無線IP通信網絡發展趨勢論文

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關鍵詞：IP網絡；通信網絡；QOS；有線網絡

摘要：無線ip網絡是通信網絡的發展趨勢，它能支持不同業務的服務質量的要求。現有QOS的技術大都是針對有線網絡的，要將他們應用到無線網絡上必須要進行相應的改進。

一、引言

移動通信和Internet的飛速發展，帶來了在任何時間、任何地點都可以享用Internet業務的需求。根據UKARCGroup預測，無線Internet業務的用戶到2004年將達到7.5億戶，Internet用戶總數將達到10億戶。無線Internet的用戶將占Internet用戶的大部分。因此新一代無線通信和Internet的有機結合產生的無線IP網絡是當前國際上的研究熱點。

二、無線IP網絡和QoS的概念

無線IP網絡一般是指無線終端接入IP網的網絡，例如WLAN接入Internet或是以別的空中接口接入Internet，所以無線IP網絡是一個集成無線蜂窩網絡、無繩網絡、無線局域網(WLAN),短距離應用的藍牙等系統和固定的有線網絡為一體的結構，各種類型的無線接入網都能無縫地接入基于IP的核心網。它可以同時提供包括語音、數據和視頻在內的多媒體業務。無線IP網絡主要包括IP核心網、移動站(MS)和基站((BS)，基站充當小區內各MS與有線Internet網絡間的網關，使得各個MS可以無縫地接入核心網。

隨著Internet的迅速發展，Internet已由單一的數據傳輸網向多業務承載網演進，以前那種以Email、文件傳輸等為主的單純的數據傳輸業務已遠遠不能滿足用戶的需求，一些多媒體應用如視頻點播、IP電話、遠程教學不斷涌現。這些不同的應用需要有不同的服務質量要求。QoS指網絡對業務性能要求的支持能力。這里的性能要求是特定于不同業務的，即不同的業務有不同的性能要求。對于通信網中的QoS，上述性能要求可以用性能參數來描述，例如：業務可靠性、時延、抖動、吞吐量和數據丟失率等。

三、QoS網絡的結構分析

（一）QoS網絡結構

從QoS的角度看，網絡是由主機、路由器、鏈路、策略服務器(policyserver)、帶寬管理器(網絡服務器的一種)構成的。

主機。主機上的應用是收發流的主體。應用在發送之前先向網絡提出流的QoS要求。

鏈路。鏈路是把數據傳送至遠方的媒介。包括專用線，還有LAN,ATM網絡、無線網等，使用這些鏈路來實現QoS時，有一些特殊要求需要考慮。

邊界/核心路由器。每個QoS區域的入口及出口的路由器稱作邊界路由器，除此之外的路由器稱作核心路由器。一般來說，路由器就是執行流量控制。即執行送出數據包順序的控制，或者選擇丟棄數據包，給每個流分別賦予被指定的QoS。而一般邊界路由器還設有接納控制和流量調節機構。接納控制用于當申請QoS服務時，判斷該申請是否可以被接受。流量調節機構用于確認流入及流出QoS區域的流是否滿足事先指定好的條件(平均輸入速率、最大速率、最大脈沖長度、最大數據包長度等)。如果符合條件，就進入下一個流量控制階段。如果不符合，就將數據包整形至符合條件。

策略服務器。代辦路由器的接納控制、資源準備的部分。例如，向有QoS要求的用戶回答其是否有提出要求的權利，以及提出的QoS要求是否可以被接受。并且將管理服務準備、資源準備的信息，傳遞給每個路由器。它還負責將網絡管理員的網絡運用策略傳遞給每個路由器，例如指定分配給盡力而為服務流的數據傳輸率的大小等。

帶寬管理器。帶寬管理器總是掌握著全網絡的資源使用情況。每個路由器應該具有向帶寬管理器提供該路由器的資源量以及它的使用情況的信息的通信功能。

（二）路由器工作原理

在構成QoS網絡的元素中，路由器是較為重要的一個部件。路由器的功能，本來只具有普通路由的作用，但為了執行QoS功能，就在以前的路由器加上了三個功能；接納控制機構、流量調節機構、流量控制機構。本文從數據平面和控制平面兩個方面來研究。

1、數據平面

直接在用戶數據包里加入QoS控制。它分為以下幾個方面

（1）流量調節機構

設置在每個路由器的輸入輸出端口。輸入數據包按照流分類，分別檢查是否滿足被指定的流的特性。如果滿足，就讓它通過。如果不滿足，就按照流量調節的框架處理。作為處理的例子有丟棄、延遲、標記等。

（2）轉發

這個功能可以是普通路由器的操作。參照每個數據包的包頭內的發送目的地和路由器內的路由選擇表，選擇路由器的輸出端口，并向端口傳送。但是現在的Internet路由協議都采用單個測度(如跳數、成本)來計算最短路由，沒有考慮多個QoS參數的要求。因此我們可以考慮采用不同與以往路由策略的QoS路由來滿足業務的QoS要求。QoS路由根據多種不同的度量參數(如帶寬、成本、每一跳開銷、時延、可靠性等)來選擇路由。它包括三個主要功能：鏈路狀態信息，路由計算和路由表存儲。QoS路由的主要目標是為接入的業務選擇滿足其服務質量要求的傳輸路徑，同時保證網絡資源的有效利用。QoS路由能夠滿足業務的QoS要求，同時提高網絡的資源利用率。但是QoS路由的計算十分復雜，增加了網絡的開銷。

（3）流量控制機構

將從路由器內的多個輸入端口向特定的輸出端口傳送的數據包按流或DS字節分類，使得每個流或流的集合都滿足被指定的特性，執行流量控制。流量控制包括隊列管理和調度。隊列管理就是對隊列長度的控制，調度就是對隊列送出順序的控制。調度算法有多種，其中包括FIFO(先入先出)，優先級調度，循環調度，WFQ加權公平調度、自同步公平調度、等算法。

2、控制平面

為了數據平面能夠更好地工作，控制平面有參數設定、信息收集、發送等支撐功能。它分為以下幾個方面：

（1）接納控制

判斷從應用來的QoS要求是否能夠被接受，并將結果回復。為此路由器管理每個流的資源信息、服務信息。

（2）RSVP控制/資源準備

設定接納控制、流量調節機構、流量控制機構等所需要的參數。并且為此與收發主機、相鄰的路由器交換需要的數據。

（3）路由選擇的處理

執行通常的路由選擇處理。也就是說，按照路由選擇協議、開放最短路徑優先等，制作路由選擇表。并且，將路由選擇的信息傳給其他的路由器。

（4）外部接口的控制

外部接口的控制是與外部的接口。例如，使用COPS協議、SNMP協議、控制接口等，執行與策略服務器和與操作員的通信。

（5）構成控制

依據從接納控制、RSVP、外部接口傳來的指令，設置數據平面所需要的操作參數。

（三）接納控制

對于大規（本文來自免費論文網http：//，轉載請保留。）模的IP網絡而言，要提供良好的服務質量，就必須具備執行接納控制的能力。接納控制使得網絡能夠根據當前的負載狀態決定是否接納新的分組流，通過控制同一時刻網絡服務的流的數量來保證服務質量。如果網絡不能控制同時服務的流的數量，就可能導致這些流的服務質量要求總和超過網絡能夠承載的上限，從而影響這些流所獲得的服務質量。

接納控制機制是提供保證型服務質量保證必不可少的組成部分。在這個體系結構中，一個分組流在進入網絡之前首先要通過RSVP向網絡發出服務請求，然后由通向接收方的路徑上的路由器根據該請求執行接納控制。只有當該請求所經過的路徑上的所有路由器都能滿足該流對服務質量的要求時，這個流才能進入網絡。雖然IntServ/RSVP能夠提供最高級別的服務質量保證，但是由于它要求路由器維護每個流的資源預留信息以及每個流的狀態信息，因此IntServ/RSVP的可擴展性比較差。公務員之家

近年來，接納控制機制的主要研究思路從最初注重于接納控制結果的精確性，轉向以降低、避免核心狀態，提高接納控制算法的可擴展性。隨著近年來IP網絡QoS應用的快速發展，毫無疑問接納控制算法研究必然是當前的一個熱點。

參考文獻：

[1]楊帆，寬帶無線IP系統中基于區分服務的QoS實現策略，通信技術，2002

[2]趙佳玉，P網絡的QoS實現技術，電力系統通信，2004

[3]李建東，寬帶無線IP技術與系統，中興通信技術，2002