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基于IMS重叠网络的多路径传输关键技术研究

于波  
【摘要】:IMS即IP多媒体子系统作为下一代网络的核心架构,逐步被各国际标准化组织认可。凭借其接入无关的特点和统一的业务模型,能够支持多种接入网络在统一的平台提供丰富的多媒体业务。所以IMS成为移动网、固定网融合以及电信网、广播电视网、因特网融合的最佳解决方案,为最终实现核心网和接入网向全IP化方向演进奠定了坚实的基础。 然而,IP网络是一种“尽力而为”的服务网络,如何在IP网络上提供服务质量保证的电信级服务将是IMS顺利发展的关键。为了解决IMS网络的服务质量问题,国际标准化组织纷纷制定了基于策略的IMS QoS框架。采用策略决策和策略执行方式,通过IMS信令控制平面和传输平面协作,完成接入网的资源分配与准入机制。但是这种基于策略的QoS框架,并不能解决接入网络链路质量损失所带来的服务质量下降问题。此外IMS的集中控制思想没有充分考虑网络资源利用情况,容易引起集中式网络存在的典型问题。本文旨在通过在IMS网络中引入符合QoS框架的重叠网络,并在该网络上利用多路径传输技术实现应用层传输优化,从而解决IMS集中式网络的服务质量问题。 本文主要的创新性研究工作如下: 1.提出了一种符合IMS QoS要求的重叠网络构建方法。通过重叠网络服务功能实体,实现在传统IMS网络上构建业务相关的DHT重叠网络。本文提出的重叠网络服务功能还具备网络测距能力,通过网络测距算法根据BGP属性信息推测候选服务节点网络相对距离,实现拓扑感知的重叠网络为多路径传输奠定了基础。 2.提出了一种基于马尔科夫决策过程的多路径冗余传输调度算法。通过对多路径并行传输SCTP协议的改进,实现了根据路径质量动态调整数据传输调度策略的方法。对于实时业务中的关键数据进行冗余传输,能够避免单一路径失效导致的实时业务服务质量严重下降问题。 3.提出了一种IMS架构下支持多路径传输的混合式内容分发机制。通过利用拓扑感知的重叠网络和传统内容分发网络,实现流媒体业务的流量边缘化,降低中心媒体服务器负载,提高网络资源利用率和系统服务容量。通过对直播和点播业务的服务流程设计,证明了方法的可行性。该机制为IMS流媒体服务提供了新的思路和方法。 4.提出了一种IMS异构无线网络中,利用多路径并行传输技术,实现无缝垂直切换的方法。通过借鉴IEEE802.21提供的媒介无关的切换方法,结合多路径并行传输技术,提出了一种IMS异构无线网络垂直切换算法。算法能够在切换发生前通过多路径方式冗余传输数据,避免切换导致的数据丢失及延迟问题。 论文对上述创新工作给出了具体实现方式、信令流程和相关的算法描述,并通过仿真工具对各关键技术进行了仿真验证。仿真实验表明,本文提出的基于IMS重叠网络的多路径传输关键技术与传统IMS网络相比,能够实现应用层传输优化,有效提高网络资源利用率,改善服务网络的QoS体验。


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