中兴通讯WCDMA核心网的QoS策略

　　一、引言

　　3G技术的发展将会给用户带来多彩的业务应用，整个网络呈现出和IP技术紧密结合并逐步向全IP的网络演进的发展趋势，这对网络服务质量（QoS）提出了更高的要求。如何充分利用网络中的服务质量QoS来保证最终用户获得满意的服务，同时又能有效地利用网络资源成为3G网络建设的一个重要问题。

　　在3G应用中，传统业务、流媒体业务以及新兴的交互型业务对网络性能的要求是有差别的，具有明确的QoS要求将成为3G网络的一大特征。随着竞争的更加激烈和用户争夺的加剧，如何更好的利用网络资源，为用户提供差异化的增值业务而赢得利润、抢夺市场先机是运营商必须考虑的问题。传统的IP网络只提供“尽力而为”的数据传输能力，具有不确定的传输时延、抖动（时延的变化）、甚至丢包等缺陷。这些问题对普通的数据业务（文件传输、邮件、浏览等）影响很小，但对承载在IP网络的语音、视频等实时业务影响很大。

　　解决IP网的QoS问题，就是如何在保持IP网“无连接传输”的优势下，合理利用现有的有限带宽，保证网内传输的各种业务的QoS，同时提供较低的操作和管理开销，从而保证实现IP网新业务的发展。本文即是介绍中兴通讯在ZXWN核心网中所采用的完善的QoS保证机制。

　　二、服务质量QoS的类型

　　所谓服务质量QoS就是网络运营商为保证用户的数据在整个网络的传送过程中得到所需要的QoS服务。具体地说，QoS功能是需要调控不同业务的流量；保证实时业务的带宽、低时延、低丢包率；为不同业务定制相应带宽；减少网络丢包率；平滑网络流量，提高带宽利用率；裁剪物理接口速率等等。这实际体现的是一种网络能力。

　　对基于IP的语音QoS的衡量一般从以下几个要素考虑：

　　带宽/吞吐量：网络的两个节点之间特定应用业务流的平均速率。

　　时延：数据包在网络的两个节点之间传送的平均往返时间。

　　抖动：时延的变化。

　　丢包率：在网络传输过程中丢失报文的百分比，用来衡量网络正确转发用户数据的能力。

　　可用性：网络可以为用户提供服务时间的百分比。

　　呼叫建立时间：完成整个呼叫建立过程的时间。

　　3G网络的业务非常丰富，各种业务类型的区别主要在于对时延灵敏度的不同要求，在3GPP规范中QoS的体系结构中大致将其分了4个类别，下表列出了各种QoS类型的主要特性和应用的示例：

三、中兴WCDMA核心网Qos实现策略

　　在3G网络建设中，保证整个网络的QoS，首先要对承载网络提出高质量要求，承载网络的QoS保证机制主要包括以下几个方面：

　　1．DiffServ（区分服务）模型

　　DiffServ（区分服务）模型被认为是解决IP骨干网QoS问题最有效的技术。DiffServ模型通过IP报头中的TOS字节取值的不同来区分业务流，并对每类业务流规定相应的分组转发处理方法（称为“逐跳行为”，Per-HopBehavior），它实际上是一种相对优先级处理技术。DiffServ针对的是业务流的种类，而不是业务流本身，具有良好的可扩展性；同时，由于只需要进行数据包的调度转发，而其分类、标记和整形等复杂处理都在网络的边缘完成，因此核心路由器的负荷较轻。具体的方案为：将移动网中的PDP上下文QoS类型映射为DiffServ码字，网络通过这些信息来进行报文的分类、流量整形、流量监管和排队。

　　2．MPLS（多协议标签交换）技术

　　MPLS已被公认为IP骨干网的最佳组网技术，且被ITU-T推荐为公众IP/ATM集成的方案。MPLS将第三层路由和第二层交换有机结合起来，因而既具有良好的扩展性，又支持高速数据转发。MPLS网络具有如下特点：

　　通过流量工程，最佳利用链路和节点，平衡负荷；

　　将路由、寻址与控制等功能集成到一起，使控制过程大大简化，降低网络成本；

　　增强网络性能，可以实现许多以往无法实现的路由功能，特别适合基于策略的管理；

　　当主要中继干线出现故障时，可另选路由疏通业务，缩短业务中断时间；

　　使用域间无级选路（CIDR）群地址的概念，可以适应互联网用户数量快速增长的需要；

　　改善了传统ATM网络中的N平方问题，增强了可扩展性；

　　支持各种传输层与链路层协议，利于接口互联。

　　中兴通讯WCDMA核心网在组网的时候，采用了多种技术手段来保证网络的QoS。

　　1.分组核心网的QoS解决方案

　　WCDMA核心网中分组域的主要设备是SGSN和GGSN，他们在网络中起不同的作用。

　　SGSN的QoS功能：

　　将来自MS的QoS需求传送给GGSN上；

　　根据网络资源情况实现接纳控制，对于实时业务Conversational 、Streaming类进行资源预留，提供保证的QoS；

　　对用户数据监控，保证与TCA 的一致性，实现流量监控功能；

　　对承载业务分配共享资源，实现资源管理 ；

　　据对应承载的QoS业务能力，进行标记，实现业务映射功能。

　　GGSN的QoS功能：

　　据网络负荷情况，修改商定的QoS参数，并将结果反馈给SGSN，实现接纳控制作用；

　　对承载业务分配共享资源，实现资源管理；

　　对SGSN过来的QoS请求进行权限认证，实现COPS的PEP功能；

　　对用户数据监控，保证与TCA 的一致性，实现流量监控功能；

　　据对应承载的QoS业务能力，进行标记，实现业务映射功能；

　　根据用户业务质量需求，实现业务QoS等级的分类功能；

　　实现Diffserv边缘节点功能（包括RSVP代理功能），实现与外部网络IP承载业务的互通功能；

　　同时，SGSN和GGSN可以根据业务流类型和业务处理优先级的协商结果，通过diffserv技术，将不同业务类型所对应的QoS业务按照不同类型映射为相应的码字（codepoint）。

　　2.电路交换域的服务质量

　　在CS域，R4中将MSC分离为MSCServer和MGW两个网元，其中MSCServer负责呼叫控制和多媒体网关控制；MGW负责处理用户面的话务。

　　为了保证电路域话务在IP传输网中的QoS，中兴通讯采用了Diffserv技术，可将IP话务流标注上相应的Diffserv代码，然后再送到IP骨干网中。运营商可以根据需要修改Diffserv代码的映射方式，也可在信令链路中实施技术。

　　在具体的网络建设中，合理的网络规划也显得尤为重要，中兴通讯WCDMA核心网在网络组网时，将根据网络实际的业务发展情况，具体计算所有业务对接入、骨干各个环节带宽的需求，并预留一定的带宽作为规划带宽。一方面，采用超额配置带宽，并支持DiffServ模型来保证QoS带宽；同时，还可以结合优先级别保证、接入控制等多种技术。最终通过合理的规划，帮助运营商建立起一张有着完善QoS保证机制的网络！