IP網(wǎng)絡以電信級質量取勝
信息產業(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)絡業(yè)務爭相出現(xiàn)，從簡單的數(shù)據(jù)業(yè)務發(fā)展到集語音、數(shù)據(jù)、圖像為一體的多媒體業(yè)務。隨著“三網(wǎng)”融合的發(fā)展趨勢，IP網(wǎng)絡將漸漸成為一種基礎性的寬帶業(yè)務承載平臺，這就要求在IP網(wǎng)上對不同的業(yè)務能提供相應的服務質量，因此提高IP網(wǎng)絡服務質量是IP網(wǎng)絡開發(fā)新的業(yè)務增長點的前提和基礎，是未來網(wǎng)絡運營商競爭的一個焦點。
SLA讓用戶感知質優(yōu)服務
為了提高用戶對IP網(wǎng)絡的信任度，目前IP網(wǎng)絡的運營商們提出了一個新的概念———SLA(業(yè)務等級協(xié)議)。SLA是網(wǎng)絡用戶與網(wǎng)絡運營商簽定的服務合同，用來保證可度量的網(wǎng)絡性能達到所定義的品質。
通過SLA能夠分清用戶與運營商之間的責、權、利，并進一步明確服務等級與服務價格之間的關系，使用戶與運營商都獲得利益。
SLA的核心是運營商給最終用戶提供的業(yè)務水平或級別。不同業(yè)務級別的業(yè)務可獲得不同級別的質量保證。因此，SLA的一個重要內容就是將業(yè)務映射到不同的業(yè)務等級上。
通過這些量化的指標，運營商就可以根據(jù)這些指標來實現(xiàn)對業(yè)務的保證，以達到業(yè)務等級協(xié)議的要求。
IP網(wǎng)絡服務質量性能精確
IP QoS最終目的是要為各種業(yè)務(包括數(shù)據(jù)，圖像，多媒體與語音業(yè)務等)提供可靠的端到端的服務質量保證，它是指為特定業(yè)務或業(yè)務分組提供的一組可用的服務特征，它的對象是一組具有相似的性能要求的業(yè)務流。相對而言，QoS具有更高的精確性，是指IP包在一個或多個網(wǎng)絡中傳輸?shù)倪^程中所表現(xiàn)的各種性能，它是對各種性能參數(shù)的具體描述。這些性能參數(shù)包括：業(yè)務可用性、時延、時延變化、吞吐量和包丟失率。
·業(yè)務可用性是指用戶能夠使用業(yè)務的時間占業(yè)務全部工作時間的百分數(shù)。在連續(xù)5分鐘內，如果一個IP網(wǎng)所提供業(yè)務的丟包率≤5%，則認為該時間段是可用的，否則是不可用的。
·時延也稱延遲，指在兩個參考點間某一IP包從發(fā)送到接收之間的時間間隔。
·時延變化則是指沿同一路徑傳輸?shù)囊粋�數(shù)據(jù)流中不同分組傳輸時延的變化。
·吞吐量，是指一個網(wǎng)絡中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參考點間傳輸時丟失的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)絡擁塞引起的。
影響IP網(wǎng)絡服務質量的網(wǎng)絡因素分析
IP網(wǎng)絡基于TCP/IP協(xié)議進行數(shù)據(jù)包的分組交換，是面向無連接網(wǎng)絡，其傳輸特性無法得到保證。每個分組包含源和目的IP地址，分組包既沒有標記為屬于某一個特定的流或者一個連接，也沒有以任何方式進行編號。每個IPv4節(jié)點盡其最大的努力，對每個分組獨立進行路由轉發(fā)，并在網(wǎng)絡中獨立傳遞，達到同一目的地分組的路由不一定相同，到達時間也是不固定且非實時的，最后在目的節(jié)點緩沖區(qū)重新組成數(shù)據(jù)。
IP網(wǎng)絡主要由傳輸鏈路和設備構成，傳輸鏈路是指連接網(wǎng)絡設備之間的物理媒介，設備主要指對不同網(wǎng)絡之間的數(shù)據(jù)進行存儲、分組和轉發(fā)的路由器，交換機等。如果組成IP網(wǎng)絡的這些網(wǎng)絡資源(例如鏈路帶寬，設備等)不足，或者在網(wǎng)絡資源中流量分布不合理，都會影響到IP網(wǎng)絡的性能指標。
傳輸鏈路帶寬是某種業(yè)務應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)務信息時每秒所能傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)，每個業(yè)務的帶寬需求取決于所涉及的各網(wǎng)絡節(jié)點所能支持的最小帶寬。首先信號在鏈路上傳輸時存在傳播時延，另外因為數(shù)據(jù)傳送的速度取決于鏈路的比特率(速率)，當鏈路速度低于數(shù)據(jù)發(fā)送速度時(例如一個100M的以太網(wǎng)僅接了一條2M的出口鏈路)，便會產生鏈路速度時延。
當業(yè)務流量與可用網(wǎng)絡資源之間的映射效率不高，流量分布不均勻時，就會導致一部分網(wǎng)絡資源過度使用，而另一部分資源卻未被充分利用，從而使過渡使用的網(wǎng)絡發(fā)生擁塞，導致IP網(wǎng)絡性能的下降。
IP QoS機制讓IP優(yōu)化更上一層樓
改善IP網(wǎng)絡的性能可以通過兩種途徑來解決，一是增加網(wǎng)絡帶寬，二是通過在網(wǎng)絡中實現(xiàn)QoS服務來實現(xiàn)帶寬的合理利用，從而滿足業(yè)務的要求。
實現(xiàn)業(yè)務傳輸優(yōu)先級保證的關鍵在于引入QoS機制，允許網(wǎng)絡將不同類型的業(yè)務置于特定的QoS隊列中，使得某些業(yè)務的傳輸優(yōu)先級高于另外一些業(yè)務，從而降低隊列延時，實時性得到保障。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模型定義了一個相對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)務級別。它在用戶和業(yè)務網(wǎng)的接口處對流量進行分級，業(yè)務的分級基于每個數(shù)據(jù)包的不同標識。同一級別的業(yè)務在該網(wǎng)絡域中會被聚合統(tǒng)一傳送，并對流聚合后的每一類QoS進行控制。因此，實現(xiàn)和部署Diffserv相對容易，并具有可擴展性。
隨著下一代網(wǎng)絡對支持多業(yè)務的需求，運營商希望IP網(wǎng)絡的業(yè)務控制功能進一步增強，IP網(wǎng)絡的服務質量能進一步提高，使更多的用戶可以享用到功能更為豐富的IP業(yè)務，使SLA服務的實現(xiàn)和推廣成為可能。但今天的IP
QoS技術還有很多問題沒有解決，目前IP QoS是業(yè)界研究和關注的熱點，用戶和運營商都在期盼著IP QoS能有一個完備的系統(tǒng)解決方案。
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