移动网QoS技术的发展

　　随着移动通讯技术和IP技术的结合，移动网从电路交换GSM网络发展到分组交换GPRS网络，最终到提供高速实时数据业务的3G UMTS网络。如何保证移动网QoS需求，使移动网根据不同业务特点提供给用户满意的服务，是通讯界越来越关注的问题。在移动网演进过程中，QoS发展有不同的阶段。

　　GSM网络基于电路交换方式，与分组交换相比问题比较简单，电路连接建立后就能保证QoS。GSM定义了一系列电路承载业务，包括同步/异步和透明/非透明等参数，并定义了有限的比特速率集；这些原则对所有后续移动网演进版本均有效。

　　GPRS基于分组交换，只提供”Best Effort” QoS，不保证比特率和时延等。GPRS接入网没有“连接”概念，所有用户流是混合的，不能提供QoS保证。GPRS QoS参数在用户终端UE与网络侧实体SGSN、GGSN之间传递，包括分组包优先级以及是否需要重传等。具体GPRS QoS参数定义见表1。在UE、SGSN和GGSN实体中针对QoS参数的处理由各设备商自行实现。

　　表1 GPRS QoS参数定义

　　UMTS设计目标是提供业务端到端的QoS保证，满足不同业务类型的需求。与2G网络相比，UMTS网络端到端QoS模型涉及到几乎所有网络单元，包括用户终端UE、接入网UTRAN实体、核心网CN实体，在不同接口QoS参数处理必须保持一致。

　　主要根据业务对时延敏感性的不同，UMTS系统定义了四种承载业务类别：会话类、流类、交互类和背景类，典型业务应用和特征见表2。值得注意的一点，在各种应用业务与业务类别之间，不存在严格的一对一映射关系，如视频多媒体业务可以是会话类、流类，或者交互类。

　　表2 UMTS业务类型和特征

　　UMTS定义了比GSM和GPRS更多的QoS参数，上述四种业务类别在传输时延、抖动、误码率、重传机制等方面都有不同要求，各承载业务类型所对应的QoS属性和参数值如下：

　　表3 UMTS不同承载业务类型对应的QoS参数值

　　UMTS定义的QoS模型存在多个层次，UE和CN节点中存在UMTS承载业务属性、Iu接口的无线承载业务属性、空口承载业务属性和CN内部接口承载业务属性。业务属性映射包括：业务应用层属性到UMTS承载业务属性的映射，UMTS承载业务属性到无线接入承载业务属性的映射；UMTS承载业务属性到核心网承载业务属性的映射。其中，3GPP规范定义了UMTS承载业务属性到无线接入承载业务属性的映射，其余两种映射由运营商自行决定。

　　与GPRS接入网有所不同，UMTS接入网能感知不同的连接并提供相应的QoS处理。这是移动网QoS方面的一大提高。UMTS核心网使用何种承载方式由运营商决定。电路域可支持TDM、ATM、IP多种承载方式，分组域IP承载。TDM和ATM承载均能提供QoS保证。核心网IP承载应用IETF定义的各种QoS技术，主要包括：综合服务/资源预留(IntServ/RSVP)、差分服务(DiffServ)、多协议标记交换(MPLS)、流量工程和基于约束的寻路。从UMTS QoS到IP QoS参数的映射由运营商自行决定。

　　UMTS R5版本定义了UE本地承载业务、GPRS承载业务和外部承载业务之间的交互，以及这些组合在一起为分组域端到端业务提供QoS。IP承载管理功能(IP BS Manager)在UE和GGSN中都可能存在，一般使用差分服务(DiffServ)或综合服务/资源预留(IntServ/RSVP)与外部IP网络进行互通。

　　同时，UMTS R5版本描述了为分组域提供端到端QoS的IP层必须机制，通过基于业务的策略控制机制实现。策略决策功能PDF (Policy Decision Function)从应用服务器得到应用层参数如SDP，将该应用层参数信息映射到IP QoS 参数 （如RSVP），该映射遵守特定的策略规则。PDF的决策将传送到GGSN中的IP承载管理功能，GGSN完成相应的IP策略执行点PEP(IP Policy Enforcement Point)功能。PDF和GGSN之间的Go接口采用COPS协议，传送QoS相关信息和策略。R5中只为IMS业务提供基于业务的QoS控制，因为PDF是IMS实体P-CSCF中的逻辑实体。R6阶段PDF是一个单独的功能实体，可以为所有分组域业务提供基于业务的QoS策略控制。

　　移动网络有限的带宽和可变的信道，使移动网提供业务QoS保证比其他网络更困难。对于应用业务提供者而言，理解无线环境中每个单元的制约和作用很重要。