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基于OPNET的IMS承载网QoS机制的研究及仿真
随着移动通信技术的飞速发展，用户对于通信网络的质量要求也越来越高，特别是VoIP(VoiceoverIP)和视频通信等应用的广泛使用，使得通信网络的QoS(QualityofService)要求越来越高。IMS(IPMultimediaSubsystem)技术作为一种重要的VoIP、视频通信的网络技术，为保证传输质量和用户体验，必须具备较高的QoS支持。本文将围绕IMS承载网的QoS机制的研究及仿真展开讨论。
一、IMS概述
IMS是IP多媒体子系统(IPMultimediaSubsystem)的简称，是一种集成了VoIP、视频通信、消息传输和其他多媒体应用的网络技术，同时也支持移动、固网以及互联网等多种接入方式。IMS采用基于SIP协议的通信模型，通过将多种媒体类型的数据封装成SIP格式并传输到IMS网络中进行处理和路由，从而实现了多媒体通信的功能。
IMS涉及到的主要网络实体包括P-CSCF(Proxy-CallSessionControlFunction)、S-CSCF(Serving-CallSessionControlFunction)、I-CSCF(Interrogating-CallSessionControlFunction)、HSS(HomeSubscriberServer)和AS(ApplicationServer)等。其中，P-CSCF是IMS网络边缘的第一个来电代理，它负责IMS用户与网络之间的连接并处理来自IMS用户的请求；S-CSCF是IMS网络的核心部分，它负责处理所有与会话相关的信令，包括呼叫的建立、修改和终止等；I-CSCF是IMS的入口，负责解析来自P-CSCF的呼叫请求并将会话信令发送到相应的S-CSCF处理；HSS存储着IMS用户的各种信息，例如用户的SIP地址、IP地址、安全认证信息等；AS负责处理IMS用户的多媒体应用。
二、IMS承载网QoS机制
目前，为了更好地支持IMS的应用场景，IMS承载网需要具备以下几个方面的QoS特性：
1.及时传输性：对于IMS应用来说，要求传输时延尽可能小，视频信号的丢包率需要控制在1%以下，以保证视频质量不受影响。
2.带宽保证性：IMS的各种应用对带宽的要求也比较高，每秒钟需要传输的数据量比传统语音通信大很多。为了保障用户感知到的QoS，必须保证足够的带宽供给。
3.延迟保证性：VoIP应用更加依赖于延迟的控制，特别是IP网络的实时通信延迟控制对VoIP的性能影响特别大，因此需要对延迟进行严格的控制。
为了实现上述的QoS特性，IMS承载网对数据流进行分类处理，同时可以对不同分类的数据流进行不同的QoS约束，以确保网络传输的有效性和效率。
具体的数据分类包括控制流、媒体流和信令流等，其中控制流主要用于通信会话的控制和状态维护，媒体流则用于承载多媒体数据，信令流则用于控制会话连接和交互等。对于这三种不同类型的数据流，IMS承载网需要采用不同的QoS策略进行保证，以保证网络传输的质量和稳定性。
三、基于OPNET的IMS承载网仿真
为了进一步验证IMS承载网的QoS机制的有效性和可行性，本文采用OPNET(OptimizedNetworkEngineeringTools)软件进行仿真实验。
具体的仿真模型包括IMS用户末端设备、P-CSCF、S-CSCF、I-CSCF、HSS、AS和各种数据流等。在模型中，IMS用户末端设备采用SIP协议进行通信，P-CSCF、S-CSCF、I-CSCF、HSS和AS等IMS实体采用IMS流程模型进行建模。
为了对IMS承载网的QoS机制进行验证，我们采用三大经典QoS参数进行测试，即时延、带宽和丢包率。通过这些测试，我们可以对IMS承载网的QoS机制进行评估和优化。
根据实验结果，本文发现，IMS承载网分类保障QoS机制是可行的，可以有效保证不同类型数据流之间的QoS约束。同时，由于IMS承载网采用了流量分类机制，因此可以通过差异化的QoS策略，为不同类型的数据流提供不同的服务质量，从而满足用户的需求。
四、总结
本文主要从IMS承载网的QoS机制进行探讨，分析了IMS技术在多媒体通信场景中的优势和特点，以及IMS承载网对QoS的需求和保障机制。通过OPNET软件的仿真实验，验证了IMS承载网分类保障QoS机制的可行性和有效性，为今后IMS技术的应用提供了借鉴。