（通信与信息系统专业论文）ims策略控制网元pdf+go接口的设计和实现.pdf

北京邮电大学硕士研究生学位论文i m s 缎略控制嘲元p d f g o 接u 的设计和实现 i m s 策略控制网元p d fg o 接口的设计和实现 摘要 本文具体描述了对i m sp d f ( p o l i c yd e c i s i o nf u n c t i o n ) 网元g o 接口的分 析、设计和实现，并总结了在开发过程中对协议，实现和软件开发方法学的一 些思考、总结和创新。 p d f 是i m sq o s 控制的核心网元。p d f 连接了应用面的a f ( 通过g q 接 口) 和传输面的g g s n ( 通过g o 接口) ，起到了应用层面和传输层面之间o o s 相关的沟通桥梁作用 p d f 核心功能是实现基于业务的o o s 控制。p d f 是3 g p p 在1 1 5 中才提出 的新网元，由于涉及了运营商非常关心的o o s 、计费等问题，标准化组织、设 备制造商对其都比较重视。在控制和承载分离网络结构的大背景下，p d f 由于 其特定的网路位置，功能不断被丰富，地位也越来越重要的。 本文的很多篇幅放在g o 接口协议栈。g o 协议栈可以分为四层：c o p s 。， c o p s - p r ，p i b 和r f c 3 5 2 0 的a t 解码层层间是传统的协议栈p a y l o a d 承载 关系，非常复杂，难以理解。所以本文有大量的篇幅去具体描述对g o 协议栈 的细节分析和总结。 本人有幸参与到p d f 开发项目中，作为核心开发成员设计并实现了业界商 用的第一个g o 接口。在开发过程中，除了完成软件上的设计、编码、测试， 还对控制和承载分离网络中的可重用性、c o p s 协议扩展方式等提出一些创新 性的想法。另外，对一种软件开发方法学一持续集成也有比较深刻的认识 本文还对p d f 的一些重要的机制，如a t 和绑定机制，端到端的q o s 映射 机制进行了研究。描述了p d f 的基本信令流和p d f 的亮点功能一防“滥用” 本文也简述了o o s 的基本概念和i m s 体系结构。 由于p d f 相关协议演进的步伐非常快，本文在最后部分加以简述。 关键词 p d f ，g o 接口，g o 协议栈，q 0 s 控制 北京邮电丈学硕： 研究生学位论文 i m s 策略控制喇元p d f g o 接u 的设计和实现 r e s e a r c ha n di m p l e m e n t a t i o n0 f t h eg oi n t e r f a c eo fi m sp d fn e r w o r ke l e m e n t t h i ip a p e rd e s c r i b e st h ea n a l y m , 山甚i 扣d e v e l o p m e n td e t a i l sf o rt h ei m s 胁f ( p o l i c y d e c i s i o nf u n c t i o n ) g oi n t e r f a c e a n ds u m m yi d e a & c o n c l u s i o n i n n o v a t i o no np r o t o c o l , i m p l e m e n t a t i o n s o f t w a r ed e v e l o p m e n tm e t h o d o l o g yd u r i n gm yd e v e l o p m e n tw o r k p d fi st h ek e yn e t w o r ke l e m e n tf o r0 0 sc o n t r o li n1 m s p d fo o i l l l e c m it h ea f ( b yo q i n t e r f a c e ) a ta p p l i c a t i o nl a y e ra n dg g s n ( b yg oj n k z 缸na tt r a n s p o r tl a y e r ；a n dw o 妇a t h e b r i d g e o f t w o l a y e m p d f sm 牺f u n c t i o n a l i t yi st oa c h i e v et h e 酩奴岫m dq o sc o m m lp d f “_ m n e t w o r ke l e m e n td e f i n e di n3 g p pr 5 d u et oi a t c dt ot h ec k , s c h a r g i n gt o p i c sw h i c hm g r e a t l yc o n c e r n e db yo p e r a t o r , b o t hs t a n d a r d i z a t i o na 苫j z a t i o na n do p e r a t o ra t t a c hi m p o r t a n c e t op d ew i t ht h eb a c k g r o u n do fi s o l a t e da p p l i c a t i o n l a y e ra n dt r a m p o al a y e rn e t w o r k a 虻h n c c 组i & p d fi sb e c o m i n g 帕a n d 雌i m p o r t a n td u et oi t sp o s i t i o nhn e t w o r ka n di t s c o n t i n u o u s l ya d d e db e wf u n c t i o n a l i t i e s 1 n h i sp a p e rp a y sal o to fp a g e r so ng op r o t o c o ls t a c kd e t a i l s g op r o t o c o ls t a c kmb e d i v i d e di n t of o u rl a y e r s ：c o p s c o p s p r , p i ba n dr f c 3 5 2 0f o ra te n c o d i n g d e c o d l n g , a n di t i sp a y l o a db e a r e rr e l a t i o n s h i pb e t w e e nl a y m g op r o t o c o ls t a c kkc o m p l e xa n dd i f f i c u l tt o u n d e r s t a n d s ot h i sp a p e rh a sal o tp a g e so nt h ed e t a i l sa n a l y s i sa n ds u m m a r yo fo op r o t o c o l s t a c k r mf o m m a t et oj o i nt h e 阢i fp r o j e c ta n dd i 肛c da n di m p l e m e n t e dt h ef i r s tc o m m e r c i a l g oi n t e r f a c eht h ei n d u s t r y ak e yd e v e l o p e r d u r i n gm yd e v e l o p m e n tw o r k , b e s i d e st h e s o f t w a r ed e s i g n , c o d i n ga n dt e s t i n g , lh a v ea l s os o m ei d e so i lr e u s a b l ea n a l y s i sf o ri s o l a t e d a p p l i c a t i o nl a y e ra n dt r a n s p o r tl a y e rn e t w o r ka 比钯呻呱c c o p s 肼嘲o ie x t e n s i o nm e t h o d b y t h ew a y , ia l s oh a v es o m ed e e pu n d e m a n d i n go b - s o f t w a r e , t e v e l o l , m 酬m e t h o d o l o g y , c o n t i n u o u si n t e g r a t i o n s o m ei m p o r t a n tm e c h a n i s m s , i n c h 秘a ta n db m d m gm e c h a n i s ma n de n d - t o - e n do o s m a p p i n gm e c h a n i s m , a g ea l s oi n v e s t i g a t e d t h ep a p e ra l s od c s c r i b 节t h eb a s i cm g e f l o wo f p d fa n d cp d f sh i g h l i g h tf i m c t i o n p r e v e n t - m i s u s e 1 h 缸p e p c r s i m o yd e s c l i b 龆t h eb a s i c c o n c e l n o f o o sa n d t h e i m sa r c h i t e c t u r e d u et ot h ep d fe v o l u t i o ns t e pi sf a s t , t h ep a p e rg i v eas i m p t e 出g 蚵p 妇砒t h ee n do ft h e d o c u m e n t a t i o n p d f , g oi n t e r f a c e ，g op r o t o c o ls t a c k , o o sc o n t r o l m 独创性( 或创新性) 声明 本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不 包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学或其他 教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任 何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 本人签名：日期； 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定，即： 研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学校有权保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借 阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它 复制手段保存、汇编学位论文( 保密的学位论文在解密后遵守此规定) 保密论文注释：本学位论文属于保密在一年解密后适用本授权书。非保密论 文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书 本人签名： 导师签名： 日期： 日期； 北京邮电大学颈士研究生学位论文i m s 镱略挖制两元p d f g o 接【| 的设计和实现 第一章绪论 1 1 研究的背景 1 1 1q o s 概念及3 g p p 端到端的q e s 架构 o o s 的英文全称为”q u a l i t yo fs e r v i c e ”，中文名为”服务质量。q o s 是网络 与用户之间以及网络上互相通信的用户之间关于信息传输与共享的质的约定， 例如，传输延迟允许时间、最小传输画面失真度以及声像同步等，是用来解决 网络延迟和阻塞等问题的一种技术。q o s 可以由速率、延时、优先权等一系列 具体参数来描述的，不同的网络，用来描述o o s 的具体参数也可能有所不同 o o s 是近年来一个非常热门的话题，而且大量的讨论集中在口相关应用。 这主要是因为传统的i p 业务是基于在m 尽力而为( b e s te f f o r t ) 的模式，这就 导致对一些关键业务，必须采取补救措施才能满足用户需求总结而言，o o s 控制的动机是： 实时数据业务不断增长 带宽资源的有限性网络服务质量的可变性 q o s 需求 i m s o p m u l t i m e d i as u b s y s t e m ) 是3 g p p 在r e l e a s e5 版本提出的支持口多媒 体业务的子系统，它的核心特点是采用s i p ( s e s s i o ni n i t i a t i o np r o t o c 0 1 ) 进行呼 叫控制、与接入无关和能够灵活提供多种业务等。i m s 为未来的多媒体应用提 供一个通用的业务平台，它是向a i 工i pn e t w o r k 业务提供体系演进的重要一 步。 由于口业务质量的先天性问题( b e s te f f o r t ) ，丽i m s 是基于口的，所以 o o s 问题对于i m s 是非常重要的。同时由于i m s 是3 g 核心网的叠加网，1 m s 的o o s 隶属于3 g p po o s 范畴。3 g p p 端到端的o o s 控制是一个非常宽泛的概 念和复杂过程。 下图是u m t s o o s 架构 北京邮电犬学硕l ：研究生学位论文i m s 策昭挖制嘲兀p d f g o 接u 的设计和实现 图1 - 1 u m t s o o s 架构 金王上签的星苤毽：奎塞县腿土盟3 鱼婴! 丛墨担羞殴笾墨过i 金! 婴僵翅此： 鉴王3 q 鳇! 丛墨盥q 堕控制也正在丕断遗进：压丛奎塞圭星基壬兰g 醚：b 查拯壅。 1 1 2i m sq o s 控制的核心网元 m f 运营商对l i d s 的q o s 有较商的要求，比如： o o s 控制 按照o o s 计费 防止被滥用的情况 提高现有网络的生产率 在这种背景下，p d f ( p o l i c yd e c i s i o nf u n c t i o n , 策略控制功能) 概念被提 出。关于p d f 地具体特性，请参见第三章 在o o s 方面，3 g p p 已经定义了端到端的o o s 概念和框架结构，具体到i m s 的q o s 问题就主要集中在g q 接口和g o 接口( g g s n 和p d f 之问的接口) ， o o s 策略基于s i p 会话中请求的参数，端到端的q o s 要求则分段映射到网络的 各个层面片段。 2 北京邮电大学硕士研究生学位论文i m s 策略控制嘲元p d f g o 接u 的设计和实现 1 2 论文内容及成果 1 2 1 研究目标 本文主要是要研究并实现p d f g o 接口。g o 接口有着复杂的协议栈。目标 是正确理解协议栈并用面向对象的程序设计语言实现相应的软件 1 0 2 工作内容 基于上述的研究目标，本文主要进行了以下几方面的工作： 分析理解3 g p pp d fg o 接口协议栈，完成协议分析手册 研究开源v o v i d ac o p s 代码，并在它的基础上实现g o 协议栈 1 2 3 工作成果 主要成果是设计开发出了基于u n i x 平台的p d fg o 接口。在实现过程中 有对协议、软件实现的一些创新，如完善错误处理机制，优化线程模型等。 行。 栈软件模块采用面向对象编程语言开发( c ) ，全部代码将近5 0 ，0 0 0 软件通过一系列严格的测试，达到了商业级的质量。 1 3 论文的章节安排 第一章介绍了本文的背景。第二章总体介绍了i m s 端到端的q o s 。 第三章介绍了p d f ，包括概述，信令和总体设计第四章介绍了g o 接口 的分析和设计实现。 第五章介绍了开发过程中的一些经验和总结。第六章介绍了p d f 的演进。 第三章、第四章和第五章是本文重点 3 北京邮电人学颈士研究生学位论文i m s 策略控制m 元p d f g o 接u 的设计和实现 1 4 缩略语 a r ( a u t h o r i z a t i o nt o k e n ) ：c o n s i s t so ft h ei m ss e s s i o ni d e n t i f i e ra n d t h ep d fi d e n t i f i e ri nc o n f o r n l a n r a ：, w i t hr f c3 5 2 0 1 1 1 i ti su s e df o r a u t h o r i z i n gt h eq o sf o rt h ei pf l o w6 ) t h el i ei n c l u d e sa l la u t h o r i z a t i o n t o k e na s p a r t o ft h eb i n d i n gi n f o r m a t i o ni no r d e rt oo b m i nq o s a u t h o r i z a t i o nf o rt h ei m ss e s s i o n t h eu eo b t a i n st h i sa u t h o r i z a t i o n t o k e nv i as i pf r o mt h ep - c s c fb ym e a n so fa ne x t c n s i o ns i ph e a d e r d e s c r i b e di nr f c 3 3 1 3 2 2 t 1 i ep c s c fc o m m u n i c a t e sw i t ht h ep d fi n o r d e rt oo b t a i nas u i t a b l ea u t h o r i z a t i o nt o k e nf o rt h eu e b i n d i n gi n f o r m a t i o n ：c o n s i s t so fa na u t h o r i z a t i o nt o k e na n dt h ef l o w i d e n t i f i e r ( s ) o fi pf l o 、“s ) c a r r i e db yap d p c o n t e x t w h e nr e c e i v i n ga n a u t h o r i z a t i o nt o k e n , t h eu ei n c l u d e s b i n d i n gi n f o r m a t i o nw h e n a c t i v a t i n go rm o d i f y i n gap d p c o n t e x t i ti su s e df o ra u t h o r i z i n gt h eq o s o ft h ei pf l o w sc a r r i e dw i t h i nap d pc o n t e x ta n dt ov e r i f yt h a tt h e g r o u p i n go ft h ei pf l o w si sc o r r e c t c o m m o no p e np o l i c ys e r v i c e ( c o p s ) p r o t o c o l ：i sas i m p l eq u e r ya n d r e s p o n s ep r o t o c o lt h a t c a nb eu s e dt o e x c h a n g ep o l i c yi n f o r m a t i o n b e t w e e nap o l i c ys e r v e r ( p o l i c yd e c i s i o np o i n t ) a n di t sc l i e n t s ( p o l i c y e n f o r c e m e n tp o i n t s ) h o wi d e n t i f i e r ：u s e df o rt h ei d e n t i f i c a t i o no ft h ei pf l o w s d e s c r i b e d w i t h i nam e d i ac o m p o n e n ta s s o c i a t e dw i t has i ps e s s i o n af l o w i d e n t i f i e rc o n s i s t so ft w op a r t s ：nt h eo r d i n a in u m b e ro ft h ep o s i t i o no f t h e ”m - - ”l i n e si nt h es d p ( r f c2 3 2 7f 1 7 1 ) s e s s i o nd e s c r i p t i o na n d2 ) t h e o r d i n a ln u m b e ro ft h ei pf l o w ( s ) 诵t h i nt h e “m = ”l i n ea s s i g n e di nt h e o r d e ro fi n c r e a s i n gp o r tn u m b e r s e x a m p l e sa r ep r o v i d e di na n n e xc g oi n t e r f a c e ：i n t e r f a c eb e t w e e np d fa n dg g s n ( 3 g p pt s2 3 21 2 1 ) mb e a r e rs e r v i c em a n a g e r ：u s e ss t a n d a r di pm e c h a n i s m st om a n a g e t h ei pb e a r e rs e r v i c e i tr e s i d e si nt h eg g s na n do p t i o n a l l yi nt h eu e mf l o w ：au n i d i r e c t i o n a lf l o wo fi pp a c k e t sw i t ht h es a m es o u r c em a d d r e s sa n dp o r tn u m b e ra n dt h es a m ed e s t i n a t i o ni pa d d r e s sa n dp o r t n u m b e ra n dt h es a m et r a n s p o r tp r o t o c 0 1 p o r tn u m b e r sa r eo n l y a p p l i c a b l ei fu s e db yt h et r a n s p o r tp r o t o c 0 1 p o l i c yd e c i s i o nf u n c t i o n ( p d t 3 ：i sal o g i c a lp o l i c yd e c i s i o ne l e m e n t t h a tu s e ss t a n d a r di pm e c h a n i s m st oi m p l e m e n tp o l i c yi nt h ei pm e d i a l a y e r t h ep d fm a k c sd e c i s i o n si nr e g a r dt on e t w o r kb a s e di pp o l i c yu s i n g p o i i c yr u l e s ，a n dc o m m u n i c a t e st h e s ed e c i s i o 啮t ot h ep e pi nt h eg g s n p r o x yc a l ls e s s i o nc o n t r o lf u n c t i o n ( p - c s c i n ：i san e t w o r ke l e m e n t p r o v i d i n gs e s s i o nm a n a g e m e n ts e r v i c e s ( c 昏t e l e p h o n yc a l lc o n t r 0 1 ) p o l i c ye n f o r c e m e n tp o i n t ( p e p ) ：i sal o g i c a le n t i t yt h a te n f o r c e sp o l i c y d e c i s i o 璐m a d eb yt h ep d ei tr e s i d e si nt h ei pb sm a n a g e ro ft h eg g s n p o l i c yi n f o r m a t i o nb a s e ( p i b ) ：i sas e to fp o l i c yd a t ac a r r i e db y c o p s - p r t h cp r o t o c o la s s u m e san a m e dd a t as t r u c t u r e k n o w na sap o l i c y 4 北京邮电大学颈七研究生学位论文 i m s 簟略控制嘲元p d f g o 接【| 的设计和实现 i n f o r m a t i o nb a s e ( p r o ) ，t oi d e n t i f yt h et y p ea n dp u r p o s eo fs o l i c i t e da n d u n s o l i c i t e dp o l i c yi n f o r m a t i o nt h a ti ss e n tf r o mt h ep o l i c yd e c i s i o np o i n t t ot h ep o l i c ye n f o r c e m c n tp o i n tf o rp r o v i s i o n i n gp o l i c yo gs e n tf r o mt h e p o l i c ye n f o r c e m e n tp o i n tt ot h ep o i i c yd e c i s i o np o i n t 雒an o t i f i c a t i o n q o sc l a s s ：i d e n t i f i e sab e a r e rs e r v i c e ( w h i c hi sa s s o c i a t e dw i t has e to f b e a r e rs e r v i c ec h a r a c t e d s t i c s ) t r a n s l a t i o n m a p p i n gf u n c t i o n ：p r o v i d e st h ei n t e r - w o r k i n gb e t w e e nt h e m e c h a n i s m sa n dp a r a m e t e r su s e dw i t h i nt h eu m t sb e a 化i s e r v i c ea n d t h o s eu s e dw i t h i nt h ei pb e a r e rs e r v i c e u m r sb e a r e rs e r v i c em a n a g e r ：h a n d l e s 脚u i c cr e s e r v a t i o nr e q u e s t s f r o mt h eu e i tr e s i d e si nt h eg g s na n dt h eu e 5 北京邮电人学硕t 研究生学位论文i m s 策略控制列元p d f g o 接u 的设计和实现 2 1i m s 简介 2 i 1 i m s 概述 第二章：i m s 的端到端的q o s i m s ( 全称是i pm u l t i m e d i as u b s y s t e m ) 是3 g p p 在r e l e a s e5 版本提出的支持 伸多媒体业务的子系统，它的核心特点是采用s i p 进行呼叫控制、与接入无关 和能够灵活提供多种业务等。i m s 为未来的多媒体应用提供一个通用的业务平 台，它是向a i 上i pn e t w o r k 业务提供体系演进的重要一步。 在网络融合的发展趋势下，3 g p p 、e t s i 和r r u t 都在研究基于i m s 的 网络融合方案，目的是使i m s 成为基于s i p 会话的通用平台，同时支持固定和 移动的多种接入方式，实现固网和移动网的融合。目前研究基于i m s 网络融合 的标准组织主要包括3 g p p 、e t s it i s p a n 和i t u tf g n g n ，并且取得了较大 的进展。 下图是i m s 在运营商网络结构示意： 2 1 2i m s 体系架构 图2 - ll m s 在运营商网络结构示意 按照3 g p pt s2 3 0 0 2v 6 1 0 0 ( 2 0 0 5 - 1 2 ) 。p l m n ( p u b l i cl a n dm o b i l e n e t w o r k ) 网络图如下： 6 北京邮电大学硕上研究生学位论文i b i s 策略控制两元p d f g o 接口的设计和实现 i m s 体系架构如卞图： s n i 1 衄垤ht c a 回国 7 北京邮电大学硕上研究生学位论文i m s 镱略控制嘲正p d f g o 接u 的设计和实现 图2 - 3 i m s 体系架构 i m s 包括下列网元： c s c f ( c a l ls e s s i o nc o n t r o lf u n c t i o m h s s ( h o m es u b s c r i b e rs e w e r ) p d f ( p o l i c yd e c i s i o nf u n c t i o n ) s l f ( s u b s c r i p t i o nl o c a t o rf u n c t i o n ) m r f ( m u l t i m e d i ar e s o u r c ef u n c t i o n ) b g c f ( b r e a k o u tg a t e w a yc o n t r o lf u n c t i o 曲 m g c f ( m e d i ag a t e w a yc o n t r o lf u n c t i o n ) m g w ( m e d i ag a t e w a y ) s g w ( s i g n a l l i n gg a t e w a y ) a s ( a p p l i c a t i o ns e r v e r ) i m s s f0 pm u l t i m e d i as e r v i c es w i t c h i n gf u n c t i o n ) o & s c s ( s e r v i c ec a p a b i l i t ys e r v e r ) 2 23 g p pr 5 定义的承载控制和计费控制湖 在i m s 会话建立时，u e 通过s d p 协议为实时业务、非实时业务请求相应 的媒体参数( 编码方案、媒体类型、带宽等) 。i m s 会话控制根据用户的个人业 务，媒体信息以及所应用的本地策略控制，进行相应媒体参数的授权。所授权的 参数返回给用户终端为建立传输承载作资源预留。 i m s 网络与接入网络相互独立，i m s 会话控制并不直接控制传输承载网络 的资源分配，这需要在i m s 会话层和传输承载层间建立一套交互机制，其结构 下图所示： 8 北京邮电大学顽七研究生学位论文h m s 最咯控制m 元p d f g e 接u 的设计和实现 单独计费。然而r 5 中的g g s n 只能为p d p c 产生一个g - c d r ，在一个p d p c 下不能区分不同媒体成分的业务流，因此； p d f 授权的每一个p d p c 用于特定的媒体成分( 口n o w ) 不允许同一个s e c o n d a r yp d p c 媒体流的复用 在授权期间，p d f 将i c m 0 m sc h a r g i n gi d ) 传给g g s n ，g g s n 将 g c i d ( g p r sc h a r g i n gi d ) 传给p d f ，实现计费关联功能( c h a r g i n g c o r r e l a t i o n ) 。把i m s 会话层的计费信息和承载使用的计费信息绑定在一 起。 承载控制和计费控制是针对于g p r s u m t s 分组域特有的p d pc o n t e x t ， 这种机制不适用于其它的接入网络 2 3q o s 映射 参见3 1 3 章 1 1 北京邮电人学硕士研究生学位论文i m s 策略控制嘲厄p d f g o 接u 的设计和实现 第三章：i m s 的q o s 核心控制网元p d f 3 1p d f 概述 3 1 1 p d f 简介 在技术发展迅速，竞争不断加剧的大环境下，运营商为提高效益，必然要 引入各种各样的基于i m s 的新业务。运营商希望在引入这些新业务时，有着以 下前提： 低的监管维护费用( 新业务可以快速引入) 优化的网络利用率 可预计的业务质量 基于业务的计费模式 防止业务被盗用 防止黑客攻击 这也就是p d f 概念的被提出的动机。 p d f ( p o l i c yd e c i s i o nf u n c t i o n ) 是一个策略决策网元，它按照标准的l p 机 制在i p 媒体层实现策略控制。具体一点，p d f 作为策略决策点，对m 承载做 基于业务的策略( s b l p ，s e r v i c eb a s e dl o c a lp o l i c y ) 控制。p d f 对i p 承载的资 源分配请求进行决策。 下图描述了p d f 在i m s 网络中的位置。 图3 - 1p d f 在i m s 网络中的位置 北京邮电大学硕士研究生学位论文i b i s 策略控制网元p d f g o 接口的设计和实现 从上图可以看出，p d f 连接了控制面的a f 和传输面的g g s n ，起到了应 用层面和传输层面之间的在q o s 方面沟通桥梁作用。在应用层面可以根据应用 所需动态改变应用的q o s ，p d f 基于应用层面的信息来命令传输层面做相应的 资源分配。这样做很重要的一点是，很好地解决了不良用户的业务盗用问题。 p d f 有下列特性： 基于业务的q o s 控制，防止不良用户非法使用网络资源 对业务流进行授权，并且支持i pg a t e 功能 支持网络发起的用户会话终止。 支持计费信息交互( i m s 和g g s n 之间) 支持g o ( 基于c o p s 协议) ，g q ( 基于d i a m e t e r 协议) 接口 下图描述了p d f 在u m t sq o s 架构中的位置 困3 - 2p d f 在m r so o s 架构中的位王 3 1 2 a t 和绑定机翩 a t 和绑定机制是对实现p d f 功能是非常重要的。 a t ( a u t h o r i z a t i o nt o k e n ) 是由a fs e s s i o ni d e n t i f i e r 和p d fi d e n t i f i e r 组成， 用于对口流q o s 的授权。绑定信息由a t 和p d pc o n t e x t 的口流的f l o w i d e n t i f i e r ( s ) 组成。由于p d f 和u e 一样，参与应用层面和传输层面的消息交互， 北京邮电人学硕上研究生学位论文i m s 策略控制嘲元p d f g o 接u 的设计和实现 所以他们对相应s i ps e s s i o n 的f l o wi d e n t i f i e r s ) 有着同样的理解。在绑定信息中 采用简单的f l o wi d e n t i f i e r ( s ) ，而不用冗长的每个i pf l o w 的描述信息 ( 5 t u p l e ；s o u r c ei pa d d r e s s , d e s t i n a t i o ni pa d d r e s s ，s o u r c ep o r t , d e s t i n a t i o np o r t , p r o t o c 0 1 ) ，大大简化了信令的负荷。 下图描述了设计思路： 图，- 3 a t 扣绑定机制 首先，p c s c f a f 触发p d f 产生a t ( 由a fs t w 髂i o ni d e n t i f i e r 和p d f i d e n t i f i e r 组成，因为a f 和p d f 之间的接口为g q 接口，所以实际上a fs e s s i o n i d e n t i f i e r 也就是g qs e s s i o ni d e n t i f i e r ，按照d i a m e t e r 协议，可以保证这个i d 是 永远唯一的) p d f 内部存储a t 和相应的s i ps e s s i o n ( 实际上通过a fs e s s i o ni d e n t i f i e r 映射) 信息，然后发送消息给p - c s c f j a f 告知生成的a t 。 p - c s c f a f 在s i p1 8 3 消息中藉a t 信息传递给u e 。当完成应用层面信令 交互，u e 希望开始建立真正的业务流( 例如语音，视频，文本等) 时，u e 发 送建立p d pc o n t e x t 请求给g g s n ，! 其中包含绑定信息和p d p 数据。 g g s n 可以根据绑定信息找到相应的p d f ，发出r e q 消息要求p d f 授权， r e q 消息中携带有绑定信息。而p d f 也可以根据收到首先a t 判断此a t 是否 合法( 即p d f 是否生成过该a t ) ，然后可以根据a t 找到相应的已经储存的原 始s i ps e s s i o n 信息，同时按照相应请求的m 流( 根据f l o wi d e n t i f i e r ( s ) ) ，通过 计算( 按照t s 2 9 2 0 8 定义) ，得出正确q o s ( 分为物理上下行分别的q o s ) ，最 1 4 北京邮电大学硕士研究生学位论文i m s 策略控制同元p d f g o 接u 的设计和实现 后进行q o s 授权( 发d e c 消息给g g s n ) 。 3 1 3q o s 参数的映射机制 端到端的i m s 业务在应用层面上o o s 的描述是是基于s i p 的( 可称为口 o o s 参数。主要描述业务需求，例如包括：业务类型，婵流、速率等) ，在传 输层面上要映射成u m t s 的o o s 参数。所以在端到端的i m s 业务中必然涉及 o o s 参数映射问题。 以下描述u m t s 域的o o s 参数。注：u r r s 业务类别分类如下表： 表3 - lu m 璐业务类别分类 锹0 陵娥黻 业务类嗣 a 矗阳矗瞳d 岫 & 目吨蛐_ e 日_ e 妇 西啦舯i 删妇 应用举例语音，可视电话视频流。音频流网页浏览e - m a i l ，f 1 下文件下载 保证数据顺序关系请求应答模式保数据没有时延要求 主要特征保证数据顺序关系 严格的低时延要求证业务内容保证业务内容， 用于描述u m t s 承载业务的o o s 参数包括：最大比特率( k b i t s ) ，保证的 比特率( k b i t s ) ，传送顺序( 是否) ，最大业务数据单元( s d u ) 尺寸( b i t ) ， s d u 格式信息( b i t ) ，s d u 差错率，残留误码率，错误s d u 的传送( 是否- ) ，“ 传送时延。 从p d f 角度，主要关注业务类别和最大的比特率。 下图描述了这端到端的q o s 映射机制： 罗臼 ” - 凿 ； ： ； 。o 汹辩j o ： i 静 ! i ：嚣：嚣? - i o 价 i 嚅器譬il