1、Mobile WiMAX 定義的QoS
在Mobile WiMAX標(biāo)準(zhǔn)中，為了保證各種應(yīng)用業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量，定義了豐富的QoS機(jī)制，可以說(shuō)QoS是Mobile WiMAX的一個(gè)很重要的亮點(diǎn)。
根據(jù)用戶(hù)業(yè)務(wù)的特點(diǎn)，Mobile WiMAX標(biāo)準(zhǔn)定義了五種不同的業(yè)務(wù)類(lèi)型：UGS、rtPS、ertPs、nrtPs以及BE等，并為這五種業(yè)務(wù)類(lèi)型定義了不同的QoS參數(shù)：
UGS（Unsolicited Grant Service）
UGS業(yè)務(wù)是指能夠周期性產(chǎn)生固定包長(zhǎng)的實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)，這種業(yè)務(wù)所產(chǎn)成數(shù)據(jù)包的包長(zhǎng)是固定的，而且這些數(shù)據(jù)包是以一個(gè)特定的周期發(fā)送的，比如T1、E1以及沒(méi)有靜默壓縮的VOIP等。
rtPS（real-time Polling Service）
rtPS業(yè)務(wù)是指能夠周期性產(chǎn)生可變包長(zhǎng)的實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)，這種業(yè)務(wù)所產(chǎn)成數(shù)據(jù)包的包長(zhǎng)是變化的，而且這些數(shù)據(jù)包是以一個(gè)特定的周期發(fā)送的，比如MPEG視頻業(yè)務(wù)等。
ertPS（extended real-time Polling Service）
ertPS業(yè)務(wù)是rtPS業(yè)務(wù)的一種擴(kuò)展，但是這種業(yè)務(wù)的一個(gè)獨(dú)特之處是對(duì)實(shí)時(shí)性要求很高，如有靜默壓縮的VOIP業(yè)務(wù)等。
nrtPS（non-real-time Polling Service）
nrtPS業(yè)務(wù)是指非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)，這種業(yè)務(wù)的特點(diǎn)是始終以一個(gè)大于等于最小傳輸速率的速率在連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)包。
BE（Best Effort）
BE是一種盡力而為的非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)，這種業(yè)務(wù)的特點(diǎn)是不能保證數(shù)據(jù)包的傳輸速率和傳輸時(shí)間，該業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)包是否發(fā)送取決于系統(tǒng)的資源情況，如果系統(tǒng)有足夠資源則可以傳送這些數(shù)據(jù)包，否則將拋棄這些數(shù)據(jù)包。
這五種不同業(yè)務(wù)類(lèi)型業(yè)務(wù)的QoS參數(shù)如下表所示：
???????????????????????????????????????? 表1????? Mobile WiMAX 五類(lèi)QoS參數(shù)
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當(dāng)Mobile WiMAX系統(tǒng)為用戶(hù)創(chuàng)建服務(wù)業(yè)務(wù)時(shí)，將根據(jù)服務(wù)業(yè)務(wù)的特點(diǎn)，將其映射到五種不同的業(yè)務(wù)類(lèi)型上，同時(shí)指定相應(yīng)的QoS參數(shù)，然后，當(dāng)這些用戶(hù)服務(wù)業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)包到達(dá)Mobile WiMAX系統(tǒng)時(shí)，Mobile WiMAX系統(tǒng)將根據(jù)事先指定的QoS參數(shù)來(lái)對(duì)這些數(shù)據(jù)包實(shí)施調(diào)度和傳送，從而保證用戶(hù)業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量。
2、中興通訊Mobile WiMAX QoS 端到端解決方案
眾所周知，Mobile WiMAX標(biāo)準(zhǔn)對(duì)基站側(cè)如何實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)QoS的定義是很清晰也是很豐富的，但是僅靠這些標(biāo)準(zhǔn)的定義還無(wú)法為用戶(hù)提供真正的QoS保證，因?yàn)槊總€(gè)用戶(hù)的每個(gè)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)包要從應(yīng)用服務(wù)器傳到用戶(hù)的終端上需要經(jīng)歷很多環(huán)節(jié)，其中不少環(huán)節(jié)是Mobile WiMAX標(biāo)準(zhǔn)定義的QoS處理方法所沒(méi)有涵蓋的，這些環(huán)節(jié)中就包括傳輸、HA等的影響。
可見(jiàn)，要在Mobile WiMAX系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)端到端的QoS保證，必須在整個(gè)Mobile WiMAX系統(tǒng)中，包括各個(gè)節(jié)點(diǎn)中，如終端、接入網(wǎng)ASN、核心網(wǎng)CSN以及傳輸?shù)龋C合考慮QoS的實(shí)現(xiàn)策略?；诖?，中興通訊推出了一套完整的綜合解決方案，在這個(gè)解決方案中，首先將各種應(yīng)用業(yè)務(wù)分成幾大類(lèi)，識(shí)別每類(lèi)業(yè)務(wù)的QoS參數(shù)，然后將這些業(yè)務(wù)的QoS參數(shù)合理分配到傳輸過(guò)程中的每個(gè)環(huán)節(jié)，并保證在業(yè)務(wù)傳送過(guò)程中的各個(gè)環(huán)節(jié)正確地按照分配的QoS參數(shù)份額處理和傳送相關(guān)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)包，從而保證了整體的端到端QoS服務(wù)質(zhì)量，為用戶(hù)提供滿(mǎn)意的業(yè)務(wù)QoS服務(wù)。
一些典型業(yè)務(wù)的QoS參數(shù)如表2所示，在實(shí)際應(yīng)用中，只要Mobile WiMAX無(wú)線寬帶通訊系統(tǒng)能夠按照這些QoS參數(shù)來(lái)保證這些業(yè)務(wù)的傳送，那么就能很好的滿(mǎn)足用戶(hù)的需求，為用戶(hù)提供滿(mǎn)意的高質(zhì)量業(yè)務(wù)服務(wù)。
表2????? 典型業(yè)務(wù)的QoS參數(shù)
2.1 ????端到端QoS體系架構(gòu)
中興通訊Mobile WiMAX的QoS的體系架構(gòu)如下圖所示（其中，HA只有當(dāng)系統(tǒng)支持移動(dòng)IP時(shí)才存在）：
中興通訊Mobile WiMAX QoS體系架構(gòu)
當(dāng)一個(gè)業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)包在Mobile WiMAX系統(tǒng)中傳送時(shí)，需要經(jīng)過(guò)很多環(huán)節(jié)，這些環(huán)節(jié)在端到端QoS保證種的起著很重要的作用，因?yàn)檫@些環(huán)節(jié)也必須要承擔(dān)所分配的QoS處理份額，只有在各個(gè)環(huán)節(jié)都保證了所分擔(dān)的QoS處理份額后，端到端的QoS服務(wù)質(zhì)量才能夠得到真正的保證。在Mobile WiMAX網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)發(fā)和建設(shè)中，需要根據(jù)所傳送業(yè)務(wù)的特點(diǎn)做一個(gè)合理的QoS參數(shù)分配，把總體端到端的QoS參數(shù)分配到各個(gè)處理環(huán)節(jié)中去，然后在每個(gè)環(huán)節(jié)中按照分配的QoS份額進(jìn)行處理，這一點(diǎn)對(duì)端到端QoS保證非常重要。
在QoS參數(shù)的分配中，一個(gè)很重要的參數(shù)就是時(shí)延的分配，也就是合理規(guī)定每個(gè)處理環(huán)節(jié)的時(shí)延，下面以VOIP為例分析一下時(shí)延的分配策略，VOIP對(duì)時(shí)延（端到端）的要求如下表所示：
表3 ???? VOIP的端到端時(shí)延特性
由此可見(jiàn)，VOIP的端到端延遲應(yīng)控制在150ms左右，此時(shí)VOIP的通話質(zhì)量處理一種較好的狀態(tài)，用戶(hù)感受滿(mǎn)意。
VOIP的端到端時(shí)延分配如下圖所示：
其中：
“1”是指終端的處理時(shí)延
“2”是指R1接口的傳輸時(shí)延
“3”是指基站BS的處理時(shí)延
“4”是指R6接口的傳輸時(shí)延，如MTPS或IP承載網(wǎng)的傳輸時(shí)延
“5”是指AGW的處理時(shí)延
“6”是指AGW到HA的傳輸時(shí)延，如MTPS或IP承載網(wǎng)的傳輸時(shí)延
“7”是指HA的處理時(shí)延
VoIP的時(shí)延分配
只要每個(gè)環(huán)節(jié)都能在分配的時(shí)延范圍內(nèi)處理VoIP數(shù)據(jù)包，那么Mobile WiMAX系統(tǒng)就能保證VoIP的QoS，為用戶(hù)提供滿(mǎn)意的VoIP服務(wù)。
另一方面，一個(gè)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)包在傳送過(guò)程中，需要經(jīng)過(guò)不同的處理環(huán)節(jié)，每個(gè)處理環(huán)節(jié)所處理的協(xié)議層次不一樣，所以，在Mobile WiMAX系統(tǒng)中，QoS不能僅靠哪一個(gè)層次來(lái)保證，而是需要在不同的層次分別來(lái)保證QoS參數(shù)，特別是IP層以及Mobile WiMAX傳輸?shù)取Ｒ簿褪钦f(shuō)，QoS參數(shù)需要在不同的層次傳遞和映射，這樣才能保證QoS能夠不失真的傳遞下去，從而保證端到端的QoS保證。QoS的分層映射如下圖所示：
QoS參數(shù)層間傳遞
其中：
“1”到“2”是指Mobile WiMAX系統(tǒng)綜合應(yīng)用業(yè)務(wù)特征、應(yīng)用業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)、用戶(hù)級(jí)別（如金牌用戶(hù)、銀牌用戶(hù)等）等信息，按照一定的算法，獲取Mobile WiMAX系統(tǒng)所需要的QoS參數(shù)的過(guò)程，這些QoS參數(shù)包括：帶寬、時(shí)延、抖動(dòng)等
“2”到“3”是指為保證應(yīng)用業(yè)務(wù)能夠正常在Mobile WiMAX傳輸網(wǎng)中按照一定的QoS等級(jí)傳輸，將該業(yè)務(wù)對(duì)應(yīng)的QoS參數(shù)按照一定的規(guī)則映射到IP層的過(guò)程，映射可以通過(guò)DSCP或TOS完成。
“3”到“2”是指Mobile WiMAX系統(tǒng)根據(jù)IP層QoS參數(shù)，如ToS、DSCP等，按照一定的算法，獲取Mobile WiMAX系統(tǒng)所需要的QoS參數(shù)的過(guò)程，這些QoS參數(shù)包括：帶寬、時(shí)延、抖動(dòng)等
“3”到“4”是指Mobile WiMAX傳輸網(wǎng)根據(jù)IP層QoS參數(shù)，如ToS、DSCP等，按照一定的規(guī)則或算法，獲取傳輸網(wǎng)所需要的QoS參數(shù)的過(guò)程，然后，傳輸網(wǎng)根據(jù)這些獲取的QoS參數(shù)來(lái)傳輸所承載的Mobile WiMAX的IP數(shù)據(jù)包，從而在Mobile WiMAX傳輸網(wǎng)層次保證Mobile WiMAX業(yè)務(wù)的QoS等級(jí)。
2.2 ?????Mobile WiMAX系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)的QoS保證策略
下面簡(jiǎn)要介紹一下中興通信Mobile WiMAX系統(tǒng)中各主要網(wǎng)元節(jié)點(diǎn)的QoS保證策略。
2.2.1???BS的QoS保證策略
在Mobile WiMAX基站BS上采用的QoS策略包括：
完善、高效的調(diào)動(dòng)控制算法；
上下行實(shí)現(xiàn)5種業(yè)務(wù)類(lèi)型的調(diào)度：UGS、ertPS、rtPS、nrtPS、BE；
對(duì)每個(gè)業(yè)務(wù)流的調(diào)度嚴(yán)格按照CSN指定的QoS參數(shù)進(jìn)行，如帶寬、時(shí)延、抖動(dòng)、優(yōu)先級(jí)等；
用戶(hù)優(yōu)先級(jí)；
業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)；
支持對(duì)每個(gè)終端建立多條業(yè)務(wù)流；
完善的接納控制機(jī)制；
完善的擁塞控制機(jī)制；
考慮BE業(yè)務(wù)的公平性；
流量管制和整形；
Mobile WiMAX QoS參數(shù)和IP層QoS參數(shù)的映射（用于傳輸QoS的保證）；
2.2.2???AGW/HA的QoS保證策略
在Mobile WiMAX AGW/HA上采用的QoS策略包括：
用戶(hù)優(yōu)先級(jí)；
業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)；
業(yè)務(wù)QoS保證；
支持對(duì)每個(gè)終端建立多條業(yè)務(wù)流；
完善的接納控制機(jī)制；
完善的擁塞控制機(jī)制；
流量管制和整形；
用戶(hù)級(jí)帶寬限制；
按業(yè)務(wù)類(lèi)型分配帶寬；
Mobile WiMAX QoS參數(shù)和IP層QoS參數(shù)的映射（用于傳輸QoS的保證）；
2.2.3??CSN的QoS保證策略
這里說(shuō)的CSN涵蓋AAA、PCC或IMS等，這些網(wǎng)元主要作用是為Mobile WiMAX業(yè)務(wù)提供正確的QoS參數(shù)和保證機(jī)制，如根據(jù)和用戶(hù)簽署的服務(wù)協(xié)議SLA、業(yè)務(wù)的特征、業(yè)務(wù)的優(yōu)先級(jí)、用戶(hù)的等級(jí)、IP層QoS參數(shù)等，提取Mobile WiMAX系統(tǒng)中調(diào)度所需要的參數(shù)，如帶寬、時(shí)延、抖動(dòng)、優(yōu)先級(jí)等信息。
在CSN（PCC/IMS）上采用的QoS策略包括：
用戶(hù)優(yōu)先級(jí)；
業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)；
業(yè)務(wù)QoS保證；
支持對(duì)每個(gè)終端建立多條業(yè)務(wù)流；
用戶(hù)級(jí)帶寬限制；
按業(yè)務(wù)類(lèi)型分配帶寬；
Mobile WiMAX QoS參數(shù)和IP層QoS參數(shù)的映射（用于傳輸QoS的保證）；
傳輸網(wǎng)絡(luò)主要通過(guò)兩方面來(lái)保證傳輸?shù)腝oS：
IP層的QoS參數(shù)，如Tos、DSCP等，這些值是從Mobile WiMAX系統(tǒng)中的QoS參數(shù)映射過(guò)來(lái)的，傳輸就是通過(guò)ToS、DSCP的數(shù)值，結(jié)合傳輸本身的QoS保證機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)QoS保證的；
傳輸本身的QoS機(jī)制，如50ms倒換等。
目前，Mobile WiMAX可以采用MSTP、IP承載網(wǎng)等傳輸網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)傳輸，這些傳輸網(wǎng)絡(luò)技能很好的適合IP傳輸?shù)奶匦裕材芎芎玫臐M(mǎn)足Mobile WiMAX對(duì)傳輸?shù)腝oS要求。
3?結(jié)論
經(jīng)過(guò)測(cè)試以及試驗(yàn)局、商用局的驗(yàn)證，中興通訊Mobile WiMAX系統(tǒng)的端到端QoS保證策略能很好的保證各種業(yè)務(wù)的QoS等級(jí)，為用戶(hù)提供滿(mǎn)意的基于一定QoS等級(jí)的服務(wù)業(yè)務(wù)。