摘  要: 针对NGN 的网络体系结构和业务特点,在深入分析下一代网络" title="下一代网络">下一代网络QoS技术的基础上, 阐述了VOIP 网络中QoS的主要模型和关键技术，并以模拟实验为依据比较了各种QoS的控制策略, 从系统的角度出发,对下一代网络的QoS保障机制进行了讨论。
    关键词: NGN； QoS；VOIP；综合服务；区分服务；MPLS；控制策略

　　下一代网络NGN(Next Generation Network) 将是一个以软交换为核心, 基于分组技术，可以支持数据、语音、视频和各种多媒体业务的综合开放的网络架构。NGN来势汹涌，主导了通信网的发展方向。
　　随着NGN技术逐步发展，电信运营商业已拥有了能够同时提供传统的电信语音业务和新兴的基于IP的多媒体业务的统一平台。如何确保这个平台稳定运行, 保障不同类型客户的服务质量" title="服务质量">服务质量QoS(Quality of Service), 已成为首当其冲的任务。QoS实现技术的研究对于部署NGN而言是一个意义非凡的挑战。
1 VOIP 的 QoS需求
　　IP电话（VOIP）是下一代网络中最有前途的技术之一，VOIP的运营业务正在许多国家弄潮于浪尖，并有席卷全球之势，VOIP的成功并非由于其运营商的摇旗呐喊，而是与PSTN相经确实有着不可替代的优势。VOIP承载网络的利用效率高，一个PSTN电话需要独占64kb/s的带宽，而VOIP一般只需要复用6kb/s～8kb/s甚至更少； VOIP还为一些智能网增殖业务提供了应用经验，比如多人视频游戏、可视电话会议等,而且 VOIP网络的网间结算费用较低，这可能是当前政策的因素，但不论怎样，低廉的运营成本对所有的运营商都是一个难以抵制的诱惑。
　　VOIP是典型的实时性业务，与QoS的联系尤为密切，对于QoS有很高的要求。用户在使用VOIP业务的时候，最关心的莫过于通话的语音质量问题，这是其QoS问题的聚焦之处。
2 关于几种QoS保证机制
2.1 综合服务（IntServ）
　　综合服务(IntServ)是根据每个IP 流的QoS 等级的精确描述,由资源预留协议(RSVP)和流的准入控制支持IP 的QoS分类。一旦有业务流" title="业务流">业务流被分配给某类通信, 一个“PATH”消息将被一直发送至目的地址,以便确定网络是否具有业务运转时所必须的足够资源 (如带宽、缓冲空间等)。如果发现路径上所有设备都可以提供所需资源,接收端则生成一个“RESV”消息返回给发送端,通知发送端可以开始传输数据。这一过程就是RSVP。IntServ的最大优点就是能够在多种业务并存的网络环境下，通过RSVP与终端应用交互，为对服务质量有着不同要求的业务流提供满足需要的服务，在理论上实现了绝对的服务质量保证。IntServ的缺陷在于控制粒度过细而导致控制开销过大，并且要求从发送者到接收者之间的所有路由器都支持诸如RSVP的信令协议，如果其中存在不支持的网元设备，虽然信令可以透明地通过，但已无法实现最佳的资源预留，不能完全保证服务质量的有效提供。
2.2 区分服务（DiffServ）
　　DiffServ不是针对每一个业务流进行资源预留分配，而是在用户和业务网的接口处将业务分类，把具有相同的延迟、传输速率、抖动等服务质量参数的业务流划归为一类，对同一类业务流采取一致的传输处理。在DiffServ网络中，节点存储的状态信息数量与服务级别的多少成正比，而不是业务流的数量。DiffServ 的控制颗粒也只是少数几类聚合业务流,无需专门的控制协议。业务流的分类和汇聚将在网络边缘完成，全过程由边缘路由器负责,核心路由器则根据业务流的标记将它们发送到目的端而不必检查每个分组头的细节。在网络规模扩大和数据流量增加时，DiffServ不会像IntServ会引起网络的状态存储和转发处理开销线性增加。但是，DiffServ对数据流的分类和优先级简化会降低它提供服务质量的灵活性和准确性，使得QoS的支持粒度“变粗”。也就是说，DiffServ不能知道某一特定应用的QoS的具体需求细节，它提供的QoS能力可能高于也可能低于应用需求。并且，当应用程序愿意更改起初发出的QoS请求（增高或降低QoS能力）的时候，DiffServ无法知道这一情况，也无法与终端应用进行通信协商。
2.3 多协议标签交换(MPLS)
　　MPLS是一种可在多种第二层媒质上进行标记交换的网络技术，它的基本思想就是将第三层的IP路由技术与第二层的交换转发技术相结合，为进入网络中的IP 数据包分配标记，并通过对标记的交换来实现IP 数据包的快速转发。MPLS的主要特点是：支持面向连接的QoS；支持流量工程和多种网络协议。MPLS 技术利用显式路由功能大大增强了在IP网络中实施流量工程的能力，MPLS 流量工程可以根据流的服务质量需求选择优化的路由，也能在MPLS域内进行负荷均衡，因而在宏观上提供了保障QoS的基础。由于MPLS 在业务流聚合、边缘路由器/核心路由器的划分等概念上和DiffServ 极为相似，再加上MPLS本身的诸多优点，因此MPLS技术是一种用来实现DiffServ的绝佳选择。
3 模拟实验
　　此业务是基于SIP平台的多媒体会议，其中有一个变音的分支功能，主要用于改变用户语音的音色。实验平台由两个呼叫软终端、两个交换机、两台路由器和变音服务器组成，终端与交换机之间经10baseT连接，交换机和路由器之间经100baseT连接，路由器A、B之间的链路速率为5Mb/s，路由器A、C、B之间的链路速率为4Mb/s，语音服务采用带静音压缩的GSM编码方案，路由器采取FIFO模式处理各种业务；在综合服务模型里，所有节点都支持RSVP，普通呼叫和变音业务的预留带宽为2 048B/s和4 096B/s；在差分" title="差分">差分服务模型里，可以根据IP分组中的某个字段——差分服务码点(DSCP)来标示该分组的优先级，交换机根据该标示来确定应该将分组发送哪个路由器。在DiffServ实例中，将普通呼叫映射为低优先级的路由选择，将变音业务映射为高优先级的路由选择，路由器接口采用WFQ模式；在MPLS模型中，在每两个路由器之间建立TE隧道，路由器查找满足带宽需求的标签交换路径，当因硬件原因导致隧道不通时，路由器会自动启用另一条满足条件的隧道，对两类业务分别定义转发等价类，建立两条隧道，普通呼叫和变音业务隧道的带宽分别设置为64kb/s和128kb/s，所有缓冲区设为512KB，实验网络的拓扑结构如图1所示。

参考文献
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