QoS護航視頻會(huì )議
2004/12/30
與專(zhuān)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )有所不同，普通互聯(lián)網(wǎng)線(xiàn)路由于其網(wǎng)絡(luò )傳輸質(zhì)量難以保障，帶寬波動(dòng)頻繁，所以基于互聯(lián)網(wǎng)線(xiàn)路的視頻會(huì )議會(huì )頻繁出現畫(huà)面延遲、定格和聲音抖動(dòng)，嚴重影響正常應用。
那么，如何在互聯(lián)網(wǎng)上保證視頻會(huì )議的傳輸質(zhì)量呢？IP QoS是手段之一。
誰(shuí)在影響網(wǎng)絡(luò )質(zhì)量？
在視頻會(huì )議應用中，來(lái)自網(wǎng)絡(luò )本身可能影響應用表現的因素有四類(lèi)。
首先是網(wǎng)絡(luò )帶寬，即每秒網(wǎng)絡(luò )所能傳輸的數據量。帶寬對網(wǎng)絡(luò )服務(wù)質(zhì)量的影響顯而易見(jiàn)，帶寬越寬，當然可以允許更多的數據傳輸，從而提供更好的音視頻QoS。然而，盡管?chē)鴥然ヂ?lián)網(wǎng)帶寬近年已經(jīng)得到很大改善，但事實(shí)上各種寬帶的服務(wù)質(zhì)量卻嚴重參差不齊，很多時(shí)候用戶(hù)即使有較高的帶寬，但由于技術(shù)不完善或其他原因還經(jīng)常存在較高的網(wǎng)絡(luò )丟包率和較大的網(wǎng)絡(luò )抖動(dòng)，這些都會(huì )給用戶(hù)的實(shí)際使用帶來(lái)嚴重的影響。
其次是網(wǎng)絡(luò )提供的數據傳輸能力，傳統的IP網(wǎng)絡(luò )只提供“盡力而為”的數據傳輸能力。隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )上主機數量的不斷增加，網(wǎng)絡(luò )服務(wù)的需求將超過(guò)網(wǎng)絡(luò )提供的能力，從而造成傳輸時(shí)延（抖動(dòng)）、引起分組丟失，嚴重時(shí)會(huì )出現大塞車(chē)（網(wǎng)絡(luò )擁塞）。網(wǎng)絡(luò )擁塞對一些Internet應用如電子郵件、文件傳輸和Web應用一般不會(huì )造成太大影響，但傳輸時(shí)延哪怕超過(guò)一秒，那么對于視頻會(huì )議的音視頻傳輸就會(huì )是致命的。這就必須要求視頻編解碼和傳輸系統能夠克服信道的高誤碼率、包丟失率以提供音視頻質(zhì)量保證。
再者是網(wǎng)絡(luò )隊列，網(wǎng)絡(luò )中存在很多的路由器、網(wǎng)關(guān)等節點(diǎn)。這些節點(diǎn)采用排隊機制決定數據發(fā)放的順序。如果在瞬間某節點(diǎn)數據排隊較長(cháng)，該節點(diǎn)就會(huì )采取丟棄數據包的方式保證節點(diǎn)的正常工作。即使沒(méi)有被丟棄，經(jīng)過(guò)較長(cháng)的排隊之后，這些數據包往往要花很長(cháng)的時(shí)間才能到達目的地，由此就產(chǎn)生了網(wǎng)絡(luò )的延時(shí)以及延時(shí)抖動(dòng)。
最后是Internet視頻會(huì )議所選擇的音視頻網(wǎng)絡(luò )傳輸協(xié)議。當前互聯(lián)網(wǎng)傳輸層的網(wǎng)絡(luò )傳輸協(xié)議主要是傳輸控制協(xié)議TCP協(xié)議和用戶(hù)數據報協(xié)議（UDP協(xié)議）。因為本身的特性，TCP協(xié)議不適合使用在實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)中。因此，實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的開(kāi)發(fā)者都使用UDP協(xié)議在互聯(lián)網(wǎng)上傳輸數據包。但由于UDP沒(méi)有任何擁塞避免控制算法，因而會(huì )對網(wǎng)絡(luò )造成大危害。這樣，UDP的廣泛使用就會(huì )如同互聯(lián)網(wǎng)上的一匹脫韁野馬，很容易導致網(wǎng)絡(luò )過(guò)載和高丟包率，還會(huì )大量侵占帶寬。
QoS守護網(wǎng)絡(luò )質(zhì)量
網(wǎng)絡(luò )服務(wù)質(zhì)量（Quality of Service，簡(jiǎn)稱(chēng)QoS）是網(wǎng)絡(luò )與用戶(hù)之間以及網(wǎng)絡(luò )上互相通信的用戶(hù)之間關(guān)于信息傳輸質(zhì)量的約定，其包含了傳輸延遲允許時(shí)間、最小傳輸畫(huà)面失真度以及聲像同步等因素。目前而言，在互聯(lián)網(wǎng)絡(luò )條件下的QoS需要解決四類(lèi)問(wèn)題：
首先是進(jìn)行QoS分類(lèi)與定義。對QoS進(jìn)行分類(lèi)和定義的目的是使網(wǎng)絡(luò )可以根據不同類(lèi)型的QoS進(jìn)行管理和分配資源。例如，給實(shí)時(shí)服務(wù)分配較大的帶寬和較多的CPU處理時(shí)間等，另一方面，對QoS進(jìn)行分類(lèi)定義也方便用戶(hù)根據不同的應用提出QoS需求。
其次是實(shí)施準入控制和協(xié)商管理。即根據網(wǎng)絡(luò )中資源的使用情況，允許用戶(hù)進(jìn)入網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行多媒體信息傳輸并協(xié)商其QoS。
再者是做到資源預約。為了給用戶(hù)提供滿(mǎn)意的QoS，必須對端系統、路由器以及傳輸帶寬等相應的資源進(jìn)行預約，以確保這些資源不被其他應用所強用。
最后一點(diǎn)是實(shí)現資源調度與管理，對可使用的網(wǎng)絡(luò )資源進(jìn)行預約之后，是否能得到這些資源，還依賴(lài)于相應的資源調度與管理系統。
如今，IP網(wǎng)絡(luò )如何提供QoS支持這一問(wèn)題現已成為業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)。對于由QoS控制來(lái)實(shí)現QoS保證，許多國際組織和團體各自都提出了完整的控制機制和策略。例如，ISO/OSI提出了基于ODP分布式環(huán)境的QoS控制，但至今仍停留在用戶(hù)層的QoS參數說(shuō)明和接口階段，具體的QoS控制策略并未提出。
ATM論壇也提出了QoS的控制策略和實(shí)現方法，一種“連接預定”（connection and reservation）的控制思想，其核心內容是在服務(wù)建立之前，通過(guò)接納控制和資源預留來(lái)提供服務(wù)所需的QoS保證，而在服務(wù)交互的過(guò)程中，用戶(hù)進(jìn)程和網(wǎng)絡(luò )需要嚴格按照約定的QoS實(shí)現服務(wù)保證。
同樣，IETF組織也提出了一系列服務(wù)模型和機制來(lái)滿(mǎn)足用戶(hù)對QoS的需求。其中比較典型的有RFC2115、RFC2117，以及早在1998、1999年就曾提出的綜合業(yè)務(wù)模型（Int-Serv）、差分業(yè)務(wù)模型(differentiated
services)、多協(xié)議標簽MPLS技術(shù)(Multi-Protocol Label Switching)、流量工程(traffic engineering)和QoS路由(QoS-based
routing)等理念，均可用于解決Internet網(wǎng)絡(luò )的控制和管理。
當前，業(yè)界多數視訊廠(chǎng)商都可以為用戶(hù)提供完善的QoS保障方案，以華緯訊電信公司的視頻會(huì )議應用為例，其視頻會(huì )議產(chǎn)品應用在基于Internet公網(wǎng)的北京、上海、哈爾濱等多點(diǎn)間傳送高清晰高保真的音視頻數據。由于Internet網(wǎng)絡(luò )的不穩定性與抖動(dòng)等因素，經(jīng)常導致會(huì )議的音視頻效果無(wú)法正常實(shí)現。通過(guò)技術(shù)人員的反復調研，決定采用QoS保障機制。在會(huì )議召開(kāi)時(shí)，會(huì )自動(dòng)的優(yōu)先轉發(fā)會(huì )議所產(chǎn)生的音視頻數據包，而當會(huì )議尚未召開(kāi)時(shí)，QoS策略機制則不會(huì )啟動(dòng)，以?xún)?yōu)先實(shí)施用戶(hù)其他日常的網(wǎng)絡(luò )應用。
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