基于IP多媒體子系統(tǒng)應(yīng)用于下一代網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)發(fā)現(xiàn)架構(gòu)的研究.pdf

1、IP多媒體子系統(tǒng)(IP multimedia subsystem，IMS)用于實(shí)現(xiàn)端到端的IP多媒體通信。IMS不僅將3G網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用從單純的語(yǔ)音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)擴(kuò)展到了多媒體領(lǐng)域，而且還具備開(kāi)發(fā)新業(yè)務(wù)、重用第三方基于Internet業(yè)務(wù)的能力。由于IMS具有接入無(wú)關(guān)性、對(duì)各種接入技術(shù)廣適性的特點(diǎn)，3GPP、3GPP2、ETSI TISPAN和ITU-T等標(biāo)準(zhǔn)化組織都對(duì)3GPP定義的IMS進(jìn)行了深入的研究，通過(guò)對(duì)IMS功能的擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)對(duì)基于多

2、種接入技術(shù)的固定和移動(dòng)用戶(hù)的統(tǒng)一支持，也即，通過(guò)發(fā)揮IMS通用平臺(tái)的作用，構(gòu)建固定和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)相融合的公共核心網(wǎng)，同時(shí)為固定和移動(dòng)用戶(hù)提供多媒體業(yè)務(wù)?；贗MS的核心網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)已經(jīng)被公認(rèn)為是固定和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)融合的統(tǒng)一目標(biāo)架構(gòu)，該架構(gòu)的研究也逐漸成為當(dāng)今通信界廣泛關(guān)注的熱點(diǎn)之一。 從目前國(guó)際和國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)研究的進(jìn)展看，雖然基本確定應(yīng)用所有業(yè)務(wù)的統(tǒng)一的NGN核心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是IMS，但由于基于所有接入方式(包括各種有線和無(wú)線接入)的NGN標(biāo)準(zhǔn)

3、還不成熟，基于IMS核心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的NGN相關(guān)研究還需要持續(xù)比較長(zhǎng)的一段時(shí)間。其中，最為重要和亟待解決的問(wèn)題之一就是：IMS實(shí)現(xiàn)固定和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)融合、為基于不同接入技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)提供多樣化多媒體服務(wù)、實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一業(yè)務(wù)和應(yīng)用平臺(tái)以后，隨著服務(wù)數(shù)量的增加、服務(wù)類(lèi)型的多樣化以及服務(wù)本身復(fù)雜程度的提高，如何基于IMS提供高效的、全網(wǎng)的服務(wù)發(fā)現(xiàn)功能。 基于上述分析，本論文確定將基于IMS應(yīng)用于下一代網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)發(fā)現(xiàn)架構(gòu)作為研究的重點(diǎn)，展開(kāi)討論。論文的主

4、要工作和結(jié)構(gòu)安排包括以下幾個(gè)方面： (1)深入分析基于IMS的服務(wù)發(fā)現(xiàn)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀。分析表明：迄今為止，3GPP等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化組織還沒(méi)有確定基于IMS網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)服務(wù)發(fā)現(xiàn)功能的解決方案。目前，對(duì)于應(yīng)用了IMS的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，通常采用的都是映射或者中間件的方法，先將基于不同網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的服務(wù)轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的IMS網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)服務(wù)發(fā)現(xiàn)的功能。無(wú)論采用映射還是中間件的方法，要完成服務(wù)發(fā)現(xiàn)和服務(wù)提供功能，都需要引入額外的新功能實(shí)體甚至應(yīng)用平臺(tái)，代

5、價(jià)較大。有一篇文章曾提出應(yīng)用IMS架構(gòu)本身直接實(shí)現(xiàn)服務(wù)發(fā)現(xiàn)功能的思路，但只是指出一些可供參考的選擇和建議，并沒(méi)有對(duì)具體的方法進(jìn)行詳細(xì)的描述和論證，也沒(méi)有針對(duì)基于IMS的服務(wù)發(fā)現(xiàn)架構(gòu)進(jìn)行可行性研究。 (2)廣泛調(diào)研目前服務(wù)發(fā)現(xiàn)的主要研究領(lǐng)域和最新進(jìn)展。調(diào)研結(jié)果表明：近些年來(lái)，服務(wù)發(fā)現(xiàn)方面的研究主要集中在某一特定的單一網(wǎng)絡(luò)或系統(tǒng)，如移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)、萬(wàn)維網(wǎng)和網(wǎng)格系統(tǒng)、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)等。由于系統(tǒng)相對(duì)單一，相應(yīng)的設(shè)計(jì)方法具有一定的局限性。而且

6、服務(wù)發(fā)現(xiàn)方面的研究也都偏向于架構(gòu)本身的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，很少有文章針對(duì)提出的服務(wù)發(fā)現(xiàn)的性能作相應(yīng)的合理性分析和優(yōu)化考慮。 (3)基于(1)和(2)的分析，本論文提出一種全新的應(yīng)用于下一代網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)發(fā)現(xiàn)架構(gòu)，并對(duì)該架構(gòu)服務(wù)發(fā)現(xiàn)功能的具體實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了詳細(xì)的描述。其主要思想是：依據(jù)IMS網(wǎng)元的自身特性，利用現(xiàn)有IMS功能實(shí)體構(gòu)建全新的服務(wù)發(fā)現(xiàn)架構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)快速有效的服務(wù)發(fā)現(xiàn)功能。由于服務(wù)發(fā)現(xiàn)功能的實(shí)現(xiàn)不需要額外新網(wǎng)絡(luò)實(shí)體的參與，相應(yīng)開(kāi)支較小，

7、而且可以實(shí)現(xiàn)和IMS網(wǎng)絡(luò)很好的整合。該服務(wù)發(fā)現(xiàn)功能的實(shí)現(xiàn)只作用在IP多媒體核心網(wǎng)絡(luò)的子系統(tǒng)中，因此可以和任何一種現(xiàn)有的應(yīng)用于某一特定接入網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)發(fā)現(xiàn)機(jī)制并存。此外，該服務(wù)發(fā)現(xiàn)架構(gòu)是獨(dú)立于任何一種特定接入技術(shù)的，可以說(shuō)是一種可以為全球用戶(hù)提供服務(wù)發(fā)現(xiàn)功能的方法，是一種通用的服務(wù)發(fā)現(xiàn)解決方案。 (4)針對(duì)(3)提出的基于IMS的全新的服務(wù)發(fā)現(xiàn)架構(gòu)，分析新功能的引入對(duì)原有IMS網(wǎng)絡(luò)的影響。通過(guò)數(shù)學(xué)建模、理論分析和數(shù)據(jù)仿真的方法，對(duì)該

8、服務(wù)發(fā)現(xiàn)架構(gòu)的性能進(jìn)行全面評(píng)估，包括HSS用于存儲(chǔ)服務(wù)信息所增加的服務(wù)信息緩存區(qū)的代價(jià)，服務(wù)發(fā)現(xiàn)的成功率以及服務(wù)發(fā)現(xiàn)過(guò)程產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載等。所有性能分析都是基于對(duì)服務(wù)通告(service announcement，SA)平均更新時(shí)間間隔，相鄰兩個(gè)服務(wù)發(fā)現(xiàn)請(qǐng)求(service request，SrvRqt)之間的平均時(shí)間間隔以及網(wǎng)絡(luò)狀況等方面的考慮。評(píng)估結(jié)果表明，該服務(wù)發(fā)現(xiàn)架構(gòu)需要增加的服務(wù)信息緩存區(qū)的代價(jià)較小，服務(wù)發(fā)現(xiàn)過(guò)程產(chǎn)生的額外網(wǎng)絡(luò)負(fù)

9、載也不大，對(duì)原有IMS網(wǎng)絡(luò)的影響較小，但卻可以實(shí)現(xiàn)較高的服務(wù)發(fā)現(xiàn)成功率。 (5)結(jié)合(4)的分析，運(yùn)用數(shù)學(xué)推理和算法仿真相結(jié)合的方法，對(duì)提出的服務(wù)發(fā)現(xiàn)架構(gòu)的性能進(jìn)行優(yōu)化。值得指出的是，我們得到了SA的平均更新時(shí)間間隔(ISA)的最優(yōu)值。該值可以使服務(wù)發(fā)現(xiàn)架構(gòu)的各項(xiàng)性能達(dá)到最優(yōu)的折中和平衡。而且，對(duì)于給定IMS網(wǎng)絡(luò)，ISA最優(yōu)值的選取只與SA的平均生命周期TL有關(guān)，而TL和ISA相對(duì)固定，都可以由應(yīng)用服務(wù)器設(shè)定，即，ISA的大小可