IMS网络功能虚拟化服务质量的研究.pdf

版权声明 本 研究报告 版权属于中国通信标准化协会，并受法律保护。转载、摘编或利用其它方式使用本 研究报告 文字或者观点的，应注明“来源：中国通信标准化协会”。违反上述声明者，本协会将追究其相关法律责任。 研 究 报 告 要 点 IMS 网络功能虚拟化（ NFV）后网络功能和虚拟化基础设施不再紧密耦合，两个层面可以由不同的组织负责。新型的网络形态给 IMS 服务质量带来了一些与以往不同的的影响因素。 本报告的研究要点包括 ： IMS 服务质量的分类 、分解 及与虚拟化基础设施服务质量的相互关系 ； IMS 虚拟化基础设施 服务质量划分及 各类服务质量的相应指标 ； 各度指标的具体测量方法 ； 度量值的格式 ； 各度量项的测试和报告场景研究 。 网络与业务能力技术工作委员会（ TC3）网络总体工作组 SVN子工作组 研究单位： 上海贝尔股份有限公司 、 中国联合网络通信集团有限公司 、 中国信息通信研究院 、 中国电信集团有限公司 、中国移动通信集团公司 项目负责人： 何兵 项目参加人： 周惠琴 、 詹振七 、胡晓娟、马金兰 、肖子玉 完成日期： 2018年 8月 目录 1 范围 . 1 2 基本概念 . 1 3 缩略语 . 4 4 研究范围和方法 . 4 4.1 研究范围 . 4 4.2 研究方法 . 6 5 IMS网络虚拟化 . 6 5.1 IMS虚拟化方法 . 6 5.2 IMS网络 虚拟 化 QoS. 6 5.2.1 QoS划分和虚拟化指标确认 . 6 5.2.2 MANO的 QoS性能指标 . 8 5.2.3 虚拟机的 QoS性能指标 . 10 5.2.4 虚拟网口的 QoS性能指标 . 11 5.2.5 技术组件的 QoS性能指标 . 12 6 IMS网元的 QoS性能要求 . 12 7 基于 IMS的电信业务 QoS. 15 7.1 基于 IMS的 电信 业务 . 15 7.2 基于 IMS的电信业务 QoS . 15 7.2.1 QoS性能参数观测点 . 16 7.2.2 QoS性能参 数划分 . 16 7.2.3 呼叫处理性能参数 . 17 7.2.4 语音传输 QoS评价与性能参数 . 17 7.2.5 视频传输 QoS评价与性能参数 . 18 7.2.6 消息 传输 QoS评价与性能参数 . 19 7.2.7 IP传输 QoS性能参数 . 19 7.3 虚拟化对基于 IMS的业务的 QoS性能指标的影响 . 20 8 总结与建议 . 21 8.1 总结 . 21 8.2 建议 . 21 9 参考文献 . 22 1 IMS网络功能虚拟化服务质量的研究 1 范围 本研究报告研究 虚拟化的网络形态给 IMS服务质量带来的影响 ，对影响因子和指标的分析梳理。可 对基于 NFV的 IMS方案的服务质量的规划，监控，分析和调整等提供参考 。 2 基本概念 性能 （ Performance） 3GPP TR 21.905文献 3定义性能为一种能力，即对服务和相应的资源使用程度进行追踪的能力及对网络的应激 响应 和可靠性提供反馈的能力。 参数 （ Parameter） ITU-T E.800文献 2定义 参数 为 具有特定范围的一 项 服务的可量化的特性 。在实际使用中可把它用于任何可量化的特性。比如常常定义各种性能参数。 衡量单位 （ Measure）： 衡量单位 是 可表示一参数的单位。 参见 文献 2。 单位 （ Metric） 单位 （ Metric） 亦称为“指标” (Indicator）， 指 利用以衡量单位观察特性计算出的值 。参见 文献 2。 网络性能 （ Network performance） 2 ITU-T E.800文献 2定义 网络性能 为 网络或部分网络提供通信功能的能力。而 ITU-T E.417文献 4的定义则稍有不同。它定义网络性能为在一对用户 -网络接口（ UNI）之间或一对网络 -网络接口（ NNI）之间以客观方式定义和观察的性能参数。虽有差异，二者都认为网络性能都应 该 用对网络提供商有意义的参数来衡量。这些参数可被用于系统设计、配置、操作和维护。 网络性能对终端用户或网络客户体验的 QoS有贡献。网络性能不 必 是端到端的，比如接入网络性能往往被与核心网分 开 考察 。 如何确定网络性能？ I.350文献 5附录 A给出了一种 如 图 1所示的 通用 3乘 3矩阵 法 。 图 1 确定网络性能参数的 3乘 3矩阵法 ETSI DGS/NFV-INF010文献 45也采用了这种方法。 质量 （ Quality）： ISO 8402文献 1定义质量为 一实体的特性总和，表明其满足明示和暗示需求的能力。 文献 2在此定义上进一步注明 这些特性应可观察并 /或可衡量。特性3 在得到定义后将成为参数，用衡量标准 即指标 表示 。 服务 （ Service） E.800文献 2定义服务为 一机构向用户提供的一套功能称为服务。 服务 亦称为“ 业务 ” ，二者在本研究报告中可以互换使用。 服务质量 （ QoS） E.800文献 2定义 服务质量 为 一 项 电信业务的特性总和，表明其满足明示和暗示业务用户需求的能力。 服务质量 为 服务各项性能的 集体 效果。它决定了服用使用者的满意度。它可以用服务各方面性能 组合起来表征。比如服务运行性能，服务接入性能，服务可持续性能，服务完整性能以及因具体服务而异的其它性能因子。 QoS取决于网络性能（比如比特差错率）和非网络相关的性能（比如配置时间，系统修复时间）。 对于电信 多媒体业务，影响其 QoS的关键网络性能包括 信息的完整性（损伤）、 信息传递的 时延 和 抖动 （参见 文献 22）。此外还包括业务的访问、可靠性和脱离等（参考 I.350文献 5附录 A）。 相对 QoS E.800文献 2中所述的采用非 绝对术语表述延迟等流量传送的 QoS参数限值。它所描述的是一些类型流量的处理之所以不同于其它类型的条件，而不同类型的流量具有不同的 QoS水平（ 见 Y.2111文献 26）。 体验质量 （ QoE） 文献 6定义 QoE为终端用户对服务总体接受度的主观感知。 QoE和 QoS及 NP的主要区别在于它是主观产物 ，受制于用户的个人主观感受。当然它毫无疑问也受 QoS和 NP的影响。 NP、 QoS和 QoE的关系可 图 2所示。 4 图 2 NP， QoS和 QoE的关系 虽然这里的用户指电信网络的终端用户，但它可被推广到一切网络服务的用户或部分网络组件的服务用户。比如核心网服务的用户，核心网 虚拟化平台提供的虚拟化服务的用户。 G.1011文献 7对 QoE的评估方法给出了总体描述。 3 缩略语 下列缩略语适用于本研究报告。 MANO： 管理 与 编排 （ Management and Orchestration） NFV ： 网络功能虚拟化（ Network Function Virtualization） NFVI： 网络功能虚拟化基础设施（ NFV Infrastructure） NP ： 网络性能 （ Network Performance） QoS ： 服务质量 （ Quality of Service） QoE ： 体验质量 （ Quality of Experience） TcaaS： 作为服务提供的技术组件（ Technology component offered as-a-Service） VNF ： 虚拟 /逻辑网元 （ Virtualized Network Function） 4 研究范围和 方法 4.1 研究范围 对照 图 2， 本研究报告关注的是核心网 （即 IMS，以下若无特别说明核心网均指 IMS） ，所以本研究报告关注的不是端到端的 网络 QoS而是核心网的 QoS。 终端用户间接使用了核心网的服务，电信运营商直接使用核心网服务（比如业务开通服务等）。 CNAN ANC P N C P NTE TEU s e r U s e rN e t wo r k P e r f o r m a n c e (N P )Q u a l i t y o f Se r vi ce ( Q o S )Q oE Q oEMa n - Ma c h in e I n t e r f a c eMan - Mac h in e I n t e r f a c eN e t w o r k I n t e r f a c eN e t w o r k I n t e r fa c eC N : C or e N e t w or k , AN : Acc e s s N e t w or k , C P N : C us t om e r P r e m i s e N e t w or k , T E : t e r m i na l E qui pm e nt5 电信业务运营商首要关注的是面向业务用户的 QoE， 网络提供商 关注的是 运营商 用户 观测 的 QoS。 QoE受 实际 提供的 QoS(delivered or achieved QoS)和影响用户感知的心理因素 共同 影响。 本报告研究范围不包括 运营商 用户的心理等主观因素 ，只考察 QoS。 更进一步，本报告 QoS内容 分 如下 三类 ： 1）核心网虚拟化平台 做为服务提供方向 核心网逻辑网元（ VNF） 提供服务的QoS。本文将其称为平台 业务 QoS； 2） 运行 在 核心网 虚拟化平台上 的逻辑网元 按照通信协议 向电信业务运营商提供 服务 的 QoS。 本文将其称为网元 业务 QoS。 3）所有 IMS相关网元协同向终端用户 提供的电信业务的 QoS。本文将其称为网络业务（ Network Service） QoS。 平台业务 QoS和网元业务 QoS的目标设定最终取决并服务于网络业务 QoS的目标设定。 严格意义上 基于 IMS的电信业务 QoS须在用户与网络之间的接口（ UNI）上评估 ， 如 图 3所示。 图 3显示 网络业务 QoS和网络性能（ NP）之间的关系。 QoS既受 网络性能 影响也受 非网络性能 影响 。网络性能包括误码率、延迟等，而非网络性能包括提供时间、修复时间、资费范围及投诉解决时间等。一种业务的 QoS标准根据业务而不同，其相关性对不同客户亦有差别。 图 3 NP和 QoS的关系（ 来自于 文献 6） 网络的可观可测参数 中 部分 会用来 表征用户关注业务 的 QoS。 本报告只关注影响 和表征 QoS的网络性能，不关注 其他网络性能 。这里需指出的是并非所有的网络性能参数都会直接影响用户体验的 QoS。比如呼叫处理能力，最大注册用户数等网络性能指标对于单个终端用户体验的 QoS就没有影响。本文用 QoS性能参数特指可用于或计划用于评估 QoS的网络性能参数。 Qu a l i t y o f S e r v i c e N e t w o r k P e r f o r m a n c e N o n - N e t w o r k P e r f o r m a n c eT e l e c o mmu n i c a t i o n n e t w o r ksN etw o r k P er f o r m a n c eQ oS Q oST er m i n a lE q u i p m en tT er m i n a lE q u i p m en t