基于IMS重疊網絡的多媒體訪問控制系統

王小玲

【摘要】 現有通信數據網中，數據傳輸完全依賴承載網的單徑傳輸，不能有效支撐“媒體內容組播”類業務，存在網絡流量和負載集中（可能導致網絡傳輸瓶頸）、網絡資源調度困難等諸多問題。本項目借鑒內容分發網絡、P2P等互聯網應用技術思想，結合數據網結構對QoS的要求，提出一種基于重疊網絡的數據網傳輸模式，并在重疊網絡上進一步構建面向“媒體內容組播”和“互動消息會話”應用的內容分發網絡模型，為NGN行政電話、調度軟交換的多媒體業務的推廣奠定基礎。

【關鍵字】 IMS 媒體服務 重疊網絡

一、引言

隨著數據媒體業務的發展，用戶在使用現有通信系統數據網做媒體業務訪問時，數據傳輸完全依賴承載網的單徑傳輸，網絡訪問路徑過長，存在網絡流量和負載集中、網絡資源調度困難、訪問質量不好等諸多問題。特別的對于現有通信網絡，NGN行政電話、調度軟交換等多媒體業務飛速發展，數據骨干網的傳輸壓力逐年加大，現有解決辦法僅僅是提高網絡帶寬，提高網絡吞吐量，但是相應需要的都是巨額的投資，而且這種基礎建設不能無限制的增加，在沒有新的通信手段發明之前，還沒有比較好的方法來解決上述問題。

二、相關工作

傳統的基于IMS的媒體服務采用信令和媒體都集中的模式構建。以IPTV業務為例，內容和數據源由內容服務商提供，而媒體的分發則由媒體分發功能完成。這種以集中式媒體服務器為中心的內容分發機制存在C/S結構的典型特征。CDN網絡的研究與引入雖然在一定程度上解決了集中式服務的缺點，但目前研究大多是針對Internet展開，由于Internet的龐大及復雜的特殊性QoS很難保證，所以以下一代網絡的核心體系結構IMS為基礎的研究將會更加重要。近期CDN與P2P網絡結合的研究也日漸增多，通過對CDN與P2P網絡特性的互補，有利于資源共享、帶寬利用、負載均衡的實現。

三、技術原理

重疊網被定義為運行在一個或多個網絡上的網絡，能夠在基礎網絡上提供附加能力，改變下層網絡的性能或功能。同時，重疊網絡也是一種面向應用的網絡，節點之間往往采用虛連接或邏輯連接的方式完成網絡的構建。典型的重疊網絡包括：P2P網絡、CDN網絡、云計算網絡等。本文實現基于重疊網絡的多路徑傳輸的內容分發機制的基礎就是基于電力通信骨干網的重疊網絡體系結構。本文在的流媒體IMS架構的基礎上，通過增加OSF功能實現重疊網絡的構建。與標準服務架構相比，OSF可以提供重疊網管理、資源搜索、網絡距離測量、策略執行等功能，充分發揮重疊網絡的優勢，彌補傳統電力通信網業務數據傳輸能力不足的問題。

四、技術方案

基于重疊網絡的數據網媒體內容分發網絡的實現，可以使采用最佳的網絡路由來訪問資源庫，節省承載網的網絡帶寬，提升路由效率。如圖1所示，構成系統最主要的部分包含4個模塊，一般的可以部署到四臺服務器上，實現接入管理、資源管理、拓撲管理和監控管理。接入管理用來管理用戶端計算機接入，資源管理用來存儲資源信息，拓撲管理來管理資源的最佳訪問路徑，監控管理用來監控資源最佳訪問路徑的有效性。

計算機用戶端首先通過外部網絡訪問接入管理服務器，接入管理將請求的資源信息傳送到資源管理服務器，從資源管理中存儲的資源進行比對，如果資源匹配，則從拓撲管理服務器中對應取出最佳訪問網絡連接線路。如果不匹配，證明該資源沒有可以優化訪問的線路，則跳轉至接入管理，從傳統的網絡連接訪問。監控管理用于監控資源管理和拓撲管理的數據內容，對于資源管理，監控資源的有效性，如果某個資源失效，則通知監控資源管理刪除該資源；對于拓撲管理，監控所有的網絡連接線路，每隔一天自動檢測所有拓撲結構，如有變化則更新。

隨著用戶的不斷加入，在重疊網絡模式下，對服務的需求有了提高，資源的占用以及服務能力的提高使得系統的容量開始增加，這就能較為容易的滿足用戶的實際需求。由此可見，整個系統是全分布，沒有瓶頸的存在。所以，從理論上來說，重疊網絡模式的擴展可以無限的增加。

五、關鍵技術

為了提高一些多用戶同時下載熱點文件的傳輸速率，重疊網絡普遍采用多源傳輸策略（MFTP協議）。該協議定義了一系列傳輸、壓縮和打包的標準，甚至還定義了一套積分的標準，上傳的數據量越大，積分越高，下載的速度也越快。MFTP協議允許用戶之間多點下載文件，多用戶同時下載一個文件時，將該文件分段，每個用戶下載其中的一部分。客戶端軟件在網絡上搜索下載同一個文件的用戶，然后從這些用戶那里下載該文件不同的塊，用MD4算法檢查每一塊能不能受到破壞，以保證傳輸的正確性，最后將所有的塊組合成原來的文件。MFTP充分運用下載用戶之間的帶寬傳輸數據，從而減輕服務器負擔，提高下載速度和系統的可擴展性。多源傳輸機制的出現使得在信息傳輸方面擁有網絡層傳輸不能比擬的優勢。

六、結語

IMS作為下一代網絡的核心架構越來越受到廣泛的關注和認可，它的接入無關性、可擴展性、可伸縮性、等特點為未來固網移動網以及三網融合提供了基礎。隨著4G網絡的成熟、部署及試商用，未來以IMS為核心的全IP網絡將會更加顯示出其重要性，未來工作將專注于該機制的完善及針對移動網絡的優化。