从配角到主角 宽带接入网QoS仍具挑战

随着电信运营商希望在IP网络上提供实时的视频和音频业务，特别是在接入网由于成本因素，带宽相对受限，带来了QoS的需求。但是，由于在整个宽带接入网上部署QoS解决方案需要对整个网络进行调整和重新配置，重新部署的复杂性很高，支持多业务的宽带接入网QoS仍然是一个挑战。

　　目前很少有电信运营商在宽带接入网实现了完整的基于区分服务的QoS方案。由于端到端的QoS指标被分配到若干个IPOD，因此需要宽带接入网与其它IPOD针对网络资源进行交互和协调。宽带接入网还需要支持SLA，提供SLA监测机制、相关的网络管理以及运营机制。

　　宽带城域网QoS机制

　　宽带接入网通常通过城域网连入骨干网，讨论宽带接入网QoS必须考虑宽带城域网QoS方案的影响。

　　城域网通常采用光网络技术，可以基于包交换方式，基于电路交换方式或者基于二者的结合。MSTP设备是新一代SDH设备，在电路交换之外，增加2层、2.5层或3层的数据交换能力，使得设备具备了电路交换与数据交换两种能力。其中，多协议标记交换(MPLS)技术将第三层技术(如IP路由)与第二层技术(如ATM，FR)有机地结合起来，构成所谓的2.5层交换，MPLS技术可以使MSTP具有许多性能上的优势，提供有很高QoS要求的实时服务，已经成为宽带城域网的关键支撑技术之一。宽带接入网QoS方案设计时应该考虑与MSTP网的MPLS机制相配合，还要考虑两者之间的映射。显然，如果采用统一的MPLS机制，可以简化QoS方案。

　　RPR综合了以太网和SDH的优点，定义了一个独立的物理层——弹性分组环媒介访问控制层，解决了城域网中大量使用的环技术中的多业务传输问题。RPR技术采用高速硬件技术和标记交换技术处理数据包，能够根据所接受的分组头的CoS域的值决定如何转发(排队和调度)或丢弃该分组，支持基于策略的整形和管制，用SLA机制来确定承诺信息速率(CIR)、突发信息速率(BIR)和最大突发大小。基于上述QoS机制，RPR声称能提供话音质量的TDM电路服务，也能为实时和非实时的可变比特率业务提供一定的QoS保证，并且尽可能转发尽力而为业务。RPR技术的QoS机制有别于已有的宽带接入网QoS机制，但采用的QoS机制大同小异，QoS方案联合设计时，主要考虑二者之间的映射和配合。

　　由于城域网和接入网可以分别采用不同的方法确保服务质量，也正是由于采用不同的QoS方案，因此在接入网和城域网之间需要在通信量管理上进行合作，进行服务水平协议SLA(Service Level Agreement)的协商。

　　宽带接入网QoS机制

　　接人网的QoS有其特殊的复杂性：一方面接入网的带宽通常受到限制，另一方面接入网的情况比较复杂，涉及多种技术，如以太网、ATM、FR等；多种业务聚合，如视频、音频和数据等业务。

　　在典型的树状拓扑宽带接入网中，上行通信量存在着汇聚现象。上行通信量通常具有严格的服务质量要求，因此宽带接入网需要确保各种业务的上行通信量的服务质量。如果宽带接入网的下行通信量仅来自于一个骨干网，下行通信量不会产生汇聚现象。但是当宽带接入网的通信流可能来自不同的网络(电话交换网、IP骨干网、电视网)，甚至来自于同种类型的多个网络时，必然会导致宽带接入网中某种类型服务流的汇聚。另外，宽带接入网可能使用不同速率的数据链路，导致速率不匹配，引起短暂的拥塞发生。因此，对于下行通信量也需要确保它们的服务质量。

　　由于采用的物理介质不同，产生了两种不同类型的接入技术：一种是采用载波调制的频分复用技术的频带系统，如ADSL和HFC网；另外一种是基带系统，采用基带二进制编码机制，如通常的PON网络和以太网网络。

　　由于采用的技术不同，造成了不同接入技术QoS方案难易的差异。ADSL和HFC使用频分复用技术，一些业务被提供给专用的带宽，这些业务间并不互相干扰，降低了QoS方案复杂度。例如，在HFC网络中的数据业务和电视业务之间或者ADSL网中的电话业务和数据业务之间分别占用不同的频谱，一个用户的不同业务之间互不干扰。而在宽带IP接入网中采用统计复用技术，各种业务共享某些链路的整个链路带宽，如何确保多业务的服务质量是一个更困难的问题。

　　当前在IP包交换网中确保服务质量的方法有两种类型。第一种方法是应用级服务质量机制，不改变网络的体系结构，通过修改应用级的实现，使它们更好地适应网络条件，也就是时延和包丢失率等变化，例如，纠错编解码机制、前向纠错FEC和新的传送层协议诸如实时传输协议/实时控制协议RTP/RTCP。第二种方法通过修改网络机制来确保业务的服务质量，主要涉及服务质量框架、调度机制、缓存管理机制、接入控制机制和通信量调整机制等方法。由于篇幅有限，这里不对这些QoS机制做深入介绍。

----《通信产业报》
作者：中科院研究生院软件学院 赵壮