移動互聯(lián)網(wǎng)的端到端QoS的幾點思考

馬英

摘 要：移動互聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)與移動通信系統(tǒng)的融合與發(fā)展，隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展，用戶對移動場景下的移動互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)質(zhì)量及有線網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量的要求越來越高，希望可以實現(xiàn)移動互聯(lián)網(wǎng)的無延遲、無阻塞、高質(zhì)量服務(wù)。但由于移動網(wǎng)絡(luò)的資源及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)具備動態(tài)性，這就增加了實現(xiàn)移動互聯(lián)網(wǎng)端到端QoS的難度。為實現(xiàn)移動互聯(lián)網(wǎng)中端到端QoS，就需要在移動互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，解決移動管理、移動QoS協(xié)議、無線資源管理、分組調(diào)度等關(guān)鍵技術(shù)。

關(guān)鍵詞：移動互聯(lián)網(wǎng)；端到端；QoS

1 移動互聯(lián)網(wǎng)中存在的QoS協(xié)議

為在互聯(lián)網(wǎng)中支持QoS，提出了IntServ及Diffserv兩種 QoS體系構(gòu)造，但由于IntServ及Diffserv體系的設(shè)計對象屬于有線網(wǎng)絡(luò)，為實現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)中支持QoS，就需要將兩種QoS體系構(gòu)造進(jìn)行擴展，以實現(xiàn)QoS協(xié)議在移動或無線場景下的應(yīng)用。移動互聯(lián)網(wǎng)中IntServ/RSVP的QoS協(xié)議擴展：

1.1 MRSVP協(xié)議

MRSVP協(xié)議保證了MH（移動主機）的QoS.MRSVP中資源主動預(yù)留與被動預(yù)留的兩種資源預(yù)留的類型。在當(dāng)前，MH在子網(wǎng)中資源預(yù)留的方式為主動預(yù)留，在未來，MH在子網(wǎng)中的資源預(yù)留方式將會發(fā)展為被動預(yù)留。采用被動預(yù)留的方式，為增強資源利用率，被動預(yù)留資源允許其他應(yīng)用使用。

但MRSVP協(xié)議的信令額外開銷較大，加上MRSVP協(xié)議地實現(xiàn)需要具備MH移動模型，并在MH可能訪問的子網(wǎng)中提前預(yù)留資源，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)資源利用率降低。

1.2 隧道中IntServ/RSVP協(xié)議

實現(xiàn)Mobile IP與RSVP相互操作的關(guān)鍵在于隧道中路由器能否識別RSVP報文，能否為數(shù)據(jù)流做出預(yù)留資源。為此提出RSVP報文穿越隧道方案，當(dāng)端到端RSVP會話在隧道中經(jīng)過時，將RSVP會話映射為RSVP隧道會話，然后由RSVP隧道會話從隧道出口往隧道入口方向根據(jù)通過隧道總流量，進(jìn)行資源預(yù)留。

這種方法不能徹底的保證MH的QoS，需要經(jīng)過三角路由器，分組延遲大；優(yōu)點在于不需要將現(xiàn)存RSVP協(xié)議做較大變更。除此之外，還有DRSVP協(xié)議及多播的RSVP協(xié)議，尤其是DRSVP協(xié)議，可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)帶寬變化調(diào)整QoS應(yīng)用，提高網(wǎng)絡(luò)資源利用率。

2 實現(xiàn)移動互聯(lián)網(wǎng)端到端的QoS關(guān)鍵技術(shù)

為實現(xiàn)在移動互聯(lián)網(wǎng)中提供QoS應(yīng)用，保證網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量，就需要在進(jìn)行移動互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)的研究，并解決移動管理、移動QoS協(xié)議、無線資源管理、分組調(diào)度（可借用有線網(wǎng)絡(luò)研究結(jié)果）等關(guān)鍵技術(shù)。

2.1 移動互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)的研究

移動互聯(lián)網(wǎng)屬于移動通信網(wǎng)絡(luò)及Internet技術(shù)的融合、發(fā)展的產(chǎn)物，根據(jù)研究，獲得Internet層次結(jié)構(gòu)與移動互聯(lián)網(wǎng)層次結(jié)構(gòu)如下：

在移動互聯(lián)網(wǎng)體系機構(gòu)中，傳輸服務(wù)層包括有線傳輸及無線傳輸，負(fù)責(zé)提供物理媒體的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)；網(wǎng)絡(luò)層屏蔽了底層不同的運輸形式，使用異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，提供端到端多媒體服務(wù)、移動支持及QoS服務(wù)、開放應(yīng)用接口的服務(wù)；運輸層開放應(yīng)用接口、對QoS服務(wù)提供支持，保障端到端數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?；?yīng)用服務(wù)層是針對客戶，提供可制定的服務(wù)。

2.2 端到端QoS協(xié)議機制

根據(jù)下圖，可以看出IETF QoS體系結(jié)構(gòu)在Internet層次結(jié)構(gòu)中所對應(yīng)的位置：

可以說，移動互聯(lián)網(wǎng)端到端QoS協(xié)議機制是在整體層次結(jié)構(gòu)中的運輸層與網(wǎng)絡(luò)層中進(jìn)行研究的，針對邊緣為移動設(shè)備、主干為固定高速網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)場景，分析協(xié)議擴展性及兼容性特征，一般選擇加固網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，做適應(yīng)性擴展為主。如對傳統(tǒng)數(shù)據(jù)預(yù)留做擴展，讓其能夠在更短的時間內(nèi)作出移動信令反應(yīng)，并與固定網(wǎng)絡(luò)透明交互。

移動互聯(lián)網(wǎng)在運輸層中端到端QoS協(xié)議機制的總體趨勢如下：骨干網(wǎng)采用Diffserv體系，無線接入網(wǎng)采用的是IntServ體系或Diffserv體系。Diffserv體系不需要信令協(xié)議，但Diffserv一般要求寬帶過度預(yù)留，不適合QoS的精確控制；IntServ體系則可以針對每個流進(jìn)行資源預(yù)留，從而確保服務(wù)質(zhì)量，但其擴展性較差。

綜合分析后，本文決定于骨干網(wǎng)中采用Diffserv QoS模型，無線訪問網(wǎng)絡(luò)之中采用IntServ QoS模型，綜合處理，獲得良好效果。

2.3 無線資源管理

在提供移動互聯(lián)網(wǎng)端到端QoS時，要做好無線資源管理研究，本文認(rèn)為，無線資源管理首先需使用隨機模型對資源進(jìn)行提前預(yù)留，并根據(jù)切換連接丟棄率預(yù)留部分資源，然后將預(yù)留資源數(shù)量R（t）模型轉(zhuǎn)化為時間t的隨機過程，并通經(jīng)過Markov模型計算，得出預(yù)料資源的數(shù)量。在系統(tǒng)運行中，分析預(yù)留資源的數(shù)量，并做動態(tài)調(diào)整，根據(jù)切換連接丟失率確定預(yù)留資源的減少或增多。

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