通信工程师互联网技术考试IPQoS的概念

5.1 IPQoS的概念
IPQoS是网络与用户之间以及网络上互相通信的用户之间关于信息传输与共享的质的约定，是网元（如主机、路由器或网关）在一定程度上具有的满足流量及业务需求的能力。QoS并不能增加网络的带宽资源，只是根据业务的需求和网络管理的要求配置带宽。简单地说,QoS能够对数据包进行合理地排队.对含有内容标记的数据包进行优化，并对其中的数据包赋以较高的优先级，从而加速传输的过程，并实现实时交互。它所追求的传输质量在于：数据不仅要到达其欲传输的目的地，而且要保证数据包的顺序性、完整性和实时性。
从广义上来说，网络服务质量可以包括网络性能、可用性、可耜性和安全性等各种指标，因为这一切都和网络的使用者能感受到的服务质量相关。IPQoS可以用一系列可度设的参数来描述:业务可用性（用户到Internet业务之间连接的可靠性）、带宽、延迟、可变延迟(抖动）、吞吐量以及丢包率。在正常情况下并不需要QoS，但是对关键应用和多媒体应用就十分必要。当网络过栽或拥塞时，QoS能确保重要业务量不受延迟或丢弃，同时保证网络的高效运行。
拥有QoS的网络是一种智能网络，它可以区分重要的商业数据和普通数据。智能网络知道某些应用，如电话和视频会议要求较高的优先级，而其他如电子邮件之类的应用则有较低的优先级。如果网络同样对待这些应用，较高优先级应用将因延迟而表现不佳。智能网络还有能力制止对网络的非法使用，如在线游戏等。
不管IP网络的规模和范围怎样.任何一种网络都是由网络组件的层次结构构成的。因此.端到端的QoS可以看成是由业务流经过的每个域所提供的边缘到边缘的服务质量级联构成的。从根本上讲，端到端QoS是由给定路由上的每一跳的QoS特性决定的，而端到端的业务却需要用网络模型来描述。
Internet已逐步由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。而现有的传输模式仍只能为单一的数据传送做好服务，无法满足多媒体应用和各种用户对网络传输质量的不同要求。因此，为用户提供服务质量成为Internet发展的重要目标。目前IETF已经提出了许多服务模型与机制来满足QoS需求，典型的有：综合服务/资源预留（IntServ/RSVP,IntegratedService/Resource Reservation Protocol）、区分服务（Diff-Serv,Differentiated Services）、多协议标记交换协议（MPLS，Multiprotocol Label Switching）、流量工程（Traffic Engineering）、约束路由（CBR,Constraint-basedRouting）、子网带宽管理（SBM，Subnet Bandwidth Manager）IntServ/RSVP是在数据传送前，先进行网络资源的协商预留。DiffServ则对数据流进行分类，不同的类在网络中得到不同的服务。MPLS是一种新的路由转发机制，CBR根据QoS参数的要求和策略选择路由，流最规划可以避免网络中的拥塞问题。SBM提供了数据链路层的资源预留。这些协议从不同的层次上提供了QoS的支持,组成了图5-1所示的QoS框架。
具有CQS体系结构的路由器为网络QoS提供了最基本的保障.RSVP/ImeServ虽然能提供严格的End-to-End的QoS保证，但实现较复杂，存在可扩展性问题和鲁棒性问题。DiffServ实现简单，可扩展性好但DiffServ只提供聚集传输控制而无信令机制，其接纳控制是以隐式的方式实现的，从而削弱了定量End-to-EndQoS应用的服务质量。而且,Diff-Serv也不能解决核心网络拥塞的问题。在流址规划方面，MPLS实现了快速的路由转发，但它不能选择路由，因此,需要和CBR合作，以便根据网络的流量特性和网络容世限制选择路由。MPLS和CBR的合作即使在复杂的网络中也能达到流量平衡。然而，CBR中的QoS路由设计和实现的难度较大,还是一个开放的课题。
为了对网络进行QoS控制，需要采用多种不同的控制机制。而时间粒度是这些控制机制的重要特点。我们可以大致把各种控制机制的时间粒度分成几个级别。最小的粒度是分组级（时间粒度大约为1-100微妙），分组是QoS控制机制的最小单位。在分组级工作的QoS控制机制包括流械调节机制（又包括分组分类器、分组标记器和流童整形器等），分组调度机制和主动队列管理机制等。粒度稍大的是分组的往返时间（roundtripiime）,大约为1-100毫秒.在这个粒度工作的是拥塞控制和流量控制等基于反馈的控制机制。大一些的粒度是会话级的（以秒和分钟为单位也就是用户会话持续的时间（会话可以采用各种方式定义）。在这个粒度工作的QoS机制包括准入控制和QoS路由。粒度更大的就厉于长期的QoS控制机制，主要包括流董工程，能力规划和服务定价等。

QoS控制机制的另一个重要特点是进行控制决策时使用的控制倍息的粒度。最小的控制粒度是根据每流（per-flow）,一般来说，流采用IP源地址、目的地址、源端口号、目的端口号和协议域这五元组进行标识〉状态对每个用户流进行控制。对流的聚集进行控制的粒度就稍微大了一些。流聚集也可有各种方法，例如每台主机、每个网络前缀、每个服务类别等。和控制粒度相关的两个概念是控制状态的携带者和控制本身的位置。控制状态的携带者可以是路由器，也可以是分组。控制的位置可以在用户主机、网络边缘路由器，或者是网络核心路由器。
我们可以把控制粒度、控制状态的携带者和控制的位置作为空间维，把控制的时间粒度作为时间维，我们就可以得到QoS控制空间。这个QoS控制空间就反映了QoS服务性能、操作和管理复杂性和实现代价之间的权衡。例如，如果想提供确定性的性能保证，就需要在分组的粒度进行每流控制，这就对路由器的存储容量和处理能力提出了很高的要求，路由器要保存大量的流状态和对每个分组进行处理。而如果在分组的粒度对流聚集进行控制就可以减轻路由器的负担，但是就不能提供确定性的性能保证。

返回目录:通信专业考试IP网络服务质量控制汇总

编辑推荐:

中级通信专业实务互联网技术教程汇总

中级通信专业实务传输与接入教程汇总

通信专业实务考试设备与环境教程汇总

通信专业实务考试交换技术教程汇总