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多媒体业务服务质量相关问题的研究

2/14/2005来源:数据通信人气:11491

曹蓟光 周永丽


  摘要:给出了IP网络服务质量体系模型并对其进行了简单的介绍,在此基础上,对服务质量体系中与多媒体业务相关的主要问题进行了讨论,包括多媒体业务类型的划分、业务服务质量向网络服务质量的映射、网络服务质量指标的分配等,目的在于为了解基于IP网络的多媒体业务的服务质量研究现状、存在的问题与发展方向提供参考。

  关键词:服务质量,多媒体业务, 业务类型

一、ip网络服务质量体系

  IP 网络服务质量体系的建立是以用户可以感知的业务服务质量为出发点的,它涉及到网络的各个层面。首先,业务为用户提供的服务质量与支持业务的网络层的服务质量有密切关系,同时还与业务的处理逻辑以及业务自身对于服务质量的优化方式有关。同样,网络层所能提供的服务质量又与链路层所能提供的服务质量,以及网络层所采用的QoS优化方式有关;链路层所能提供的服务质量又与底层所能提供的服务质量,以及链路层所采用的QoS优化方式有关。因此IP 网络服务质量问题并不局限于网络层,它涉及到IP网络的各个层面。

  具体地讲,按照基于TCP/IP协议的QoS模型,一项业务的服务质量的主要部分包括应用QoS、应用层QoS优化策略、网络QoS、网络层QoS优化策略、L2 QoS、链路层QoS优化策略和底层QoS等。

  1.应用QoS

  应用QoS实际上就是应用层QoS,是指应用层能为用户提供的具体业务的服务质量。其研究内容主要包括:业务类型的划分、不同业务类型的QoS需求分析、业务相关的QoS参数的确定、QoS参数的测量方法、QoS参数对应的评测指标的确定等。

  对于应用QoS的研究在IETF中并没有受到足够的重视,其原因是IETF通常只关注网络层的QoS(主要是IP层的QoS)及其相关内容(但是与IETF有密切关系的Internet2已经开始关注应用QoS的问题,设立了名为“应用质量测量”的研究项目,并且已经提交了研究报告的初稿)。作为电信研究领域的标准化组织ITU和ETSI对应用层QoS的研究比较重视,对于电信网的传统业务——TDM电话的服务质量的研究取得了很大的成绩,并且在实际应用中获得了成功。但是,随着IP技术在电信网络中应用范围的不断扩展,尤其是基于IP的多业务的开展,对应用层QoS的研究提出了新的课题。

  2. 应用层QoS优化策略

  应用层QoS优化策略在逻辑上实现了网络层QoS向应用层QoS的转化。它包括的内容较多,不同种类的业务所涉及的内容也就不同。概括起来讲,应用层QoS优化策略的研究与具体业务类型、业务特性、业务逻辑、业务运维模式均有较大关系,对具体问题需要具体分析。这一研究方向在未来几年将依然是研究的热点。

  3.网络QoS

  关于网络QoS的研究一直是IETF的研究重点,并且取得了较多的成果,其中相当一部分已经成功地应用到网络运营的实践中。但是,依然有一些问题没有得到圆满的解决,随着IP技术研究的不断深入以及IP网络应用范围的逐步拓宽,这些问题对于IP网络发展的制约也越来越突出地表现出来。

  网络QoS(不含网络层QoS优化处理策略部分)的主要研究课题包括:

  ·网络QoS性能指标分配方法(网络模型、网络QoS性能指标的端到端分解准则);

  ·网络QoS等级的划分;

  ·网络QoS性能参数的定义(包括设备QoS性能参数与网络QoS性能参数);

  ·网络QoS性能参数的测量方法(包括设备QoS性能参数与网络QoS性能参数);

  ·网络QoS性能参数所对应指标的确定(包括设备QoS性能参数与网络QoS性能参数);

  另外,关于网络层服务水平协议(SLA)的QoS相关内容的制订也与网络QoS有较大的关联。

  4.网络层QoS优化策略

  网络层QoS优化策略一直是IETF和ITU的研究重点,也是研究难点,目前对这个问题存在多种解决方法,但没有一种方法同时具有绝对的技术优势和工程实现优势,就现在的研究情况来看,这种状态将会长期保持。归结起来目前存在的网络层QoS保证策略包括:

  ·尽力而为;

  ·基于规划的粗放式管理机制;

  ·基于DiffServ的开环QoS控制机制;

  ·基于DiffServ的闭环QoS控制机制;

  ·基于信令的闭环QoS控制机制。

  在相当长一段时间内,网络层QoS优化策略的研究是Internet研究领域和电信网研究领域的共同热点。

  5.链路层QoS

  由于IP网络的链路层可以采用多种技术来实现,即TCP/IP模型并未规定链路层必须采用哪种技术,目前可用的技术主要有以太网、ATM、帧中继等。因此,链路层QoS与所采用的具体技术有关,有着较大的差异性,但也存在一些共性的问题,这些共性问题就是链路层QoS的主要研究内容,包括:

  ·数据链路层(以太网、ATM、帧中继等)相关的QoS参数的定义;

  ·链路层QoS参数测量方法的研究;

  ·链路层QoS参数所对应评测指标的确定。

  其中,对于采用ATM、帧中继的链路层QoS问题研究得比较充分,并且均有相关的ITU建议可以参照,而对于采用以太网的链路层QoS的研究则依然有许多问题没有解决。

  6. 链路层QoS优化策略

  目前可以利用的链路层QoS优化策略包括下面所列五种。

  (1)IEEE 802.1p

  在IEEE 802.1p的帧头中有3个服务类别(CoS)比特,用来表示八类服务。

  (2)ATM 技术

  ATM可以分别指定固定比特率(CBR)、实时可变比特率(rt-VBR)、非实时可变比特率(nrt-VBR)、未规定比特率(UBR)来支持不同的业务。

  (3)帧中继

  在帧中继的帧格式中没有表示业务优先级的字段,也就是说帧中继协议本身不区分数据链路连接的优先级。但是通常设备制造商会在设备中为不同的数据链路连接标识符(DLCI)指定不同的重要程度(优先级)。

  在帧中继中有丢失许可(DE)比特,用来表明当网络发生拥塞时是否丢弃此帧:“1”表示丢弃;“0”表示不可丢弃。

  (4)PPP的多类别扩展

  最早的多链路点到点协议(ML-PPP)不支持CoS,但是在RFC 2686中对其包头进行了扩展。可以支持4个或16个优先级,可以分别对应不同类型的业务。

  (5)MPLS 的 E-LSP

  MPLS中的基于试验用字段的标签交换路径(E-LSP)利用试验用字段中的3个比特来表示8个优先级,可以分别对应不同类型的业务。

  7.底层QoS

  电信级IP运营网络的底层通常是指传输网络。按照传输网络的时钟特性来分,包括同步传输网络、准同步传输网络和异步传输网络。其中,同步传输网络主要指SDH/SONET,准同步传输网络是指PDH网络,而异步传输网络主要是指基于以太网技术的传输网络等。关于这些技术的研究成果在ITU已形成相关的建议。其中,准同步传输网络可以说已不是技术主流;以SDH技术为代表的同步传输网络经过十多年的发展已经基本成熟,现已形成相对完善的SDH系列技术标准,并在传输网络的组网实践中取得巨大成功。但是,对同步传输网的研究并没有停止,就目前来看主要朝下列三个方向发展。

  (1)向高带宽、高速率发展。比如,40 Gbit/s SDH的国际标准已经形成,国内的相关行业标准也正在制订之中。

  (2)向低端接入网络发展。经过改造的简化SDH 已经在一些网络环境中应用,它通过简化SDH协议栈,采用单纤组网,降低了技术复杂度和实现成本。因此,它有一定的应用空间,只是尚缺乏统一的技术标准。

  (3)向纵深发展。在SDH中集成了以太网的部分功能(以太网透传、二层交换)、ATM的部分功能(信元透传、虚电路的交叉连接功能)等。

  总之,IP网络服务质量体系的体系结构中应该包括的内容归纳起来可以形成表1。

表1 IP网络服务质量体系的主要内容

系统组成