1、Mobile WiMAX 定义的QoS

在Mobile WiMAX标准中，为了保证各种应用业务的服务质量，定义了丰富的QoS机制，可以说QoS是Mobile WiMAX的一个很重要的亮点。

根据用户业务的特点，Mobile WiMAX标准定义了五种不同的业务类型：UGS、rtPS、ertPs、nrtPs以及BE等，并为这五种业务类型定义了不同的QoS参数：

UGS（Unsolicited Grant Service）

UGS业务是指能够周期性产生固定包长的实时业务，这种业务所产成数据包的包长是固定的，而且这些数据包是以一个特定的周期发送的，比如T1、E1以及没有静默压缩的VOIP等。

rtPS（real-time Polling Service）

rtPS业务是指能够周期性产生可变包长的实时业务，这种业务所产成数据包的包长是变化的，而且这些数据包是以一个特定的周期发送的，比如MPEG视频业务等。

ertPS（extended real-time Polling Service）

ertPS业务是rtPS业务的一种扩展，但是这种业务的一个独特之处是对实时性要求很高，如有静默压缩的VOIP业务等。

nrtPS（non-real-time Polling Service）

nrtPS业务是指非实时业务，这种业务的特点是始终以一个大于等于最小传输速率的速率在连续发送数据包。

BE（Best Effort）

BE是一种尽力而为的非实时业务，这种业务的特点是不能保证数据包的传输速率和传输时间，该业务的数据包是否发送取决于系统的资源情况，如果系统有足够资源则可以传送这些数据包，否则将抛弃这些数据包。

这五种不同业务类型业务的QoS参数如下表所示：

                                         表1      Mobile WiMAX 五类QoS参数

当Mobile WiMAX系统为用户创建服务业务时，将根据服务业务的特点，将其映射到五种不同的业务类型上，同时指定相应的QoS参数，然后，当这些用户服务业务的数据包到达Mobile WiMAX系统时，Mobile WiMAX系统将根据事先指定的QoS参数来对这些数据包实施调度和传送，从而保证用户业务的服务质量。

2、中兴通讯Mobile WiMAX QoS 端到端解决方案

众所周知，Mobile WiMAX标准对基站侧如何实现业务QoS的定义是很清晰也是很丰富的，但是仅靠这些标准的定义还无法为用户提供真正的QoS保证，因为每个用户的每个业务数据包要从应用服务器传到用户的终端上需要经历很多环节，其中不少环节是Mobile WiMAX标准定义的QoS处理方法所没有涵盖的，这些环节中就包括传输、HA等的影响。

可见，要在Mobile WiMAX系统中实现端到端的QoS保证，必须在整个Mobile WiMAX系统中，包括各个节点中，如终端、接入网ASN、核心网CSN以及传输等，综合考虑QoS的实现策略。基于此，中兴通讯推出了一套完整的综合解决方案，在这个解决方案中，首先将各种应用业务分成几大类，识别每类业务的QoS参数，然后将这些业务的QoS参数合理分配到传输过程中的每个环节，并保证在业务传送过程中的各个环节正确地按照分配的QoS参数份额处理和传送相关的业务数据包，从而保证了整体的端到端QoS服务质量，为用户提供满意的业务QoS服务。

一些典型业务的QoS参数如表2所示，在实际应用中，只要Mobile WiMAX无线宽带通讯系统能够按照这些QoS参数来保证这些业务的传送，那么就能很好的满足用户的需求，为用户提供满意的高质量业务服务。

表2      典型业务的QoS参数

2.1     端到端QoS体系架构

中兴通讯Mobile WiMAX的QoS的体系架构如下图所示（其中，HA只有当系统支持移动IP时才存在）：

中兴通讯Mobile WiMAX QoS体系架构

当一个业务的数据包在Mobile WiMAX系统中传送时，需要经过很多环节，这些环节在端到端QoS保证种的起着很重要的作用，因为这些环节也必须要承担所分配的QoS处理份额，只有在各个环节都保证了所分担的QoS处理份额后，端到端的QoS服务质量才能够得到真正的保证。在Mobile WiMAX网络的开发和建设中，需要根据所传送业务的特点做一个合理的QoS参数分配，把总体端到端的QoS参数分配到各个处理环节中去，然后在每个环节中按照分配的QoS份额进行处理，这一点对端到端QoS保证非常重要。

在QoS参数的分配中，一个很重要的参数就是时延的分配，也就是合理规定每个处理环节的时延，下面以VOIP为例分析一下时延的分配策略，VOIP对时延（端到端）的要求如下表所示：

表3      VOIP的端到端时延特性

由此可见，VOIP的端到端延迟应控制在150ms左右，此时VOIP的通话质量处理一种较好的状态，用户感受满意。

VOIP的端到端时延分配如下图所示：

其中：

“1”是指终端的处理时延

“2”是指R1接口的传输时延

“3”是指基站BS的处理时延

“4”是指R6接口的传输时延，如MTPS或IP承载网的传输时延

“5”是指AGW的处理时延

“6”是指AGW到HA的传输时延，如MTPS或IP承载网的传输时延

“7”是指HA的处理时延

VoIP的时延分配

只要每个环节都能在分配的时延范围内处理VoIP数据包，那么Mobile WiMAX系统就能保证VoIP的QoS，为用户提供满意的VoIP服务。

另一方面，一个业务数据包在传送过程中，需要经过不同的处理环节，每个处理环节所处理的协议层次不一样，所以，在Mobile WiMAX系统中，QoS不能仅靠哪一个层次来保证，而是需要在不同的层次分别来保证QoS参数，特别是IP层以及Mobile WiMAX传输等。也就是说，QoS参数需要在不同的层次传递和映射，这样才能保证QoS能够不失真的传递下去，从而保证端到端的QoS保证。QoS的分层映射如下图所示：

QoS参数层间传递

其中：

“1”到“2”是指Mobile WiMAX系统综合应用业务特征、应用业务优先级、用户级别（如金牌用户、银牌用户等）等信息，按照一定的算法，获取Mobile WiMAX系统所需要的QoS参数的过程，这些QoS参数包括：带宽、时延、抖动等

“2”到“3”是指为保证应用业务能够正常在Mobile WiMAX传输网中按照一定的QoS等级传输，将该业务对应的QoS参数按照一定的规则映射到IP层的过程，映射可以通过DSCP或TOS完成。

“3”到“2”是指Mobile WiMAX系统根据IP层QoS参数，如ToS、DSCP等，按照一定的算法，获取Mobile WiMAX系统所需要的QoS参数的过程，这些QoS参数包括：带宽、时延、抖动等

“3”到“4”是指Mobile WiMAX传输网根据IP层QoS参数，如ToS、DSCP等，按照一定的规则或算法，获取传输网所需要的QoS参数的过程，然后，传输网根据这些获取的QoS参数来传输所承载的Mobile WiMAX的IP数据包，从而在Mobile WiMAX传输网层次保证Mobile WiMAX业务的QoS等级。

2.2      Mobile WiMAX系统各节点的QoS保证策略

下面简要介绍一下中兴通信Mobile WiMAX系统中各主要网元节点的QoS保证策略。

2.2.1   BS的QoS保证策略

在Mobile WiMAX基站BS上采用的QoS策略包括：

完善、高效的调动控制算法；
上下行实现5种业务类型的调度：UGS、ertPS、rtPS、nrtPS、BE；
对每个业务流的调度严格按照CSN指定的QoS参数进行，如带宽、时延、抖动、优先级等；
用户优先级；
业务优先级；
支持对每个终端建立多条业务流；
完善的接纳控制机制；
完善的拥塞控制机制；
考虑BE业务的公平性；
流量管制和整形；
Mobile WiMAX QoS参数和IP层QoS参数的映射（用于传输QoS的保证）；

2.2.2   AGW/HA的QoS保证策略

在Mobile WiMAX AGW/HA上采用的QoS策略包括：

用户优先级；
业务优先级；
业务QoS保证；
支持对每个终端建立多条业务流；
完善的接纳控制机制；
完善的拥塞控制机制；
流量管制和整形；
用户级带宽限制；
按业务类型分配带宽；
Mobile WiMAX QoS参数和IP层QoS参数的映射（用于传输QoS的保证）；

2.2.3  CSN的QoS保证策略

这里说的CSN涵盖AAA、PCC或IMS等，这些网元主要作用是为Mobile WiMAX业务提供正确的QoS参数和保证机制，如根据和用户签署的服务协议SLA、业务的特征、业务的优先级、用户的等级、IP层QoS参数等，提取Mobile WiMAX系统中调度所需要的参数，如带宽、时延、抖动、优先级等信息。

在CSN（PCC/IMS）上采用的QoS策略包括：

用户优先级；
业务优先级；
业务QoS保证；
支持对每个终端建立多条业务流；
用户级带宽限制；
按业务类型分配带宽；
Mobile WiMAX QoS参数和IP层QoS参数的映射（用于传输QoS的保证）；

2.2.4  传输的QoS保证策略

传输网络主要通过两方面来保证传输的QoS：

IP层的QoS参数，如Tos、DSCP等，这些值是从Mobile WiMAX系统中的QoS参数映射过来的，传输就是通过ToS、DSCP的数值，结合传输本身的QoS保证机制来实现QoS保证的；

传输本身的QoS机制，如50ms倒换等。

目前，Mobile WiMAX可以采用MSTP、IP承载网等传输网络来实现传输，这些传输网络技能很好的适合IP传输的特性，也能很好的满足Mobile WiMAX对传输的QoS要求。

3 结论

经过测试以及试验局、商用局的验证，中兴通讯Mobile WiMAX系统的端到端QoS保证策略能很好的保证各种业务的QoS等级，为用户提供满意的基于一定QoS等级的服务业务。