NGNQoS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,NGNQoS成为人们关注的焦点没有设置默认广告。NGNQoS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。
NGNQoS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,NGNQoS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,NGNQoS如何在现网上实施。
NGNQoS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NGNQoS。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,Inte.net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NGNQoS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
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