鄭景圳

摘 要：現(xiàn)階段，為了使因特網(wǎng)、電信網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)有效融合，IMS成為良好的技術(shù)手段，并在接入網(wǎng)以及和核心網(wǎng)的合理演進過程中發(fā)揮了十分重要的作用。本文從基于IMS的重疊網(wǎng)絡(luò)、多路傳輸協(xié)議等多個方面對以IMS重疊網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的多路徑傳輸相關(guān)技術(shù)進行了闡述。

關(guān)鍵詞：IMS；重疊網(wǎng)絡(luò)；多路徑傳輸；關(guān)鍵技術(shù)

中圖分類號：TP393 文獻標志碼：A

從實際情況來看，現(xiàn)階段IMS并沒有實現(xiàn)大幅度地提升電信業(yè)務(wù)的效果，從整體上看IMS的應(yīng)用及其服務(wù)還處在初級階段，發(fā)展速度相對較慢，在技術(shù)層面還有許多難題需要克服。本文意在通過對以IMS重疊網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的多路徑傳輸相關(guān)技術(shù)的研究，將傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量問題合理解決。

1 基于IMS的拓撲感知重疊網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

過去的IMS網(wǎng)絡(luò)，將網(wǎng)絡(luò)被分成業(yè)務(wù)平面、控制平面以及傳輸平面3種平面。業(yè)務(wù)平面發(fā)揮業(yè)務(wù)以及應(yīng)用等功能，控制平面發(fā)揮控制信令功能，而傳輸平面用于管控傳輸方面。本文在這里提出拓撲感知的重疊網(wǎng)絡(luò)是在控制平面中增加OSF功能實體來達到在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進行重疊網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的目的。這個框架內(nèi)OSFHE RACS等相關(guān)功能結(jié)構(gòu)協(xié)同管理重疊網(wǎng)絡(luò)，從而促使傳輸路徑的多樣化，充分發(fā)揮應(yīng)用層傳輸功能。

2 多路徑傳輸協(xié)議

2.1 SCTP協(xié)議

SCTP協(xié)議是一種通用的傳輸層單播協(xié)議，該協(xié)議面向連接，具有較強的可靠性。SCTP協(xié)議能夠采用很多個獨立路徑來進行數(shù)據(jù)傳輸。SCTP的端點可以由一個或多個IP地址構(gòu)成，其兩端點間的連接叫作偶聯(lián)，偶聯(lián)可以由多個路徑組合而成，這些路徑可以分為主路徑和從路徑。主路徑承擔(dān)傳輸數(shù)據(jù)作用，從路徑是用于重新傳輸或信息傳輸，并且還能以備用路徑方式實現(xiàn)路徑冗余。一般狀態(tài)下，相關(guān)數(shù)據(jù)只能沿主路徑傳輸，但在主路徑發(fā)生無法連接的情況時，就可以通過從路徑來實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。

2.2 CMT—SCTP協(xié)議

盡管SCTP從協(xié)議層面對多路徑傳輸進行支持，但該協(xié)議本身卻禁止多路徑并行傳輸。SCTP設(shè)計的初衷是為了在可靠性不強的IP網(wǎng)絡(luò)中，采用多種網(wǎng)絡(luò)接口方式來實現(xiàn)穩(wěn)定的傳輸服務(wù)。為使SCTP能夠?qū)崿F(xiàn)對多路徑并行傳輸?shù)闹С?，不少專業(yè)人士相繼提出了多項改進措施。CMT—SCTP協(xié)議是其中較為典型的方案，該協(xié)議對SCTP支持多路徑傳輸中存在的問題進行了總結(jié)，主要包括發(fā)送端出現(xiàn)的快速重傳問題、擁塞窗口增長問題以及接收端存在的少量延遲確認造成的消息流量增加的問題等。

3 支持多路徑傳輸?shù)膬?nèi)容分發(fā)IMS架構(gòu)

3.1 體系結(jié)構(gòu)

為實現(xiàn)基于IMS核心架構(gòu)的下一代網(wǎng)絡(luò)能夠提供內(nèi)容分發(fā)機制，一定要以IMS架構(gòu)實際要求為前提來開展設(shè)計工作。IMS對終端的接入方面要求相對苛刻，一定要確保在IMS傳輸層管理下有效接入終端。在IMS重疊網(wǎng)絡(luò)中接入CDN緩沖代理服務(wù)器，可把它當(dāng)作一種特殊的MDF。盡管CDN技術(shù)對解決內(nèi)容分發(fā)問題起到了一定的作用，但如果突發(fā)訪問量非常大，特別是需要極大帶寬的流媒體服務(wù)等，CDN緩沖代理仍存在集中式網(wǎng)絡(luò)常有的單點效應(yīng)等問題。

本文提出一種以IMS重疊網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的內(nèi)容分發(fā)機制，利用整合CDN技術(shù)和P2P重疊網(wǎng)絡(luò)，來進行高效的內(nèi)容分發(fā)。這種機制以IMS基本架構(gòu)為基礎(chǔ)，經(jīng)過OSF功能實體的增加，來構(gòu)建和管理重疊網(wǎng)絡(luò)。相比于標準流媒體服務(wù)IMS架構(gòu)，OSF能充分實現(xiàn)重疊網(wǎng)管理、資源搜索等功能，從而把重疊網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢有效發(fā)揮出來，對以往的不足之處進行彌補。

3.2 媒體分發(fā)重疊網(wǎng)

作為DHT的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，OSF有效聯(lián)結(jié)諸多IMS自治域。DHT網(wǎng)絡(luò)可以保存流媒體資源相關(guān)位置數(shù)據(jù)信息，這些位置信息涵蓋了相關(guān)直播節(jié)目地址以及流媒體服務(wù)地址等。OSF只具有重疊網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)件和管理功能，不具備媒體內(nèi)容的存放功能，媒體內(nèi)容通常在CDN緩沖代理服務(wù)器或服務(wù)終端中存放著。CDN緩沖代理服務(wù)是一種對等節(jié)點，具有一定的特殊性，主要用于為終端提供備用資源。

正常情況下，流媒體數(shù)據(jù)可以在各個終端間實現(xiàn)共享，只是在服務(wù)初期通過CDN代理緩沖來促使流媒體服務(wù)快速響應(yīng)，而數(shù)據(jù)緩沖一定時間后就會在多路徑傳輸?shù)幕A(chǔ)上，同其他候選服務(wù)節(jié)點交換數(shù)據(jù)，同時中止CDN代理緩沖服務(wù)器的資源獲取。值得一提的是，只有在特殊時刻才將代理緩沖服務(wù)器急速切回來，以達到快速恢復(fù)業(yè)務(wù)的目的。

4 多路徑傳輸無縫切換機制

4.1 支持MIH的IMS架構(gòu)

盡管IMS架構(gòu)的接入無關(guān)性為異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)融合提供了基本前提，但各標準化組織對于IMS異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的垂直切換方面并沒有制定出真正的實現(xiàn)標準。把IMS網(wǎng)絡(luò)與MIH有效結(jié)合，合理發(fā)揮IMS多接入特性的作用，以實現(xiàn)對接入網(wǎng)資源的充分利用，是實現(xiàn)下一代網(wǎng)絡(luò)垂直切換的最重要問題。為了將IMS與MIH有效地結(jié)合在一起，本文提出一種支持MIH的IMS架構(gòu)，在改進現(xiàn)有IMS基礎(chǔ)上，將MIH特性有效利用，以達到IMS異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)無縫垂直切換的目的。相比于以往的多接入網(wǎng)絡(luò)，該架構(gòu)將HF、MIHIS和MMF合理引入進來，從而促使異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)垂直切換功能的實現(xiàn)。

4.2 移動管理

為保證MIH輔助的IMS異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)垂直切換的順利完成，這就需要多個功能實體協(xié)調(diào)配合來實現(xiàn)。這種無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)包括UMTS、WIMAX以及WLAN等網(wǎng)絡(luò)。移動終端從UMTS蜂窩網(wǎng)絡(luò)輻射區(qū)域內(nèi)穿過，并進入WIMAX與Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)區(qū)域，從而脫離蜂窩網(wǎng)絡(luò)輻射區(qū)域。由于垂直切換十分復(fù)雜，這里將此切換過程劃分成鏈路事件訂閱、資源可用性審核、資源準備、新鏈路建立以及舊鏈路拆除5個環(huán)節(jié)。

4.3 無線垂直切換

陰影衰落、移動衰落以及功率損失等是無線信號的主要衰落類型，在這些衰落現(xiàn)象的影響下，無線網(wǎng)絡(luò)連接的穩(wěn)定性與可靠性難以得到有效保證。無線鏈路質(zhì)量是進行無線網(wǎng)絡(luò)切換的主要參考因素，對無線信號設(shè)定鏈路質(zhì)量閾值，以便于及時判斷接入網(wǎng)鏈路狀態(tài)，而以上衰落因素常常出現(xiàn)，造成短期內(nèi)無線鏈路質(zhì)量存在波動現(xiàn)象，進而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)切換行為出現(xiàn)錯誤。

為有效減少這些情況的出現(xiàn)，應(yīng)以無線鏈路質(zhì)量評價標準和無線網(wǎng)絡(luò)切換算法為基本依據(jù)，進行合理分析。現(xiàn)階段評價無線網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的指標相對較多，同時不同標準化組織制定的指標也都存在差異。常見的無線網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量評價指標有信號強度、信噪比以及誤碼率等等。由于異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)評價的各種指標差異性很大，這影響到無線網(wǎng)絡(luò)的垂直切換。所以，統(tǒng)一的鏈路評價指標對無線垂直切換算法的順利實現(xiàn)起到巨大的促進作用。

結(jié)語

新時代背景下，融合通信持續(xù)快速發(fā)展，IMS的商業(yè)價值也將引起廣大運營商的重視。IMS良好的融合能力優(yōu)勢以及全IP的進一步發(fā)展將其商業(yè)價值有效呈現(xiàn)出來。當(dāng)前以IP網(wǎng)絡(luò)為核心的IMS架構(gòu)面臨的首要任務(wù)就是服務(wù)質(zhì)量問題。筆者從基于IMS的重疊網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、多路傳輸協(xié)議、內(nèi)容分發(fā)機制以及無縫切換機制等方面著手，分析和研究了基于IMS重疊網(wǎng)絡(luò)的多路徑傳輸關(guān)鍵技術(shù)要點，以期為IMS服務(wù)質(zhì)量的解決貢獻一份力量。

參考文獻

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