QoSNGN面臨的挑戰

　　 

    NGNQoS的目標

    隨著網絡融合和電信業務IP化的趨勢，特別是NGN的發展和不斷成熟，NGNQoS成為人們關注的焦點沒有設置默認廣告。NGNQoS不同于傳統的IP QoS，NGN QoS希望能夠在IP網絡上為電信業務提供質量保證。

因此，NGN關注的是業務的QoS保證，而傳統的IP QoS研究的是通用流量的QoS。從這個意義上說，NGN QoS可以理解為電信級的IP QoS。

    NGNQoS的這個目標要求QoS解決方案必須將IP的網絡處理機制和特定業務的QoS需求聯系起來，具體地說，需要解決如下的問題：業務層與網絡層如何交互和業務的QoS需求如何傳遞到底層的IP網絡上，網絡如何滿足不同的業務特定的QoS需求，網絡如何區分業務和非業務流量？如何實現不同業務的QoS隔離，基于業務的QoS管理和計費，NGNQoS如何整合各種現有的QoS技術，同時具有可繼承性和可操作性，NGNQoS如何在現網上實施。

    NGNQoS的思路

    最終解決NGN的QoS的方法，既不能單純地采用IP過載的機制，也不能夠照搬PSTN/ATM的QoS技術，而應該是兩種技術的融合。

    隨著DWDM、ASON等光傳輸技術的發展，傳輸層可以提供的鏈路帶寬越來越寬，智能化越來越高，價格也越來越便宜。許多專家相信過量提供（over－provision）可以解決IP的QoS問題，輔之以一定的流量工程（TE）技術，可以提供NGNQoS。我們認為，這種方式盡管在短期內可行，從長遠來看，仍存在許多問題。

    首先是資源的利用率問題。過量提供通常以犧牲資源利用的效率為代價，盡管鏈路比較便宜，但是網絡建設和運營的綜合成本仍然較高，不斷地升級擴容會給運營商帶來極大的壓力。

    其次是網絡流量的均衡問題。IP網絡的流量分布極不均衡，隨時間變化很大。過量提供要求網絡的每一條鏈路都要保持“輕載”，這在實際中很難實現。即使采用流量工程技術，也難以實現有效動態地調節流量。

    再次，城域接入問題。QoS問題是一個端到端的問題，網絡邊緣的QoS往往更難以控制。過量提供無法解決邊緣接入的QoS問題。例如，用戶的接入帶寬是有限的，有限的帶寬如何才能保證關鍵業務的QoS？

    最后，用戶流量的需求是無窮的。事實證明，無論網絡的帶寬增長有多快，增長的帶寬都將很快被用戶的流量消耗掉。視頻通信、IPTV、BT文件下載、虛擬現實、在線游戲、網絡存儲等應用將吃掉運營商能夠提供的所有帶寬。

    因此，在IP網絡中建立有效的QoS機制，特別是針對業務流量建立QoS機制，而不是依賴于簡單的過量提供，是NGN業務承載的當務之急。

    由于IP在提供QoS上存在的一些“固有”缺陷，人們自然會拿電信網絡，如PSTN和ATM的QoS機制來與IPQoS進行對比。毋庸置疑的是，PSTN和ATM具有好得多的QoS保證能力。因此，許多專家認為IP在技術上是有缺陷的，至少是不適合要求高服務保證的電信業務的承載，應當采用電信網絡的QoS機制。然而，通過仔細分析PSTN/ATM的QoS機制，我們會發現，PSTN/ATM的QoS能力實際上是有許多其他（非技術的）有利條件的。

    首先，在PSTN/ATM上承載的業務較為單一。實際上，PSTN僅承載話音業務，目前，ATM也僅僅提供專線業務。單一的業務使得流量特征比較簡單，易于預測。這使得網絡的規劃可以非常逼近實際的流量，從而保證網絡路徑上不存在嚴重的擁塞。比較IP而言，IP上的應用類型眾多，流量復雜。研究表明，Inte.net的流量模型符合“長相關”的分形特征，這就使得Internet的流量從數學上是不可預測的。

    其次，PSTN/ATM上承載的電信業務以點對點通信模式為主。而當前IP上的應用業務除了點對點模式外，還存在大量的C/S（客戶/服務器）模式和多點模式。業務模式的差異，使得IP網絡上流量、流向十分復雜，難以控制。

    最后，PSTN/ATM的業務流量較低，盡管目前的PSTN交換機處理的話務量已經很高，但還是遠遠比不上IP網絡骨干的GB級路由器處理的流量。巨大的流量壓力使得IP網絡無法實現精細的基于“流”或者“連接”的QoS控制。

    因此，簡單地照搬現有的PSTN/ATM技術未必能夠解決業務和網絡更為復雜的NGN的QoS問題。

    然而，如果我們能夠把NGN的業務及網絡復雜性進行分解和隔離，就有可能在IP上通過借鑒一些電信網的QoS機制來解決NGN的QoS問題。一個最簡單的思路是在IP上引入資源管理設備，并根據業務構建邏輯疊加網，通過這個邏輯疊加網實現進行業務流量的隔離。這樣，NGN變成由多個邏輯疊加網構成的多業務網，但是在每個邏輯疊加網絡中僅承載單一業務（或者同一類型）的業務。因此，可以借助電信網的一些QoS機制來提供保證。

    現實性問題：當前的QoS解決方案

    目前，對于業務的QoS保證可以在多個層面上，采用多種技術結合實現。

    實現一個理想的NGNQoS需要較長的時間。對于現有NGN業務的QoS，一般可以采取如下方法：

    （1）為業務建立（IP）專網；

    （2）采用現有的簡單的QoS體系，如Intserv/Diffserv，實現粗粒度的QoS；

    （3）在應用層上解決問題，利用應用層技術，例如CDN緩解網絡的QoS壓力；

    （4）網絡層的改造，包括容量擴充（實現過量提供）、部署流量工程；

    （5）直接采用傳輸層技術，例如利用ASON等智能光交換等技術實現。

    上述這些方法在實現的復雜性、性能及功能、可擴展性、可操作性、運維復雜性、實施成本、業務可管理性等方面各有不同。上述方法可能適用于不同的業務。

    目前，方法（1）、（3）最常見，（4）在實施上有一定難度，但是也被廣泛采用。

    專網的方式在實現上比較簡單，也能夠提供較好的QoS保證，但是對于多業務的支持和擴展性，以及隨業務快速變化的靈活性則受到限制。

    近年來利用應用層的技術實現QoS得到越來越多的應用。典型的例子是內容分發網絡（CDN）技術和點對點（P2P）技術。例如，對寬帶流媒體的服務質量控制可以分為三個層次實現：

    ——應用層服務質量控制：主要涉及編碼的QoS考慮、應用層傳輸協議的QoS控制機制，以及媒體服務器的QoS控制等；

    ——容承載層服務質量控制：通過一個疊加的內容承載層，可以有效地解決流媒體傳輸的QoS問題；

    ——網絡層服務質量控制：通過網絡的QoS能力為流媒體傳輸提供QoS保證。

    以上多個層次的QoS控制機制分別從不同的角度解決特定的流媒體的QoS問題。多個層面QoS機制的綜合應用，可以有效地解決流媒體業務的QoS保證，同時避免對現有網絡的大規模改造。

    對NGNQoS問題的思考

    近年來，NGNQoS成為各運營商和網絡設備提供商關注的焦點。但是，QoS問題是一個十分復雜的問題，NGNQoS的最終解決也是一個長期的過程。

    在對于NGNQoS的研究和實驗中，我們認為應該把握如下的原則：以滿足NGN業務的QoS需求為導向；保持IP的基本優點：簡單性、靈活性；充分考慮業務的QoS管理機制；盡量對用戶透明，隱藏網絡的復雜性；具有可操作性，能夠在現有網絡上應用和部署；QoS的部署應分階段、分步驟進行。

    作者：中國電信股份有限公司北京研究院楊明川

原文轉自：http://www.kjueaiud.com