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3、IP技術(shù)帶寬保障機(jī)制
在IP網(wǎng)絡(luò)中，端到端的帶寬保障機(jī)制涉及中繼鏈路、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、路由協(xié)議的共同參與，目前中繼鏈路和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備已經(jīng)獲得了較大的發(fā)展，中繼帶寬設(shè)置和設(shè)備處理能力基本可滿足當(dāng)前的業(yè)務(wù)發(fā)展的需求，業(yè)界尤其是設(shè)備廠商對(duì)此有著較為樂觀的展望。當(dāng)前熱點(diǎn)問題更多集中在對(duì)路由協(xié)議的研究上，也就是如何避免對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的不合理使用。
3.1 傳統(tǒng)IP技術(shù)的帶寬保障機(jī)制
IP技術(shù)最初的設(shè)計(jì)目的是進(jìn)行高效的數(shù)據(jù)傳輸，其提供的“盡力而為”的服務(wù)很難保證傳送時(shí)延要求。IP技術(shù)執(zhí)行的動(dòng)態(tài)路由協(xié)議，不論是OSPF或IS-IS，其本質(zhì)都是最短路由優(yōu)先，由網(wǎng)絡(luò)自行根據(jù)狀態(tài)進(jìn)行收斂，并更新路由表，最終依靠路由表為IP包引導(dǎo)下一跳傳送，其優(yōu)點(diǎn)是簡單、開放、兼容和易擴(kuò)展。
但該機(jī)制同時(shí)帶來的缺點(diǎn)有：同會(huì)話流的不同分組包可能經(jīng)不同路由到達(dá)；在網(wǎng)絡(luò)層不保障傳遞結(jié)果，若在設(shè)定時(shí)間內(nèi)未收到接收確認(rèn)，由應(yīng)用層啟動(dòng)重發(fā)機(jī)制；會(huì)話流在傳輸中不了解網(wǎng)絡(luò)整體情況，可能出現(xiàn)部分網(wǎng)絡(luò)擁塞而其他部分空閑的不合理現(xiàn)象。
傳統(tǒng)IP技術(shù)不能保障IP QoS已經(jīng)是業(yè)界定論，目前不斷提高的中繼帶寬和節(jié)點(diǎn)處理能力，只是使得業(yè)務(wù)滿足QoS的概率得到了提高，但并不意味著能保障QoS。
3.2 IP QoS體系結(jié)構(gòu)
當(dāng)前的IP服務(wù)質(zhì)量體系結(jié)構(gòu)主要有IETF建議的IntServ體系和DiffServ體系。
(1)IntServ模型
集成服務(wù)的基本思想是在傳送數(shù)據(jù)之前，根據(jù)業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量需求進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)資源預(yù)留，從而為該數(shù)據(jù)流提供端到端的服務(wù)質(zhì)量保證。IntServ模型使用資源預(yù)留協(xié)議(RSVP)，這一模型的思想是“為了給特定的客戶包流提供特殊的QoS，要求路由器必須能夠預(yù)留資源，反過來要求路由器中有特定流的狀態(tài)信息”。
IntServ模型的優(yōu)點(diǎn)是能夠提供絕對(duì)有保證的QoS。RSVP運(yùn)行在從源端到目的端的每個(gè)路由器上，經(jīng)過改進(jìn)可以監(jiān)視每個(gè)流，以防止其消耗比其請求、預(yù)留和預(yù)先購買的要多的資源。集成服務(wù)雖然能提供確定的服務(wù)質(zhì)量保證，但是它需要在網(wǎng)絡(luò)中維護(hù)每個(gè)流的狀態(tài)，因而擴(kuò)展性差，對(duì)路由器的要求高，難以在大型IP網(wǎng)絡(luò)中實(shí)施。
(2)DiffServ模型
區(qū)分服務(wù)的基本思想是將用戶的數(shù)據(jù)流按照服務(wù)質(zhì)量要求來劃分等級(jí)，任何用戶的數(shù)據(jù)流都可以自由進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)，但是當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)擁塞時(shí)，級(jí)別高的數(shù)據(jù)流在排隊(duì)和占用資源時(shí)比級(jí)別低的數(shù)據(jù)流有更高的優(yōu)先權(quán)。區(qū)分服務(wù)只包含有限數(shù)量的業(yè)務(wù)級(jí)別，狀態(tài)信息數(shù)量少、實(shí)現(xiàn)簡單、擴(kuò)展性較好。目前，區(qū)分服務(wù)是業(yè)界認(rèn)同的IP骨干網(wǎng)的服務(wù)質(zhì)量解決方案。它的不足之處是不能為每個(gè)單獨(dú)的IP流提供端到端的質(zhì)量保證，此外，由于標(biāo)準(zhǔn)還不夠詳盡，不同運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)之間很難進(jìn)行服務(wù)質(zhì)量參數(shù)的協(xié)商和調(diào)整。
區(qū)分業(yè)務(wù)本質(zhì)上只是實(shí)現(xiàn)了一種相對(duì)的優(yōu)先級(jí)策略，因此并不能嚴(yán)格保證業(yè)務(wù)端到端的QoS。
3.3 MPLS技術(shù)
多協(xié)議標(biāo)記交換(MPLS)最初并不是作為一個(gè)QoS的解決方案提出的，而是以一個(gè)新的轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制的角色出現(xiàn)，其主要思想是將二層交換和三層路由有機(jī)結(jié)合，將二層的快速轉(zhuǎn)發(fā)引入第三層，提高路由器的轉(zhuǎn)發(fā)性能。
如果說IntServ和DiffServ是從資源分配角度來保證QoS，那么MPLS更多地則是從優(yōu)化整體網(wǎng)絡(luò)性能角度提供了對(duì)實(shí)現(xiàn)QoS的支持，包括面向連接的QoS支持和流量工程(TE)兩個(gè)方面：
(1)連接的QoS支持
MPLS網(wǎng)絡(luò)中分組在轉(zhuǎn)發(fā)之前就已經(jīng)有了一條源端到目的端的路徑LSP(標(biāo)記交換路徑)。該LSP類似于ATM中的虛電路，實(shí)際它就是發(fā)送主機(jī)到接收主機(jī)的中間節(jié)點(diǎn)序列。因此，MPLS實(shí)質(zhì)上是一種面向連接的技術(shù)。
(2)流量工程
MPLS所提供的面向連接環(huán)境，非常有利于流量工程的實(shí)現(xiàn)。MPLS的流量工程側(cè)重于測量和控制，它通過對(duì)資源的合理配置，對(duì)路由過程的有效控制使得網(wǎng)絡(luò)資源可以得到最優(yōu)的利用，在網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行中使得LSP能夠自動(dòng)地繞開網(wǎng)絡(luò)故障、網(wǎng)絡(luò)擁塞與網(wǎng)絡(luò)瓶頸，從而緩解了由于某些資源過度使用而有些資源未被充分使用造成的時(shí)延，利于實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)對(duì)時(shí)延和抖動(dòng)的QoS要求。
MPLS約束路由(QoS路由)不一定是最短的，但是最優(yōu)的。目前實(shí)現(xiàn)MPLS流量工程的控制協(xié)議有基于約束路由的標(biāo)記分發(fā)協(xié)議CR-LDP和RSVP擴(kuò)展。
3.4 當(dāng)前IP QoS技術(shù)的局限性
MPLS技術(shù)通過在IP網(wǎng)中定義LSP，部分引入“虛電路”的概念，通過預(yù)先對(duì)LSP的配置，實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的合理調(diào)度，解決了“最短路徑優(yōu)先”所引起的不合理忙閑狀態(tài)。通過MPLS與IntServ或者DiffServ模型的結(jié)合，使IP網(wǎng)絡(luò)對(duì)QoS的支持程度獲得了極大的提高，是目前最被看好的IP QoS技術(shù)。
但同時(shí)必須注意到，目前MPLS技術(shù)仍然存在相當(dāng)程度的局限性，主要表現(xiàn)在：
* MPLS網(wǎng)絡(luò)必須依賴IP路由協(xié)議來準(zhǔn)確地傳播可達(dá)性信息，同時(shí)執(zhí)行與標(biāo)記分發(fā)相關(guān)的職能，因此MPLS網(wǎng)絡(luò)對(duì)路由協(xié)議的依賴性要高于傳統(tǒng)IP網(wǎng)絡(luò)。但到目前為止，路由協(xié)議的發(fā)展并沒有發(fā)生本質(zhì)的改變，對(duì)QoS的支持尚未達(dá)到令人滿意的程度。
* MPLS流量工程想要達(dá)到的目標(biāo)很有價(jià)值，但理想目標(biāo)和現(xiàn)實(shí)的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營、管理之間還存在較大差距，在大型網(wǎng)絡(luò)中流量工程的實(shí)施非常復(fù)雜，缺乏大規(guī)模運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)，目前設(shè)備互通情況尚不理想。
* MPLS與IP網(wǎng)絡(luò)的高層應(yīng)用之間存在沖突。表現(xiàn)在，目前IP網(wǎng)上的絕大多數(shù)流量是基于TCP流的應(yīng)用，而TCP會(huì)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的擁塞情況，動(dòng)態(tài)調(diào)整發(fā)送數(shù)據(jù)包的速率，以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的擁塞情況，如果判斷網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞，則快速降低發(fā)送速率；否則緩慢增加發(fā)送速率。
現(xiàn)在面臨的問題是，如果高層應(yīng)用基于TCP機(jī)制，而又運(yùn)行在啟用了MPLS TE的網(wǎng)絡(luò)上的話，這時(shí)高層的TCP和低層的MPLS都會(huì)對(duì)擁塞做出反應(yīng)。事實(shí)上，這時(shí)無論是TCP還是MPLS流量工程都已經(jīng)很難對(duì)路徑是否“過載”做出比較準(zhǔn)確的判斷。另一個(gè)問題是，如果流量工程選擇了另一條LSP，則可能會(huì)因?yàn)槁窂降母淖兌鴮?dǎo)致TCP重排序的可能性增加，降低TCP的效率。
4、需要注意的幾個(gè)關(guān)鍵問題
總的說來，IP QoS目前仍處于研究試驗(yàn)階段，離實(shí)用還有一定的距離，另外還有一些關(guān)鍵問題需要引起足夠的重視，主要表現(xiàn)在：
(1)服務(wù)質(zhì)量管理的研究落后于服務(wù)質(zhì)量控制
當(dāng)前的IP QoS研究主要集中在數(shù)據(jù)平面，對(duì)服務(wù)質(zhì)量管理、服務(wù)質(zhì)量測量和服務(wù)質(zhì)量計(jì)費(fèi)還缺乏系統(tǒng)的解決方案，這嚴(yán)重影響到將服務(wù)質(zhì)量機(jī)制投入到網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營中。
(2)缺乏統(tǒng)一的服務(wù)質(zhì)量體系架構(gòu)和詳盡的標(biāo)準(zhǔn)
眾多的設(shè)備制造商選擇了不同的服務(wù)質(zhì)量技術(shù)，不同廠商設(shè)備的互操作性需要加強(qiáng)，這已經(jīng)成為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)服務(wù)質(zhì)量的一大障礙。
(3)服務(wù)質(zhì)量管理和服務(wù)質(zhì)量控制機(jī)制脫節(jié)
當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)管理可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能進(jìn)行監(jiān)測，但不能實(shí)時(shí)地調(diào)整服務(wù)質(zhì)量控制參數(shù)。網(wǎng)絡(luò)資源的配置和服務(wù)質(zhì)量控制參數(shù)設(shè)置基本上是靜態(tài)的，管理和控制之間缺乏一個(gè)閉環(huán)的機(jī)制。因此在網(wǎng)絡(luò)擁塞時(shí)，無法真正保證實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量。
(4)服務(wù)質(zhì)量研究同具體應(yīng)用相脫節(jié)
沒有針對(duì)網(wǎng)絡(luò)中典型業(yè)務(wù)的需求提出一整套服務(wù)質(zhì)量控制和管理方法，包括SLA模型、參數(shù)映射、資源分配、計(jì)費(fèi)原則等，而這些問題是多業(yè)務(wù)IP網(wǎng)運(yùn)營的重要基礎(chǔ)。
來源：中國聯(lián)通網(wǎng)站
