通用移動(dòng)通信系統的QoS體系結構概論
姜輝 楊洪生
2002/11/11
目前，關(guān)于第三代移動(dòng)通信系統（3G）的研究開(kāi)發(fā)工作正在全球范圍加速進(jìn)行。對于這樣一個(gè)全球范圍內提供綜合業(yè)務(wù)支持的移動(dòng)通信系統，其業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量(QoS)保證體系的研究是非常關(guān)鍵的問(wèn)題。歐洲電信標準學(xué)會(huì )(European Telecommunications Standards Institute, ETSI)提出的通用移動(dòng)通信系統(Universal Mobile Telecommunication System, UMTS)，是目前全球范圍幾個(gè)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(jìn)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(wǎng)絡(luò )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(wǎng)絡(luò )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(wǎng)絡(luò )QoS機制互相獨立的，這種機制能夠在網(wǎng)絡(luò )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(wú)二義性的。
● QoS控制機制必須支持有效的無(wú)線(xiàn)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(wǎng)絡(luò )和接入網(wǎng)絡(luò )可以互相獨立地演進(jìn)。
● 必須保證UMTS網(wǎng)絡(luò )自身的可演進(jìn)性（盡量降低QoS控制機制對未來(lái)UMTS網(wǎng)絡(luò )引入新技術(shù)的影響）。
根據QoS特征，UMTS將接入系統的業(yè)務(wù)分為4類(lèi)，即會(huì )話(huà)類(lèi)、流類(lèi)、交互類(lèi)和后臺類(lèi)。區分4類(lèi)業(yè)務(wù)的主要依據是不同業(yè)務(wù)對時(shí)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(jiǎn)要描述如下：移動(dòng)用戶(hù)（MS）到RAN左側部分是無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)絡(luò )的無(wú)線(xiàn)用戶(hù)接口（Uu），實(shí)現了用戶(hù)業(yè)務(wù)通過(guò)空中無(wú)線(xiàn)鏈路接入3G網(wǎng)絡(luò )的功能，主要包含物理層（采用WCDMA和TD-CDMA技術(shù)）、媒體接入層(MAC)、無(wú)線(xiàn)鏈路層（RLC）；在RAN內部通過(guò)協(xié)議中繼（Relay）實(shí)現無(wú)線(xiàn)鏈路和有線(xiàn)鏈路的對接；在RAN和3G服務(wù)節點(diǎn)之間的接口（Iu）是以ATM技術(shù)為支撐的有線(xiàn)接入段協(xié)議，為支持Internet業(yè)務(wù)，采用AAL5適配層協(xié)議，物理層（L1）無(wú)明確限定具體傳輸方式；在此之上，透過(guò)RAN、MS和3G服務(wù)節點(diǎn)之間存在兩個(gè)高層連接，即邏輯聯(lián)絡(luò )層（LLC）和更為復雜的第三層實(shí)體（L3CE）,L3CE是一些以Client/Server方式構件的軟件實(shí)體，實(shí)現諸如無(wú)線(xiàn)資源管理、呼叫控制、移動(dòng)管理等網(wǎng)絡(luò )級功能；在3G服務(wù)節點(diǎn)內部，為實(shí)現到Internet網(wǎng)絡(luò )的接入，再作一次協(xié)議中繼，這里，第三層實(shí)體的信息映射到通用分組無(wú)線(xiàn)服務(wù)的隧道協(xié)議GTP（GPRS Tunneling Protocol）；3G服務(wù)訪(fǎng)問(wèn)點(diǎn)到3G網(wǎng)關(guān)之間的Gn接口存在清晰的、以TCP/IP協(xié)議為主體的五層對應關(guān)系；構建在最上層的是移動(dòng)用戶(hù)到3G網(wǎng)關(guān)的UMTS用戶(hù)進(jìn)程，它通過(guò)3G網(wǎng)關(guān)進(jìn)入Internet骨干網(wǎng)，最終實(shí)現用戶(hù)對Internet的訪(fǎng)問(wèn)。
通過(guò)以上的簡(jiǎn)要敘述，可以看出UMTS用戶(hù)接入Internet存在一個(gè)復雜的多段、多層次的連接過(guò)程，與之對應，UMTS的QoS保證體系是一個(gè)多段的層間映射/分段保證機制。圖2給出了這一個(gè)機制的總體構架。
圖中每層頂端用粗黑水平線(xiàn)表示的是層間服務(wù)訪(fǎng)問(wèn)點(diǎn)，同時(shí)也是同層對端業(yè)務(wù)QoS保證機制實(shí)施的一個(gè)對端。自上而下地，在最高層定義UMTS用戶(hù)業(yè)務(wù)級別的QoS，該QoS由第三層實(shí)體和GTP協(xié)議實(shí)體的QoS保證機制實(shí)現；下面第二層被分割為接入網(wǎng)段的承載服務(wù)QoS和服務(wù)器節點(diǎn)與網(wǎng)關(guān)節點(diǎn)間的Gn承載QoS；在接入網(wǎng)段，由LLC完成承載服務(wù)QoS到無(wú)線(xiàn)接入承載QoS的解釋和映射；處于QoS保證體系最底層的無(wú)線(xiàn)接入承載QoS被分割為無(wú)線(xiàn)接入段的無(wú)線(xiàn)承載QoS（由RLC層機制實(shí)現）和有線(xiàn)接入段的Iu接口承載QoS（由ATM的AAL5機制實(shí)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(shí)體，實(shí)現全網(wǎng)絡(luò )范圍的QoS保證。
2. 要解決的重要技術(shù)問(wèn)題
以下幾個(gè)問(wèn)題為UMTS網(wǎng)絡(luò )正在考慮的重要問(wèn)題：
● 支持具體業(yè)務(wù)的分類(lèi)以及各類(lèi)業(yè)務(wù)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(wǎng)絡(luò )范圍的資源管理和接入控制機制;
● 支持現有異種網(wǎng)絡(luò )之間QoS機制的互操作性。
結束語(yǔ)
3G系統是當今世界上先進(jìn)的通信、計算機技術(shù)的大匯聚。UMTS網(wǎng)絡(luò )QoS體系集合了ATM網(wǎng)絡(luò )、IP網(wǎng)絡(luò )、第二代GSM網(wǎng)絡(luò )的QoS機制，因此需要構架一個(gè)可不斷演進(jìn)的、能夠實(shí)現與現存各種網(wǎng)絡(luò )互操作的QoS體系結構。隨著(zhù)實(shí)時(shí)IP網(wǎng)絡(luò )技術(shù)在未來(lái)兩年內即將成熟并在骨干網(wǎng)上使用，目前UMTS的網(wǎng)絡(luò )構架也面臨重大的改變：首先在有線(xiàn)接入段使用IP/over SDH，進(jìn)一步實(shí)現無(wú)線(xiàn)承載部分高層的IP傳輸，最終實(shí)現“全IP”的網(wǎng)絡(luò )結構。基于“全IP”的QoS體系結構將是一個(gè)看起來(lái)更為“單純”的，也更為新穎、更賦挑戰意義的構架。
中國通信網(wǎng)(www.c114.net)
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