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IP技術(shù)服務(wù)質(zhì)量“病因” 分析

2004/07/02

一、前言

。。在剛出現一種新商品或新服務(wù)時(shí)，因為各種原因，用戶(hù)和商品或服務(wù)的提供者都不怎么關(guān)心質(zhì)量問(wèn)題。但隨著(zhù)時(shí)間的推移和競爭的加劇，任何一種服務(wù)和商品都會(huì )牽扯到服務(wù)質(zhì)量（QoS）的問(wèn)題，而且必然會(huì )與價(jià)格掛鉤（性?xún)r(jià)比）：品質(zhì)較高的服務(wù)或商品價(jià)格比較高，品質(zhì)較差的服務(wù)或商品價(jià)格比較低。市場(chǎng)上之所以存在多種品質(zhì)和價(jià)格的某種服務(wù)或商品，是由于每個(gè)消費者的經(jīng)濟承受能力和對品質(zhì)的需求不同，而這些不同價(jià)格和品質(zhì)的商品或服務(wù)能夠滿(mǎn)足不同消費者的需求。比如，同樣是把乘客送到某目的地，交通工具使用飛機或火車(chē)，公共汽車(chē)或出租車(chē)，得到的服務(wù)品質(zhì)是不一樣的，收費標準也是不一樣的。

。。IP網(wǎng)絡(luò )的發(fā)展歷程也不例外。原來(lái)和現在的IP網(wǎng)絡(luò )所提供的是“盡力而為（Best Effort）”的服務(wù)，沒(méi)有服務(wù)質(zhì)量的保證。運營(yíng)商一般不向消費者做有關(guān)服務(wù)質(zhì)量方面的承諾，而消費者也能夠理解和接受這種現實(shí)。但運營(yíng)商不做服務(wù)質(zhì)量保證是IP網(wǎng)發(fā)展初期的現象，隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)步、競爭的加劇、開(kāi)展業(yè)務(wù)的需要以及客戶(hù)對IP網(wǎng)服務(wù)質(zhì)量意識的提高，IP網(wǎng)絡(luò )提供有質(zhì)量差別的服務(wù)是大勢所趨。

。。雖然IP網(wǎng)絡(luò )需要提供有質(zhì)量差別的服務(wù)成為大家的共識，接下來(lái)的一些問(wèn)題就是應該提供什么樣的服務(wù)，怎樣提供，何時(shí)提供，對于這些問(wèn)題業(yè)界目前沒(méi)有一個(gè)較為一致的看法。本文從幾種典型的通信網(wǎng)絡(luò )網(wǎng)入手，提出了一些有關(guān)IP QoS的問(wèn)題與個(gè)人觀(guān)點(diǎn)，與大家共勉。

二、PSTN/IP/ATM網(wǎng)絡(luò )的QoS

。。首先需要分析和研究這樣一個(gè)問(wèn)題：為什么IP的QoS問(wèn)題喊得滿(mǎn)天飛，業(yè)界普遍認為公用交換電話(huà)網(wǎng)（PSTN）和異步傳輸模式（ATM）能夠保證QoS，而IP就無(wú)法保證QoS？

1．PSTN

。。在PSTN中，網(wǎng)絡(luò )與業(yè)務(wù)不分離，都是由運營(yíng)商提供和控制的。用戶(hù)不能自行創(chuàng )建新業(yè)務(wù)，只能在運營(yíng)商提供的業(yè)務(wù)類(lèi)型中做出接受或拒絕的選擇。并且，運營(yíng)商目前提供的都是以話(huà)音業(yè)務(wù)模型為核心的基本業(yè)務(wù)和補充業(yè)務(wù)，最大特點(diǎn)是具有固定速率（64kb/s）。

。。對于單個(gè)用戶(hù)，當PSTN網(wǎng)絡(luò )收到用戶(hù)的呼叫請求時(shí)，在接續的過(guò)程中能夠判斷出針對此次呼叫的端到端的網(wǎng)絡(luò )資源是否可用。如果可用，則允許用戶(hù)接入，否則拒絕。能夠做到這一點(diǎn)的前提是：PSTN網(wǎng)絡(luò )知道用戶(hù)的每次請求所要求的網(wǎng)絡(luò )資源必然都是64kb/s，因此可以很容易地計算出，用戶(hù)所請求的端到端的網(wǎng)絡(luò )資源是否可用。

。。而對于全網(wǎng)而言，可以以每個(gè)用戶(hù)每次呼叫需要64kb/s資源為基礎，統計流量和流向，結合100多年來(lái)的運營(yíng)經(jīng)驗，做出合理的規劃和設計，在保證每個(gè)用戶(hù)每次呼叫服務(wù)質(zhì)量的前提下，提高整個(gè)網(wǎng)絡(luò )的資源利用率。

2．IP

。。IP最初的設計就是為了承載多業(yè)務(wù)。網(wǎng)絡(luò )與業(yè)務(wù)分離，用戶(hù)接入和IP包的傳輸服務(wù)由因特網(wǎng)運營(yíng)商（ISP）提供，信息（如www，電子商務(wù)）由內容服務(wù)商（CP）提供。內容（業(yè)務(wù)）一般不由運營(yíng)商控制（除非所有內容服務(wù)都由ISP提供）。智能性和業(yè)務(wù)控制位于網(wǎng)絡(luò )邊緣的終端設備（客戶(hù)端和服務(wù)器端）上，運營(yíng)商網(wǎng)絡(luò )中盡可能少地保留狀態(tài)信息（當然有些信息在網(wǎng)絡(luò )上是必須保留的，如路由信息）。

。。對于單個(gè)用戶(hù)而言，如果要在IP網(wǎng)絡(luò )上保證用戶(hù)的QoS，存在以下困難：

（1） 可能不清楚用戶(hù)使用的業(yè)務(wù)類(lèi)型；

（2） 可能不清楚該業(yè)務(wù)的業(yè)務(wù)特征和流量模型；

（3） 不同用法下的同一種業(yè)務(wù)的特征和流量模型很可能不同；

（4） 用戶(hù)在一條接入連路上可能混合使用多種業(yè)務(wù)；

（5） 端到端的可用資源情況很難判斷；

（6） 與電話(huà)網(wǎng)的運營(yíng)時(shí)間相比，Internet的運營(yíng)時(shí)間還非常短。

。。因為全網(wǎng)QoS的保證是以單個(gè)用戶(hù)的資源需求為基礎計算、規劃和設計的，因此，如果單個(gè)用戶(hù)的QoS難以處理，網(wǎng)絡(luò )資源的優(yōu)化使用就無(wú)從談起，保證統計聚合后的全網(wǎng)QoS就更困難了。

3．ATM

。。業(yè)界普遍認為ATM能夠端到端的保證QoS，而IP無(wú)法保證QoS，筆者以為，這是需要認真分析的，事實(shí)并非完全如此。

。。ATM雖然具有支持流量工程，支持實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的可變比特率（rt-VBR）等功能，但目前最典型的用法是提供點(diǎn)到點(diǎn)（如PVC專(zhuān)線(xiàn)）和多點(diǎn)到多點(diǎn)（ATM網(wǎng)絡(luò )）的業(yè)務(wù)。另外，ATM目前所支持的高層業(yè)務(wù)幾乎全是IP（IP over ATM）。高層的IP會(huì )很明確地告訴低層的ATM，它需要多少網(wǎng)絡(luò )資源（比如155Mb/s, 622Mb/s等）；但非常遺憾的是，IP卻不知道它的高層應用（如www，E-mail）究竟需要多少資源。可以這樣說(shuō)，是IP替ATM背上了無(wú)法保證QoS的黑鍋。為什么ATM的流量工程和rt-VBR功能使用的非常少，原因應該是很清楚的。

。。換一個(gè)角度來(lái)看ATM和IP。現在幾乎所有的高層業(yè)務(wù)都是基于IP的，IP無(wú)法保證它們的服務(wù)質(zhì)量，是存在不少問(wèn)題，但換ATM究竟行不行：把所有的高層業(yè)務(wù)移植到ATM上去，如www over ATM,，E-mail over ATM，FTP over ATM，VoIP over ATM等，去掉中間的IP層，會(huì )出現什么情況呢？不難想象，ATM也不行，而且很可能比IP做承載更糟糕。

三、IP層與應用層

。。IP QoS問(wèn)題，本質(zhì)上就是高層應用與IP層之間的資源需求與供給的關(guān)系，是在二者之間需求平衡。這種需要與供給之間的關(guān)系可以是不保證QoS的，也可以是承諾保證QoS的；可以使用一些專(zhuān)用或通用的QoS信令，也可以不使用或使用簡(jiǎn)化了的QoS信令。

。。業(yè)界目前還不能確定，QoS應該基于每個(gè)應用的服務(wù)，還是應該作為傳輸層的一個(gè)選擇。可以把IntServ看作是為每個(gè)應用提供QoS服務(wù)的，而DiffServ是傳輸層以下提供QoS服務(wù)。IntServ提供QoS時(shí)是端到端的，粒度細，但擴展性差；而DiffServ的可擴展性較好，但粒度粗，只能在某個(gè)范圍內實(shí)施。雖然IETF NSIS工作組，ITU-T等近一、兩年來(lái)一直致力于此，但目前還沒(méi)有一個(gè)完整的模型能夠同時(shí)擁有服務(wù)的準確性和可擴展性的特點(diǎn)。

四、小結

。。業(yè)界一直就有這樣一個(gè)夢(mèng)想：將數據、話(huà)音和廣播電信網(wǎng)絡(luò )“三網(wǎng)融合”。綜合業(yè)務(wù)數字網(wǎng)（ISDN）技術(shù)，后來(lái)的寬帶ISDN技術(shù)（ATM），以及現在研究IP QoS技術(shù)讓其“電信化”，出現了各種IP QoS技術(shù)，都是業(yè)界為之奮斗的產(chǎn)物。

。。“三網(wǎng)融合”應該是業(yè)界的長(cháng)期奮斗目標，現階段追求的目標應該是技術(shù)的融合，而不是物理網(wǎng)絡(luò )的融合：即將所有業(yè)務(wù)IP化，所有業(yè)務(wù)與承載網(wǎng)絡(luò )之間的接口是IP技術(shù)；但因為多種因素承載網(wǎng)絡(luò )不一定能夠完全融合，因此建議一種業(yè)務(wù)單獨組建和使用一個(gè)資源獨立的IP物理或邏輯專(zhuān)網(wǎng)。比如，只要可以做到資源獨立和業(yè)務(wù)的相互隔離，這個(gè)IP網(wǎng)絡(luò )可以是IP over Internet的，IP over MPLS的，也可能是IP over ATM甚至IP over SDH/WDM的。

《中國多媒體視訊》


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