王小玲

【摘要】 現(xiàn)有通信數(shù)據(jù)網(wǎng)中，數(shù)據(jù)傳輸完全依賴承載網(wǎng)的單徑傳輸，不能有效支撐“媒體內(nèi)容組播”類業(yè)務，存在網(wǎng)絡流量和負載集中（可能導致網(wǎng)絡傳輸瓶頸）、網(wǎng)絡資源調(diào)度困難等諸多問題。本項目借鑒內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡、P2P等互聯(lián)網(wǎng)應用技術(shù)思想，結(jié)合數(shù)據(jù)網(wǎng)結(jié)構(gòu)對QoS的要求，提出一種基于重疊網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)網(wǎng)傳輸模式，并在重疊網(wǎng)絡上進一步構(gòu)建面向“媒體內(nèi)容組播”和“互動消息會話”應用的內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡模型，為NGN行政電話、調(diào)度軟交換的多媒體業(yè)務的推廣奠定基礎。

【關鍵字】 IMS 媒體服務 重疊網(wǎng)絡

一、引言

隨著數(shù)據(jù)媒體業(yè)務的發(fā)展，用戶在使用現(xiàn)有通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)網(wǎng)做媒體業(yè)務訪問時，數(shù)據(jù)傳輸完全依賴承載網(wǎng)的單徑傳輸，網(wǎng)絡訪問路徑過長，存在網(wǎng)絡流量和負載集中、網(wǎng)絡資源調(diào)度困難、訪問質(zhì)量不好等諸多問題。特別的對于現(xiàn)有通信網(wǎng)絡，NGN行政電話、調(diào)度軟交換等多媒體業(yè)務飛速發(fā)展，數(shù)據(jù)骨干網(wǎng)的傳輸壓力逐年加大，現(xiàn)有解決辦法僅僅是提高網(wǎng)絡帶寬，提高網(wǎng)絡吞吐量，但是相應需要的都是巨額的投資，而且這種基礎建設不能無限制的增加，在沒有新的通信手段發(fā)明之前，還沒有比較好的方法來解決上述問題。

二、相關工作

傳統(tǒng)的基于IMS的媒體服務采用信令和媒體都集中的模式構(gòu)建。以IPTV業(yè)務為例，內(nèi)容和數(shù)據(jù)源由內(nèi)容服務商提供，而媒體的分發(fā)則由媒體分發(fā)功能完成。這種以集中式媒體服務器為中心的內(nèi)容分發(fā)機制存在C/S結(jié)構(gòu)的典型特征。CDN網(wǎng)絡的研究與引入雖然在一定程度上解決了集中式服務的缺點，但目前研究大多是針對Internet展開，由于Internet的龐大及復雜的特殊性QoS很難保證，所以以下一代網(wǎng)絡的核心體系結(jié)構(gòu)IMS為基礎的研究將會更加重要。近期CDN與P2P網(wǎng)絡結(jié)合的研究也日漸增多，通過對CDN與P2P網(wǎng)絡特性的互補，有利于資源共享、帶寬利用、負載均衡的實現(xiàn)。

三、技術(shù)原理

重疊網(wǎng)被定義為運行在一個或多個網(wǎng)絡上的網(wǎng)絡，能夠在基礎網(wǎng)絡上提供附加能力，改變下層網(wǎng)絡的性能或功能。同時，重疊網(wǎng)絡也是一種面向應用的網(wǎng)絡，節(jié)點之間往往采用虛連接或邏輯連接的方式完成網(wǎng)絡的構(gòu)建。典型的重疊網(wǎng)絡包括：P2P網(wǎng)絡、CDN網(wǎng)絡、云計算網(wǎng)絡等。本文實現(xiàn)基于重疊網(wǎng)絡的多路徑傳輸?shù)膬?nèi)容分發(fā)機制的基礎就是基于電力通信骨干網(wǎng)的重疊網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)。本文在的流媒體IMS架構(gòu)的基礎上，通過增加OSF功能實現(xiàn)重疊網(wǎng)絡的構(gòu)建。與標準服務架構(gòu)相比，OSF可以提供重疊網(wǎng)管理、資源搜索、網(wǎng)絡距離測量、策略執(zhí)行等功能，充分發(fā)揮重疊網(wǎng)絡的優(yōu)勢，彌補傳統(tǒng)電力通信網(wǎng)業(yè)務數(shù)據(jù)傳輸能力不足的問題。

四、技術(shù)方案

基于重疊網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)網(wǎng)媒體內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡的實現(xiàn)，可以使采用最佳的網(wǎng)絡路由來訪問資源庫，節(jié)省承載網(wǎng)的網(wǎng)絡帶寬，提升路由效率。如圖1所示，構(gòu)成系統(tǒng)最主要的部分包含4個模塊，一般的可以部署到四臺服務器上，實現(xiàn)接入管理、資源管理、拓撲管理和監(jiān)控管理。接入管理用來管理用戶端計算機接入，資源管理用來存儲資源信息，拓撲管理來管理資源的最佳訪問路徑，監(jiān)控管理用來監(jiān)控資源最佳訪問路徑的有效性。

計算機用戶端首先通過外部網(wǎng)絡訪問接入管理服務器，接入管理將請求的資源信息傳送到資源管理服務器，從資源管理中存儲的資源進行比對，如果資源匹配，則從拓撲管理服務器中對應取出最佳訪問網(wǎng)絡連接線路。如果不匹配，證明該資源沒有可以優(yōu)化訪問的線路，則跳轉(zhuǎn)至接入管理，從傳統(tǒng)的網(wǎng)絡連接訪問。監(jiān)控管理用于監(jiān)控資源管理和拓撲管理的數(shù)據(jù)內(nèi)容，對于資源管理，監(jiān)控資源的有效性，如果某個資源失效，則通知監(jiān)控資源管理刪除該資源；對于拓撲管理，監(jiān)控所有的網(wǎng)絡連接線路，每隔一天自動檢測所有拓撲結(jié)構(gòu)，如有變化則更新。

隨著用戶的不斷加入，在重疊網(wǎng)絡模式下，對服務的需求有了提高，資源的占用以及服務能力的提高使得系統(tǒng)的容量開始增加，這就能較為容易的滿足用戶的實際需求。由此可見，整個系統(tǒng)是全分布，沒有瓶頸的存在。所以，從理論上來說，重疊網(wǎng)絡模式的擴展可以無限的增加。

五、關鍵技術(shù)

為了提高一些多用戶同時下載熱點文件的傳輸速率，重疊網(wǎng)絡普遍采用多源傳輸策略（MFTP協(xié)議）。該協(xié)議定義了一系列傳輸、壓縮和打包的標準，甚至還定義了一套積分的標準，上傳的數(shù)據(jù)量越大，積分越高，下載的速度也越快。MFTP協(xié)議允許用戶之間多點下載文件，多用戶同時下載一個文件時，將該文件分段，每個用戶下載其中的一部分。客戶端軟件在網(wǎng)絡上搜索下載同一個文件的用戶，然后從這些用戶那里下載該文件不同的塊，用MD4算法檢查每一塊能不能受到破壞，以保證傳輸?shù)恼_性，最后將所有的塊組合成原來的文件。MFTP充分運用下載用戶之間的帶寬傳輸數(shù)據(jù)，從而減輕服務器負擔，提高下載速度和系統(tǒng)的可擴展性。多源傳輸機制的出現(xiàn)使得在信息傳輸方面擁有網(wǎng)絡層傳輸不能比擬的優(yōu)勢。

六、結(jié)語

IMS作為下一代網(wǎng)絡的核心架構(gòu)越來越受到廣泛的關注和認可，它的接入無關性、可擴展性、可伸縮性、等特點為未來固網(wǎng)移動網(wǎng)以及三網(wǎng)融合提供了基礎。隨著4G網(wǎng)絡的成熟、部署及試商用，未來以IMS為核心的全IP網(wǎng)絡將會更加顯示出其重要性，未來工作將專注于該機制的完善及針對移動網(wǎng)絡的優(yōu)化。