【正文】 服務質(zhì)量與管理 4. 數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議主要實現(xiàn)對物理介質(zhì)的訪問控制功能 , 也就是解決如何利用介質(zhì)傳輸數(shù)據(jù)問題 , 與網(wǎng)絡類型密切相關 , 并不是所有網(wǎng)絡都支持 QoS, 即使支持 QoS的網(wǎng)絡其支持程度也不盡相同 。 一些連接型網(wǎng)絡層協(xié)議 , 如 RSVP和 STⅡ 等可以較好地支持 QoS, 其 QoS參數(shù)通過保證服務 (GS)和被控負載服務 (CLS)兩個 QoS類來定義 。 網(wǎng)絡層 QoS同樣也要由支持 QoS的網(wǎng)絡層協(xié)議提供可選擇和定義的 QoS參數(shù) , 如吞吐量 、 延遲 、 延遲抖動 、 分組丟失率和差錯率等 。 通常 , 這種服務是無連接的 , 通過中間點 （ 路由器 ） 的 “ 存儲 轉(zhuǎn)發(fā) ”機制來實現(xiàn) 。彈性 : 用于說明傳輸層自動終結的可能性。優(yōu)先級 : 規(guī)定在該連接上傳輸?shù)膬?yōu)先級 。保護 : 用于說明建立安全連接需求的參數(shù) , 如沒有竊聽或修改 。釋放連接延遲 : 一方發(fā)出釋放請求到對方執(zhí)行釋放之間的時間間隔 。傳輸失敗率 : 在數(shù)據(jù)傳輸階段因各種原因所造成失敗的信息占總信息數(shù)的比率 。固有差錯率 : 在取樣時間段內(nèi)丟失和出錯的信息數(shù)占總信息數(shù)的比率 。傳輸延遲 : 發(fā)送方發(fā)出數(shù)據(jù)到接收方接收到該數(shù)據(jù)所經(jīng)歷的時間間隔 。吞吐量 : 每秒接收的用戶數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù) 。建立連接失敗率 : 在最大建立連接延遲內(nèi)不能建立連接的可能性 。建立連接延遲 : 用戶發(fā)出連接請求到接收到連接確認之間的時間間隔 。 傳輸層 QoS參數(shù)主要有 : 吞吐量 、 端到端延遲 、 端到端延遲抖動 、 分組差錯率和傳輸優(yōu)先級等 。 通常 , 這種面向連接的服務能夠保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和順序性 , 但以較大的網(wǎng)絡帶寬和延遲開銷為代價 。 同樣 , 延遲抖動也必須維持在嚴格的界限內(nèi) , 否則將會嚴重地影響人對語音和圖像信息的識別 。 對連續(xù)媒體傳輸來說 , 端到端延遲和延遲抖動是兩個關鍵的性能參數(shù) 。 這種期望值可以用一種統(tǒng)一的 QoS概念來描述 。第 7 章 多媒體通信服務質(zhì)量與管理 第 7 章 多媒體通信服務質(zhì)量與管理 引言 QoS參數(shù)體系結構 QoS管理機制 QoS管理協(xié)議 QoS管理模型和實現(xiàn)機制 第 7 章 多媒體通信服務質(zhì)量與管理 引 言 服務質(zhì)量 （ Quality of Service, QoS） 是一種抽象概念 , 用于說明網(wǎng)絡服務的 “ 良好 ” 程度 。 由于不同的應用對網(wǎng)絡性能的要求不同 , 對網(wǎng)絡所提供的服務質(zhì)量期望值也不同 。 在不同應用系統(tǒng)中 , QoS參數(shù)集的定義方法可能是不同的 , 經(jīng)常使用吞吐量 、 差錯率 、 端到端延遲 、延遲抖動等網(wǎng)絡性能參數(shù)來定義 QoS。 多媒體應用 , 特別是交互式多媒體應用對延遲有嚴格的限制 , 不能超過人所能容忍的極限 , 否則將會嚴重地影響服務質(zhì)量 。 第 7 章 多媒體通信服務質(zhì)量與管理 QoS參數(shù)體系結構 圖 QoS參數(shù)體系結構 應用層 Q O S 傳輸層 網(wǎng)絡層 數(shù)據(jù)鏈路層 第 7 章 多媒體通信服務質(zhì)量與管理 1. 應用層 表 一個視頻 QoS分級的例子 QoS級 視頻幀傳輸速率 /(幀 /秒 ) 分辨率 /% 主觀評價 損害程度 5 25～ 30 65～ 100 很好 細微 4 15～ 24 50～ 64 好 可察覺 3 6～ 14 35～ 49 一般 可忍受 2 3～ 5 20～ 34 較差 很難忍受 1 1～ 2 1～ 9 差 不可忍受 第 7 章 多媒體通信服務質(zhì)量與管理 2. 傳輸層協(xié)議主要提供端到端的 、 面向連接的數(shù)據(jù)傳輸服務 。 傳輸層 QoS必須由支持 QoS的傳輸層協(xié)議提供可選擇和定義的 QoS參數(shù) 。 國際標準化組織 (ISO)在 1986年頒布的 ISO/OSI 8072標準中明確地定義了傳輸層 QoS參數(shù) : 第 7 章 多媒體通信服務質(zhì)量與管理 第 7 章 多媒體通信服務質(zhì)量與管理 第 7 章 多媒體通信服務質(zhì)量與管理 3. 網(wǎng)絡層協(xié)議主要提供路由選擇和數(shù)據(jù)報轉(zhuǎn)發(fā)服務 。 在數(shù)據(jù)報轉(zhuǎn)發(fā)過程中 , 路由器將會產(chǎn)生延遲 （ 如排隊等待轉(zhuǎn)發(fā) ） 、 延遲抖動 （ 選擇不同的路由 ） 、 分組丟失及差錯等 。 第 7 章 多媒體通信服務質(zhì)量與管理 網(wǎng)絡層協(xié)議主要是 IP協(xié)議 , 其中 IP v6可以通過報頭中優(yōu)先級和流標識字段支持 QoS。 它們都要求路由器也必須具有相應的支持能力 , 為所承諾的 QoS保留資源 （ 如帶寬 、 緩沖區(qū)等 ） 。 各種 Ether都不支持 QoS。ATM網(wǎng)絡能夠較充分地支持 QoS, 它是一種面向連接的網(wǎng)絡 , 在建立虛連接時可以使用一組 QoS參數(shù)來定義 QoS。峰值信元速率 (PCR): 用戶發(fā)送信元的最大瞬間速率 。長期承受信元速率 (SCR): 經(jīng)過一個長時期測量到的平均信元速率 。信元丟失率 (CLR): 在信元傳輸過程中丟失的信元所占的百分比 。信元傳輸延遲 (CTD): 一個信元從進入網(wǎng)絡到離去所經(jīng)歷的延遲 。信元延遲變化范圍 (CDV): CTD的變化范圍 。突發(fā)容許 (BT): 允許以 PCR發(fā)出的最大突發(fā)長度 。最小信元速率 (MCR): 用戶期望至少要達到的最小信元速率。 ② QoS管理應是可協(xié)商的。 ④ QoS管理應是端到端的。 第 7 章 多媒體通信服務質(zhì)量與管理 QoS (1) 確定型 （ Deterministic） QoS 在數(shù)據(jù)傳輸過程中 , 網(wǎng)絡提供 “ 硬 ” 的 QoS保證 , 即對所承諾的 QoS必須嚴格保證 , 否則可能會造成嚴重的后果 。 Inter綜合服務中的保證服務 （ GS）和區(qū)分服務中的快速轉(zhuǎn)發(fā)均屬于這一類 QoS。 這類服務一般用于軟實時應用 , 如遠程多媒體點播 （ VOD） 系統(tǒng) 。 (3) 盡力型 （ Best Effort） QoS 盡力型 QoS也稱最佳效果傳輸 , 網(wǎng)絡不提供任何 QoS保證 , 網(wǎng)絡性能將隨著負載的增加而明顯下降 。 第 7 章 多媒體通信服務質(zhì)量與管理 圖 (a) Tagged Frame。 二是在區(qū)分服務 (DiffServ, DS)中定義的區(qū)分型服務 。 區(qū)分型服務具有無連接的特性 , 主要通過緩沖管理和優(yōu)先級調(diào)度機制來實現(xiàn) , 而無需進行 QoS協(xié)商和保留帶寬等控制 。 由于 IP網(wǎng)絡的發(fā)展仍然是基于無連接的 , 區(qū)分型服務與之相適應 , 更適合在大型 IP網(wǎng)絡 (如Inter)中應用 。 其中 , RFC 2474定義了 IP v4和 IP v6報頭中的區(qū)分服務 (DS)字段及其支持機制 。 RFC（ Request For Comments） 是 Inter研究和開發(fā)機構所發(fā)布的有關網(wǎng)絡協(xié)議及標準的注釋性公文系列 。 也可以用訪問網(wǎng)絡資源的相對優(yōu)先級項來指定 。該服務是提供給一個流量聚集的 。調(diào)節(jié)功能和 PHB用于實現(xiàn)服務 。DS字段用于標記報文分組 , 以選擇一個 PHB。特定節(jié)點實現(xiàn) PHB機制。 在 IP v6報頭中 , 重定義了流量級別 (TC)字段 。 在 8位的 DS字段中 , 定義了如下的結構和內(nèi)容 : DS CodePoint CU 第 7 章 多媒體通信服務質(zhì)量與管理 其中 , DS CodePoint(DSCP)占 6位 , 用于指定該報文分組在各個節(jié)點上的 PHB。 由于 DSCP字段采用無結構字段定義的 , 便于將來 PHB的定義和擴展 。從 DSCP到 PHB的映射是可配置的 , 每個支持 DS的節(jié)點都要實現(xiàn)這種可配置的映射 。PHB規(guī)范空間必須包含一個推薦的缺省 DSCP, 且是惟一的 , 在節(jié)點所實現(xiàn)的缺省配置中應支持缺省 DSCP到 PHB的映射 。如果一個報文分組使用了不可識別的 DSCP值 , 則節(jié)點應當原樣轉(zhuǎn)發(fā)該報文分組 , 無需改變 DSCP值 , 并且不會引起節(jié)點故障 。DSCP字段必須與當前慣有方法保持向后兼容。 當多個 DS行為集競爭一個節(jié)點上的緩沖區(qū)和帶寬資源時 , 該節(jié)點將根據(jù)不同的PHB來分配網(wǎng)絡資源 。 PHB可以用下列項目定義 : 相對資源 (如緩沖區(qū)和帶寬 )優(yōu)先級 , 或者相對流量特性 (如延遲 、 丟失率 )。 單獨定義的單一 PHB是一個 PHB組的特例 。 這個 PHB可以在任何流量調(diào)節(jié)下進行簡單而公平的測量 。 各個節(jié)點可利用某種分組調(diào)度和緩沖區(qū)管理機制來實現(xiàn)PHB。 各種實現(xiàn)機制一般適合實現(xiàn)一個特定的 PHB組 , 并且在一個節(jié)點上可以實現(xiàn)多個 PHB組 。 標準化的 PHB應具有一個推薦的 DSCP, 它們之間存在著一一對應的映射關系 。 流量分類可以采用兩種分類器來實現(xiàn) : 一是 BA(Behavior Aggregate)分類器 , 它僅基于 DSCP字段對報文分組進行分類 。 第 7 章 多媒體通信服務質(zhì)量與管理 5. 流量調(diào)節(jié) 圖 分組分類器和流量調(diào)節(jié)器框圖 第 7 章 多媒體通信服務質(zhì)量與管理 6. 分類器和流量調(diào)節(jié)器的位置 (1) 源域是指包含產(chǎn)生流量節(jié)點的域 。 例如 , 一個企業(yè)網(wǎng)絡的 HPR主機所輸出的報文分組應具有較高的優(yōu)先級 。 二是由 HPR主機所直接連接的第 1跳路由器 (中間節(jié)點 )用適當?shù)?DSCP來為所有的 HPR分組 。 在 DS入口節(jié)點上 , 如果輸入的流量不符合 TCA, 則要按本地策略強制執(zhí)行 TCA。 第 7 章 多媒體通信服務質(zhì)量與管理 (3) 在不支持 DS 在一個不支持 DS的域中 , 流量源節(jié)點或中間節(jié)點可以在流量到達下游 DS域入口之前對流量進行預標記 。 由此可見 , 區(qū)分服務基于一種簡單的域模型 , 在網(wǎng)絡邊界上 , 對輸入網(wǎng)絡的流量進行分類和調(diào)