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基于区分业务模型的UMTS核心网QoS机制研究.doc

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中文摘要 摘要：采用第三代移动通信技术的优势在于，网络运营商可以依赖于更高的频带 利用率和更高的传输速率，为用户提供丰富的业务。随着移动通信网络与互联网 （Ｉｎｔｅｒｎｅｔ）之间的业务交互在通信中的比例日益增加，如何在ＩＰ网络与ＵＭＴＳ （ＵｎｉｖｅｒｓａｌＭｏｂｉｌｅＴｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ，通用移动通信系统）之蒯提供有效 的业务质量（ＱｏＳ，Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆＳｅｒｖｉｃｅ）保障已经成为当前端到端业务质量保障研 究的重点。 本文首先对ＩＰ网络的ＱｏＳ保障机制进行研究，主要对ＩＥＴＦ（Ｉｎｔｅｍｅｔ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ＴａｓｋＦｏｒｃｅ，互联网工程任务组）提出的集成业务模型和区分业务模型 进行了研究，并对两种ＱｏＳ模型的相关保障机制进行了比较分析。同时，本文对 ＵＭＴＳ网络的ＱｏＳ体系进行了深入研究，重点分析了ＵＭＴＳ网络的流量等级划分 和ＱｏＳ协商过程，并对采用ＩＰ机制的核心网功能进行了探讨。在对ＩＰ网络的两 种ＱｏＳ模型进行比较的基础上，本文选取区分业务模型作为ＵＭＴＳ核心网承载业 务的实现方案。在区分业务模型的架构下，对核心网分组域关键网元的ＱｏＳ机制 进行了设计。同时，对其中流量控制模块中的拥塞控制和队列调度方案进行了研 究和比较，提出了采用随机早期检测丢弃策略和加权公平排队调度策略的流量控 制功能模块，以期对ＱｏＳ性能进行改进。另外，本文根据ＵＭＴＳ固有的流量等级 和ＵＭＴＳ交互类业务特有的业务处理优先级，将ＵＭＴＳ流量等级与区分业务模型 的行为聚类进行了映射。同时，将ＵＭＴＳ各流量等级所共有的分配保留优先级和 区分业务模型中确保转发每跳行为的分组丢弃等级相结合，对交互类业务进行了 两级划分，进而制定了ＵＭＴＳ流量等级与ＩＰ网络每跳行为的一一映射关系，保证 了ＱｏＳ机制的实现具有互操作性。最后，本文采用仿真软件对上述设计方案进行 了分析和验证。从仿真的结果可以看出，采用区分业务模型的ＵＭＴＳ核心网与未 采用区分业务模型时相比，对分组应用的ＱｏＳ保障性能在时延、抖动和丢包率方 面都有明显的改善。 关键词：核心网；业务质量；区分业务模型；集成业务模型 分类号：ＴＮ９２９．５；ＴＮ９１５．０２ ＡＢＳＴＲＡＣＴ ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅ ｏｆｔｈｅＴｈｉｒｄＧｅｎｅｒａｔｉｏｎｏｆｍｏｂｉｌｅ ｓｙｓｔｅｍ（３Ｇ）ｉｓ ｔｈａｔｔｈｅ ｎｅｔｗｏｒｋ ｐｒｏｖｉｄｅｒｓ ｃｏｕｌｄｍａｋｅｆｕｌｌｕｓｅｏｆｔｈｅ ｅｄｇｅ—ｃｕｔｔｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｔｏ ｐｒｏｖｉｄｅ ａ ｗｉｄｅ ｒａｎｇｅ ｏｆ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｆｏｒｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒｓ．Ｗｉｔｈｔｈｅｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｍｏｂｉｌｅｎｅｔｗｏｒｋ ａｎｄｔｈｅＩｎｔｅｍｅｔ ｇｒｏｗｓｃｏｎｓｔａｎｔｌｙ ａｔａｈｉｇｈｓｐｅｅｄ，ｈｏｗ ｔｏ ｐｒｏｖｉｄｅ ａｎｅｆｆｉｃｉｅｎｔＱｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ（ＱｏＳ）ｇｕａｒａｎｔｅｅ ｓｃｈｅｍｅｂｅｔｗｅｅｎＩＰ（ＩｎｔｅｍｅｔＰｒｏｔｏｃ０１）ｎｅｔｗｏｒｋ ａｎｄＵＭＴＳ （Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ ＭｏｂｉｌｅＴｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）ｈａｓａｌｒｅａｄｙ ｂｅｃｏｍｅａｆｏｃｕｓｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄ ｏｆｅｎｄ－ｔｏ—ｅｎｄ ＱｏＳ． Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒｆｉｒｓｔｌｙｐｒｅｓｅｎｔｓ ｔｈｅ ＱｏＳ ｓｃｈｅｍｅｓｉｎｔｈｅＩＰｎｅｔｗｏｒｋ，ｍａｉｎｌｙ ｔｈｅ ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＳｅｒｖｉｃｅｓ（ＩｎｔＳｅｒｖ）ａｎｄ ｔｈｅＤｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｅｄＳｅｒｖｉｃｅｓ（ＤｉｆｆＳｅｒｖ）ｐｒｏｐｏｓｅｄｂｙ ＩＥＴＦ（ＩｎｔｅｍｅｔＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ＴａｓｋＦｏｒｃｅ），ａｎｄｄｏｅｓｔｈｅ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｍ? Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｔｈｅＱｏＳ ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｏｆＵＭＴＳｉｓａｌｓｏ ａｎａｌｙｚｅｄ ｉｎｔｈｉｓ ｐａｐｅｒｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ ｔｈｅ ＱｏＳｍａｎａｇｅｍｅｎｔｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｔｙｔｈｅ ｔｒａｆｆｉｃｃｌａｓｓｅｓａｎｄｔｈｅ ＱｏＳｎｅｇｏｔｉａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ ｉｎｉｔ? Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆｔｈｅｔｗｏｋｉｎｄｓｏｆＩＰ ＱｏＳｐｒｏｖｉｓｉｏｎｓｃｈｅｍｅＤｉｆｆＳｅｒｖ ｉｓ ｃｈｏｓｅＩｌｔｏｂｅｔｈｅｏｎｅｆｏｒｔｈｅＣｏｒｅＮｅｔｗｏｒｋ（ＣＮ）ｉｎ ＵＭＴＳ．Ｈ