| 出版日期：2005-01-24 总期号：646 本年期号：04 |
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特事要特办
—谈QoS在“多业务”中的网络应用价值 华为3Com技术有限公司 廖旭东 由于互联网的广泛流行，IP应用日益广泛，IP已经渗入各种传统的通信领域。基于IP构建一个多业务网络成为可能。但是，不同的业务对网络的要求是不同的，如何在分组化的IP实现多种实时和非实时业务，成为人们关注的一个重要话题，为此而提出了QoS（服务质量）的概念，来解决多业务对网络的需求问题。关键在于— QoS 是一种应用能力 IP QoS 是指IP网络的一种能力，即在跨越多种底层网络技术（FR、ATM、Ethernet、SDH等）的IP网络上，为特定的业务提供所需要的服务。 QoS包括多方面的内容，如带宽、时延、时延抖动等，每种业务都对QoS有着特定的要求，有些可能对其中的某些指标要求高一些，有些则可能对另外一些指标要求高些。 目前，QoS主要有两种解决模型IntServ（综合服务）和DiffServ（区分服务）。 确保端到端的QoS： 从IntServ解决模型入手 IntServ是一种端到端基于流的QoS技术。使用IntServ，从某种程度上说，是采用了电路交换网络中面向连接的思路。业务的两端在通信前，需要根据业务类型向网络提出QoS要求，网络根据一定的APC（接纳策略控制），判断是否接纳业务的请求。如果网络有足够的资源可以满足这个业务的要求，就接纳该业务流，同时必须负责保障该业务所申请的资源。通过RSVP（资源预留协议）信令建立端到端的通信路径，沿途的每一个网络设备都需要记录每一个业务流的状态信息——“软状态”，并提供相应的资源预留，确保该业务的服务质量。 从技术角度讲，RSVP在目前的网络上是一种行之有效的QoS保障方法。但是，由于IP网络流量模型和业务模型的特点，使得Internet骨干网瞬间要为成千上万的业务流提供服务。因此，粒度为单个流的路径预留的解决思路，在Internet骨干网上无法扩展，这严重地制约了IntServ在实际网络中的应用。当然还存在着其它一些限制IntServ应用的因素，包括RSVP信令大规模的部署、不同厂商设备之间的互通，以及基于业务的管理（认证、计费）等。 用于骨干网的QoS： 从DiffServ解决模型入手 DiffServ是IETF组织在1998年推出的基于DSCP的QoS解决方案，这是一种基于类的QoS技术，主要用于骨干网。使用DiffServ，在网络入口处根据服务要求对业务进行分类、流量控制，同时设置报文的DSCP（差分服务编码点）域。在网络中根据实施好的QoS机制来区分每一类通信（依据分组的DSCP值）、并为之服务，包括资源分配、队列调度、分组丢弃策略等，统称为PHB（逐跳行为）。DiffServ域中的所有节点都将根据分组的DSCP字段来遵守PHB。 DiffServ通过将业务定义为有限的类、可以很好地解决扩展性的问题，同时，DiffServ很好地沿袭了IP本身的技术理念。相对而言，很容易在现有的IP网络及产品中实现。因此，目前商用网络中的QoS实现，总体上都是基于DiffServ模型的。 “组合拳”的QoS： IntServ与DiffServ的结合 目前，有人提出将IntServ及DiffServ结合使用。此外，还出现了其它一些QoS技术，如与MPLS技术相结合的MPLS QoS、TE（流量工程）等。 吞吐量、传输延时、延时抖动和错误率是常用的QoS参数，不同的多媒体应用对网络性能有不同的要求。如果网络资源不能满足用户的QoS要求，或者接纳一个新的呼叫要侵犯预留给正在进行通信的线路的资源，从而降低这些通信的QoS时，网络将不接纳这个新的呼叫，这种机制通常称为CAC（连接接纳控制）。 一旦网络接纳了用户的呼叫，它就有责任在整个会话过程中，保障用户所提出的QoS要求。因此，网络要为这个呼叫预留资源，并在通信过程中进行性能监控、动态调整资源的分配。当资源不能保障用户的QoS要求时，通知有关的用户，直至终止相关的通信等。上述各种功能构成了网络的QoS保障机制，目前只有少数的网络实现了或部分地实现了这些功能。 名词解释 QoS(Quality of Service)：服务质量 InterServ（Intergrate Service）：综合服务 DiffServ（Differentiated Service）：区分服务 APC（Admission Policy Control）：接纳策略控制 RSVP（Resource Reservation Protocol）：资源预留协议 DSCP（DiffServ Code Point）：差分服务编码点 MPLS（Multiprotocol Label Switching）：多协议标记交换 CAC（Connection Admission Control）：连接接纳控制 PHB（Per-Hop Behavior）：逐跳行为 TE（Traffic Engineering）：流量工程 APD（Admission Policy Control）：接纳策略控制 “集合通信”的QoS 以往的业务都是孤立的，业务不同，采用的标准、系统、终端、甚至基础网络等都不同，不同系统之间无法互通、无法互操作，最终形成多个孤立的业务环境，每种业务都只能实现有限的沟通。 IP网络技术、媒体技术的成熟，推动了集合通信的发展。集合通信是基于统一的网络，由统一的业务支撑系统控制，采用共同的通信组件，运用智能化的多媒体终端，从而实现各种业务的有机结合，实现集声音、图像、数据等一体化的通信手段。 
qos策略在多业务中的作用 协调多业务是qos的责任 集合通信实现了多种业务对网络资源的共享，极大地提高了网络应用的效率。从另一角度而言，也可以说在ip网络中引入了各种业务之间的资源竞争。如何协调这些不同业务，正是qos需要解决的问题。 业务是由网络承载的，离开了高品质的ip基础网络，qos技术无法“落地”，保证多种业务的服务质量就成了“泡影”。 在网络边缘协调 主网络边缘的工作就是进行业务识别及分类标记。流分类经常和接纳控制策略、流量监控等配合使用的。流分类将业务报文映射到某一类业务中，接纳策略控制决定了该业务的qos请求是否可以/应该得到满足，流量监控则对各业务流进行监控，确保没有滥用网络资源。 在实际操作中，可以在边缘路由器上简单地将ip数据包是否来自于特定的业务终端（如视频会议终端、mcu），作为数据流分类的依据，对其业务报文进行特定的优先级标记。但是对于集合通信环境，多种特征完全不同的业务流共享同一网络资源，简单的流分类措施很难满足要求，尤其是很多业务可能都是基于80端口。这样，就要求基础网络具备很强的业务感知能力，大致可分为深度报文分析、深度行为分析、深度流分析。 通过对业务报文的深度分析，结合业务行为等，可以动态智能地标识业务流，从而为后续的qos调度操作打下基础。 在策略中心协调 对业务进行识别及分类标记后，接下来的工作就是要根据预订的策略采取相应的措施。实际上接纳控制策略是qos策略的一部分，对于有些业务是合法的，并且是需要优先保障的。如语音视频业务，对这类业务进行接纳，并且标以高优先级，甚至进行适当的资源预留。对于有些业务，如bt业务，根据策略可能是要拒绝的，则直接指示网络设备将其报文丢弃。对于另外一些业务，如上网业务，则给予通行，但是要根据现有的网络资源状况对其进行一定的限制。 qos策略控制不仅仅局限于在网络边缘的接纳控制等，同时还指导核心层的调度处理策略，并根据网络状况的变化动态调整策略，同时指示业务系统采取相应的措施。 在网络核心协调 网络核心根据业务报文中的qos标记进行有差别的调度处理。一般网络核心对报文的调度操作主要分为两类：拥塞管理和拥塞避免。 业务的服务质量不仅仅取决于网络本身的传输，还与业务系统设备（如视频终端、mcu等）能够提供的功能和性能有关。如有些视频终端，可以根据网络的带宽情况，自动调整发送带宽，当发现网络带宽不足时，自动选择带宽需求更小的编码方式。在集合通信中，基础网络除了需要具备深度业务感知的能力，还需能够与业务系统形成联动。 当网络中某个设备的状态发生变化、引起资源紧张时，这些信息上报给策略中心，策略中心判断这些变化是否会影响当前的业务、这些影响是否可以通过网络本身的调节消化。如果出现网络本身无法处理的影响，就需通知相应的业务系统，以便业务做出相应的调整，如降低发送带宽、申请更多的缓存资源等。 可见，对于集合通信，单纯依靠业务系统本身或是基础网络，都是无法真正地保障高质量服务的，只有实现基础网络与业务系统的有机融合，才能有效、合理地利用网络资源，保障各种业务的质量。 qos是系统工程 真正的qos解决方案应该是一个系统工程，涉及的不仅仅是ip网络设备和业务系统，还包括多个方面。 线路质量：线路质量会直接影响丢包率及误包率。在多媒体业务中，这些问题容易引起图像马赛克、图像抖动、声音断续等问题。另外，两者又可能引起报文的重传，进一步恶化网络质量。 网络规划：如合理的规划网络拓扑，提高网络动态调节能力，尽可能缩短业务流从源到目的端的跳数等；合理的规划ip地址，进行路由收敛，为某些高等级业务设置路由直通等。 净化网络应用：有的网络应用可能不负责任地滥用网络资源，如一些恶意网站或网络游戏。另外，网络病毒、蠕虫等破坏型应用对网络的冲击很大，会严重地影响其它业务的正常应用。 此外，网络中各种业务的服务质量还取决于业务运营模式、监管策略等非技术因素。 链接 衡量ip qos的技术指标 可用带宽：指网络的两个节点之间特定应用业务流的平均速率。主要衡量用户从网络取得业务数据的能力，所有的实时业务对带宽都有一定的要求，如对于视频业务，当可用带宽低于视频源的编码速率时，图像质量就无法保证。 时延：指数据包在网络的两个节点之间传送的平均往返时间。所有实时性业务都对延时有一定要求，如voip业务，一般要求网络时延小于200ms，当网络时延大于400ms时，通话就会变得不可忍受。 丢包率：指在网络传输过程中丢失报文的百分比，用来衡量网络正确转发用户数据的能力。不同业务对丢包的敏感性不同，在多媒体业务中，丢包是导致图像质量恶化的最根本原因，少量的丢包就可能使图像出现马赛克现象； 时延抖动：指时延的变化，有些业务，如流媒体业务，可以通过适当的缓存减少时延抖动对业务的影响，有些业务则对时延抖动非常敏感，如语音业务，稍许的时延抖动就会导致话音质量迅速下降。 误包率：指在网络传输过程中报文出现错误的百分比。误码率对一些加密类的数据业务影响尤其大。 此外，qos还可能包含其它一些指标，如网络可用性等。qos指标实际上是业务质量的技术化描述，对于不同的业务，qos缺乏保障时，所呈现出来的业务表象是不同的。 |
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