WiMAX網(wǎng)絡(luò)端到端的QoS策略

【賽迪網(wǎng)訊】近年來(lái)移動(dòng)通信領(lǐng)域呈現(xiàn)數(shù)據(jù)化、寬帶化的趨勢(shì)，WiMAX 采用多載波調(diào)制技術(shù)，能夠提供高速的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，并且具有頻譜資源利用率高，高效的帶寬利用率，覆蓋范圍大等特點(diǎn)。WiMAX的成本相對(duì)較低，可以為個(gè)人、家庭、企業(yè)提供便利、優(yōu)良的移動(dòng)多媒體寬帶服務(wù)和高速的無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。WiMAX技術(shù)的這些特點(diǎn)，符合了移動(dòng)通信的發(fā)展趨勢(shì)，引起了業(yè)界的廣泛關(guān)注。通過(guò)WiMAX網(wǎng)絡(luò)開(kāi)展多媒體業(yè)務(wù)，需要解決端到端的QoS問(wèn)題，以使用戶(hù)獲得滿(mǎn)意的服務(wù)，同時(shí)又能有效地利用網(wǎng)絡(luò)資源。目前，許多標(biāo)準(zhǔn)組織和設(shè)備制造商都在進(jìn)行這方面的研究和開(kāi)發(fā)工作。 

WiMAX網(wǎng)絡(luò)端到端的QoS管理 

IEEE802.16標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有定義端到端的QoS機(jī)制，而推廣WiMAX技術(shù)的關(guān)鍵之一是要求能夠?yàn)檎Z(yǔ)音、視頻等多媒體業(yè)務(wù)提供端到端的QoS保證。 解決這個(gè)問(wèn)題首先需要各網(wǎng)絡(luò)單元有效地管理本地資源，以提供滿(mǎn)足業(yè)務(wù)需要的端到端的服務(wù)承載，同時(shí)將應(yīng)用層的QoS參數(shù)映射成本地承載對(duì)應(yīng)的特性參數(shù)。WiMAX網(wǎng)絡(luò)承載包括兩部分：無(wú)線(xiàn)承載和IP傳輸承載。無(wú)線(xiàn)承載通過(guò)IEEE802.16的機(jī)制提供服務(wù)，IP傳輸承載則采用Diffserv和MPLS等IP網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)來(lái)保證QoS。 

WiMAX網(wǎng)絡(luò)模型包括如下幾個(gè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)體：移動(dòng)用戶(hù)終端，ASN (Access Service Network)接入網(wǎng)，CSN (Connectivity Service Network) 核心服務(wù)網(wǎng)，如圖 1所示。用戶(hù)終端包括應(yīng)用客戶(hù)端和MSS (Mobile Subscriber Station)。WiMAX網(wǎng)絡(luò)中各實(shí)體應(yīng)具備的QoS管理功能如下： 

1）翻譯映射：位于用戶(hù)終端、ASN和CSN內(nèi)，在終端上主要負(fù)責(zé)應(yīng)用層QoS和WiMAX無(wú)線(xiàn)承載參數(shù)之間的映射；在ASN內(nèi)負(fù)責(zé)服務(wù)請(qǐng)求中QoS信息和ASN內(nèi)部QoS參數(shù)的轉(zhuǎn)換和映射，包括傳輸承載（IP層）和無(wú)線(xiàn)承載（MAC層和物理層）參數(shù)的映射；在CSN將應(yīng)用層的QoS參數(shù)轉(zhuǎn)換成服務(wù)請(qǐng)求信息。 

2）接入控制：位于用戶(hù)終端、ASN和CSN內(nèi)，檢查承載資源狀態(tài)（在ASN內(nèi)包括傳輸資源和無(wú)線(xiàn)資源）是否能滿(mǎn)足應(yīng)用服務(wù)請(qǐng)求的QoS。 

3）用戶(hù)簽約信息檢查：位于ASN內(nèi)，檢查用戶(hù)的QoS簽約信息是否允許接受請(qǐng)求的業(yè)務(wù)，簽約信息通常包括允許的業(yè)務(wù)種類(lèi)，最大的業(yè)務(wù)數(shù)等等。QoS簽約信息在用戶(hù)初始接入時(shí)，從CSN中提取，保存在ASN中。 

4）SLA檢查：位于ASN內(nèi)，這里SLA指ASN和CSN之間的QoS協(xié)定，包括服務(wù)種類(lèi)、帶寬限制、QoS級(jí)別、最大用戶(hù)數(shù)等等。ASN負(fù)責(zé)檢查業(yè)務(wù)請(qǐng)求不能超過(guò)SLA的限制。 

5）資源管理器：位于用戶(hù)終端、ASN和CSN，管理無(wú)線(xiàn)資源和傳輸資源，根據(jù)服務(wù)的要求和網(wǎng)絡(luò)資源的狀態(tài)，動(dòng)態(tài)地分配承載資源。根據(jù)應(yīng)用層的QoS要求，建立相應(yīng)的傳輸層承載。例如，在無(wú)線(xiàn)側(cè)根據(jù)業(yè)務(wù)類(lèi)型建立相應(yīng)的服務(wù)流承載，在傳輸網(wǎng)絡(luò)側(cè)預(yù)留相應(yīng)的帶寬資源。  

 
6）MAC承載：位于用戶(hù)終端和ASN，提供無(wú)線(xiàn)承載的QoS保證機(jī)制，主要由IEEE802.16定義的服務(wù)流QoS參數(shù)來(lái)標(biāo)識(shí)，主要包括服務(wù)類(lèi)型、速率、時(shí)延、抖動(dòng)、優(yōu)先級(jí)等參數(shù)。 

7） 無(wú)線(xiàn)物理層：位于用戶(hù)終端和ASN，提供物理層承載，主要包括信道帶寬、調(diào)制和編碼方式等參數(shù)。 

8）IP傳輸承載：位于ASN和CSN，提供IP層的QoS承載，對(duì)于IP網(wǎng)絡(luò)，主要的QoS參數(shù)是IP帶寬（對(duì)應(yīng)最大的業(yè)務(wù)速率），以及IP包的優(yōu)先級(jí)（如Diffserv網(wǎng)絡(luò)中的DSCP參數(shù)）等。 



WiMAX與IMS如何實(shí)現(xiàn)互聯(lián) 

IMS最早在3GPP R5中提出，在移動(dòng)網(wǎng)中引入IMS的初衷是提供移動(dòng)多媒體業(yè)務(wù)，IMS體系結(jié)構(gòu)基于SIP協(xié)議，SIP是一種應(yīng)用層的控制和信令協(xié)議，提供應(yīng)用層的會(huì)話(huà)建立和QoS協(xié)商機(jī)制，通過(guò)擴(kuò)展SIP協(xié)議可以提供不同的應(yīng)用，支持不同的接入方式，既可為固網(wǎng)用戶(hù)服務(wù)，也可為移動(dòng)用戶(hù)服務(wù)?；赟IP的IMS技術(shù)實(shí)現(xiàn)了完全的業(yè)務(wù)與控制分離和接入無(wú)關(guān)性，由于這一重要特點(diǎn)，受到了業(yè)界的普遍重視。 

目前， 3GPP移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)和NGN固定網(wǎng)絡(luò)都采用了IMS的體系架構(gòu)及SIP協(xié)議提供多媒體業(yè)務(wù)，業(yè)界普遍認(rèn)為IMS將成為網(wǎng)絡(luò)融合和核心控制層發(fā)展的重要技術(shù)方向之一。IMS體系對(duì)用戶(hù)服務(wù)提供QoS保證，RFC3312 錯(cuò)誤！未找到引用源。定義了在SIP會(huì)話(huà)建立過(guò)程中，進(jìn)行QoS資源預(yù)留的機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了IP網(wǎng)絡(luò)中端到端的QoS協(xié)商。WiMAX作為下一代的寬帶無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)，可以同時(shí)為固定和移動(dòng)用戶(hù)提供接入，以IP網(wǎng)絡(luò)作為傳輸承載，也需要實(shí)現(xiàn)與IMS網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)，從而豐富提供的業(yè)務(wù)，增強(qiáng)對(duì)用戶(hù)的吸引力。 

WiMAX和IMS的互聯(lián)模型與如錯(cuò)誤！未找到引用源。所示，IMS盡可以位于運(yùn)營(yíng)商的私有網(wǎng)絡(luò)，直接與運(yùn)營(yíng)商的骨干網(wǎng)絡(luò)相連，也可以位于第三方網(wǎng)絡(luò)中，通過(guò)特定的應(yīng)用網(wǎng)關(guān)，經(jīng)過(guò)Internet互連。在WiMAX體系結(jié)構(gòu)中，IMS位于CSN中，以區(qū)別于無(wú)線(xiàn)接入ASN。 

應(yīng)用實(shí)例分析 

解決了與IMS互聯(lián)之后，在WiMAX終端安裝SIP客戶(hù)端軟件，以WiMAX為接入方式就可以提供在IMS網(wǎng)絡(luò)中可以實(shí)現(xiàn)的各種業(yè)務(wù)，如IP電話(huà)（VoIP），呈現(xiàn)和即時(shí)消息，視頻會(huì)議(Conferencing)，Push to talk，短消息(SMS)等等。以下是上海貝爾阿爾卡特WiMAX網(wǎng)絡(luò)和NGN IMS互聯(lián)的應(yīng)用實(shí)例，如圖 2所示。 




圖 2 WiMAX-IMS應(yīng)用實(shí)例
該解決方案中，CSN是集成了IMS的NGN核心網(wǎng)，5020 CSC(Call Session Controller)完成了S-CSCF功能，SBC(Session Border Controller)完成P-CSCF和IMS接入網(wǎng)關(guān)的功能，媒體網(wǎng)關(guān)與傳統(tǒng)的PSTN網(wǎng)絡(luò)相連。SBC兼有用戶(hù)面和控制面的功能，作為IMS的接入點(diǎn)，SBC負(fù)責(zé)與WiMAX接入網(wǎng)關(guān)的QoS協(xié)商，在本例中SFA位于AGW中。需要指出的是，用戶(hù)在BS之間的移動(dòng)對(duì)SBC透明，對(duì)現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備不造成影響。通過(guò)以上方式，WiMAX終端用戶(hù)可以方便地享受IMS服務(wù)。 

結(jié)語(yǔ) 

WiMAX技術(shù)提供了靈活的QoS機(jī)制，通過(guò)與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的有效結(jié)合，能夠方便地開(kāi)展多種IP多媒體業(yè)務(wù)。目前WiMAX的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)仍然不夠完善，對(duì)互聯(lián)互通造成了一定的困難，WiMAX標(biāo)準(zhǔn)組織正致力于這方面的研究。WiMAX技術(shù)代表了未來(lái)移動(dòng)通信領(lǐng)域的發(fā)展方向，隨著標(biāo)準(zhǔn)的不斷完善，WiMAX技術(shù)一定會(huì)得到廣泛的應(yīng)用。