移动通信中的QoS解析

终端进行鉴权和移动性管理，建立移动终端到GGSN的 传输通道，接收从

UTRAN传送来的移动终端的分组数据，通过GPRS骨干网传送给GGSN或将分组发送到同一服务区内的移动终端。SGSN还可集成计费 网关、边缘网关和防火墙功能。

GGSN可以看作GPRS网络与外部分组网络互通的边界路由器，它接收移动终端发来的分组数据，转换成其他分组协议数据包并送往相应的外部网络；或接收来自外部数据网络的数据，通过隧道技术发送给相应的SGSN。

图1 3GPPR4结构框图

2.3G与固网不同的QoS方案特点

由于Intserv为每个流提供质量保证时需要维护的信息量很大，加上在3G核心网中业务流数目巨大，要维护每个流的状态信息很困难。所以，在3G网络建设中，主要用DiffServ模型和MPLS技术来保证核心网的QoS。

DiffServ模型被认为是解决IP骨干网QoS问题最有效的技术。DiffServ模型通过IP报头中的TOS字节取值不同来区分业务流， 并对每类业务流规定相应的分组转发处理方法(Per-HopBehavior)。DiffServ针对的是业务流的种类，具有良好的可扩展性。它将移动网 中的PDP上下文QoS类型映射为DiffServ码字，通过这些信息进行报文的分类、流量整形、流量监管和排队。这种方案由于只需要进行数据包的调度转 发，其分类、标记和整形等复杂处理都在网络的边缘完成，因此核心路由器的负荷较轻。它的优点是具有相对较好的扩展性，就发展来看，在目前分组网的基础上， 区分业务结构更容易实现。其缺点是需要对服务质量进行分类，如果分类的粒度过细就要增加报文头部DS字段的长度，而且类的数目也会增加；反之又不能充分体 现各种业务对服务质量的需求。没有考虑无线网络频带资源有限、无线信道易受外界干扰和用户终端频繁移动的特点。

MPLS已被公认为IP骨干网的最佳组网技术。它的优点是将第三层路由和第二层交换有机结合起来，因而既具有良好的扩展性，又支持高速数据转 发。MPLS网络可以通过流量工程，最佳利用链路和节点，平衡负荷；它可以将路由、寻址与控制等功能集合，使控制过程大大简化，降低网络成本；增强网络性 能，实现路由功能，特别适合基于策略的管理；当主要路径出现故障时，可另选路由疏通业务，缩短业务中断时间；使用域间无级选路(CIDR)群地址概念，适 应互联网用户数量快速增长的需要；支持各种传输层与链路层协议，利于接口互联。其缺点是没有考虑无线网络频带资源有限、无线信道易受外界干扰和用户终端频 繁移动的特点。

在3G网络里，一方面将两种服务模型进行相互映射和结合得到扩展，另一方面，NGN网络中QoS保障模型映射为3G的服务模型也得到深入的研 究。例如，在NGN网络中将业务类型字段(TC)定义为DS字段。将DiffServ模型中的业务分类映射到3G网络业务；加速转发型PHB映射为3G网 络中的传统业务及数据业务；可靠型转发PHB映射为3G网络中的交互式业务等。可见3G网络的QoS解决方案朝着各种现代通信技术的集成方向发展，如 WCDMA核心网在RNC和GGSN之间应用的GTP隧道技术、差分服务模型、多协议流标签技术，以及一些移动通信场景相结合，有助于建立高质量的3G核 心网络，并使核心网的QoS业务与无线接入网及其他网络业务相互兼容，实现完整的端到端的QoS解决方案是一个研究的方向。

3.R5的QoS体系及遇到的问题

IMS(IP多媒体子系统)是3GPP在R5版本提出的支持IP多媒体业务的子系统。IMS的引入提供了保证QoS的基础。提供QoS保证的 IMS组成部分是

CSCF(CallStateControlFunction)。CSCF是为3G网络的IP终端提供多媒体服务的SIP服务器。

P-CSCF(Proxy-CSCF)是在访问网络中与UE的第一个连接。负责IMS会话资源管理。S-CSCF(Serving-CSCF) 始终位于签约用户的家乡网络。保存IMS签约订单和与服务平面的接口的一个拷贝。IMS信令和用户数据都在相同GPRS承载网上传输。要求运营商根据业务 的优先级分别处理这些包并且计费。

目前，一些R5核心网采用MPLS来保证控制数据和用户数据的传输质量。MPLS将二层ATM的性能和业务管理与三层IP的灵活性和可测量性集 成于一体。R5的另一个特点是会话层和GPRS承载层的连接有标准化的策略控制接口Go支持。GGSN包括一个策略执行功能PEF，负责管理包传输到IP 网络，并根据包分类器从PDP上下文限制一系列可能到达的IP目的地。策略控制由PCF执行，它被认为是R5中P-CSCF的一个逻辑实体。

3GR5版本是一个承载(SGSN，GGSN)、会话(P-CSCF，S-CSCF)和服务分离的分层机制。由于RSVP技术会引入无线接口的 管理费用。而且IP骨干网不支持端

到端RSVP，所以端到端RSVP技术仍然处于3GPP讨论阶段，前景黯淡。现在的一些低端设备不能完成任何现存的 IETFQoS协议。在这种情况下，可以让SGSN有DiffServ边界能力，通过它来实现3G核心网中的QoS映射到DiffServ机制上。 随着IMS的引入，QoS基础遇到了新的挑战。服务质量通过在GGSN/SGSN和RNC中支持DiffServ及MPLS来提供给基于IP的 3G核心网。在3G网络边界，GGSN必须执行3G网络QoS参数和邻近IP网络QoS参数之间的映射。采用在PCSCF／PCF和GGSN引入策略控制 机制来使在传输层终端用户需要的QoS和会话层批准的QoS达到同步。（尹阜琪编辑）