基于IMS重疊網(wǎng)絡(luò)的多媒體訪問控制系統(tǒng)

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(wù)，存在網(wǎng)絡(luò)流量和負(fù)載集中（可能導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)傳輸瓶頸）、網(wǎng)絡(luò)資源調(diào)度困難等諸多問題。本項(xiàng)目借鑒內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)、P2P等互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)思想，結(jié)合數(shù)據(jù)網(wǎng)結(jié)構(gòu)對(duì)QoS的要求，提出一種基于重疊網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)網(wǎng)傳輸模式，并在重疊網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)一步構(gòu)建面向“媒體內(nèi)容組播”和“互動(dòng)消息會(huì)話”應(yīng)用的內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)模型，為NGN行政電話、調(diào)度軟交換的多媒體業(yè)務(wù)的推廣奠定基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵字】 IMS 媒體服務(wù) 重疊網(wǎng)絡(luò)

一、引言

隨著數(shù)據(jù)媒體業(yè)務(wù)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(wù)訪問時(shí)，數(shù)據(jù)傳輸完全依賴承載網(wǎng)的單徑傳輸，網(wǎng)絡(luò)訪問路徑過長(zhǎng)，存在網(wǎng)絡(luò)流量和負(fù)載集中、網(wǎng)絡(luò)資源調(diào)度困難、訪問質(zhì)量不好等諸多問題。特別的對(duì)于現(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò)，NGN行政電話、調(diào)度軟交換等多媒體業(yè)務(wù)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(luò)帶寬，提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量，但是相應(yīng)需要的都是巨額的投資，而且這種基礎(chǔ)建設(shè)不能無(wú)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(lái)解決上述問題。

二、相關(guān)工作

傳統(tǒng)的基于IMS的媒體服務(wù)采用信令和媒體都集中的模式構(gòu)建。以IPTV業(yè)務(wù)為例，內(nèi)容和數(shù)據(jù)源由內(nèi)容服務(wù)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(wù)器為中心的內(nèi)容分發(fā)機(jī)制存在C/S結(jié)構(gòu)的典型特征。CDN網(wǎng)絡(luò)的研究與引入雖然在一定程度上解決了集中式服務(wù)的缺點(diǎn)，但目前研究大多是針對(duì)Internet展開，由于Internet的龐大及復(fù)雜的特殊性QoS很難保證，所以以下一代網(wǎng)絡(luò)的核心體系結(jié)構(gòu)IMS為基礎(chǔ)的研究將會(huì)更加重要。近期CDN與P2P網(wǎng)絡(luò)結(jié)合的研究也日漸增多，通過對(duì)CDN與P2P網(wǎng)絡(luò)特性的互補(bǔ)，有利于資源共享、帶寬利用、負(fù)載均衡的實(shí)現(xiàn)。

三、技術(shù)原理

重疊網(wǎng)被定義為運(yùn)行在一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)上的網(wǎng)絡(luò)，能夠在基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)上提供附加能力，改變下層網(wǎng)絡(luò)的性能或功能。同時(shí)，重疊網(wǎng)絡(luò)也是一種面向應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)，節(jié)點(diǎn)之間往往采用虛連接或邏輯連接的方式完成網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建。典型的重疊網(wǎng)絡(luò)包括：P2P網(wǎng)絡(luò)、CDN網(wǎng)絡(luò)、云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)等。本文實(shí)現(xiàn)基于重疊網(wǎng)絡(luò)的多路徑傳輸?shù)膬?nèi)容分發(fā)機(jī)制的基礎(chǔ)就是基于電力通信骨干網(wǎng)的重疊網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。本文在的流媒體IMS架構(gòu)的基礎(chǔ)上，通過增加OSF功能實(shí)現(xiàn)重疊網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建。與標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)架構(gòu)相比，OSF可以提供重疊網(wǎng)管理、資源搜索、網(wǎng)絡(luò)距離測(cè)量、策略執(zhí)行等功能，充分發(fā)揮重疊網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)，彌補(bǔ)傳統(tǒng)電力通信網(wǎng)業(yè)務(wù)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(luò)的數(shù)據(jù)網(wǎng)媒體內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)，可以使采用最佳的網(wǎng)絡(luò)路由來(lái)訪問資源庫(kù)，節(jié)省承載網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)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(gè)模塊，一般的可以部署到四臺(tái)服務(wù)器上，實(shí)現(xiàn)接入管理、資源管理、拓?fù)涔芾砗捅O(jiān)控管理。接入管理用來(lái)管理用戶端計(jì)算機(jī)接入，資源管理用來(lái)存儲(chǔ)資源信息，拓?fù)涔芾韥?lái)管理資源的最佳訪問路徑，監(jiān)控管理用來(lái)監(jiān)控資源最佳訪問路徑的有效性。

計(jì)算機(jī)用戶端首先通過外部網(wǎng)絡(luò)訪問接入管理服務(wù)器，接入管理將請(qǐng)求的資源信息傳送到資源管理服務(wù)器，從資源管理中存儲(chǔ)的資源進(jìn)行比對(duì)，如果資源匹配，則從拓?fù)涔芾矸?wù)器中對(duì)應(yīng)取出最佳訪問網(wǎng)絡(luò)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(luò)連接訪問。監(jiān)控管理用于監(jiān)控資源管理和拓?fù)涔芾淼臄?shù)據(jù)內(nèi)容，對(duì)于資源管理，監(jiān)控資源的有效性，如果某個(gè)資源失效，則通知監(jiān)控資源管理刪除該資源；對(duì)于拓?fù)涔芾?，監(jiān)控所有的網(wǎng)絡(luò)連接線路，每隔一天自動(dòng)檢測(cè)所有拓?fù)浣Y(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(luò)模式下，對(duì)服務(wù)的需求有了提高，資源的占用以及服務(wù)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(shí)際需求。由此可見，整個(gè)系統(tǒng)是全分布，沒有瓶頸的存在。所以，從理論上來(lái)說，重疊網(wǎng)絡(luò)模式的擴(kuò)展可以無(wú)限的增加。

五、關(guān)鍵技術(shù)

為了提高一些多用戶同時(shí)下載熱點(diǎn)文件的傳輸速率，重疊網(wǎng)絡(luò)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(biāo)準(zhǔn)，甚至還定義了一套積分的標(biāo)準(zhǔn)，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(diǎn)下載文件，多用戶同時(shí)下載一個(gè)文件時(shí)，將該文件分段，每個(gè)用戶下載其中的一部分?？蛻舳塑浖诰W(wǎng)絡(luò)上搜索下載同一個(gè)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(lái)的文件。MFTP充分運(yùn)用下載用戶之間的帶寬傳輸數(shù)據(jù)，從而減輕服務(wù)器負(fù)擔(dān)，提高下載速度和系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。多源傳輸機(jī)制的出現(xiàn)使得在信息傳輸方面擁有網(wǎng)絡(luò)層傳輸不能比擬的優(yōu)勢(shì)。

六、結(jié)語(yǔ)

IMS作為下一代網(wǎng)絡(luò)的核心架構(gòu)越來(lái)越受到廣泛的關(guān)注和認(rèn)可，它的接入無(wú)關(guān)性、可擴(kuò)展性、可伸縮性、等特點(diǎn)為未來(lái)固網(wǎng)移動(dòng)網(wǎng)以及三網(wǎng)融合提供了基礎(chǔ)。隨著4G網(wǎng)絡(luò)的成熟、部署及試商用，未來(lái)以IMS為核心的全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)將會(huì)更加顯示出其重要性，未來(lái)工作將專注于該機(jī)制的完善及針對(duì)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化。