QoS的基本概念、路由及研究现状和发展


0、概述
目前的Internet仅提供尽力而为(best-effort service)的传送服务,业务量尽快传送,没有明确的时间和可靠性保障 。随着网络多媒体技术的飞速发展,Internet上的多媒体应用层出不穷,如IP电话、视频会议、视频点播(VOD)、远程教育等多媒体实时业务、电子商务在Internet上传送等 。Internet已逐步从单一的数据传送网向数据、语音、图像等多媒体信息的综合传输网演化 。这些不同的应用需要有不同的Qos(quality of service)要求,Qos通常用带宽、时延、时延抖动和分组丢失率来衡量 。各种应用对服务质量的需求在迅速增长 。
Internet上一些主要应用的业务特征及其QoS如表1所示 。
 
显然,现有的尽力传送服务已无法满足各种应用对网络传输质量的不同要求,需要Internet提供多种服务质量类型的业务 。而尽力而为的服务仍将提供给那些只需要连通性的应用 。
服务质量Qos系指用来表示服务性能之属性的任何组合 。为了使其具有价值,这些属性必须是可提供的、可治理的、可验证和计费的,而且在使用时它们必须是始终如一的、可猜测的、有的属性甚至是起决定性作用的 。为了满足各种用户应用的需要,构建对IP最优并具备各种服务质量机制的网络是完全必要的 。专线服务、语音、文件传递、存储转发、交互式视频和广播视频是现有应用的一些例子 。
0.1 QoS的要害指标
QoS的要害指标主要包括:可用性、吞吐量、时延、时延变化(包括抖动和漂移)和丢失 。下面具体叙述 。
可用性
是当用户需要时网络即能工作的时间百分比 。可用性主要是设备可靠性和网络存活性相结合的结果 。对它起作用的还有一些其他因素,包括软件稳定性以及网络演进或升级时不中断服务的能力 。
吞吐量
是在一定时间段内对网上流量(或带宽)的度量 。对IP网而言可以从帧中继网借用一些概念 。根据应用和服务类型,服务水平协议(SLA)可以规定承诺信息速率(CIR)、突发信息速率(BIR)和最大突发信号长度 。承诺信息速率是应该予以严格保证的,对突发信息速率可以有所限定,以在容纳预定长度突发信号的同时容纳从话音到视像以及一般数据的各种服务 。一般讲,吞吐量越大越好 。
时延
指一项服务从网络入口到出口的平均经过时间 。许多服务,非凡是话音和视像等实时服务都是高度不能容忍时延的 。当时延超过200-250毫秒时,交互式会话是非常麻烦的 。为了提供高质量话音和会议电视,网络设备必须能保证低的时延 。
产生时延的因素很多,包括分组时延、排队时延、交换时延和传播时延 。传播时延是信息通过铜线、光纤或无线链路所需的时间,它是光速的函数 。在任何系统中,包括同步数字系列(SDH)、异步传输模式(ATM)和弹性分组环路(RPR),传播时延总是存在的 。
时延变化
是指同一业务流中不同分组所呈现的时延不同 。高频率的时延变化称作抖动,而低频率的时延变化称作漂移 。抖动主要是由于业务流中相继分组的排队等候时间不同引起的,是对服务质量影响最大的一个问题 。某些业务类型,非凡是话音和视像等实时业务是极不容忍抖动的 。分组到达时间的差异将在话音或视像中造成断续 。所有传送系统都有抖动,只要抖动落在规定容差之内就不会影响服务质量 。利用缓存可以克服过量的抖动,但这将增加时延,造成其他问题 。
漂移是任何同步传输系统都有的一个问题 。在SDH系统中是通过严格的全网分级定时来克服漂移的 。在异步系统中,漂移一般不是问题 。漂移会造成基群失帧,使服务质量的要求不能满足 。

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