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003 004
QoS发展史
文/余卉
随着IP技术和网络的发展,IP网络已经从
当初的单一数据网络向集成数据、语音、
视频、图像的多业务网络转变。为了实现
端到端QoS,IP QoS目前的研究主要集中
在以下方面:
为多业务网络定义合理可行的QoS业务
分类标准
为端到端QoS建立可实施的整网IP QoS模型
当前国际上各个研究组织都在为自己所
关 注 的 业 务 设 计 I P Q o S 模 型 。 本 文 将
逐一分析IETF(互联网工程工作组)、
ITU-T(国际电信同盟)、ETSI(欧洲标
准化组织)、MSF(多业务交换论坛)、
TIPHON/TISPAN(传输平台功能体)等提
出的QoS业务分类标准以及几种QoS应用
模型发展的概况。
QoS业务分类标准
业务优先级分类的基本模型是区分不同类
型的业务,在数据包头的特定域携带该优
先级,然后网络节点根据包头携带的优先
级实施不同的转发处理。目前,优先级分
类根据各种网络所关注的业务类型已经出
现多种不同的标准,相关标准可以参考:
■
RF C 7 9 1 ,Inter net Protocol(根据
各IP应用的特点,将业务分为Netw o rk
C o n t r o l 、 I n t e r n e t w o r k C o n t r o l 、
CRITIC/ECP、Flash Override、Flash
、
Immediate、Priority、Routine共8类优先
级。其中,Routine优先级最低,Network
Control优先级最高);
■
RFC1 3 4 9 ,Type of S ervice in the
Internet Protocol Suite(将业务按照ToS
四类 P HB (p e r- h op b e ha v io r ): E F
(Expedited Forwarding)PHB适用于低
时延、低丢失、低抖动、确保带宽的优先
业务;AF(Assured Forwarding)PHB分为
四类,每个AF类又分为三个丢弃优先级,
可以对相应业务进行等级细分,QoS性能
参数低于EF类型;CS(class selector)
PHB是从IP ToS字段演变而来,共8类;BE
PHB是CS中特殊一类,没有任何保证,现
有IP网络流量也都默认为此类);
■
IEEE802.5,Token ring access method
and Physical Layer specifications(令牌
环网的优先级,可以将业务根据Access
Priority的定义为8类优先级);
■
IEEE802 .1p,Class of Service(以太网
优先级,可以将业务根据802.1P Priority的
定义分为8类优先级,0类至7类优先级相
应递增,0类是BE业务,尽力传输)。
除了IETF,其它从事IP网络QoS标准研究
的主要组织,例如ITU-T、ETSI等也都根
据其业务定义的QoS业务分类标准。
ITU-T 13组建议Y.1541,主要根据IPTD
(传输时延)、IPDV(时延变化)、IPLR
(丢包率)、IPER(错误率)四个方面将
业务划分为5类,0类至5 类优先级相应递
减,第5类是BE业务,对性能无保证。其
中0类和2类对时延要求很严格,并且0类
对抖动还有限制;1类和3类的时延要求比
较严格,1类对抖动有限制;4类对时延要
求比较宽松,且没有定义抖动限制;除了
第5类外都对丢包率和错误率有要求。相
关标准可以参考:
■
ITU-T Recommendation Y.1 5 4 1 ,
Network Performance Objectives for IP-
Based Services
意度则是依次递减。其中narrowband又根
据时延大小细分为三类:high、medium、
acceptable,对应于narrowband中有等级
区别的应用。相关标准可以参考:
■
ETSI TS102 024-2,Telecommunications
and Internet Protocol Harmonization
Over Networks(TIPHON)Release 4;
End-to-end Quality of Service in TIPHON
Systems;Part 2:Definition of Speech
Qual
ity of Service (QoS)Classes
IETF的Inter-Serv模型和
Diff-Serv模型
Inter-Serv模型
1994年,IETF出版RFC1633提出Inter-Serv
模型,该模型使用资源预留(RSVP)协
议,RSVP运行在从源端到目的端的每个
路由器上,可以监视每个流,以防止其消
耗比其请求、预留和预先购买的要多的资
源。这种体系能够明确区分并保证每一个
业务流的服务质量,为网络提供最细粒度
化的服务质量区分。相关标准可以参考:
■
RFC1 633,Integrated Services in the
Internet Architecture: An Overview
■
R F C2 2 0 5 ,Res o urce Rese r vati o n
Protocol
■
R F C 2 2 0 6 , R S V P M a n a g e m e n t
Information Base using SMIv2
■
RFC2210,RSVP with IETF Integrated
Services
■
RFC2211,Controlled-Load Network
Element Service
■
RFC2212 ,Specification of Guaranteed
Quality of Service
的定义分为16类优先级,ToS使用4个bit
位分别表示:minimize delay、maximize
throughput、minimize monetary cost、
maximize reliability,并建议了各IP应用应
该如何取ToS值,例如,FTP CONTROL报
文建议其ToS取值为minimize delay);
■
R F C 1 4 9 0 ( 被 R F C 2 4 2 7 替 代 ) ,
Multiprotocol Interconnect over Frame
Relay(将业务按照Frame Relay Discard
Eligibility bit的定义分为2类丢弃优先级);
■
R F C 1 4 8 3 ( 被 R F C 2 6 8 4 替 代 ) ,
Multiprotocol Encapsulation over ATM
Adaptation Layer 5(将业务按照ATM Cell
Loss Priority bit的定义分为2类丢弃优先级);
■
RFC2474, Definition of the Differentiated
Services Field(DS Field) in the IPv4
and IPv6 Header(DiffServ网络定义了
ITU-T H.323 Annex N定义的业务类别分
为两大类:GSC和CSC。前者对时延和抖
动敏感,后者则无要求。其中GSC又分为
GSC1、2、3、4。GSC1和2适用于CBR
类型 的 流 量 , 区 别 在 于 1 对错误率 有 要
求,而2没有;GSC3和GSC4适用于VBR
类型的流量,区别在于3
对于错误率有要
求,而4没有。CSC也分为CSC1、2、
3、4。CSC1和CSC2适用于nrt-VBR类型
的流量,区别在于1对错误率有要求,而
2没有;CSC3和CSC4适用于ABR类型的
流量,区别在于3对错误率有要求,而4没
有。相关标准可以参考:
■
ITU-T Recommendation ANNEX N
of H.323, End to End Quality of Service
(QoS)and Service Priority Control and
Sig-nalling in H.323 systems
ETSI 3GPP主要针对移动网络,它将业
务类别分为conversational、streaming、
interactive、background四大类,分类的主要
依据是业务对时延的敏感度。Conversational
类对时延非常敏感,依次递减,background
对时延最不敏感。C
onversational和streaming
主要用于实时流量业务,区别只在于对时延
的容许程度。Interactive和background主要
用于传统的IP应用,两者都定义了一定的误
码率要求,区别在于前者更多用于交互式场
合,而后者主要用于后台业务。相关标准可
以参考:
■
3GPP TS 23.107,QoS Concept and
Architecture
TIPHON基于VoIP,将业务分为3大类,
wideband、narrowband、BE,分类的依
据是端到端时延。三类业务的时延限值依
次递增,对应于用户感知的语音质量的满