QoSNGN面临的挑战

　　NGN QoS的目标

　　随着网络融合和电信业务IP化的趋势，特别是NGN的发展和不断成熟，NGN QoS成为人们关注的焦点没有设置默认广告。NGN QoS不同于传统的IP QoS，NGN QoS希望能够在IP网络上为电信业务提供质量保证。因此，NGN关注的是业务的QoS保证，而传统的IP QoS研究的是通用流量的QoS。从这个意义上说，NGN QoS可以理解为电信级的IP QoS。

　　NGN QoS的这个目标要求QoS解决方案必须将IP的网络处理机制和特定业务的QoS需求联系起来，具体地说，需要解决如下的问题：业务层与网络层如何交互和业务的QoS需求如何传递到底层的IP网络上，网络如何满足不同的业务特定的QoS需求，网络如何区分业务和非业务流量？如何实现不同业务的QoS隔离，基于业务的QoS管理和计费，NGN QoS如何整合各种现有的QoS技术，同时具有可继承性和可操作性，NGN QoS如何在现网上实施。

　　NGN QoS的思路

　　最终解决NGN的QoS的方法，既不能单纯地采用IP过载的机制，也不能够照搬PSTN/ATM的QoS技术，而应该是两种技术的融合。

　　随着DWDM、ASON等光传输技术的发展，传输层可以提供的链路带宽越来越宽，智能化越来越高，价格也越来越便宜。许多专家相信过量提供（over－provision）可以解决IP的QoS问题，辅之以一定的流量工程（TE）技术，可以提供NGN QoS。我们认为，这种方式尽管在短期内可行，从长远来看，仍存在许多问题。

　　首先是资源的利用率问题。过量提供通常以牺牲资源利用的效率为代价，尽管链路比较便宜，但是网络建设和运营的综合成本仍然较高，不断地升级扩容会给运营商带来极大的压力。

　　其次是网络流量的均衡问题。IP网络的流量分布极不均衡，随时间变化很大。过量提供要求网络的每一条链路都要保持“轻载”，这在实际中很难实现。即使采用流量工程技术，也难以实现有效动态地调节流量。

　　再次，城域接入问题。QoS问题是一个端到端的问题，网络边缘的QoS往往更难以控制。过量提供无法解决边缘接入的QoS问题。例如，用户的接入带宽是有限的，有限的带宽如何才能保证关键业务的QoS？

　　最后，用户流量的需求是无穷的。事实证明，无论网络的带宽增长有多快，增长的带宽都将很快被用户的流量消耗掉。视频通信、IPTV、BT文件下载、虚拟现实、在线游戏、网络存储等应用将吃掉运营商能够提供的所有带宽。

　　因此，在IP网络中建立有效的QoS机制，特别是针对业务流量建立QoS机制，而不是依赖于简单的过量提供，是NGN业务承载的当务之急。

　　由于IP在提供QoS上存在的一些“固有”缺陷，人们自然会拿电信网络，如PSTN和ATM的QoS机制来与IPQoS进行对比。毋庸置疑的是，PSTN和ATM具有好得多的QoS保证能力。因此，许多专家认为IP在技术上是有缺陷的，至少是不适合要求高服务保证的电信业务的承载，应当采用电信网络的QoS机制。然而，通过仔细分析PSTN/ATM的QoS机制，我们会发现，PSTN/ATM的QoS能力实际上是有许多其他（非技术的）有利条件的。

　　首先，在PSTN/ATM上承载的业务较为单一。实际上，PSTN仅承载话音业务，目前，ATM也仅仅提供专线业务。单一的业务使得流量特征比较简单，易于预测。这使得网络的规划可以非常逼近实际的流量，从而保证网络路径上不存在严重的拥塞。比较IP而言，IP上的应用类型众多，流量复杂。研究表明，Internet的流量模型符合“长相关”的分形特征，这就使得Internet的流量从数学上是不可预测的。

　　其次，PSTN/ATM上承载的电信业务以点对点通信模式为主。而当前IP上的应用业务除了点对点模式外，还存在大量的C/S（客户/服务器）模式和多点模式。业务模式的差异，使得IP网络上流量、流向十分复杂，难以控制。

　　最后，PSTN/ATM的业务流量较低，尽管目前的PSTN交换机处理的话务量已经很高，但还是远远比不上IP网络骨干的GB级路由器处理的流量。巨大的流量压力使得IP网络无法实现精细的基于“流”或者“连接”的QoS控制。

　　因此，简单地照搬现有的PSTN/ATM技术未必能够解决业务和网络更为复杂的NGN的QoS问题。

　　然而，如果我们能够把NGN的业务及网络复杂性进行分解和隔离，就有可能在IP上通过借鉴一些电信网的QoS机制来解决NGN的QoS问题。一个最简单的思路是在IP上引入资源管理设备，并根据业务构建逻辑叠加网，通过这个逻辑叠加网实现进行业务流量的隔离。这样，NGN变成由多个逻辑叠加网构成的多业务网，但是在每个逻辑叠加网络中仅承载单一业务（或者同一类型）的业务。因此，可以借助电信网的一些QoS机制来提供保证。

　　现实性问题：当前的QoS解决方案

　　目前，对于业务的QoS保证可以在多个层面上，采用多种技术结合实现。

　　实现一个理想的NGNQoS需要较长的时间。对于现有NGN业务的QoS，一般可以采取如下方法：

　　（1）为业务建立（IP）专网；

　　（2）采用现有的简单的QoS体系，如Intserv/Diffserv，实现粗粒度的QoS；

　　（3）在应用层上解决问题，利用应用层技术，例如CDN缓解网络的QoS压力；

　　（4）网络层的改造，包括容量扩充（实现过量提供）、部署流量工程；

　　（5）直接采用传输层技术，例如利用ASON等智能光交换等技术实现。

　　上述这些方法在实现的复杂性、性能及功能、可扩展性、可操作性、运维复杂性、实施成本、业务可管理性等方面各有不同。上述方法可能适用于不同的业务。

　　目前，方法（1）、（3）最常见，（4）在实施上有一定难度，但是也被广泛采用。

　　专网的方式在实现上比较简单，也能够提供较好的QoS保证，但是对于多业务的支持和扩展性，以及随业务快速变化的灵活性则受到限制。

　　近年来利用应用层的技术实现QoS得到越来越多的应用。典型的例子是内容分发网络（CDN）技术和点对点（P2P）技术。例如，对宽带流媒体的服务质量控制可以分为三个层次实现：

　　——应用层服务质量控制：主要涉及编码的QoS考虑、应用层传输协议的QoS控制机制，以及媒体服务器的QoS控制等；

　　——容承载层服务质量控制：通过一个叠加的内容承载层，可以有效地解决流媒体传输的QoS问题；

　　——网络层服务质量控制：通过网络的QoS能力为流媒体传输提供QoS保证。

　　以上多个层次的QoS控制机制分别从不同的角度解决特定的流媒体的QoS问题。多个层面QoS机制的综合应用，可以有效地解决流媒体业务的QoS保证，同时避免对现有网络的大规模改造。

　　对NGN QoS问题的思考

　　近年来，NGNQoS成为各运营商和网络设备提供商关注的焦点。但是，QoS问题是一个十分复杂的问题，NGNQoS的最终解决也是一个长期的过程。

　　在对于NGNQoS的研究和实验中，我们认为应该把握如下的原则：以满足NGN业务的QoS需求为导向；保持IP的基本优点：简单性、灵活性；充分考虑业务的QoS管理机制；尽量对用户透明，隐藏网络的复杂性；具有可操作性，能够在现有网络上应用和部署；QoS的部署应分阶段、分步骤进行。
作者：中国电信股份有限公司北京研究院 杨明川   来源：中国信息产业网