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通用移動通信系統的QoS體系結構概論

2019-11-03 09:30:53
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供稿：網友
姜輝 楊洪生
目前，關于第三代移動通信系統（3G）的研究開發工作正在全球范圍加速進行。對于這樣一個全球范圍內提供綜合業務支持的移動通信系統，其業務服務質量(QoS)保證體系的研究是非常關鍵的問題。歐洲電信標準學會(European Telecommunications Standards Institute, ETSI)提出的通用移動通信系統(Universal Mobile Telecommunication System, UMTS)，是目前全球范圍幾個最具有代表性的3G方案之一。本文將對該系統的QoS體系結構進行概要性探討。

　　UMTS定義QoS的原則

　　制定QoS控制機制的總體要求包括：

　　● UMTS網絡的 QoS參數(和參數映射)不應局限于與其對接的一種或很少幾種外部網絡的QoS參數定義和控制機制。UMTS的QoS控制機制應當是與外部網絡QoS機制互相獨立的，這種機制能夠在網絡的不同層面提供QoS保證能力。

　　● 所有QoS參數定義及其組合必須是無二義性的。

　　● QoS控制機制必須支持有效的無線傳輸資源的利用。

　　● QoS參數定義及其控制機制的制訂必須保證核心網絡和接入網絡可以互相獨立地演進。

　　● 必須保證UMTS網絡自身的可演進性（盡量降低QoS控制機制對未來UMTS網絡引入新技術的影響）。

　　根據QoS特征，UMTS將接入系統的業務分為4類，即會話類、流類、交互類和后臺類。區分4類業務的主要依據是不同業務對時延的敏感程度。

分層的QoS體系結構

1. UMTS分層體系結構和QoS控制的層間映射/分段保證機制

　　對圖1的簡要描述如下：移動用戶（MS）到RAN左側部分是無線接入網絡的無線用戶接口（Uu），實現了用戶業務通過空中無線鏈路接入3G網絡的功能，主要包含物理層（采用WCDMA和TD-CDMA技術）、媒體接入層(MAC)、無線鏈路層（RLC）；在RAN內部通過協議中繼（Relay）實現無線鏈路和有線鏈路的對接；在RAN和3G服務節點之間的接口（Iu）是以ATM技術為支撐的有線接入段協議，為支持Internet業務，采用AAL5適配層協議，物理層（L1）無明確限定具體傳輸方式；在此之上，透過RAN、MS和3G服務節點之間存在兩個高層連接，即邏輯聯絡層（LLC）和更為復雜的第三層實體（L3CE）,L3CE是一些以Client/Server方式構件的軟件實體，實現諸如無線資源管理、呼叫控制、移動管理等網絡級功能；在3G服務節點內部，為實現到Internet網絡的接入，再作一次協議中繼，這里，第三層實體的信息映射到通用分組無線服務的隧道協議GTP（GPRS Tunneling Protocol）；3G服務訪問點到3G網關之間的Gn接口存在清晰的、以TCP/ip協議為主體的五層對應關系；構建在最上層的是移動用戶到3G網關的UMTS用戶進程，它通過3G網關進入Internet骨干網，最終實現用戶對Internet的訪問。



　　通過以上的簡要敘述，可以看出UMTS用戶接入Internet存在一個復雜的多段、多層次的連接過程，與之對應，UMTS的QoS保證體系是一個多段的層間映射/分段保證機制。圖2給出了這一個機制的總體構架。



　　圖中每層頂端用粗黑水平線表示的是層間服務訪問點，同時也是同層對端業務QoS保證機制實施的一個對端。自上而下地，在最高層定義UMTS用戶業務級別的QoS，該QoS由第三層實體和GTP協議實體的QoS保證機制實現；下面第二層被分割為接入網段的承載服務QoS和服務器節點與網關節點間的Gn承載QoS；在接入網段，由LLC完成承載服務QoS到無線接入承載QoS的解釋和映射；處于QoS保證體系最底層的無線接入承載QoS被分割為無線接入段的無線承載QoS（由RLC層機制實現）和有線接入段的Iu接口承載QoS（由ATM的AAL5機制實現）。在各層和各段上，設置眾多的QoS檢測、控制、參數解析/映射、接入控制實體，實現全網絡范圍的QoS保證。

2. 要解決的重要技術問題

　　以下幾個問題為UMTS網絡正在考慮的重要問題：

● 支持具體業務的分類以及各類業務具體QoS參數的量化定義;

● 上下層之間QoS參數的解析和映射規程;

● 全網絡范圍的資源管理和接入控制機制;

● 支持現有異種網絡之間QoS機制的互操作性。

結束語

　　3G系統是當今世界上先進的通信、計算機技術的大匯聚。UMTS網絡QoS體系集合了ATM網絡、IP網絡、第二代GSM網絡的QoS機制，因此需要構架一個可不斷演進的、能夠實現與現存各種網絡互操作的QoS體系結構。隨著實時IP網絡技術在未來兩年內即將成熟并在骨干網上使用，目前UMTS的網絡構架也面臨重大的改變：首先在有線接入段使用IP/over SDH，進一步實現無線承載部分高層的IP傳輸，最終實現“全IP”的網絡結構。基于“全IP”的QoS體系結構將是一個看起來更為“單純”的，也更為新穎、更賦挑戰意義的構架。

摘自《網絡通信》

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