制,通过与现有网络技术的有效结合,能够方便地开展多种IP多媒体业务。目前WiMAX的网络标准仍然不够完善,对互联互通造成了一定的困难,WiMAX标准组织正致力于这方面的研究。WiMAX技术代表了未来移动通信领域的发展方向,随着标准的不断完善,WiMAX技术一定会得到广泛的应用。

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