研究下一代網絡IMS系統中的QoS機制

摘要：隨著國家的進步以及社會的不斷發展，網絡技術得到了越來越多的應用，并且給人類的生活以及工作帶來了越來越重要的影響。本篇文章首先對網絡IMS系統進行了簡要的介紹，然后結合了QoS機制的運行原理以及運行技術，著重分析了下一代網絡IMS系統中的QoS機制，最后依據網絡IMS系統的特點以及服務的質量管理要求，對網絡IMS系統中的QoS機制進行了詳細地研究與分析，提出融合了多種網絡類型的QoS機制，有利于我們國家的因特網以及網絡通信中的QoS機制的發展。

關鍵詞：下一代網絡IMS系統 QoS機制 網絡IMS系統中

的QoS機制 SIP

隨著我國網絡技術的高速發展，多元化的網絡融合已經被看成是網絡未來發展的方向，所謂的網絡融合是指以綜合而又統一的網絡為基礎，實行各種各樣的信息通信，從而確保用戶能夠在任何時間以及任何地點通過網絡終端享受統一式的無縫通信服務。

IMS又稱為IP多媒體子系統，主要是用來對多媒體進行控制與應用，與此同時，我們也將其看作成解決網絡融合的未來方案?，F如今，網絡IMS系統已經成為業內的熱點性話題，隨著未來多媒體行業的不斷發展，網絡技術發生的變化不僅會給網絡的新型管理系統的構建帶來巨大的挑戰，還會給下一代網絡IMS系統中的QoS機制帶來前所未有的挑戰，因此，如何確保IMS系統具有高水平的QoS機制是網絡技術發展中的關鍵問題。

1 下一代網絡IMS系統

1.1 網絡IMS系統的起源

網絡IMS系統主要是由3GPP組織通過R5型版本提出的，所謂的3GPP指的是第3代的移動式通信合作計劃。網絡IMS系統主要用來統稱網絡的核心層所具有的邏輯功能，目前我們經常說的網絡IMS系統主要具有狹義以及廣義的概念。其中，狹義概念指的是由3GPP組織通過R5版本提出來的，在網絡的核心控制層中所涉及到的邏輯功能的實體，而廣義概念則是用來統稱以網絡IMS系統為基礎的網絡架構。

1.2 網絡IMS系統的標準

網絡IMS系統適用于3GPP、3GPP2以及ETSI等一些標準組中，并且相比之下，3GPP以及TISPAN的標準更適合網絡IMS系統，它們對于IMS的研究和探索也更加深入、具體。

與此同時，3GPP和TISPAN的合作也較為緊密，雖然在某些問題上，這兩種標準不具有較為明確的論述，但是其規范的制度以及科學的形式均有利于網絡IMS系統的研究與發展。

1.3 網絡IMS系統的主要結構

網絡IMS系統所具有的功能實體主要包括有：原籍用戶的服務器、呼叫式的服務控制功能實體、媒體網關的控制實體以及媒體網關等。其中，具有重要功能的實體為呼叫式的服務控制功能實體。呼叫式的服務控制功能實體主要用來對多媒體的會話實行一定的科學處理，其主要功能有：控制多媒體的會話、翻譯地質以及轉化業務協商等。

2 QoS機制的主要原理

2.1 QoS機制的基本概念

我們知道，無論哪一種服務都具有服務質量概念，在計算機通信以及網絡過程中，我們將服務質量統稱為QoS機制。對于具有不同標準的組織來說，其對于QoS機制所給出的定義也不盡相同。在RFC2386組織中，QoS機制被定義為網絡進行數據流的傳輸過程時需要符合的一系列的服務要求，并將其量化成具體的性能指標如下：帶寬延遲，丟包率、延遲抖動以及吞吐量等。QoS機制在該組織中，主要是用來服務于數據報流在若干個網絡設備中的傳輸工作，其強調的是終端到終端以及網絡的邊界到網絡的邊界所具有的一致特性。QoS機制反映的是網絡元素，比如說在網絡的應用程序中，我們利用QoS機制確保主機以及路由器的信息傳輸以及信息服務的能力。為了能夠真正地確保QoS機制的實用性，在網絡層里的設備需要進行協同式工作，否則無論是哪一種QoS機制都只會與具有最差能力的網元發生一致性。

而在另外一種QoS機制的定義中，我們將QoS機制當做一種質量約定，其主要是用來約定數據信息的發送者以及數據信息的接收者間的數據信息的傳輸質量。我們可以將此約定看成是服務的提供者和用戶間的一種服務性契約。與此同時，服務質量又包括有使用者對于網絡傳輸的需求以及提供網絡服務的商人所表現的行為，服務質量的這兩部分是使用者和提供服務的商人在主觀以及客觀為標準的情況下的統一。

2.2 QoS機制的技術性指標

在IETF組織中，QoS機制的技術指標被定義為：傳輸時延、丟包率、抖動、吞吐量以及帶寬要求等。而所謂的IP QS機制主要是指在IP數據包經過網絡時所表達出來的主要性能，其主要目的在于向使用者提供一種終端到終端的質量保證。IP QS機制的技術性指標主要包含以下幾個內容：帶寬、時延抖動以及時延等，無論哪一種業務都會對QoS機制進行特殊的要求，甚至于有些業務會對上述某一種指標提出較高的要求。對QoS機制的技術指標進行衡量的主要內容如下：

2.2.1 利用帶寬進行衡量

寬帶是指網絡包含的兩個節點間的應用業務流所具有的平均速率，我們主要是利用寬帶衡量網絡的使用者從網絡中進行業務數據獲取的能力。

2.2.2 利用時延進行衡量

時延是指信息所包含的數據包在計算機網絡中兩個節點間進行傳送時所需要花費的往返時間。

2.2.3 采用丟包率進行衡量

我們通過獲取計算機網絡在傳輸過程中發生報文丟失的百分比來衡量計算機網絡向網絡使用者傳輸數據的能力。

2.2.4 利用抖動進行衡量

抖動是指時延過程中的主要變化，屬于一種業務，我們可以利用抖動來衡量QoS機制的技術指標，例如在流媒體業務中，可以通過一定的緩存來降低由于延時抖動而帶來的業務影響。

2.2.5 利用誤包率進行衡量

誤報率是指在計算機網絡的傳輸中所發生的錯誤性報文的百分比。一般情況下，誤包率會給一些加密類信息數據的業務帶來較大的影響。

2.3 幾種較為普遍的IP QoS機制

目前，IETF組織給出了幾種較為普遍的服務模型機制，其主要包括：

2.3.1 集成服務以及資源的預留性協議

該服務機制主要向計算機網絡的節點提供一些業務流的傳輸規格，并用以建立或者拆除在傳輸路徑中所表現出的業務流的狀態。

2.3.2 區分型服務

在該服務模型機制中，利用邊界型路由器將具有不同流規格的網絡用戶流劃分成不同的等級，然后再將其聚合成為流聚集。

2.3.3 多協議的標記交換型服務機制

該服務機制將靈活、有效的三層口型路由與高速、快捷的二層交換性技術進行完美地結合，并且依據分組頭式標記，經由計算機網絡路徑來控制以及提高流聚集所需要的帶寬管理。

3 網絡IMS系統中的QoS機制

3.1 網絡IMS系統中的QoS機制的基本概念

網絡IMS系統中的有關于策略方面的管理思想主要源自于IETF組織中的PBN概念，也就是所謂的策略的網絡性連接。IETF組織中的PBN概念所具有的主要目的是為了降低網絡元素所需要的基礎配置，我們知道，策略的客戶端所需要的配置是由策略的服務器進行控制的，因此，該管理模式可以用于各種各樣的網絡環境中，例如將其運用于QoS機制管理以及安全管理中。

3.2 網絡IMS系統中的QoS控制架構

網絡IMS系統基于上述策略的QoS控制構架主要包括有：IP型承載服務的管理器、翻譯或者映射功能以及UMTS型承載服務的管理器功能等。

3.2.1 IP型承載服務的管理器

我們通過采用標準而又科學的IP機制對IP的承載層進行服務管理。例如在GGSN組織中，具有一定的DiffServ型邊界功能、可進行選擇的RSVP功能以及IP策略的執行點功能。

3.2.2 翻譯或者映射功能

此功能主要是在UMTS的承載層以及IP的承載層所具有的機制以及參數間進行連通，并且與IP承載的服務型管理器進行一定的交互作業。在GGSN組織中，此功能能夠完成由IP QoS機制參數到UMTS QoS機制參數的主要映射。

3.2.3 UMTS型承載服務的管理器

UMTS型承載服務的管理器主要是用來處理源自UE中資源的預留請求，其主要存在GGSN組織以及UE中。

3.3 網絡IMS系統中的QoS控制機制所具有的實現方案以及信令機制

在該過程中，UMTS組織中的終端到終端的會話以及QoS價值所具有的信令交互的過程主要可以分為以下三個部分：資源的授權階段、資源的預留階段以及QoS機制的批準和承諾階段。

3.3.1 資源的授權階段

我們以呼叫的發起方為例，分析網絡IMS系統中的QoS機制在資源的授權階段所進行的信令交互的過程，其結果如下：主叫方UEl先生成SIP INVITE型命令；接收到來自UE的SIP INVITE的消息以后，P-CSCF對消息中所包含的SDP進行分析；P-CSCF向網絡IMS系統轉發SDP；P-CSCF接收經過協商了的SDP信息；依據SDP，P-CSCF將提取以及存儲相關的信息；P-CSCF將QoS型的控制服務信息以一定的消息形式轉發給PDF；PDF對該服務信息里所具有的會話信息進行科學檢驗；PDF將授權型令牌轉發給P-CSCF；當QoS型資源授權的過程完成以后，P-CSCF會把授權的令牌以及SDP參數一起轉發給UE。

3.3.2 資源的預留階段

在預留階段，我們需要注意PDF結果的返回形式，我們通過COPS型決定消息對PDF實施返回操作，并通過AF對PDF的返回過程給予一定的響應。

3.3.3 QoS機制的批準和承諾過程

對于已經經過授權的IP流來說，若其媒體成分在PDF進行授權的時候沒有進行激活，或者是其媒體成分所具有的IP流在進行資源授權的過程中被保持，則需要在PDF經過執行提交以后，對提交的QoS機制命令進行最后的激活決策。

參考文獻：

[1]薛剛.基于電信IP承載網的QoS研究與實現[J].學位論文，2009（01）.

[2]張文彬.基于UML對象建模的國家高等學校創新引智計劃綜合管理平臺的設計與實現[J].學位論文，2010（01）.

[3]章強.多網絡出口鏈路并行技術的研究與應用[J].揚州職業大學學報，2002（01）.

[4]李丹，孫煥良，周長春，雷為民.一種VoIP軟交換系統QoS策略控制器的設計和實現[J].小型微型計算機系統，2003（06）.