無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)的發(fā)展已經(jīng)相當(dāng)?shù)某墒欤F(xiàn)在UMTS和WLAN技術(shù)相互融合到一起，給出了基于此環(huán)境下的QoS的管理體系，相信這篇文章對(duì)你有所幫助。

1 引言

UMTS的特點(diǎn)是覆蓋面積較大，支持用戶(hù)的全球漫游和快速移動(dòng)。UMTS在無(wú)線(xiàn)技術(shù)上采用了CDMA技術(shù)，提高了無(wú)線(xiàn)接口的傳輸速率，但是其理論上最高傳輸速率也只能達(dá)到2Mbit/s，由于部署的成本非常高，提供用戶(hù)理論上的數(shù)據(jù)速率是不現(xiàn)實(shí)的。而以WLAN為代表的短距離無(wú)線(xiàn)技術(shù)，可以達(dá)到很高的傳輸速度（802.11b可以達(dá)到11Mbit/s）。WLAN還具有組網(wǎng)方式靈活、使用開(kāi)放頻段以及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，使得它越來(lái)越受移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商的青睞。但WLAN的缺點(diǎn)是覆蓋面積比較小，缺乏漫游和移動(dòng)性支持，所以一般只能在人口密集的熱點(diǎn)地區(qū)使用。由此看出，這兩種無(wú)線(xiàn)技術(shù)具有很強(qiáng)的互補(bǔ)性。將WLAN作為UMTS的補(bǔ)充對(duì)于運(yùn)營(yíng)商提供多層次的移動(dòng)業(yè)務(wù)來(lái)說(shuō)是一個(gè)很好的捷徑，UMTS和WLAN的融合可以實(shí)現(xiàn)兩種無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。

2 策略、基于策略的QoS管理

策略最早應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)安全中，只是最近才認(rèn)識(shí)到策略對(duì)于服務(wù)質(zhì)量控制的重要性。根據(jù)IETF對(duì)策略的定義，是指一系列管理規(guī)則的集合，而管理規(guī)則往往由一些條件和執(zhí)行操作組成，一定條件的滿(mǎn)足引起一組操作的執(zhí)行，這些策略規(guī)則主要用來(lái)引導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)在不同情況下對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的管理。IETF提出了一個(gè)基于策略的QoS管理框架，用于對(duì)服務(wù)質(zhì)量進(jìn)行策略控制。在這個(gè)結(jié)構(gòu)中，進(jìn)行策略控制的兩個(gè)主要元素是策略執(zhí)行點(diǎn)（PEP）和策略決策點(diǎn)（PDP）。PEP一般位于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上，它實(shí)際執(zhí)行策略決策；而PDP則一般位于存放策略的策略服務(wù)器上，主要在此作出策略決策。當(dāng)然，為作出策略決策，PDP還需要使用另外的機(jī)制和協(xié)議去訪(fǎng)問(wèn)其他的信息庫(kù)（如策略倉(cāng)庫(kù)）。兩個(gè)元素間的交互作用由PEP開(kāi)始，PEP接收來(lái)自設(shè)備的策略服務(wù)請(qǐng)求，例如PEP接收到RSVP的數(shù)據(jù)包，其中有資源預(yù)留請(qǐng)求，PEP將策略服務(wù)請(qǐng)求發(fā)往與其對(duì)應(yīng)的PDP，PDP根據(jù)請(qǐng)求中的相關(guān)參數(shù)查詢(xún)相關(guān)的策略，通過(guò)推理，決定是否執(zhí)行相關(guān)的策略，并把決定發(fā)往PEP，PEP依據(jù)PDP的決定來(lái)執(zhí)行相關(guān)的操作，最終將策略轉(zhuǎn)化為面向具體設(shè)備的指令，對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行配置和操作，以滿(mǎn)足有關(guān)QoS的控制目標(biāo)。因此，基于策略的QoS管理無(wú)疑是一個(gè)充滿(mǎn)希望的解決方案，通過(guò)策略將QoS的控制和具體執(zhí)行分隔開(kāi)來(lái)，在以下幾個(gè)方面具有優(yōu)越性：

（1）使得管理員能夠從網(wǎng)絡(luò)整體出發(fā)，用一種接近于企業(yè)管理要求的語(yǔ)言定義策略，而不必關(guān)注實(shí)現(xiàn)該策略的具體技術(shù)和相關(guān)設(shè)備的配置細(xì)節(jié)。

（2）管理員不再需要手工配置網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，而是從一個(gè)中心位置操縱管理整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，不但維護(hù)了設(shè)備狀態(tài)的一致性，而且還節(jié)省了時(shí)間。

（3）策略體現(xiàn)了QoS管理智能，可以通過(guò)對(duì)策略的增、刪、改適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的變化。

除此之外，IETF還制定了交換策略信息的通信協(xié)議COPS（Common Open Policy Service），從而提供對(duì)多廠(chǎng)商的管理，COPS是一種具有較強(qiáng)擴(kuò)展性的協(xié)議，用于PDP和PEP之間請(qǐng)求-應(yīng)答（Request-response）方式的策略信息的通信以及其他實(shí)體間策略信息的交換。由于策略有網(wǎng)絡(luò)管理者統(tǒng)一制定，因此采用不同QoS技術(shù)的異構(gòu)網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)統(tǒng)一的QoS管理，基于策略的QoS管理方式正逐漸獲得國(guó)際公認(rèn)。

在UMTS的IP多媒體子系統(tǒng)（IMS）中，通過(guò)使用會(huì)話(huà)初始化協(xié)議（SIP），運(yùn)營(yíng)商在UMTS分組交換域中可提供QoS敏感的IP業(yè)務(wù)，如VoIP。為了滿(mǎn)足UMTS分組交換域中其他業(yè)務(wù)對(duì)端到端QoS的要求，目前，3GPP組織正在擴(kuò)展基于策略的QoS控制體系。

IETF的策略QoS管理框架實(shí)際上是一個(gè)基于PDP的集中式系統(tǒng)，所有的智能都集中在PDP一方，這樣一個(gè)集中式系統(tǒng)，在大的管理域中將不可避免地帶來(lái)可擴(kuò)展性問(wèn)題，解決的辦法是構(gòu)建層次式的PDP以解決域內(nèi)擴(kuò)展性問(wèn)題，除了域內(nèi)擴(kuò)展性，各域策略QoS管理系統(tǒng)之間的協(xié)作問(wèn)題也不容忽視，因?yàn)镼oS的實(shí)現(xiàn)依賴(lài)于各個(gè)域之間的協(xié)作。不同域的QoS管理系統(tǒng)必須能夠交換策略信息，并根據(jù)自己所在域的網(wǎng)絡(luò)情況自主地作出決定，采用的手段是相鄰域之間協(xié)商服務(wù)等級(jí)約定（SLA），并將協(xié)商好的SLA轉(zhuǎn)換為流量控制約定（TCA），以此達(dá)到全網(wǎng)統(tǒng)一的服務(wù)質(zhì)量保證。

端到端的通信可能涉及不同網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商控制的多個(gè)管理域，為了在多運(yùn)營(yíng)商多域的環(huán)境下提供一致的QoS端到端業(yè)務(wù)，文獻(xiàn)[1]就UMTS的多媒體子系統(tǒng)提出了一個(gè)混合策略體系，在這個(gè)體系中，某個(gè)運(yùn)營(yíng)商多域網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部使用層次化體系，運(yùn)營(yíng)商之間的網(wǎng)絡(luò)通過(guò)對(duì)等體系互聯(lián)。運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)的主策略決策功能（MPDF）實(shí)體與鄰近網(wǎng)絡(luò)的MPDF之間的關(guān)系是對(duì)等的，相互之間通過(guò)域間策略代理（Interdomain Policy Agent，IPA）聯(lián)系。在IPA與它對(duì)等的IPA成功交換更新的SLA消息后，MPDF把新的SLA轉(zhuǎn)換為策略規(guī)則應(yīng)用到網(wǎng)絡(luò)中，隨后更新策略倉(cāng)庫(kù)。網(wǎng)絡(luò)內(nèi)某個(gè)策略決策功能實(shí)體需要對(duì)分組交換域的會(huì)話(huà)執(zhí)行本地域策略控制時(shí)，只需從策略倉(cāng)庫(kù)中提取相關(guān)的策略規(guī)則。

為了在UMTS和WLAN融合環(huán)境下提供一致的IP QoS業(yè)務(wù)，基于策略的多域QoS控制體系必須擴(kuò)展到WLAN域中，以下闡述如何實(shí)現(xiàn)這種擴(kuò)展。

3 WLAN網(wǎng)絡(luò)中基于策略的QoS管理體系

WLAN網(wǎng)絡(luò)通常包括多個(gè)接入點(diǎn)（AP），AP通過(guò)WLAN路由器（WLAN Router，WR）連接到外部網(wǎng)絡(luò)。WLAN網(wǎng)絡(luò)層的QoS機(jī)制是通過(guò)標(biāo)記IP數(shù)據(jù)報(bào)頭的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)的，受控于區(qū)分服務(wù)（DiffServ）體系，數(shù)據(jù)鏈路層的QoS機(jī)制則通過(guò)WLAN QoS支持機(jī)制（802.11e）、MAC幀優(yōu)先指示（802.1p）以及虛擬局域網(wǎng)（VLAN）標(biāo)識(shí)（802.1q）來(lái)實(shí)現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)層和數(shù)據(jù)鏈路層的QoS機(jī)制均受QoS管理體系的控制。WLAN 接入點(diǎn)提供MAC QoS機(jī)制，WLAN的路由器提供IP DiffServ機(jī)制。在下面WLAN基于策略的QoS管理體系中，策略控制過(guò)程只能使用WLAN路由器的區(qū)分服務(wù)機(jī)制。

WLAN和UMTS融合的方式有兩種：緊耦合和松耦合。在緊耦合體系中，WLAN的路由器直接連接到服務(wù)的SGSN，SGSN把WLAN路由器當(dāng)作一個(gè)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)控制器（RNC）。WLAN用戶(hù)端發(fā)送的數(shù)據(jù)必須經(jīng)過(guò)相連SGSN所服務(wù)的UMTS分組域到達(dá)目的端。為了確保無(wú)縫的IP QoS業(yè)務(wù)，應(yīng)把UMTS的會(huì)話(huà)控制實(shí)體（如IMS中的呼叫狀態(tài)控制功能（CSCF）實(shí)體）擴(kuò)展到WLAN網(wǎng)絡(luò)中。會(huì)話(huà)控制實(shí)體直接與WLAN用戶(hù)端交互，這樣WLAN用戶(hù)端可視為普通的UMTS用戶(hù)設(shè)備，UMTS分組交換域中的策略決策功能實(shí)體（PDF）能夠在WLAN的路由器上直接執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)級(jí)策略，WLAN網(wǎng)絡(luò)好像是UMTS分組交換域的一部分。因此，在緊耦合體系下，只需通過(guò)UMTS的策略決策功能實(shí)體來(lái)實(shí)現(xiàn)融合網(wǎng)絡(luò)一致的QoS控制，不會(huì)影響UMTS的接入控制和計(jì)費(fèi)實(shí)體。

在松耦合體系下，WLAN作為一個(gè)獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)連接到UMTS網(wǎng)絡(luò)的GGSN，WLAN的路由器可看作是一個(gè)GGSN，WLAN網(wǎng)絡(luò)與UMTS網(wǎng)絡(luò)是對(duì)等的關(guān)系。為了在松耦合體系下提供一致的QoS控制，本文在IETF定義的策略框架下，提出在WLAN域中通過(guò)WLAN PDF（WPDF）組成了一個(gè)新的策略域，以處理WLAN域中需要QoS保證的業(yè)務(wù)。在這個(gè)策略域中，WPDF作為WLAN域中的策略決策點(diǎn)，WLAN路由器作為策略執(zhí)行點(diǎn)，執(zhí)行WPDF的策略決策。WLAN域應(yīng)擁有本地會(huì)話(huà)控制實(shí)體，負(fù)責(zé)與UMTS網(wǎng)絡(luò)的CSCF交互，WLAN域的會(huì)話(huà)控制實(shí)體與WPDF的關(guān)系如同UMTS IMS中代理CSCF（Proxy-CSCF）與PDF的關(guān)系。由于WLAN域擁有自己的會(huì)話(huà)控制實(shí)體和策略決策實(shí)體，所以保持了WLAN域和UMTS域之間明晰的接口，WLAN作為一個(gè)獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)，由獨(dú)立的WPDF完成WLAN域中業(yè)務(wù)級(jí)策略的控制，因而也不會(huì)影響接入控制和計(jì)費(fèi)實(shí)體。

與UMTS網(wǎng)絡(luò)一樣，WLAN可在公眾、企業(yè)和居住環(huán)境下部署，不同的環(huán)境也許涉及不同的管理域和不同情形的網(wǎng)絡(luò)融合。在緊耦合體系中，可通過(guò)UMTS的策略決策功能實(shí)體來(lái)實(shí)現(xiàn)融合網(wǎng)絡(luò)一致的QoS控制，是UMTS分組域中基于策略的QoS管理體系的延伸。在提供一致QoS控制方面，松耦合較緊耦合具有以下優(yōu)點(diǎn)：由于WLAN擁有自己的策略域，WLAN的策略域可作為UMTS的從屬策略域，又可作為其對(duì)等策略域，允許WLAN域簡(jiǎn)單地融合到多運(yùn)營(yíng)商多域的環(huán)境中。下面分析在松耦合體系下，如何實(shí)現(xiàn)融合網(wǎng)絡(luò)的端到端QoS控制。

4 松耦合體系下基于策略的QoS管理體系

我們使用的是兩級(jí)層次化策略體系，WLAN的策略域作為UMTS的從屬策略域，受UMTS策略域的控制。主策略決策功能實(shí)體（MPDF）分別連接WLAN的策略決策功能（WPDF）實(shí)體和UMTS的策略決策功能（PDF）實(shí)體，UMTS網(wǎng)絡(luò)中的MPDF是WPDF的上級(jí)策略節(jié)點(diǎn)，因此WLAN域中策略的執(zhí)行便融入到運(yùn)營(yíng)商整個(gè)層次化策略體系中。MPDF把網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)的策略轉(zhuǎn)換成代表WPDF和PDF特定域的網(wǎng)絡(luò)級(jí)策略，并將其存儲(chǔ)到策略倉(cāng)庫(kù)中。策略決策功能實(shí)體（WPDF或PDF）可從策略倉(cāng)庫(kù)中獲取這些網(wǎng)絡(luò)級(jí)策略，并將其轉(zhuǎn)換為設(shè)備級(jí)策略，然后在策略決策功能實(shí)體的控制之下把這些策略安裝到網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中。除非某個(gè)新會(huì)話(huà)的QoS請(qǐng)求在授權(quán)方面存在策略沖突，否則這些策略會(huì)在所有新的IP多媒體會(huì)話(huà)中一致地執(zhí)行。如果發(fā)生策略沖突，這時(shí)可由MPDF負(fù)責(zé)消除，MPDF和PDF之間策略信息的交換使用COPS協(xié)議。

1. 在會(huì)話(huà)建立期間，WLAN域的會(huì)話(huà)控制實(shí)體在會(huì)話(huà)建立信令中把QoS參數(shù)傳遞給WPDF。

2. WPDF從策略倉(cāng)庫(kù)中獲取相關(guān)網(wǎng)絡(luò)級(jí)策略。

3. WPDF檢查請(qǐng)求的QoS參數(shù)是否被網(wǎng)絡(luò)級(jí)策略所允許。如果允許，WPDF通知WLAN域的會(huì)話(huà)控制實(shí)體策略控制成功。如果網(wǎng)絡(luò)級(jí)策略禁止請(qǐng)求的QoS參數(shù)，則通知WLAN域的會(huì)話(huà)控制實(shí)體策略控制失敗。

4. 如果獲取的網(wǎng)絡(luò)級(jí)策略在請(qǐng)求的QoS參數(shù)授權(quán)方面存在沖突，WPDF請(qǐng)求MPDF解決策略沖突。WPDF把請(qǐng)求的QoS參數(shù)封裝到COPS請(qǐng)求報(bào)文中并將其發(fā)送給MPDF。

5. MPDF根據(jù)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)策略的情況來(lái)創(chuàng)建新的網(wǎng)絡(luò)級(jí)策略，以解決策略之間的沖突。因?yàn)闀?huì)話(huà)數(shù)據(jù)路徑經(jīng)過(guò)UMTS分組交換域，必須確保請(qǐng)求的QoS參數(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)，所以在把新策略提供到WPDF之前，MPDF必須和PDF確認(rèn)這些新策略。

6-7 一旦策略確認(rèn)成功，MPDF把新的網(wǎng)絡(luò)級(jí)策略發(fā)送給WPDF。同時(shí)，MPDF把新策略寫(xiě)入到策略倉(cāng)庫(kù)為將來(lái)策略決策功能實(shí)體請(qǐng)求所用。