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信息產(chǎn)業(yè)部電信研究院通信標(biāo)準(zhǔn)研究所 何寶宏
摘要：本文從便于服務(wù)質(zhì)量(QoS)研究的角度，分析對(duì)比了PSTN、IP和ATM的技術(shù)特點(diǎn)，認(rèn)為IP承載多業(yè)務(wù)以及使用智能終端是其所謂無(wú)法保證QoS的根本原因。另外，將IP的QoS信令建立在應(yīng)用層還是IP層是目前IP QoS技術(shù)所面臨的一個(gè)兩難選擇。
關(guān)鍵詞： QoS IP ATM PSTN IntServ DiffServ
一、前言
在剛出現(xiàn)一種新商品或新服務(wù)時(shí)，因?yàn)楦鞣N原因，用戶和商品或服務(wù)的提供者都不怎么關(guān)心質(zhì)量問題。但隨著時(shí)間的推移和競(jìng)爭(zhēng)的加劇，任何一種服務(wù)和商品都會(huì)牽扯到服務(wù)質(zhì)量（QoS）的問題，而且必然會(huì)與價(jià)格掛鉤（性價(jià)比）：品質(zhì)較高的服務(wù)或商品價(jià)格比較高，品質(zhì)較差的服務(wù)或商品價(jià)格比較低。市場(chǎng)上之所以存在多種品質(zhì)和價(jià)格的某種服務(wù)或商品，是由于每個(gè)消費(fèi)者的經(jīng)濟(jì)承受能力和對(duì)品質(zhì)的需求不同，而這些不同價(jià)格和品質(zhì)的商品或服務(wù)能夠滿足不同消費(fèi)者的需求。比如，同樣是把乘客送到某目的地，交通工具使用飛機(jī)或火車，公共汽車或出租車，得到的服務(wù)品質(zhì)是不一樣的，收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)也是不一樣的。
IP網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷程也不例外。原來(lái)和現(xiàn)在的IP網(wǎng)絡(luò)所提供的是“盡力而為（Best Effort）”的服務(wù)，沒有服務(wù)質(zhì)量的保證。運(yùn)營(yíng)商一般不向消費(fèi)者做有關(guān)服務(wù)質(zhì)量方面的承諾，而消費(fèi)者也能夠理解和接受這種現(xiàn)實(shí)。但運(yùn)營(yíng)商不做服務(wù)質(zhì)量保證是IP網(wǎng)發(fā)展初期的現(xiàn)象，隨著技術(shù)的進(jìn)步、競(jìng)爭(zhēng)的加劇、開展業(yè)務(wù)的需要以及客戶對(duì)IP網(wǎng)服務(wù)質(zhì)量意識(shí)的提高，IP網(wǎng)絡(luò)提供有質(zhì)量差別的服務(wù)是大勢(shì)所趨。
雖然IP網(wǎng)絡(luò)需要提供有質(zhì)量差別的服務(wù)成為大家的共識(shí)，接下來(lái)的一些問題就是應(yīng)該提供什么樣的服務(wù)，怎樣提供，何時(shí)提供，對(duì)于這些問題業(yè)界目前沒有一個(gè)較為一致的看法。本文從幾種典型的通信網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)入手，提出了一些有關(guān)IP QoS的問題與個(gè)人觀點(diǎn)，與大家共勉。
二、PSTN/IP/ATM網(wǎng)絡(luò)的QoS
首先需要分析和研究這樣一個(gè)問題：為什么IP的QoS問題喊得滿天飛，業(yè)界普遍認(rèn)為公用交換電話網(wǎng)（PSTN）和異步傳輸模式（ATM）能夠保證QoS，而IP就無(wú)法保證QoS？
1．PSTN
在PSTN中，網(wǎng)絡(luò)與業(yè)務(wù)不分離，都是由運(yùn)營(yíng)商提供和控制的。用戶不能自行創(chuàng)建新業(yè)務(wù)，只能在運(yùn)營(yíng)商提供的業(yè)務(wù)類型中做出接受或拒絕的選擇。并且，運(yùn)營(yíng)商目前提供的都是以話音業(yè)務(wù)模型為核心的基本業(yè)務(wù)和補(bǔ)充業(yè)務(wù)，最大特點(diǎn)是具有固定速率（64kb/s）。
對(duì)于單個(gè)用戶，當(dāng)PSTN網(wǎng)絡(luò)收到用戶的呼叫請(qǐng)求時(shí)，在接續(xù)的過程中能夠判斷出針對(duì)此次呼叫的端到端的網(wǎng)絡(luò)資源是否可用。如果可用，則允許用戶接入，否則拒絕。能夠做到這一點(diǎn)的前提是：PSTN網(wǎng)絡(luò)知道用戶的每次請(qǐng)求所要求的網(wǎng)絡(luò)資源必然都是64kb/s，因此可以很容易地計(jì)算出，用戶所請(qǐng)求的端到端的網(wǎng)絡(luò)資源是否可用。
而對(duì)于全網(wǎng)而言，可以以每個(gè)用戶每次呼叫需要64kb/s資源為基礎(chǔ)，統(tǒng)計(jì)流量和流向，結(jié)合100多年來(lái)的運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)，做出合理的規(guī)劃和設(shè)計(jì)，在保證每個(gè)用戶每次呼叫服務(wù)質(zhì)量的前提下，提高整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的資源利用率。
2．IP
IP最初的設(shè)計(jì)就是為了承載多業(yè)務(wù)。網(wǎng)絡(luò)與業(yè)務(wù)分離，用戶接入和IP包的傳輸服務(wù)由因特網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商（ISP）提供，信息（如www，電子商務(wù)）由內(nèi)容服務(wù)商（CP）提供。內(nèi)容（業(yè)務(wù)）一般不由運(yùn)營(yíng)商控制（除非所有內(nèi)容服務(wù)都由ISP提供）。智能性和業(yè)務(wù)控制位于網(wǎng)絡(luò)邊緣的終端設(shè)備（客戶端和服務(wù)器端）上，運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)中盡可能少地保留狀態(tài)信息（當(dāng)然有些信息在網(wǎng)絡(luò)上是必須保留的，如路由信息）。
對(duì)于單個(gè)用戶而言，如果要在IP網(wǎng)絡(luò)上保證用戶的QoS，存在以下困難：
（1） 可能不清楚用戶使用的業(yè)務(wù)類型；
（2） 可能不清楚該業(yè)務(wù)的業(yè)務(wù)特征和流量模型；
（3） 不同用法下的同一種業(yè)務(wù)的特征和流量模型很可能不同；
（4） 用戶在一條接入連路上可能混合使用多種業(yè)務(wù)；
（5） 端到端的可用資源情況很難判斷；
（6） 與電話網(wǎng)的運(yùn)營(yíng)時(shí)間相比，Internet的運(yùn)營(yíng)時(shí)間還非常短。
因?yàn)槿W(wǎng)QoS的保證是以單個(gè)用戶的資源需求為基礎(chǔ)計(jì)算、規(guī)劃和設(shè)計(jì)的，因此，如果單個(gè)用戶的QoS難以處理，網(wǎng)絡(luò)資源的優(yōu)化使用就無(wú)從談起，保證統(tǒng)計(jì)聚合后的全網(wǎng)QoS就更困難了。
3．ATM
業(yè)界普遍認(rèn)為ATM能夠端到端的保證QoS，而IP無(wú)法保證QoS，筆者以為，這是需要認(rèn)真分析的，事實(shí)并非完全如此。
ATM雖然具有支持流量工程，支持實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的可變比特率（rt-VBR）等功能，但目前最典型的用法是提供點(diǎn)到點(diǎn)（如PVC專線）和多點(diǎn)到多點(diǎn)（ATM網(wǎng)絡(luò)）的業(yè)務(wù)。另外，ATM目前所支持的高層業(yè)務(wù)幾乎全是IP（IP over ATM）。高層的IP會(huì)很明確地告訴低層的ATM，它需要多少網(wǎng)絡(luò)資源（比如155Mb/s, 622Mb/s等）；但非常遺憾的是，IP卻不知道它的高層應(yīng)用（如www，E-mail）究竟需要多少資源。可以這樣說，是IP替ATM背上了無(wú)法保證QoS的黑鍋。為什么ATM的流量工程和rt-VBR功能使用的非常少，原因應(yīng)該是很清楚的。
換一個(gè)角度來(lái)看ATM和IP。現(xiàn)在幾乎所有的高層業(yè)務(wù)都是基于IP的，IP無(wú)法保證它們的服務(wù)質(zhì)量，是存在不少問題，但換ATM究竟行不行：把所有的高層業(yè)務(wù)移植到ATM上去，如www over ATM,，E-mail over ATM，F(xiàn)TP over ATM，VoIP over ATM等，去掉中間的IP層，會(huì)出現(xiàn)什么情況呢？不難想象，ATM也不行，而且很可能比IP做承載更糟糕。
三、IP層與應(yīng)用層
IP QoS問題，本質(zhì)上就是高層應(yīng)用與IP層之間的資源需求與供給的關(guān)系，是在二者之間需求平衡。這種需要與供給之間的關(guān)系可以是不保證QoS的，也可以是承諾保證QoS的；可以使用一些專用或通用的QoS信令，也可以不使用或使用簡(jiǎn)化了的QoS信令。
業(yè)界目前還不能確定，QoS應(yīng)該基于每個(gè)應(yīng)用的服務(wù)，還是應(yīng)該作為傳輸層的一個(gè)選擇。可以把IntServ看作是為每個(gè)應(yīng)用提供QoS服務(wù)的，而DiffServ是傳輸層以下提供QoS服務(wù)。IntServ提供QoS時(shí)是端到端的，粒度細(xì)，但擴(kuò)展性差；而DiffServ的可擴(kuò)展性較好，但粒度粗，只能在某個(gè)范圍內(nèi)實(shí)施。雖然IETF NSIS工作組，ITU-T等近一、兩年來(lái)一直致力于此，但目前還沒有一個(gè)完整的模型能夠同時(shí)擁有服務(wù)的準(zhǔn)確性和可擴(kuò)展性的特點(diǎn)。
四、小結(jié)
業(yè)界一直就有這樣一個(gè)夢(mèng)想：將數(shù)據(jù)、話音和廣播電信網(wǎng)絡(luò)“三網(wǎng)融合”。綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（ISDN）技術(shù)，后來(lái)的寬帶ISDN技術(shù)（ATM），以及現(xiàn)在研究IP QoS技術(shù)讓其“電信化”，出現(xiàn)了各種IP QoS技術(shù)，都是業(yè)界為之奮斗的產(chǎn)物。
“三網(wǎng)融合”應(yīng)該是業(yè)界的長(zhǎng)期奮斗目標(biāo)，現(xiàn)階段追求的目標(biāo)應(yīng)該是技術(shù)的融合，而不是物理網(wǎng)絡(luò)的融合：即將所有業(yè)務(wù)IP化，所有業(yè)務(wù)與承載網(wǎng)絡(luò)之間的接口是IP技術(shù)；但因?yàn)槎喾N因素承載網(wǎng)絡(luò)不一定能夠完全融合，因此建議一種業(yè)務(wù)單獨(dú)組建和使用一個(gè)資源獨(dú)立的IP物理或邏輯專網(wǎng)。比如，只要可以做到資源獨(dú)立和業(yè)務(wù)的相互隔離，這個(gè)IP網(wǎng)絡(luò)可以是IP over Internet的，IP over MPLS的，也可能是IP over ATM甚至IP over SDH/WDM的。
----《中國(guó)多媒體視訊》
