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原信息产业部电信传输研究所

IP QoS 技术面临的问题与思考

何宝宏 010 － 68094120

信息产业部电信研究院通信标准研究所

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信息产业部电信研究院通信标准研究所 © 2003 何宝宏 RITT ， MII

主要内容 澄清概念 分析原因 提出需求 现状分析 实施策略

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澄清概念

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范围模型

网络性能 (NP) 服务质量 固有的

SP 达到的QoS

SP 提供的 QoS

用户感受到的 QoS

用户的 QoS 要求

评估的

感受的

ITU/ETSI IETF

服务类型

IEEE

资料来源 : G.1000

主观性增加

技术性降低

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相关术语类型 QoS & CoS & GoS

IP 服务：由业务平面提供给用户 ( 主机或网络元 ) 的，一种利用 IP 传送能力和相关的控制和管理功能传送 SLA 所规定的用户信息的服务 (ITU-T Y.1241)

质量：评估一种业务是否满足用户的期望值 定义客户与 ISP 之间合同的规范

SLA/SLS, TCA/TCS 定义 IP QoS 的体系结构

冗余资源 显式资源管理

IntServ DiffServ

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分析原因

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PSTN 与 Internet 的比较  PSTN Internet

核心技术 电路交换 包交换

核心结点类型 交换机 路由器

状态信息 Fate-sharing 原则

接入方式 固定速率的专用线路 拨号 / 专线，共享 /专用，窄带 / 宽带

业务类型 单一 多业务

主流业务 话音，固定速率 WWW ，突发性

保证业务质量的方式

端到端的资源预留底层保护切换

Best effort ， 路 由 协议 , DF,IS,TE

业务控制 傻终端，网络 ( 运营商 ) 控制业务

智能终端，终端 ( 用户， ICP) 控制业务

网络中

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PSTN 设计目标：提供单一业务 网络与业务不分离，均由运营商控制 用户终端是傻瓜型的，智能在运营商控制的网络中 单个用户的服务质量保证方法

接入控制：拒绝或同意接入 接通率 如果同意，则 MOS 分

业务层面的资源预留 网络层面的保护切换

整个网对业务的质量保证：以单一、固定速率的业务为计算基础 计算每次该业务的资源需求 (64kb/s) 根据 100 多年来的运营经验和统计规律，计算出该业务对网络中的

每一结点和链路的可能的资源需求 ( 统计复用 ) 在此基础上提供一定的资源冗余度和保护

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Internet 设计目标：支持多业务 业务与网络是分离的，业务的控制权在 ICP 手里 终端是智能的，网络遵循“ KISS” 原则 承载网设计必须足够灵活和高效，能够支持

支持不同的业务特征 实时与非实时 Unicast, Multicast 与 Anycast 宽带与窄带 可靠与不可靠

不同特性的接入 宽带与窄带，有线与无线，固定与移动

终端的智能性 ( 自我管理 ) 和处理能力的差异性 与时俱进的承载技术

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Internet ： QoS 保证 因为 Internet 承载多业务

针对单个用户 需要知道用户打算使用哪些业务类型 需要知道每种业务的特征与资源需求 确定端到端的网络资源情况

用户接入 服务器端 核心网络 其它运营商

监督和核查用户对网络资源的使用情况 针对全网

依据单个用户的行为统计计算出来的 Internet 的运营时间较短，并且业务和承载技术都变化很快

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ATM ： QoS 保证 ATM 提供的主要业务

专线：两个端点，固定速率的 专网：多点之间的通信

ATM 主要用于承载 IP 业务 智能终端上几乎所有的业务都是基于 IP 的 ATM 不会到桌面，因此只能为 IP 提供承载服务 在 IP 看来， ATM 实际上是一个支持点到点和点到多点通信的承载网

IP向 ATM 提出资源需求 IP 会向 ATM 提出明确的带宽需求 而 IP却不知道它的高层应用究竟需要多少资源！

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提出需求

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未来承载网的假定 必须是能够承载多业务的

高效的 低成本的 灵活的 可扩展的

易于 OAM 业务扩展比较方便的…

选择 IP 的理由 IP 固有的一些技术优点基本满足以上要求 IP 网络与业务的普及性！！！ 但 IP也存在诸多的缺点

可扩展性， QoS, 安全，可控制性，可计费性

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IP QoS解决方案要求：必须 必须是成本足够低廉的 必须是可部署、控制和管理的 必须是可扩展的 必须是可计费的 必须是支持多业务的

与业务独立性 …

优先级逐步下降？

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IP QoS解决方案要求：应该 应该是端到端的 (E2E) 应该是简单易行的 应该是安全性可靠的 应该是容易部署的 应该对业务、终端和网络设备的要求最低 应该是完整的

SLA, 实施手段，评估系统等 …

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IP QoS解决方案要求：可以 可以不是严格保证 QoS 的 端到端的路径上可以采用不同的技术

不同的 ISP采用不同的技术 接入： InterServ; 核心： DiffServ/ToS

可以只为部分、甚至极少数业务提供 QoS 保证

…

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现状分析

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信息产业部电信研究院通信标准研究所 © 2003 何宝宏 RITT ， MIIIP QoS 的实质：资源的供给与需

求

应用层

IP 层

链路层

消耗资源

提供资源

消耗资源 提供资源

• 应用层与 IP 层之间• 可不承诺 QoS 保证• 可承诺 QoS 保证，但 QoS 信令

• 可无• 可有• 粗略有

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目前提供 IP QoS 的方式应用与 IP 层之间的信令

不承诺 QoS 承诺 QoS

无 BE 充足资源 + TOS/DF

有 RSVP:BE RSVP: 保证型 / 预测型

粗略有 TOS/DF:BE DiffServ:EF/AF

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IP QoS发展历程No state

Best Effort

Per-flow state

IntServ / RSVP

Aggregatedstate

DiffServ

1. T he orig inal IP service

2. F irst efforts at IP Q oS

3. Seeking simplicity and scale

4. Bandw idth O ptim ization & e2e SLAs((IntServ +DiffServ+ T raffic Engineering))

时间

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QoS 的复杂性

存在的问题见 IETF RFC2990(Next Step of IP QoS)

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信息产业部电信研究院通信标准研究所 © 2003 何宝宏 RITT ， MII假如 Internet已经可以保证 Qo

S 用户很可能会选择使用 SIP等方式传送多媒体

用户 PC-PC 的通信 直接使用 IP地址 或，使用 DNS解析出 IP地址

电信公司 提供接入 Internet 的服务 提供传输 IP包的“比特管道” 可能提供 E.164 与 IP地址的相互映射

业务的控制权至关重要！

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演进策略

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目标网：融合的网络 电信级 IP

电信级是针对话音业务而言的 IP 业务 ‡ 话音业务

绝大多数 IP 业务 /流量不需要严格的 QoS 保证 很多质量问题是用户或 ICP 的原因造成的 必须明确电信级的含义、范围

与时俱进，分阶段实施

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融合中存在的不确定性 智能终端的控制权 IAD 与 BNAS IPv6 与 NAT ASON 与路由器 Internet 接入的控制 电信业务的控制 管理与计费 …

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网络的融合：融合前

多个并行的网络 重复的国际链路 在 POP 点为不同的业务安装不同的设备

IP PoP

FR/ATM骨干网

全球 IP骨干网

IP PoPFR/ATM PoP

FR

北京

IP PoP

广州

FR/ATM PoP

FR

上海

FR/ATM PoP

FR

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信息产业部电信研究院通信标准研究所 © 2003 何宝宏 RITT ， MII网络的融合：融合后 ( 平面模

型 )

IP/FR/ATM PoP

IP骨干网

IP/FR/ATM PoP

上海北京

IP /FR/ATM PoP

广州

• 只有唯一的一个骨干网络： IP 网络– 在 IP+FR/ATM 的 POP 点，在同一个平台上同时提供 FR/AT

M 和 IP 业务– 使用 MPLS/L2TPv3 隧道穿越 IP 骨干网提供 FR/ATM 业务

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网络的融合：融合后 (协议栈 )

IP视讯

专网业务专线业务

承载 IP 的网

IP电话

Internet

wwwemail

FTP

L2VPN

Internet 接入

L3VPN

多媒体会议

流媒体

话音业务

Ethernet/DWDM

IPv4/IPv6

L2TPv3, MPLS,IPSec

MGC/MGCP ， SIP ， H.323

需要 QoS保证

具有不同程度 QoS 保证的 IP 承载网

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向有 QoS 保证的业务网演进 可能的演进策略

第一阶段：非 IP 方式的 VPN 典型技术手段： ATM/SDH/DDN等 基于二层 VPN 或专网方式

第二阶段 : 资源分类 (CoS) 的 IP VPN 典型技术手段： IP/MPLS隧道 +DiffServ 的 IP VPN 适用于极少业务量的情形

第三阶段：资源有保证的 IP VPN 典型技术手段： IP/MPLS隧道技术 +DiffServ＋ TE 将资源独立的 VPN 的组建从链路层提升到 IP 层

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