基于IMS重叠网络的多媒体访问控制系统

王小玲

【摘要】 现有通信数据网中，数据传输完全依赖承载网的单径传输，不能有效支撑“媒体内容组播”类业务，存在网络流量和负载集中（可能导致网络传输瓶颈）、网络资源调度困难等诸多问题。本项目借鉴内容分发网络、P2P等互联网应用技术思想，结合数据网结构对QoS的要求，提出一种基于重叠网络的数据网传输模式，并在重叠网络上进一步构建面向“媒体内容组播”和“互动消息会话”应用的内容分发网络模型，为NGN行政电话、调度软交换的多媒体业务的推广奠定基础。

【关键字】 IMS 媒体服务 重叠网络

一、引言

随着数据媒体业务的发展，用户在使用现有通信系统数据网做媒体业务访问时，数据传输完全依赖承载网的单径传输，网络访问路径过长，存在网络流量和负载集中、网络资源调度困难、访问质量不好等诸多问题。特别的对于现有通信网络，NGN行政电话、调度软交换等多媒体业务飞速发展，数据骨干网的传输压力逐年加大，现有解决办法仅仅是提高网络带宽，提高网络吞吐量，但是相应需要的都是巨额的投资，而且这种基础建设不能无限制的增加，在没有新的通信手段发明之前，还没有比较好的方法来解决上述问题。

二、相关工作

传统的基于IMS的媒体服务采用信令和媒体都集中的模式构建。以IPTV业务为例，内容和数据源由内容服务商提供，而媒体的分发则由媒体分发功能完成。这种以集中式媒体服务器为中心的内容分发机制存在C/S结构的典型特征。CDN网络的研究与引入虽然在一定程度上解决了集中式服务的缺点，但目前研究大多是针对Internet展开，由于Internet的庞大及复杂的特殊性QoS很难保证，所以以下一代网络的核心体系结构IMS为基础的研究将会更加重要。近期CDN与P2P网络结合的研究也日渐增多，通过对CDN与P2P网络特性的互补，有利于资源共享、带宽利用、负载均衡的实现。

三、技术原理

重叠网被定义为运行在一个或多个网络上的网络，能够在基础网络上提供附加能力，改变下层网络的性能或功能。同时，重叠网络也是一种面向应用的网络，节点之间往往采用虚连接或逻辑连接的方式完成网络的构建。典型的重叠网络包括：P2P网络、CDN网络、云计算网络等。本文实现基于重叠网络的多路径传输的内容分发机制的基础就是基于电力通信骨干网的重叠网络体系结构。本文在的流媒体IMS架构的基础上，通过增加OSF功能实现重叠网络的构建。与标准服务架构相比，OSF可以提供重叠网管理、资源搜索、网络距离测量、策略执行等功能，充分发挥重叠网络的优势，弥补传统电力通信网业务数据传输能力不足的问题。

四、技术方案

基于重叠网络的数据网媒体内容分发网络的实现，可以使采用最佳的网络路由来访问资源库，节省承载网的网络带宽，提升路由效率。如图1所示，构成系统最主要的部分包含4个模块，一般的可以部署到四台服务器上，实现接入管理、资源管理、拓扑管理和监控管理。接入管理用来管理用户端计算机接入，资源管理用来存储资源信息，拓扑管理来管理资源的最佳访问路径，监控管理用来监控资源最佳访问路径的有效性。

计算机用户端首先通过外部网络访问接入管理服务器，接入管理将请求的资源信息传送到资源管理服务器，从资源管理中存储的资源进行比对，如果资源匹配，则从拓扑管理服务器中对应取出最佳访问网络连接线路。如果不匹配，证明该资源没有可以优化访问的线路，则跳转至接入管理，从传统的网络连接访问。监控管理用于监控资源管理和拓扑管理的数据内容，对于资源管理，监控资源的有效性，如果某个资源失效，则通知监控资源管理删除该资源；对于拓扑管理，监控所有的网络连接线路，每隔一天自动检测所有拓扑结构，如有变化则更新。

随着用户的不断加入，在重叠网络模式下，对服务的需求有了提高，资源的占用以及服务能力的提高使得系统的容量开始增加，这就能较为容易的满足用户的实际需求。由此可见，整个系统是全分布，没有瓶颈的存在。所以，从理论上来说，重叠网络模式的扩展可以无限的增加。

五、关键技术

为了提高一些多用户同时下载热点文件的传输速率，重叠网络普遍采用多源传输策略（MFTP协议）。该协议定义了一系列传输、压缩和打包的标准，甚至还定义了一套积分的标准，上传的数据量越大，积分越高，下载的速度也越快。MFTP协议允许用户之间多点下载文件，多用户同时下载一个文件时，将该文件分段，每个用户下载其中的一部分。客户端软件在网络上搜索下载同一个文件的用户，然后从这些用户那里下载该文件不同的块，用MD4算法检查每一块能不能受到破坏，以保证传输的正确性，最后将所有的块组合成原来的文件。MFTP充分运用下载用户之间的带宽传输数据，从而减轻服务器负担，提高下载速度和系统的可扩展性。多源传输机制的出现使得在信息传输方面拥有网络层传输不能比拟的优势。

六、结语

IMS作为下一代网络的核心架构越来越受到广泛的关注和认可，它的接入无关性、可扩展性、可伸缩性、等特点为未来固网移动网以及三网融合提供了基础。随着4G网络的成熟、部署及试商用，未来以IMS为核心的全IP网络将会更加显示出其重要性，未来工作将专注于该机制的完善及针对移动网络的优化。