一、引述

從20世紀80年代開始，各種承載網(wǎng)絡技術(shù)隨著多種業(yè)務應用的出現(xiàn)不斷涌現(xiàn)，網(wǎng)絡的互聯(lián)互通和業(yè)務應用的集成綜合成為一種技術(shù)趨勢，網(wǎng)絡及業(yè)務的QoS問題也就成為了網(wǎng)絡技術(shù)領(lǐng)域的一個研究熱點。近些年來，網(wǎng)絡和業(yè)務的QoS研究取得了一系列的理論和技術(shù)研究成果，各個國際標準化組織也就網(wǎng)絡和業(yè)務的QoS形成了一系列的標準化建議：

1）國際標準化組織（ISO/OSI）針對網(wǎng)絡互聯(lián)情況下的功能分層概念，最早提出了層間服務的QoS要求，這些要求主要涉及的是層間服務相關(guān)的QoS參數(shù)和接口定義。

2）國際電信聯(lián)盟（ITU-T）針對電信網(wǎng)中綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)（ISDN）技術(shù)的興起，提出了面向連接的電話和數(shù)據(jù)業(yè)務的QoS定義和基本功能描述；隨著近年來電信網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷融合，國際電信聯(lián)盟（ITU-T）也在就下一代網(wǎng)絡（NGN）的QoS展開研究工作，并產(chǎn)生了一系列新的QoS相關(guān)的標準化建議。ITU-T在QoS技術(shù)方面的主要成果在于QoS的體系結(jié)構(gòu)和具體技術(shù)指標的定義。

3）異步轉(zhuǎn)移模式（ATM）技術(shù)的出現(xiàn)極大地促進了QoS相關(guān)的理論和技術(shù)研究工作的展開，ATM論壇（ATM Forum）針對異步轉(zhuǎn)移模式技術(shù)，提出了一系列比較完整和全面的QoS定義、功能描述以及QoS控制機制和實現(xiàn)方案。ATM的QoS控制機制是連接預訂型，它的核心原理是在業(yè)務建立之前，通信各方通過信令協(xié)商實現(xiàn)業(yè)務的接納控制和資源保留，從而實現(xiàn)業(yè)務的QoS保障，而在業(yè)務交互的過程中，用戶進程和網(wǎng)絡將嚴格按照約定的QoS指標實現(xiàn)業(yè)務功能。

4）互聯(lián)網(wǎng)工程任務組（IETF）針對基于TCP/IP協(xié)議的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，從網(wǎng)絡技術(shù)的角度，對IP網(wǎng)絡的QoS進行了明確的定義，并提出了集成服務（Interserv）、區(qū)分服務（Diff-serv）和多協(xié)議標記交換（MPLS）多種服務模型和機制來滿足對QoS的需求。

5）歐洲電信標準化組織(ETSI )、多業(yè)務論壇(MSF)和第三代合作伙伴計劃3GPP/3GPP2等國際組織也對網(wǎng)絡和業(yè)務的QoS進行了相應的定義描述和控制機制研究。這些組織的工作主要是圍繞著該組織所關(guān)注的網(wǎng)絡和業(yè)務而進行的，其中許多研究成果也在ITU-T的相關(guān)標準中有所體現(xiàn)。

對互聯(lián)網(wǎng)QoS相關(guān)標準制定起主要作用的組織主要是國際電信聯(lián)盟ITU-T和互聯(lián)網(wǎng)任務工程組IETF，雖然兩個組織對QoS定義的視角有所不同（另外，前期ITU較多關(guān)注的是傳統(tǒng)電信網(wǎng)絡的QoS，近些年來開始對IP網(wǎng)絡QoS的也重視起來），但在最終決定業(yè)務QoS的具體參數(shù)定義和描述方面則基本一致。

圖1介紹了一種描述QoS的通用模型，該模型將QoS的概念進行了層次性的劃分，底層是網(wǎng)絡固有的（Intrinsic) QoS，中間層是業(yè)務用戶感知的(Perceived) QoS，上層為業(yè)務用戶評定的(Assessed) QoS。由圖1可以看出，IETF較關(guān)注的是底層QoS。

圖1：服務質(zhì)量（QoS）通用模型

二、ITU-T

按照該QoS層次模型的描述，ITU-T把QoS概念進行了如下劃分：網(wǎng)絡固有的QoS被ITU-T定義為網(wǎng)絡性能(NP，Network Performance)，業(yè)務用戶感知的QoS依據(jù)不同視角被ITU-T定義為消費者需要的QoS、消費者感知的QoS、供應商承諾的QoS和供應商提供的QoS 4項。ITU-T在建議I.350中把網(wǎng)絡性能定義為：網(wǎng)絡性能是對一系列可用于系統(tǒng)設計、配置、操作和維護的性能參數(shù)進行測量所得到的結(jié)果，是網(wǎng)絡本身特性的體現(xiàn)，網(wǎng)絡性能可以用業(yè)務可靠性、延遲、抖動、吞吐量和丟包率等參數(shù)進行描述。ITU-T在建議E.800中把QoS定義為：服務質(zhì)量QoS是決定服務用戶滿意程度的服務性能的綜合效果。E.800考慮到了服務性能所有部分的支持能力、操作能力、業(yè)務能力和安全性，是對QoS的綜合定義。

依照上述定義可見，ITU-T關(guān)注的QoS涵蓋了網(wǎng)絡和用戶的范圍，ITU-T定義的QoS是用來反映業(yè)務用戶滿意程度的一個抽象概念，它本身并不是一個具體的參數(shù)，所以不能對它進行定量的技術(shù)評估或賦值；同時，ITU-T的QoS定義又要體現(xiàn)服務性能的綜合效果，說明它同時又是一個廣泛的概念，需要用與各具體業(yè)務相關(guān)的其他因素結(jié)合來描述，因此，ITU-T用網(wǎng)絡性能參數(shù)來具體定義網(wǎng)絡的運營性能，說明網(wǎng)絡的QoS，同時也為用戶業(yè)務提供了QoS的評價依據(jù)。除了ITU-T E.800建議對QoS進行了綜合定義和I.350建議對網(wǎng)絡性能進行描述以外，ITU-T還就QoS問題先后發(fā)布了一批標準建議，ITU-T G.1000對E.800做了擴展，把服務質(zhì)量QoS分成不同的功能部分，并將它們與相應的網(wǎng)絡性能聯(lián)系起來；G. 1010又對G. 1000做了補充，提出了一種可滿足端用戶寬泛應用需求（如交互性、容錯能力）的框架結(jié)構(gòu)；ITU-T關(guān)于IP業(yè)務性能指標的建議Y.1541《IP通信業(yè)務--IP網(wǎng)絡性能和可用性指標及分配》根據(jù)不同業(yè)務的技術(shù)特點，將IP業(yè)務的QoS分為6類，該建議同時還規(guī)定了IP性能指標的分配、路由長度計算方法、IP分組時延變化（IPDV）參數(shù)規(guī)定的一般考慮、核實IP性能指標的參考路徑、IP網(wǎng)絡上端到端的用戶之間的連接示意圖、網(wǎng)絡段示意圖、路由器結(jié)點遲延分配值以及用于IP性能測量方法的相關(guān)信息等。

ITU-T關(guān)于《一種支持分組網(wǎng)絡服務質(zhì)量QoS的體系結(jié)構(gòu)框架》的Y.1291建議在對電路交換和分組交換網(wǎng)絡實現(xiàn)QoS方式的特征和異同性進行分析的基礎上，提出了一種可達到綜合服務質(zhì)量效果并能夠滿足業(yè)務用戶要求的分組網(wǎng)絡QoS參考體系結(jié)構(gòu)，如圖2所示。該體系結(jié)構(gòu)框架將QoS控制和管理功能劃分為3個平面，一個是包括業(yè)務量分類、業(yè)務量整型和管制、分組標記、隊列調(diào)度、緩沖區(qū)管理和擁塞避免等具體QoS機制的數(shù)據(jù)平面，一個是包括業(yè)務接納控制、資源預留管理和QoS路由等功能模塊的控制平面，還有一個就是包括統(tǒng)計測量、業(yè)務恢復、策略管理和服務等級合約SLA管理等功能模塊的管理平面。該結(jié)構(gòu)與具體網(wǎng)絡能力以及綜合服務、區(qū)分服務、多協(xié)議標記交換等QoS具體機制和方式無關(guān)，該結(jié)構(gòu)包括分布在數(shù)據(jù)平面、控制平面和管理平面中的若干基本QoS構(gòu)建模塊（如緩存管理、擁塞避免、分組標記、隊列和調(diào)度、業(yè)務量分類、整型和管制，接納控制、資源預留、QoS路由，計量和測量、策略、服務等級管理、業(yè)務量恢復等），通過不同的方式把這些模塊組織起來，就可以控制網(wǎng)絡為用戶業(yè)務提供其所要求的性能服務?？梢钥闯?span>ITU-T就是希望通過不同層次QoS控制機制以及不同平面的業(yè)務控制和管理功能的協(xié)作組合，在目前不具有QoS能力的分組網(wǎng)上實現(xiàn)一種切實可行的IP QoS體系架構(gòu)，為用戶提供差異性服務。

圖2：ITU-T分組網(wǎng)通用QoS體系結(jié)構(gòu)

按照該QoS層次模型的描述，IETF的QoS概念定義則對應為層次模型中網(wǎng)絡固有的QoS，IETF在RFC 2386中給出了 QoS的一種定義：QoS是網(wǎng)絡在傳輸數(shù)據(jù)流時要求滿足的一系列服務請求，具體可以量化為帶寬、延遲、抖動、分組丟失率和吞吐量等性能指標，定義中的服務是指數(shù)據(jù)流經(jīng)過若干網(wǎng)絡結(jié)點所接受的傳輸服務。該QoS定義強調(diào)的是網(wǎng)絡端到端或邊緣到邊緣的整體性能，反應了網(wǎng)絡元素在保證信息傳輸和滿足服務要求方面的能力。

三、IETF

IETF的定義中給出了常用的網(wǎng)絡QoS性能度量指標，其各指標的含義詳見下表3。

表3：IETF定義的QoS性能度量指標的含義

所謂IP網(wǎng)絡的QoS保障就是要滿足網(wǎng)絡上運營業(yè)務的各種服務特性要求，這些服務特性要求的具體體現(xiàn)就是上述參數(shù)的性能指標，不同類型的業(yè)務具有不同的業(yè)務服務特性指標，例如話音業(yè)務要求低時延、抖動小，但可以容忍一定的分組丟失率，而交易型數(shù)據(jù)業(yè)務則對分組丟失率和時延比較敏感，對于抖動則可以忽略。IP網(wǎng)絡QoS的保障通常有兩種途徑：通過為業(yè)務運營提供超量的網(wǎng)絡帶寬從而保證業(yè)務的QoS，或者在有限網(wǎng)絡帶寬的基礎上采用先進的QoS控制和管理機制，為業(yè)務運營提供QoS保證。雖然過量帶寬可以保證大多數(shù)業(yè)務的QoS，但是這種方式還是受到網(wǎng)絡建設成本和業(yè)務種類不斷豐富的制約；而業(yè)務運營的精細化管理需求，也使得在網(wǎng)絡上建立一定的QoS控制和管理機制的方法成為網(wǎng)絡運營的共識。

IETF通過一系列的RFC提出了多種解決網(wǎng)絡QoS的技術(shù)方案，如綜合服務（IntServ，Integrated Service）模型（RFC 1633）、區(qū)分服務（DiffServ，Differentiated Service)模型（RFC 2475）、多協(xié)議標簽交換（MPLS，Multi-Protocol Label Switch）技術(shù)（RFC 3031）和QoS路由（QoS-Based Routing）（RFC 2386）等。綜合服務的基本思想是在傳送數(shù)據(jù)之前，根據(jù)業(yè)務的服務質(zhì)量需求進行網(wǎng)絡資源預留，從而為該數(shù)據(jù)流提供端到端的服務質(zhì)量保證，這種預留主要是通過引入資源預留協(xié)議RSVP實現(xiàn)的；區(qū)分服務的基本思想則是將用戶的數(shù)據(jù)流按照服務質(zhì)量要求進行等級劃分，任何用戶的數(shù)據(jù)流都可以自由進入網(wǎng)絡并被分配到某一個業(yè)務等級上，但是當網(wǎng)絡出現(xiàn)擁塞時，級別高的數(shù)據(jù)流在排隊和占用資源時比級別低的數(shù)據(jù)流有更高的優(yōu)先權(quán)；MPLS的關(guān)鍵思想是用標簽(Label)來識別和標記IP分組，并把標簽封裝后的分組轉(zhuǎn)發(fā)到已升級改善過的路由器或交換機，由它們在網(wǎng)絡內(nèi)部繼續(xù)交換標簽，轉(zhuǎn)發(fā)分組，是一種統(tǒng)一的第3層交換技術(shù)標準；QoS路由則是依據(jù)網(wǎng)絡上可用的實際資源和用戶業(yè)務的QoS參數(shù)需求實現(xiàn)路由交換。

欲進一步了解QoS知識的請進入：ITU的QoS的概念；IP網(wǎng)絡QoS的模型