CN106454201A - 一种基于ims 网络的视频会议接入服务质量保证方法 - Google Patents

一种基于ims 网络的视频会议接入服务质量保证方法 Download PDF

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Abstract

一种基于IMS网络的视频会议接入服务质量保证方法。其包括搭建上层架构；在上层架构中新增服务质量等级重新定位功能模块，利用该模块并借助于服务灵活性比特这一参数对视频会议中的语音、视频和数据在内的不同业务设定不同的优先级等级；下层架构利用多协议标签转换网络将上述上层架构的优先级等级信息聚合映射成不同的标签，并依据标签进行数据转发；将上下两层结构相互连接成整体而得到基于MPLS的IMS网络服务质量整体架构等步骤。本发明效果：通过改进原有的IMS中PCC架构，从而可以实现灵活动态的服务质量保证，同时优化了网络资源。利用MPLS技术实现有效承载，增加了分组转发速率，保证了服务质量。

Description

一种基于IMS网络的视频会议接入服务质量保证方法
技术领域
本发明属于通信技术领域，特别是涉及一种基于IMS网络的视频会议接入服务质量(QoS)保证方法。
背景技术
随着通信网由传统的电路交换逐步演变到基于IP分组交换的NGN(下一代网络)，各种新技术也应运而生，目前NGN主流技术有软交换和IMS(IP多媒体子系统)。IMS是由3GPP提出的一种用以支持多媒体业务的系统，其可为终端用户提供更为灵活、多样化的多媒体业务。IMS作为NGN的核心技术，继承并优化了软交换技术，旨在解决移动和固网融合互通问题，搭建话音、视频、数据等多种差异化业务融合架构。作为一种基于会话发起协议(SIP)的网络架构，IMS全IP核心网采用分组交换模型来提供多媒体业务，IMS网络支持语音和数据网络，并且支持多种网络，多终端接入到统一的IP核心网和应用环境。由于这些技术特性，基于IMS的NGN架构将是通信产业未来发展的重要目标。
IMS在电信领域提供业务支持，不可避免地存在着在全IP化的应用环境中电信级的服务质量无法保障的难题，这也是IMS商用化的一大制约瓶颈。所以当IMS为NGN提供技术支持的同时，必须首先解决基于全IP应用的电信级服务质量保障问题。IMS在3GPP的R5版本中被引出，并在其后版本中逐步得到完善。在不同的版本演进过程中，IMS核心网络服务质量控制策略是一个研究的聚焦点。但是，如何实现一个完整的端到端服务质量保证方面的研究非常少。由于IMS核心网络的信令和数据是基于IP承载层，所以服务质量也是需要依靠IP网络的支持。
虽然在版本演进过程中IMS的服务质量中已经研究了大量的不同问题，然而，由动态服务质量需求带来的问题，业务层重设和它们在传输网络中的影响都没有被考虑。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种基于IMS网络的视频会议接入服务质量保证方法。
为了达到上述目的，本发明提供的基于IMS网络的视频会议接入服务质量保证方法包括按顺序执行的下列步骤：
步骤1：首先根据在3GPP的版本9中规定的IMS策略和计费控制架构包含的计费和服务质量的高级功能，同时结合互联网工程任务组所提出的区分服务模型搭建上层架构；
步骤2：在上述上层架构中新增服务质量等级重新定位功能模块，利用该模块并借助于服务灵活性比特这一参数对视频会议中的语音、视频和数据在内的不同业务设定不同的优先级等级；
步骤3：下层架构利用多协议标签转换网络将上述上层架构的优先级等级信息聚合映射成不同的标签，并依据标签进行数据转发，当数据分组进入网络时，网络为其分配固定长度的短标签，并将该短标签与数据分组封装在一起，在整个转发过程中，交换节点仅根据标签进行转发；
步骤4：将上下两层结构相互连接成整体而得到基于MPLS的IMS网络服务质量整体架构。
所述的所述的上层架构包括四个实体：策略与计费规则功能模块、策略及计费执行功能模块、应用功能模块和用户属性存储器。
在步骤2中，所述的服务灵活性比特是根据计费控制架构中服务层的参数标准设定的，用以反映重新定位到不同服务质量等级的服务能力，可以设定为“1”或者是“0”,分别表示会话接受或不接受重新定位。
本发明提供的基于IMS网络的视频会议接入服务质量保证方法的有益效果：
1.本发明通过改进原有的IMS中PCC架构，从而可以实现灵活动态的服务质量保证，同时优化了网络资源。
2.本发明利用MPLS技术实现有效承载，增加了分组转发速率，保证了服务质量。
附图说明
图1为本发明提供的基于IMS网络的视频会议接入服务质量保证方法中上层架构示意图。
图2为服务质量等级重新定位方法流程图。
图3为MPLS网络架构示意图。
图4基于MPLS的IMS网络服务质量整体架构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明提供的基于IMS网络的视频会议接入服务质量保证方法进行详细说明。
本发明目的在于解决了上述现有技术中动态服务质量及其保证的问题，提出一种两层的服务质量保证机制，该机制能够通过重新设定服务质量等级和对上层架构进行有效承载从而提供动态保证的服务质量。
本方法将服务质量的保证分为上下两层架构，上层架构是区分服务(DiffServ)模型，对IMS媒体业务实现基于用户业务的差分授权和管理，然后新增QoS-LRF功能模块，负责重设服务质量等级，使优先级高的业务享有更优的服务质量保证。下层架构利用多协议标签转换(MPLS)网络以实现对区分服务模型的承载，借以实现IMS端到端的服务质量保证。
本发明提供的基于IMS网络的视频会议接入服务质量保证方法包括按顺序执行的下列步骤：
步骤1：首先根据在3GPP的版本9中规定的IMS策略和计费控制架构(PCC)包含的计费和服务质量的高级功能，同时结合互联网工程任务组(IETF)所提出的区分服务模型搭建上层架构；
步骤2：在上述上层架构中新增服务质量等级重新定位功能(QoS-LRF)模块，利用该模块并借助于服务灵活性比特(SFB)这一参数对视频会议中的语音、视频和数据在内的不同业务设定不同的优先级等级，优先级等级高的业务将享有更优的服务质量保证，实现更加灵活的服务质量，同时优化网络资源；
步骤3：为了能够实现对上层架构的有效承载，下层架构利用多协议标签转换网络将上述上层架构的优先级等级信息聚合映射成不同的标签，并依据标签进行数据转发，当数据分组进入网络时，网络为其分配固定长度的短标签，并将该短标签与数据分组封装在一起，在整个转发过程中，交换节点仅根据标签进行转发，由此保证数据的转发效率。
步骤4：将上下两层结构相互连接成整体而得到基于MPLS的IMS网络服务质量整体架构。
在步骤1中，所述的区分服务是对于每一跳行为(PHB)分配网络容量的百分比，其是基于先前的信息载体知道其用户的需求。尽管有着精确的信息，IMS服务引入的动态机制也会非常困难地为载体收集信息，同时当引入了不同载体之间的联系，在有些场景中的一些服务就会被拒绝。IMS引入了动态服务，这些服务的服务质量需求具有一定的灵活性，灵活性可以用于定义一种机制，这种机制在当前网络中没有足够资源时不需要通过阻塞或取消会话的方式来解决会话冲突。采用阻塞和取消的概念来区分会话在网络中如何被拒绝，当一个新的会话试图去接入网络并且其请求被拒绝，称之为阻塞会话；当会话已经被激活直到其被从网络中移除，称之为取消会话。
如图1所示，在步骤1中，所述的上层架构包括四个实体：策略与计费规则功能模块(PCRF)、策略及计费执行功能模块(PCEF)、应用功能模块(AF)和用户属性存储器(SPR)。在版本9中规定了IMS策略和计费控制架构(PCC)包含了计费和服务质量的高级功能。其中策略与计费规则功能模块是负责制定决策的实体，尤其是策略控制和基于流的计费控制，其决定确切的业务数据流如何对待和授权服务质量资源。由策略与计费规则功能模块做出的决策传输到策略及计费执行功能模块，其主要负责策略执行、服务质量处理、业务数据流检测和其他计费功能。在IMS网络中,应用功能模块是通过代理呼叫会话控制功能(P-CSCF)完成的，这一部分用于提供需要动态策略和计费控制的应用程序，同时也提供一些会话相关的信息，需要策略与计费规则功能模块做出其决策。用户属性存储器中包含有与所有签约用户或签约相关的信息，如接入类型、位置信息和使用次数、签约用户的类型等，用户属性存储器与策略与计费规则功能模块通过参考点Sp进行交互。
在步骤2中，所述的服务灵活性比特(SFB)是根据计费控制架构中服务层的参数标准设定的，用以反映重新定位到不同服务质量等级的服务能力。服务灵活性比特可以设定为“1”或者是“0”,分别表示会话接受或不接受重新定位。并在上层架构中引入了一个新的实体，称作服务质量等级重新定位功能模块，其负责做出关于会话重新定位优先级等级的决定。
服务质量等级重新定位功能模块利用服务灵活性比特给出的信息，如优先权等级、PEC(表示会话从已经配置给其他低等级会话处获取资源能力)和PEV(表示低等级会话相较于高等级会话失去资源能力)，除此之外还有传输网络状态的参数，以决定会话是否需要被重新设定，和重新设定在什么等级，图2为服务质量等级重新定位方法流程图。以国网天津市电力公司IMS融合视频会议系统为例，融合视频会议需要向着开放性、融合性、简易性和多样性方向发展，这就必然会涉及到多种不同服务接入网络，并且这些服务根据其占用带宽等资源能力和对延迟的需求不同而具有不同的优先权等级，1表示最高的优先级，如表1中所示。
表1
优先权等级 示例服务
1 视频
2 数据
3 语音
4 网页浏览
5 E‐mail
根据优先权等级的分类和可能用到每一个这些等级的服务，本发明定义服务重新定位作为一种在不同的优先权等级保留所需的网络资源的可能性，同时转移业务到一个不同的等级并根据新的等级规定的服务质量参数来提供服务。包含在服务质量等级重新定位功能模块中特性的主要目标是使得在服务质量等级中具有高优先权的会话受益，同时使得网络资源最优化，提供去利用其他服务质量等级资源的可能性。
本发明利用PCC架构提出的提前占用功能，PEC和PEV参数给了我们去利用其它会话资源的可能性，SFB的引入给予我们在其它服务质量等级中去使用优先占用功能的可能性。
端到端服务质量由终端、接入网络和多级核心网共同保证。在IMS架构中，核心网络信令和数据是基于IP承载，IP承载网是各运营商以IP技术构建的一张专网，用于承载对传输质量要求较高的业务(如软交换、视讯、重点客户VPN等)。因此，IMS的服务质量是依赖于IP网络的服务质量支持，在论述基于区分服务控制模型的IMS网络时，不仅要考虑到IMS核心网络策略和计费控制架构设计，我们同样要考虑承载层来支持系统的有效性。
如图3所示，在步骤3中，MPLS是下一代IP承载网络的核心技术。作为三层交换技术，它组合了网络层路由机制和链路层标签转换机制。在MPLS网络的入口，标签转换路由器(LSR)为每个分组基于转发等价类(FEC)分配固定长度的标签。在MPLS网络的内部，路由节点根据分组携带标签转发分组。承载网络服务质量保证机制是MPLS流量工程，基于MPLS的服务质量服务模型(IntServ与DiffServ)以及区分服务感知的流量工程(DS-TE)技术。MPLS流量工程采用均衡配置网络资源的策略，现在的网络无法实现根据不同的用户和业务性质提供差异化的服务的机制。DS-TE的实现是基于DiffServ模型成功应用，所以MPLS网络服务质量机制能够主要分为两个模型：IntServ和DiffServ架构。IntServ模型采用MPLS网络资源预留协议(RSVP通过建立LSP来确保端到端服务质量，传输过程沿途每一个网络设备需要记录每个业务流的状态信息来提供合适的资源预留，因此网络用于调度和缓冲管理的开销较大，不适合在承载网络中大规模实现。与IntServ模型相比，区分服务模型在扩展性上有着明显的优势。在区分服务模型中，进入节点将数据流根据类别分类，并且映射分类到IP报头的DSCP，核心路由器实现基于DSCP的调度和数据包丢弃。该模型将复杂计算任务集中于网络边缘节点，核心路由器处理过程相对比较简单。然而，区分服务模型通过采用多跳路由转发协议来获得端到端服务质量保证存在支持问题的不足，因此可以利用MPLS，以使得映射网络层路由分组转发至数据链路层的标签交换，这能够为实现端到端服务质量保证创建一个基本的平台。
在步骤4中，图4是基于MPLS的IMS网络服务质量整体架构，主要涉及在控制层IMS会话建立过程中的服务质量参数授权管理以及在MPLS承载网中数据包传输过程中的服务质量保证。图4中的虚线表示用户终端和IMS核心网元之间信令的相互传输，用户终端进行服务业务应用，经过核心网络协商后接入资源授权；实线表示数据和媒体流的传输，主要和承载网络中的门控，路由和转发有关。

Claims (3)

1.一种基于IMS网络的视频会议接入服务质量保证方法，其特征在于：所述的基于IMS网络的视频会议接入服务质量保证方法包括按顺序执行的下列步骤：
步骤1：首先根据在3GPP的版本9中规定的IMS策略和计费控制架构包含的计费和服务质量的高级功能，同时结合互联网工程任务组所提出的区分服务模型搭建上层架构；
步骤2：在上述上层架构中新增服务质量等级重新定位功能模块，利用该模块并借助于服务灵活性比特这一参数对视频会议中的语音、视频和数据在内的不同业务设定不同的优先级等级；
步骤3：下层架构利用多协议标签转换网络将上述上层架构的优先级等级信息聚合映射成不同的标签，并依据标签进行数据转发，当数据分组进入网络时，网络为其分配固定长度的短标签，并将该短标签与数据分组封装在一起，在整个转发过程中，交换节点仅根据标签进行转发；
步骤4：将上下两层结构相互连接成整体而得到基于MPLS的IMS网络服务质量整体架构。
2.根据权利要求1所述的基于IMS网络的视频会议接入服务质量保证方法，其特征在于：所述的所述的上层架构包括四个实体：策略与计费规则功能模块、策略及计费执行功能模块、应用功能模块和用户属性存储器。
3.根据权利要求1所述的基于IMS网络的视频会议接入服务质量保证方法，其特征在于：在步骤2中，所述的服务灵活性比特是根据计费控制架构中服务层的参数标准设定的，用以反映重新定位到不同服务质量等级的服务能力，可以设定为“1”或者是“0”,分别表示会话接受或不接受重新定位。
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