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IP網(wǎng)絡(luò)以電信級(jí)質(zhì)量取勝

信息產(chǎn)業(yè)部電信研究院 何寶弘 2004/03/03

　　隨著互聯(lián)網(wǎng)規(guī)模的不斷增大，各種各樣的IP網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)爭相出現(xiàn)，從簡單的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展到集語音、數(shù)據(jù)、圖像為一體的多媒體業(yè)務(wù)。隨著“三網(wǎng)”融合的發(fā)展趨勢(shì)，IP網(wǎng)絡(luò)將漸漸成為一種基礎(chǔ)性的寬帶業(yè)務(wù)承載平臺(tái)，這就要求在IP網(wǎng)上對(duì)不同的業(yè)務(wù)能提供相應(yīng)的服務(wù)質(zhì)量，因此提高IP網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量是IP網(wǎng)絡(luò)開發(fā)新的業(yè)務(wù)增長點(diǎn)的前提和基礎(chǔ)，是未來網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商競(jìng)爭的一個(gè)焦點(diǎn)。

　　SLA讓用戶感知質(zhì)優(yōu)服務(wù)

　　為了提高用戶對(duì)IP網(wǎng)絡(luò)的信任度，目前IP網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營商們提出了一個(gè)新的概念———SLA(業(yè)務(wù)等級(jí)協(xié)議)。SLA是網(wǎng)絡(luò)用戶與網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商簽定的服務(wù)合同，用來保證可度量的網(wǎng)絡(luò)性能達(dá)到所定義的品質(zhì)。

　　通過SLA能夠分清用戶與運(yùn)營商之間的責(zé)、權(quán)、利，并進(jìn)一步明確服務(wù)等級(jí)與服務(wù)價(jià)格之間的關(guān)系，使用戶與運(yùn)營商都獲得利益。

　　SLA的核心是運(yùn)營商給最終用戶提供的業(yè)務(wù)水平或級(jí)別。不同業(yè)務(wù)級(jí)別的業(yè)務(wù)可獲得不同級(jí)別的質(zhì)量保證。因此，SLA的一個(gè)重要內(nèi)容就是將業(yè)務(wù)映射到不同的業(yè)務(wù)等級(jí)上。

　　通過這些量化的指標(biāo)，運(yùn)營商就可以根據(jù)這些指標(biāo)來實(shí)現(xiàn)對(duì)業(yè)務(wù)的保證，以達(dá)到業(yè)務(wù)等級(jí)協(xié)議的要求。

　　IP網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量性能精確

IP QoS最終目的是要為各種業(yè)務(wù)(包括數(shù)據(jù)，圖像，多媒體與語音業(yè)務(wù)等)提供可靠的端到端的服務(wù)質(zhì)量保證，它是指為特定業(yè)務(wù)或業(yè)務(wù)分組提供的一組可用的服務(wù)特征，它的對(duì)象是一組具有相似的性能要求的業(yè)務(wù)流。相對(duì)而言，QoS具有更高的精確性，是指IP包在一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)倪^程中所表現(xiàn)的各種性能，它是對(duì)各種性能參數(shù)的具體描述。這些性能參數(shù)包括：業(yè)務(wù)可用性、時(shí)延、時(shí)延變化、吞吐量和包丟失率。

·業(yè)務(wù)可用性是指用戶能夠使用業(yè)務(wù)的時(shí)間占業(yè)務(wù)全部工作時(shí)間的百分?jǐn)?shù)。在連續(xù)5分鐘內(nèi)，如果一個(gè)IP網(wǎng)所提供業(yè)務(wù)的丟包率≤5%，則認(rèn)為該時(shí)間段是可用的，否則是不可用的。
·時(shí)延也稱延遲，指在兩個(gè)參考點(diǎn)間某一IP包從發(fā)送到接收之間的時(shí)間間隔。
·時(shí)延變化則是指沿同一路徑傳輸?shù)囊粋�(gè)數(shù)據(jù)流中不同分組傳輸時(shí)延的變化。
·吞吐量，是指一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中IP包的傳輸速率，這一參數(shù)可以用平均速率或峰值速率來表征。
·包丟失率是指在兩個(gè)參考點(diǎn)間傳輸時(shí)丟失的IP包數(shù)與己發(fā)送的IP包總數(shù)的比值。丟包主要是由網(wǎng)絡(luò)擁塞引起的。

　　影響IP網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)因素分析

　　IP網(wǎng)絡(luò)基于TCP/IP協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)包的分組交換，是面向無連接網(wǎng)絡(luò)，其傳輸特性無法得到保證。每個(gè)分組包含源和目的IP地址，分組包既沒有標(biāo)記為屬于某一個(gè)特定的流或者一個(gè)連接，也沒有以任何方式進(jìn)行編號(hào)。每個(gè)IPv4節(jié)點(diǎn)盡其最大的努力，對(duì)每個(gè)分組獨(dú)立進(jìn)行路由轉(zhuǎn)發(fā)，并在網(wǎng)絡(luò)中獨(dú)立傳遞，達(dá)到同一目的地分組的路由不一定相同，到達(dá)時(shí)間也是不固定且非實(shí)時(shí)的，最后在目的節(jié)點(diǎn)緩沖區(qū)重新組成數(shù)據(jù)。

　　IP網(wǎng)絡(luò)主要由傳輸鏈路和設(shè)備構(gòu)成，傳輸鏈路是指連接網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的物理媒介，設(shè)備主要指對(duì)不同網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、分組和轉(zhuǎn)發(fā)的路由器，交換機(jī)等。如果組成IP網(wǎng)絡(luò)的這些網(wǎng)絡(luò)資源(例如鏈路帶寬，設(shè)備等)不足，或者在網(wǎng)絡(luò)資源中流量分布不合理，都會(huì)影響到IP網(wǎng)絡(luò)的性能指標(biāo)。

　　傳輸鏈路帶寬是某種業(yè)務(wù)應(yīng)用能夠正常工作的最基本要求，它是指在網(wǎng)上傳輸任何業(yè)務(wù)信息時(shí)每秒所能傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)，每個(gè)業(yè)務(wù)的帶寬需求取決于所涉及的各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)所能支持的最小帶寬。首先信號(hào)在鏈路上傳輸時(shí)存在傳播時(shí)延，另外因?yàn)閿?shù)據(jù)傳送的速度取決于鏈路的比特率(速率)，當(dāng)鏈路速度低于數(shù)據(jù)發(fā)送速度時(shí)(例如一個(gè)100M的以太網(wǎng)僅接了一條2M的出口鏈路)，便會(huì)產(chǎn)生鏈路速度時(shí)延。

　　當(dāng)業(yè)務(wù)流量與可用網(wǎng)絡(luò)資源之間的映射效率不高，流量分布不均勻時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致一部分網(wǎng)絡(luò)資源過度使用，而另一部分資源卻未被充分利用，從而使過渡使用的網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞，導(dǎo)致IP網(wǎng)絡(luò)性能的下降。

IP QoS機(jī)制讓IP優(yōu)化更上一層樓

　　改善IP網(wǎng)絡(luò)的性能可以通過兩種途徑來解決，一是增加網(wǎng)絡(luò)帶寬，二是通過在網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)QoS服務(wù)來實(shí)現(xiàn)帶寬的合理利用，從而滿足業(yè)務(wù)的要求。

　　實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)傳輸優(yōu)先級(jí)保證的關(guān)鍵在于引入QoS機(jī)制，允許網(wǎng)絡(luò)將不同類型的業(yè)務(wù)置于特定的QoS隊(duì)列中，使得某些業(yè)務(wù)的傳輸優(yōu)先級(jí)高于另外一些業(yè)務(wù)，從而降低隊(duì)列延時(shí)，實(shí)時(shí)性得到保障。目前IETF組織提出主要的QoS模型有Interserv模型、Diffserv模型、流量工程等。

　　Diffserv模型定義了一個(gè)相對(duì)簡單而粒度較粗的框架系統(tǒng)，為流量提供有區(qū)別的業(yè)務(wù)級(jí)別。它在用戶和業(yè)務(wù)網(wǎng)的接口處對(duì)流量進(jìn)行分級(jí)，業(yè)務(wù)的分級(jí)基于每個(gè)數(shù)據(jù)包的不同標(biāo)識(shí)。同一級(jí)別的業(yè)務(wù)在該網(wǎng)絡(luò)域中會(huì)被聚合統(tǒng)一傳送，并對(duì)流聚合后的每一類QoS進(jìn)行控制。因此，實(shí)現(xiàn)和部署Diffserv相對(duì)容易，并具有可擴(kuò)展性。

　　隨著下一代網(wǎng)絡(luò)對(duì)支持多業(yè)務(wù)的需求，運(yùn)營商希望IP網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)控制功能進(jìn)一步增強(qiáng)，IP網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量能進(jìn)一步提高，使更多的用戶可以享用到功能更為豐富的IP業(yè)務(wù)，使SLA服務(wù)的實(shí)現(xiàn)和推廣成為可能。但今天的IP QoS技術(shù)還有很多問題沒有解決，目前IP QoS是業(yè)界研究和關(guān)注的熱點(diǎn)，用戶和運(yùn)營商都在期盼著IP QoS能有一個(gè)完備的系統(tǒng)解決方案。

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