（通信与信息系统专业论文）ims系统的qos研究.pdf

摘要 i m s 系统中的q o s 研究 专业：通信与信息系统 硕士生：乔雅莉 导师：胡乐明教授 摘要 i p 多媒体子系统( i m s ) 是3 g p p 在1 1 5 提出的用于控制多媒体应用的系统。 它旨在集成移动通信与i n t e r n e t 技术而将 n t e m e t 服务的强大性能及丰富资源带 入移动环境。同时由于i m s 使用s i p 作为会话控制协议和与接入的无关性这两 大主要特点，使得它也被看作是未来网络融合的解决方案。目前，i m s 已经成为 业界的一个热点i 舌题。 随着多媒体业务的迅速发展，传统的“尽力而为”的i p 服务因为其不可预 测的时延和丢包性能，已不能满足人们日益增长的对业务质量的要求。所以，如 何保证i m s 系统的服务质量成为了一个关键的问题。 本论文在深入研究i m s 系统q o s 机制的基础上，建立了一个简化的端到端 的i m sq o s 模型，而且在i m s 的策略执行点应用接纳控制，在通信网的核心网 部分应用新的d s c p 标记，实现了一种基于业务应用的i m sq o s 控制模式，获 得了能比原有模型更有效她利用带宽资源，减小端到端时延的效果。 关键字： i p 多媒体子系统、服务质量、接纳控制、模糊控制、区分服务标记 s t u d yo f t h eq o s i ni m s m a j o r ：t e l e c o m m u n i c a t i o na n di n f o r m a t i o ns y s t e m s n a m e ： q i a oy a l j m e n t o r ：p r o f e s s 盯h ul c m i n g a b s t r a c t i pm u l t i m e d i as u b s y s t e m ( d 讧s ) i sa3 g p pr e l 5s t a n d a r d i z e dc o n t r o ld o m a i n f o rm u l t i m e d i as e r v i c e s i ta i m st ob r i n gt h ep l e n t yo f i n t e r n e ts e r v i c e si n t ot h em o b i l e c o m m u n i c a t i o ne n v i r o n m e n tb yi n t e g r a t i n gt h em o b i l ec o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g i e s w i 也t h ei n t e r n e tt e c h n o l o g i e s 。s i n c et w oo fi t sm a i nf e a t u r e sa r eu s i n gs i pa st h e s e s s i o n c o n t r o lp r o t o c o la n dr e g a r d l e s so f t h ea c c e s st e c h n o l o g i e s ，i ti sa l s oc o n s i d e r e d a st h es o l u t i o no f t l l ef m c ( f i x e da n dm o b i l ec o n v e r g e n c e ) i nt h ef u t u r e n o wi th a s b e c a m eah o tt o p i ci nt h er e l a t e df i e l d a l o n gw i t ht h er a p i dg r o w i n gu s eo ft h em u l t i m e d i as e r v i c e s ，t h ea d d e d r e q u i r e m e n t so ft h eq u a l i t yc a nn o tb ef u l f i l l e db yt h et r a d i t i o n a l b e s te f f o r t 口 s e r v i c ew h i c hi ss u b j e c tt ou n p r e d i c t a b l ed e l a y sa n dl o s s s oh o wt og u a r a n t t h e q o s ( q u a l i t yo f s e r v i c e ) i ni m sb e c o m e sac u r i a lp r o b l e m t h i sp a p e ra i m st or e s e a r c ht h eq o sm e c h a n i s mo fi m sa n de s t a b l i s has i m p l e e n dt oe n dq o sm o d e l w h i c hi n c l u d et h ea p p l i c a t i o no ft h ea d m i s s i o nc o n t r o li nt h e p o l i c ye n f o r c e m e n tp o i n ta n d t h en e wd s c pm e t h o di nt h ec o r en e t w o r k c o n t r a c t e d t ot h eo r i g i n a ld s c rt h en e wm o d e li sb a s e do nt h ea p p l i c a t i o n i th a sab e t t e re f f e c t o nt h ee f f i c i e n tu s eo f t h eb a n d w i d t ha n dd e c r e a s i n gt h et r a n s f e rd e l a y k e y w o r d s ： i m s ，q o s ，a d m i s s i o nc o n t r o l ，f u z z yc o n t r o l ，d s c p , 第1 章绪论 第1 章绪论 1 1 论文研究的背景和意义 i p 多媒体子系统( i m s ，i pm u l t i m e d i as u b s y s t e m ) ，是3 g p p 在r e l e a s e 5 版本 提出的支持i p 多媒体业务的子系统，它的核心特点是采用s i p 协议和与接入的 无关性。在提出i m s 之初，它是基于分组域( p s ) 基础之上的，只支持2 g 和 3 g 的移动接入方式，没有考虑支持固定接入方式。但在网络融合的发展趋势下， 3 g p p ，e t s i 和i t u t 都在研究基于i m s 的网络融合方案，目的是使i m s 成为 基于s i p 会话的通用平台，同时支持固定和移动的多种接入方式，实现固定网和 移动网的融合【1 j 。目前，以欧洲e t s i 为代表的t i s p a n 提出了基于 m s 的体系 架构作为n g n 的主体架构，认为 m s 代表了n g n 网络发展的方向。在n g n 的框架中，终端和接入网络是各种各样的，而基于s i p 会话的核心网络只有一个 m s 网络。i m s 系统采用s i p 协议进行端到端的呼叫控制，为同时支持固定和移 动接入提供了技术基础，也使网络融合成为可能。从各个国际标准组织对于 m s 的研究来看，基于i m s 的网络融合是网络发展的方向。目前基于i m s 的网络融 合的研究还在初级阶段，技术还不够成熟，其标准化工作是当前研究的重点。 提出i m s 概念的另一原因，也是i m s 系统的一大优势可以提供多媒体 业务的q o s 保证。在分组交换域( p s 域) 上提供实时多媒体业务，存在的主要 问题是没有q o s 保证，服务质量只能做到“尽力而为”，也就是说，网络不能 为用户的每一次连接所需要的带宽和可以容忍的延迟提供保证。例如，v o i p 会 话业务对时延和抖动的要求很高，过大的延迟和抖动会让用户无法理解对端传来 的话音。因此，建立i m s 的一个主要目的是给实时多媒体业务提供q o s 保证。 i m s 在会话建立之初就进行q o s 预定的过程，以保证用户能获得预期的服务。 对于 m s 中的q o s 问题，3 g p p 标准做出了相应的规定。i b i s 的q o s 主要包括 i mc n ( i p 多媒体核心网络) 子系统会话的q o s 要求和i mc n 子系统信令的q o s l 第l 章绪论 要求两个方面，内容涉及q o s 信令和会话控制之问的独立性、端到端q o s 信令 和资源分配的必要性、i p 和u g l s 承载业务层的q o s 信令协商和资源分配、i p 和u m t s 承载业务层资源获得的限制、会话控制和q o s 信令资源分配之间的调 整、q o s 信令和资源分配的效率等方面e 2 i 。 目前3 gi m s 的标准还在制定中，产品还不够成熟，国内运营商对3 g 网络 的制式和版本还不能确定，但正是因为i m s 支持多种接入方式的特性以及有效 的q o s 保证，造成了其q o s 实现和管理的复杂性。具体分析如下： 首先，从技术的角度理解q o s 实施的复杂性。i m s 网络是基于分组域的， 二者都需要建立在i p 承载网之上。因此， m s 的q o s 实施必须与i p 网的q o s 结合起来，进行全程全网的实施。i t u ts g l 3 在y q o s a r 草案中定义了i p 接入 阿的q o s 框架。包括控常 平面、用户平面、管理平面，q o s 功能模块包括接入 控耕、拥塞反馈、计量和溅量、策略及策略配置、队列和调度、资源预留、服务 等级管理、费率表征和流量标识等。在i m s 网络中，要考虑i p 承载层面和u m t s ( 通用移动通讯系统) 承载层面，同时u m t s 承载又可以分解为r a b 承载( 无 线接入承载) 和c n b 承载( 核心网络承载) 。总体来说，q o s 的实施从横向看 要求端到端的实施保证，从纵向看要求o s i 七层协议栈的实施保证。另外，i m s q o s 的实施必须与网络安全的实施以及组网结构结合在一起考虑，例如：v p n 、 i p 隧道或n a p t f i r e w a l l 等技术对q o s 的影响；i p v 4 承载和i p v 6 承载对i m s 的 影响；i p 承载对信令面和用户面的影响等。 其次，从业务的角度明确q o s 实施的目标。主要是明确各种业务需要实现 何种程度的q o s 保障，因为额外的q o s 保障意味着额外的资源投入，不同程度 的保障意味着成本的代价不同。分组型业务和传统电路型业务在资费模式、业务 模式、甚至商业模式上都有所不同，这就要求运营商深入评估q o s 实施成本与 收益的平衡。 再者，从计费的角度制定适合市场的q o s 计费模式。选取可衡量的关键q o s 指标，伊j 如从网络层面可以选取上行，下行平均吞吐量、响应时延、可靠性、用 户优先级等指标，从应用层面可以选取音乐的音质、静态图片的清晰度、动态图 像的帧速率等，另外，结合基本流量和内容计费，可以带t 定适宜的组合计费原则 和优惠手段，支持捆绑产品和打包产品的推出。 最后从管理的角度对q o s 进行测量和监控；从用户感知的角度，考虑q o s 2 第1 章绪论 实施的细节等，都有很多复杂的问题需要去深入地研究。 总之，只有达到“可配置、可预见，可协商、可管理，可感知”的五大目标 i m s 的q o s 实施才能达到业务可运营的需求脚。 1 2论文研究的目标 从目前i t u - t 、3 g p p 、t i s p a n 等标准组织对于i m s 的研究来看，基于i m s 的网络融合是网络发展的大趋势。国外有些电信运营商也已经将i m s 网络商用， 但由于对i m s 的研究还不成熟，所以目前在国内i m s 还是处于研究和测试阶段。 众所周知，m 传输协议只支持尽力而为( b e s te f f o r t ) 地服务方式。不能保 证严格意义上的服务质量( q o s ) ，而随着v o i p 、视频会议、远程教学、网上 电子商务、可视电话等新业务的开发，尽力而为地服务方式不能达到业务流传输 的低时延、低抖动、低丢包率等技术要求，也就不能向客户提供满意的服务。作 为基于m 的新网络i m s 系统，如何在这样的情况下保证端到端的服务质量，正 是本文的研究重点。 本文的目标在于针对现有i m s 网络的q o s 状况，提出在策略执行点采用基 于测量的接纳控制，在核心网采用基于应用的新d s c p 标记的端到端q o s 改进 方案，并利用o p n e t 网络仿真软件，设计i m s 系统简化模型，依照提出的方案 在核心网这一侧进行仿真验证和分析。 1 3 论文的组织结构 全文共由六章组成，具体内容安排如下： 1 第一章为绪论，阐述了论文选题的背景和意义，以及论文的研究目标，列出 论文的组织结构。 2 第二章详细介绍了i m s 系统，包括各项国际标准和网络中各个网元的作用与 功能。 3 第三章详细介绍了i m s 系统的q o s 机制，通过传统的i pq o s 模型来解析i m s 第1 章绪论 q o s 模型，并描述了i m sq o s 的实现流程。 4 第四章，分析 m s 系统基于策略的q o s 机制。提出在i m s 系统中引入基于 测量的接纳控制算法一测量和算法，并用模糊控制理论的思想来动态调整 测量和算法中时间窗口t 的大小，以此提高网络的利用率。 5 第五章，建立i m s 端至端的q o s 模型和新的d s c p 标记，并对其进行仿真分 析。i m s 端到端的q o s 模型在接入网侧采用i n t s e r v f r s v p ，在核心网侧采用 d i f f s e r v ；新的d s c p 标记是基于不同的业务进行划分，与基于q o s 要求相 近性的传统d s c p 标记不同。 & 第六章，是本文的结论部分，旨在对论文研究工作的总结和展望。 4 第2 章i m s 系统介绍 2 1i m s 的起源 第2 章 im s 系统介绍 从简单的电报电话通信发展到包括语音、数据和多媒体在内的多元化通信， 目前的通信环境发生了巨大的变化。而电信运营商针对一个业务建立一个网络的 传统解决方案，造成了多业务网络共存的局面。用户要想在单一终端使用多种通 信业务，就必须要与多业务网络建立连接，甚至多业务网络之间要建立连接，这 样通信网络的融合无疑对各个网络的网络质量、网络能力，通信协议、以及计费、 认证等方面都有了新的要求。但实现用户享受多种通信服务的“统一体验”，是 通信事业发展的方向，因此目前业界非常关注电信网与互联网的融合、移动网与 固定网的融合。 在此背景下，3 g p p 在r 5 版本中提出了m 多媒体子系统( i m s ) ，它是独立 于接入技术提供i p 多媒体业务的体系架构，为基于i p 的移动和固定通信融合提 供了基础，被业界认为是通信网络演进的一个重要阶段。i m s 系统的主要特点在 于：基于s i p 的会话控制，接入方式的无关性，水平体系的架构，业务与控制的 分离，丰富的组合业务的提供等【4 l 。 1 基于s i p 的会话控制 i m s 的核心功能实体是呼叫会话控制功能( c s c f ) 单元，它向上层的服务 平台提供标准的接口，使业务独立于呼叫控制。为了实现接入的独立性及与 i n t e m e t 互操作的平滑性，i m s 采用基于i e t f 定义的会话初始协议( s i p ) ，并进 行了移动特性方面的扩展。i m s 网络的终端与网络都支持s i p ，s i p 成为i m s 域 唯一的会话控制协议。这一特点实现了端到端的s i p 信令互通，同时也体现了终 端智能化的网络发展趋势，使网络的业务提供更灵活。 2 接入无关性 i m s 网络的通信端点( 终端) 与网络是通过i p 互通的，即通过i p c a n ( i p s 第2 章i m s 系统介绍 c o n n e c t i v i 锣a c c e s sn e t w o r k ) 来保证。椤唪如，u m t s 的无线接入网络( r a n ) 以 及分组域( p sd o m a i a ) 网络构成了移动的i p c a n ，用户通过p s 域的0 g s n 接 入到外部i p 网络。而为了支持w l a n 、w i m a x 、x d s l 等不同的接入技术，会 产生不同的i p c a n 类型。正是这种端至端的i p 连通性，使得i m s 真正与接入 无关，不再承担媒体控制器的角色，不需要控常b 综合接入设备( i a d ) 、接入网 关( a g ) 等实现对不同类型终端的接入适配和媒体控制。在【m s 网络中，i m s 与i p c a n 的关系主要体现在q o s 和计费方面，但并不关心底层接入技术的差异 性。 3 水平体系架构 m s 通过水平体系结构进一步推动了分层体系结构概念的发展。在水平体系 结构中，业务使能( e n a b l e r ) 和公共功能都可以重新用于其他多种应用。i m s 水平体系结构还特别对互操作性和漫游做了规定，并提供q o s 控制、计费和安 全管理等功能。 4 业务与控制分离 软交换的技术特点的核心是实现了承载与控制分离，这种分离使得承载网络 i p 化和承载网融合成为可能。但软交换并没有实现控制与业务的严格分离。它 与传统交换机一样，仍然承担了基本电信业务、补充业务、承载业务等的提供， 只是对智能业务和通过p a r l y 的增值业务的提供更加灵活。 i m s 则定义了标准的基于s i p 的i s c ( i p m u l t i m e d i a s e r v i c ec o n t r 0 1 ) 接口， 实现了业务与控制的完全分离。i m s 通过基于s i p 的i s c 接口，支持三种业务提 供方式，即独立的s i p 应用服务器方式、o s a s c s 方式和i m s s f 方式( 接入传 统智能网，体现业务继承性) 。而i m s 的核心控制网元不再需要处理业务逻辑， 只要通过分析甩户签约数据的初始过滤规财( i f c ) 触发到规则指定的应用服务 器，就可由应用服务器完成业务逻辑处理。 5 提供丰富而动态的组合业务 i m s 在个人业务实现方面采用比传统网络更加面向用户的方法。i m s 给用户 带来的一个直接的好处，就是实现了端到端的i p 多媒体通信。与传统的多媒体 业务是人到内容或人到服务器的通信方式不同，i m s 是直接的人到人的多媒体通 信方式。同时，i m s 具有在多媒体会话和呼叫过程中增加、修改和删除会话和业 务的能力，并且还可以对不同的业务进行区分和计费的能力。因此对用户而言， 6 第2 章i m s 系统介绍 i m s 业务以高度个性化和可管理的方式支持个人与个人以及个人与信息内容之 间的多媒体通信，包括语音、文本、图片和视频或这些媒体的组合。 基于以上的技术特点，i m s 目前在业界备受关注，被认为是网络演进的一个 重要阶段，是未来网络融合的聚焦点。 2 2i m s 的标准 i m s 在3 g p p 、3 g p p 2 、e t s i 、盯u t 等标准组中都占有一席之地。总体来 说，3 g p p 和t i s p a n 对于i m s 的研究比较深入和具体，并且二者的合作比较紧 密，但是在一些问题上还没有明确的结论，规范的制定方面还有很多工作要做。 从会议的文稿情况看，f g n g n 对于i m s 的研究刚刚开始，还处于功能需求研究 阶段d 1 。 2 2 13 g p p 3 g p p 在r 5 版本中最先提出了n “s 系统，在r 6 r 7 版本中继续完善。r 5 版本在2 0 0 2 年9 月冻结，r 6 版本在2 0 0 5 年3 月冻结，r 7 版本目前还没有冻结。 最初r 5 提供的是一个基本的框架和功能，是 m s 的第一个版本。r 6 版本更好 地解决了i m s 与外部网络的互通和【m s 支持各种业务的能力。从而使得i m s 网 络成为真正可以运营、可以使用的系统。1 1 7 版本则进一步在这些基础上引入了 固定网络的接入。所以，应该说r 7 版本是未来i m s 作为核心网络，作为固定和 移动网络或者是作为n g n 核心网络的一个基础版本。 2 2 23 g p p 2 3 g p p 2 在 m s 标准化方面的主要任务是将 m s 作为多媒体域解决方案的一 部分加以定义，进一步包含了分组数据子系统。多媒体域和c d m a 2 0 0 0 接入网 一起构成了3 g p p 2 的第三代全i p 核心网。3 g p p 2 吸收了3 g p p 的i m s 核心规范 第2 苹i m s 系统介绍 作为基础，重点解决底层分组和无线技术的差异，如： ( 1 ) 3 g p p 2 中不支持i m s 与分组数据予系统的i p 策略控制； ( 2 ) 3 g p p 2i m s 要求也支持i p v 4 ； ( 3 ) 计费解决方案； ( 4 ) 不支持c a m e l 有关功能。 2 2 3e t s i e t s it i s p a n 研究的焦点是如何在短期内实现n g n 。总体上，t i s p a nn g n 的核心阿包含的范围很广，它涵盖了多种子系统，其中包括基于s i p 的核心网。 在这样的框架下，n g n 可以实现基于s i p 的业务、基于s i p i 协议盼传统业务以 及基于r t s p 的业务等。t i s p a nn g n 核心阿中基于s i p 的核心网将采用3 g p p 定义的i m s 平台，并尽可能重用3 g p pr 6 版本的相关规范，但要求支持更多的 接入方式，包括x d s l 、w l a n 、l a n 、m a n 等。目前，e t s it i s p a n 正在制 定n g n 相关规范，命名为t i s p a nn g nr e l e a s e l 。t i s p a nn o nr e l e a s e l 总体 需求包括： ( 1 ) 固定终端可以获得3 g p pi m s 核心网提供的所有业务； ( 2 ) 能够全部或部分替代现有核心网提供的p s t n i s d n 业务。 关于i m s 的研究，t i s p a n 和3 g p p 的合作比较紧密，并成立了联合工作组 研究n ( n i m s 相关问题。在3 g p p 与t i s 队n 的联合工作下，目前t i s p a i n n g n n “s 也取得了不少的进展。t i s p a n 在第9 次全会上确定i m s 基于3 g p p r 7 最新草案，并针对厨定接入的特殊需求，对相关功能实体的功能又进行了增强。 除了从固定角度对i m s 核心控耕部分进行研究之外，t i s p a n 主要定义了 n a s s ( 网络附属子系统) 耜r a c s ( 资源接纳控制子系统) 两个子系统，并相应地 增加了i m s 和这些子系统之间的接口。 第2 章i m s 系统介绍 2 2 4i t u 1 2 0 0 4 年6 月刚刚成立的1 1 r u t g f f g n g n ( n c n 专题组) 也已经开始对i m s 进行研究，涉及i m s 的业务和网络框架方面。r r u tf g n g n 将研究n g n 业务 需求，3 g p p m sr 6 中定义的业务将作为业务研究的起点，但同时强调业务应具 有灵活的生成能力。r r u t f g n g n 还将研究有关i m s 的网络融合技术： ( 1 ) n g n i m s 的框架结构应该是一个与接入技术无关的网络，应尽可能多地支 持各种接入技术，包括有线的和无线的各种技术； ( 2 ) 对于基于s i p 会话的业务，将以i m s 为基础开展工作，并参考3 g p p 的一 系列相关规范。 2 3i m s 系统架构 2 3 1i m s 的结构及网元功能 3 g p p 定义的i m s 网络如下图所示。i m s 的核心处理部件是c s c f ( c a l l s e s s i o nc o n t r o lf u n c t i o n ) ，按功能可分为p c s c f 、i - c s c f 、s c s c f 三个逻辑实 体，各逻辑实体的功能介绍如下 6 1 。 9 第2 章i m s 系统介绍 图2 - 13 g p p m s 网络结构示意图 ( i ) 代理c s c f ( p c s c f ) p c s c f 是 m s 中用户的第一个接触点。通过“p c s c f 的发现的规则”的 机斜，u e 可以获得p - c s c f 的地址。所有的s i p 信令，无论是来自u e ，还是发 给u e 的，都必须经过p c s c f 。p c s c f 的作用类似于p r o x y 。p - c s c f 负责 验证请求，将它转发给指定的目标，并且处理和转发响应。同时，p c s c f 还可 以作为一个用户代理，在异常情况下，它可以终结或者独立产生s i p 事务。 p c s c f 的具体功能有，基于请求中u e 提供的归属域名转发r e g i s t e r 请 求给i - c s c f ；把从u e 发来的s i p 请求和响应转发给s c s c f ；将s i p 请求和响 应转发给u e ；把计费相关的信息发给c c f ：执行s i p 消息的压缩和解压缩；和 p d f 交互，授权承载资源并进行q o s 管理。 ( 2 ) 阿询c s c f ( i - c s c f 在一个运营商网络中，用户与运营商的联系点是i - c s c f 。所以在一个运营 1 0 第2 章i m s 系统介绍 商网络中可以有多个i - c s c f 。 b c s c f 的功能有，为一个发起s i p 注册请求的用户分配一个s c s c f ；将从 其它网络发来的s i p 请求路由到s - c s c f ：查询h s s ，获取为某个用户提供服务 的s - c s c f 的地址；根据从h s s 获取的s - c s c f 地址将s i p 请求和响应转发到 s - c s c f ：发送计费相关的信息给c c f ：提供t h i g ( t o p o l o g yh i d i n gi n t e r - n e t w o r k g a t e w a y ) 功能，可以对外隐藏配置、容量和网络拓扑。 ( 3 ) 服务c s c f ( s - c s c f ) s - c s c f 是i m s 的核心所在，它位于归属网络，为l i e 进行会话控制和注册 服务。在同一个运营商的网络中，可以有多个s c s c f 。 s - c s c f 的功能有，可以充当注册服务器处理注册请求；通过i m s 认证和密 钥协商a k a 机制来认证用户；在注册过程中，从h s s 下载用户信息与服务相关 的数据，执行对应的注册处理或未注册用户的签约业务；提供注册用户的会话的 控制；可以执行p r o x y 功能，即接收请求。并在s - c s c f 内部为该请求提供服务 或者在进行可能的转换后转发请求；可以执行u a ( 用户代理) 的功能，即它可 以终结或者独立发起s i p 事务；为了支持业务，与业务平台交互等：对主叫端转 发s i p 请求和响应到b c s c f 或b g c f ：对被叫被叫端根据用户所在域和归属网 络转发s i p 请求和响应到p c s c f 、b c s c f 或b g c f ：发送计费相关的信息给 c c f 和o c s 。 ( 4 ) 归属用户服务器( h s s ) h s s 是 m s 中所有与用户和服务器相关的数据的主要存储服务器。存储在 h s s 的i m s 相关数据主要包括：i m s 用户标识、注册信息、安全信息，位置信 息和签约业务信息等。 h s s 逻辑功能如下图所示，包括：移动性管理( m o b i l i t ym a n a g e m e n t ) ，支 持用户在3 个域( c s 域、p s 域和i m s 域) 间的移动性；支持呼叫和会话建立 ( c a l l s e s s i o ne s t a b l i s h m e n ts u p p o r t ) ，h s s 支持3 个域的呼n q 会话建立；支持用 户安全( u s e rs e c u r i t ys u p p o r t ) ，支持3 个域的鉴权过程：支持业务定制( s e n ，i c c p r o v i s i o n i n gs u p p o r t ) ，提供3 个域使用的业务签约数据：用户标识处理 ( i d e n t i f i c a t i o nh a n d l i n g ) ，处理用户在3 个域的所有标识之间恰当的关联关系： 接入授权( a c c e s sa u t h o r i z a t i o n ) ，在m s c n l r ，s g s n 或c s c f 请求的用户移 动接入时，h s s 通过检查用户是否允许漫游到此拜访网络，进行移动接入授权； 第2 章 m s 系统介绍 支持业务授权( s e r v i c aa u t h o r i z a t i o ns u p p o r t ) ，h s s 为被叫的会话建立提供基本 的授权，同时提供业务触发；支持应用业务( a p p l i c a t i o ns e r v i c e s ) 和c a m e l 业务( c a m e ls e r v i c e s ) 。 图2 - 2 h s s 的逻辑功能图 ( 5 ) 出口阿关控制功能( b g c f ) b g c f 负责选择劭c s 域的出口位置。所选择的出口既可以与b g c f 处于同 一网络，也可以处于不同的另一个网络。如果这个出口处于回一网络，则选择 m g c f 进行下一步的会话处理：如果处于不同的网络，则将会话转发到相应网络 的b g c f ，并且当网络运营需要隐藏网络拓扑则b g c f 会将消息首先发给本网的 i - c s c f 进行s i p 路由拓扑隐藏处理，然后由i - c s c f 转发封另一个互通网络的 b g c f ：b g c f 支持计费功能，将生成的计费信息送给c c f 。 伯) 订购关系定位功能( s l f ) s l f 作为一种地址解析机制，当网络运营商部署了多个独立可寻址的h s s 时，这种机制可以使i - c s c f ，s c s c f 和a s 找到存储用户订购关系数据的h s s 。 ( 7 ) 媒体网关控褂功能( m g c f ) m g c f 是使i m s 用户和c s 用户之间进行通信的网关。它实现了n “s 与c s 的控制面交互，支持i m s 的s i p 协议与c s 域i s u p b i c c 的交互及会话互通； 通过控制i m m g w 完成c s 域承载与i m s 域用户面r t p 的实时转换，以及必要 的编解码转换；对来自p s t n c s 网络指向 m s 用户的呼叫进行号码分析，选择 合适的c s c f ；生成计费相关的信息并送往c c f 。 ( 8 ) i m s 多媒体网关功能( m s m g r w ) i m s m g w 主要用于i m s 用户面i p 承载与p s t n c s 域承载之问的转换，根 1 2 第2 章 m s 系统介绍 据来自m g c f 的资源控制命令，完成互通两侧的承载连接的建立释放和映射处 理和控制用户面的特殊资源处理，包括音频c o d e c 转换、回声抑止控制等。 ( 9 ) 策略决策模块( p d f ) p d f 根据a f ( a p p l i c a t i o nf t m c f i o n ，如p - c s c f ) 的策略建立信息来决定策 略。它支持来自a f 的授权建立处理及向g g s n 下发s b l p 策略信息；支持来自 a f 或者g g s n 的授权修改、撤销及策略信息的删除，并向g g s n 更新策略信息； 可以为a f 和g g s n 进行计费信息交换，支持i c i d 交换和g c i d 交换；支持策 略门控功能，控制用户的媒体流是否可以经过c r g s n ，以便为计费和呼叫保持 恢复补充业务进行支撑：支持分叉功能，识别带分叉指示的授权请求处理以及呼 叫应答时授权信息的更新。 0 0 ) 多媒体资源功能控制器( m r f c ) m r f c 位于i m s 控制面，用于支持与承载相关的服务。它接收来自a s 或 s - c s c f 的s i p 控制命令并控制m r f p 上的媒体资源，支持增强的媒体控制( 高 级会议、i v r 等) ；控制m r f p 中的媒体资源，包括输入媒体流的混合( 包括多 媒体会议) 、媒体流发送源处理( 如多媒体公告) 、媒体流接收的处理( 如音频的 编解码转换、媒体分析) 等：生成m r f p 资源使用的相关计费信息，并传送到 c c f 。 ( 11 ) 多媒体资源功能处理器( m r f p ) m r f p 位于i m s 承载面，它提供被m r f c 所请求和指示的用户平面资源。 它在m r f c 的控制下进行媒体流及特殊资源的控制；对外部提供r t p i p 的媒体 流连接和相关资源；支持多方媒体流的混合的功能( 如音频视频多方会议) 和 媒体流发送源处理的功能( 如多媒体公告) ，以及媒体流的处理的功能( 如音频 的编解码转换、媒体分析) 。 2 3 2 i m s 的接口功能 ( 1 ) g m 接口 g m 接口用于l i e 和i m s 之间的通信，采用s i p 协议。该接口的主要功能有 i m s 用户注册、鉴权和会话控制。 第2 章 m s 系统介绍 ( 2 ) m w 接口 m w 接口用于连接不同c s c f ，采用s i p 协议。该接口主要功能是在各类c s c f 之间转发注册、会话控制及其他s i p 消息。 ( 3 ) c x 接口 c x 接口用于c s c f 和h s s 之间的通信，采用d i a m e t e r 协议。该接口主要功 能包括：为注册用户指派s c s c f - 并让c s c f 通过h s s 查询路由信息；授权处 理，检查用户是否可以漫游；鉴权处理，在c s c f 和h s s 之间传递用户的安全 参数；控制过滤规贝f j ，从h s s 下载用户的过滤参数到s - c s c f 上。 ( 4 ) d x 接口 d x 接口用于c s c f 和s l f 之间的通信，采用d i a m e t e r 协议。通过该接口可 确定用户签约数据所在的h s s 的地址。 ( 5 ) m g 接口 m g 接口用于s - c s c f 与m g c f 之间，采用s i p 协议。该接口主要功能是实 现m g c f 到主被叫甩户s c s c f 的路由。 ( 6 ) m n 接口 m a 接口用于m g c f 和i m m g w 之间，采用h 2 4 8 协议。该接口主要功能 有，灵活的处理连接，支持不同的呼叫和不同的媒体处理：在i m s m g w 物理 结点上动态地共享资源。 ( 7 ) m i 接口 m i 接口用于c s c f 与b g c f 之问，采用s i p 协议。该接口主要功能是在i m s 网络和电路域互通时，在c s c f 和b o c f 之间传递会话控制信令。 ( 8 ) m j 接口 m j 接口用于b g c f 与m g c f 之间，采用s i p 协议。该接口主要功能是在i m s 网络和电路域互通时，在b g c f 和m g - c f 之间传递会话控制信令。 ( 9 ) m k 接口 m k 接口用于b g c f 与b g c f 之间，采用s i p 协议。该接口主要用于 m s 用户呼叫p s t n c s 用户，而且其互通结点m g c f 与主叫s - c s c f 不在 m s 域时， 与主l is c s c f 在同一网络中的b g c f 将会话控制信令转发至互通结点m g c f 所在网络的b g c f 。 1 4 第2 章 m s 系统介绍 ( 1 0 ) m m 接口 m m 接口用于c s c f 与其他m 网络之闻。负责接收并处理一个s i p 服务器 或终端的会话请求。 ( 1 1 ) g q 接口 g q 接口用于p c s c f 与p d f 之间，采用d i a m e t e r 协议。该接口主要功能有， p c s c f 向p d f 通知与q o s 相关的信息，以便p d f 执行基于业务的本地策略的 q o s 授权策略( s b l p ) 。 ( 1 2 ) g o 接口 g o 接口用于p d f 与g g s n 之间，采用c o p s 协议。该接口主要功能有，在 会话建立过程中，策略执行点p e f ( g g s n ) 向策略决策点p d f 请求q o s 承载 资源的授权，策略决策点p d f 向策略执行点p e f ( g g s n ) 下发q o s 控制策略 授权结果，指示其在接入网内执行接入技术的指定策略控制和资源预留；在资源 预留成功，且会话接通后p d f 通知p e f 最终执行的q o s 策略，并打开g a t e 控 制；在会话结束后，p d f 将释放该策吲7 1 。 ( 1 3 ) m r 接口 m r 接口用于c s c f 与m r c f 之间，采用s i p 协议。该接口主要功能是c s c f 传递来自s i p a s 的资源请求消息到m r f c ，由m r f c 最终控制m r f p 完成与 m s 终端用户之间的用户面承载建立。 0 4 ) m p 接口 m p 接口用于m r f c 与m r f p 之间，采用h 2 4 8 协议。m r f c 通过该接口控 制m r f p 处理媒体资源，如放音、会议、d t m f 收发等资源。 2 3 3 i m s 的协议体系 ( 1 ) s i p 协议 s i p 协议( s e s s i o ni n i t i a t i o np r o t o c 0 1 ) 是用于建立、更改和终止多媒体会话 或呼叫的应用层协议。s i p 可用于发起会话，也可以用于邀请成员加入已经用其 他方式建立的会话。s i p 协议透明地支持名字映射和重定向服务，便于实现i s d n 、 智能网以及个人移动业务。 第2 章i m s 系统介绍 s i p 协议支持多媒体通信的五个方面：用户定位，确定用于通信的终端系统； 用户能力，确定通信媒体和媒体的使用参数；用户可达性，确定被q 用户加入通 信的意愿；呼叫建立，建立主叫和被叫的呼叫参数；呼呻处理，包括呼叫转移和 呼叶终止。 ( 2 ) d i a m e t e r 协议 d i a m e t e r 是由i e t f 开发的认证、授权和计费( a a a ，a u t h e n t i c a t i o n , a u t h o r i s a t i o n , a c c o u n t i n g ) 协议，用来为众多的接入技术提供a 从服务。d i a m e t e r 基于远程拨入用户服务r a d i u s 。d i a m e t e r 协议包括两个部分：d i a m e t e r 基础协 议和d i a m e t e r 应用。基础协议被用于传送d i a m e t e r 数据单元、协商能力集和处 理错误，并提供可扩展能力；d i a m e t e r 应用部分定义了特定应用的功能和数据单 元。 ( 3 ) c o p s 协议 c o p s 协议( c o m m o no p e np o l i c ys e r v i c e ) 也是一种i e t f 协议，用于策略 的总体管理、配置和实施，它为策略服务器与客户端之间交换策略信息而定义了 一种简单的查询和响应协议。c o p s 定义了三个逻辑实体：策略决策点( p d p ) 、 策略执行点( p e p ) 、本地策略决策点( l p d p ) 。其中l p d p 备份p d p 的决策， 当p d p 与p e p 的连接中断时，l p d p 可以代替p d p 作出决策，p d p 具有最终裁 决权。p d p 与p e p 的关系可以看做服务器与客户机的关系，p e p 向远端的p d p 发送配置、更新、删除等请求，p d p 收到请求后，将决策响应回送给p e p ，p e p 执行相关的操作。 1 6 第3 章i m s 的q o s 模型 第3 章lm s 的0 0 s 模型 3 1 传统i p q o s 模型简介 q o s ( q u a l 时o f s e r v i c e ) 即服务质量是一个综合指标，用于衡量使用一个服 务的满意程度。i pq o s 是指m 的服务质量，也是指m 数据流通过网络时的性能。 它的目的就是向用户提供端到端的服务质量保证。它有一套度量指标，包括业务 可用性、延迟、可变延迟、吞吐量、丢包率和带宽【8 l