一、概述

以IP為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)提供的服務(wù)是一種盡其所能（Best Effort）的服務(wù)，服務(wù)質(zhì)量難以得到保障。特別是面對(duì)現(xiàn)代實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)（話音和視像）的傳輸和未來電話、電視和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)“三網(wǎng)合一”的發(fā)展趨勢(shì)，在Internet中如何提供服務(wù)質(zhì)量能夠得到保證的服務(wù)，便成為學(xué)界和業(yè)界共同關(guān)心和研究的問題。

服務(wù)質(zhì)量QoS（Quality of Service）包括多方面的指標(biāo)：穩(wěn)定數(shù)據(jù)吞吐率（Throughput）、在一定期間允許的最大突發(fā)數(shù)據(jù)的吞吐率（Max. Burst Data Rate）、最大傳輸時(shí)延（Max. Transfer Delay）、數(shù)據(jù)傳輸正確性（Data Correctness）等，對(duì)實(shí)時(shí)性數(shù)據(jù)的傳輸還包括“恒速性”要求（CBR，Constant Bit Rate）、數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆蓝秳?dòng)性指標(biāo)（Anti-Jitter）等等。經(jīng)過多年的運(yùn)行與改進(jìn)，Internet在滿足文本數(shù)據(jù)的傳輸方面已經(jīng)取得滿意的效果，但是，隨著多媒體數(shù)據(jù)在Internet上的廣泛應(yīng)用，首先是利用Internet傳輸話音信息（VoIP，Voice over IP）的需求，對(duì)Internet的盡其所能的服務(wù)質(zhì)量保障措施提出了挑戰(zhàn)，而傳輸實(shí)時(shí)視像數(shù)據(jù)的需求對(duì)Internet的服務(wù)質(zhì)量體系提出了更高的要求。

尤其是對(duì)于IP網(wǎng)絡(luò)來講，從20世紀(jì)90年代開始，Internet群體就開始研究改善服務(wù)保證體系的措施。首先出現(xiàn)的是資源預(yù)留協(xié)議（RSVP，Resource reSerVation setup Protocol），通過在數(shù)據(jù)流收發(fā)方之間建立數(shù)據(jù)傳輸通路（Path，本質(zhì)上是借用面向連接協(xié)議的思路），并在該通路上的節(jié)點(diǎn)（路由器）內(nèi)預(yù)留保證數(shù)據(jù)流傳輸所需資源，以達(dá)到為通信雙方提供要求的服務(wù)質(zhì)量。后來的許多研究工作都涉及如何定義服務(wù)質(zhì)量指標(biāo)，以及如何提供區(qū)別服務(wù)（Diffserv，即Differentiate Service）和集成服務(wù)（Integrated Service）這幾個(gè)問題。

二、服務(wù)質(zhì)量（QoS）指標(biāo)體系框架的國際標(biāo)準(zhǔn)

ITU第7研究組（SG7）有關(guān)服務(wù)質(zhì)量的框架，開始僅出于對(duì)ISO的OSI/RM中提出的服務(wù)質(zhì)量問題的描述作進(jìn)一步的補(bǔ)充和界定。后來該工作組意識(shí)到，此項(xiàng)工作不僅對(duì)OSI環(huán)境下的通信工作十分重要，而且應(yīng)當(dāng)對(duì)服務(wù)質(zhì)量問題研究一種能夠延伸到其他信息技術(shù)和通信結(jié)構(gòu)之中的通用的方法。ISO/IEC JTC 1與ITU SG7作為協(xié)調(diào)與QoS有關(guān)工作的文件，進(jìn)一步界定了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)間的相互關(guān)系，并進(jìn)一步補(bǔ)充了對(duì)某些QoS機(jī)制（Mechanism）的詳細(xì)描述。這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)組織的文本成為國際上有關(guān)QoS的國際標(biāo)準(zhǔn)。

標(biāo)準(zhǔn)定義了一組QoS的基本概念，就這些概念的信息和功能方面的內(nèi)涵進(jìn)行了描述。

1、可應(yīng)用QoS的服務(wù)（Service）

ITU界定的可應(yīng)用QoS的服務(wù)包括十分廣泛的對(duì)象：可提供信息處理和存儲(chǔ)功能的實(shí)體、實(shí)體間的交互作用過程、通信服務(wù)和物理設(shè)備。這樣做目的在于最大限度地?cái)U(kuò)展QoS框架的適用范圍。

2、QoS特征參數(shù)（Characteristics）

QoS特征參數(shù)是服務(wù)質(zhì)量可識(shí)別和量化的性能指標(biāo)，與測(cè)量和控制參數(shù)是外部觀察的結(jié)果不同，它直接反映與服務(wù)質(zhì)量有關(guān)的事物下層的實(shí)際狀態(tài)。QoS特征參數(shù)的取值可能為數(shù)值，也可能為矢量、矩陣或狀態(tài)名稱。QoS特征參數(shù)可以為通用化特征值（如：時(shí)延-Time Delay），它與應(yīng)用場(chǎng)合無關(guān)；也可能為專用特征值（如：兩服務(wù)訪問點(diǎn)間的渡越時(shí)延-Transit Delay between two SAPs），進(jìn)一步地限制其應(yīng)用范圍；另一種特性是與數(shù)學(xué)運(yùn)算結(jié)果有關(guān)的特征參數(shù)（如：平均時(shí)延、最長(zhǎng)時(shí)延等），被稱為導(dǎo)出特征參數(shù)。在通信和處理系統(tǒng)中，通常較為重要的QoS特征參數(shù)可分為以下8組，詳見下表2-2。

表2-2：較為重要的QoS特征參數(shù)

3、QoS需求（Requirement）和策略（Policy）

用戶希望使用某種服務(wù)（如：通信服務(wù)）時(shí)，將形成QoS需求。當(dāng)需要在提供服務(wù)的實(shí)體間傳送時(shí)，將以QoS參數(shù)（Parameter）的形式表達(dá)，當(dāng)需要保留在提供服務(wù)的實(shí)體中時(shí)，將以QoS關(guān)聯(lián)文本（Context）形式表達(dá)。收到QoS需求的實(shí)體在分析需求的基礎(chǔ)上確定能夠滿足用戶需求的QoS管理功能或管理機(jī)制，也可能向其他實(shí)體傳遞進(jìn)一步的QoS需求（例如在連接建立過程中在多層間進(jìn)行服務(wù)質(zhì)量協(xié)商）。QoS參數(shù)或關(guān)聯(lián)文本可以分為以下6類，詳見下表2-3。

表2-3：QoS需求

服務(wù)質(zhì)量需求可能涉及多個(gè)QoS特征參數(shù)，其應(yīng)用對(duì)象可能僅限于某一次信息的傳輸過程，也可能使用于一段時(shí)間內(nèi)（如整個(gè)連接期間），甚至使用于用戶租用該服務(wù)的整個(gè)期間。

QoS策略（Policy）是在服務(wù)提供實(shí)體中，用來決定如何選擇QoS特征參數(shù)和管理功能滿足用戶QoS需求的規(guī)則。RFC 2212中的附件5（Annex5）以OSI/RM為例討論了QoS分層模型，并將每一層的QoS實(shí)體的功能界定為3種：QoS策略控制功能、QoS控制功能和協(xié)議功能。其中策略控制功能確定約束該層QoS活動(dòng)條件。以安全策略為例，該功能將與相關(guān)實(shí)體交換下述信息：“如果要提供用戶所需的安全QoS，需要哪些QoS知識(shí)，哪些考慮可能影響到安全QoS的提供”。相應(yīng)地，策略控制實(shí)體可能為此要求通過獨(dú)立與數(shù)據(jù)通信的安全聯(lián)系協(xié)議（Security Association Protocol）來傳輸相關(guān)的安全信息。

4、QoS類（Category）

QoS類是為了適應(yīng)特定用戶群的服務(wù)質(zhì)量需求而提出的概念，每個(gè)特定的類代表特定應(yīng)用環(huán)境中的一組服務(wù)質(zhì)量需求，需要類似的系統(tǒng)及策略。類與類之間的某些需求，可能會(huì)有一些相似性，類的使用需要有排他性，換言之，一個(gè)特定應(yīng)用有可能會(huì)使用1個(gè)以上的QoS類。ITU已定義的類詳有7種，見下表2-4，但今后其他標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)還可能擴(kuò)展。

表2-4：QoS類

5、QoS管理功能和QoS機(jī)制（Mechanism）

QoS的管理活動(dòng)是由用戶需求、系統(tǒng)與通信環(huán)境以及采用的策略所決定的，QoS的管理是在一個(gè)系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)內(nèi)控制和管理QoS的所有活動(dòng)的總稱。

QoS管理功能（QMF）是設(shè)計(jì)來滿足被量化后用戶需求（表現(xiàn)為一組QOS需求）的QoS機(jī)制的總稱。協(xié)商（negotiation）、準(zhǔn)入控制（Admission Control）和監(jiān)視（Monitoring）都是QMF 的實(shí)例。QMF的基本組件稱為QoS機(jī)制 (Mechanism)。QoS機(jī)制分別按照QoS活動(dòng)類型劃分為：QoS的建立、監(jiān)視、報(bào)警、維護(hù)、控制和查詢。

6、QoS 可管理的各種活動(dòng)的“階段”（Stage）

與QoS有關(guān)的管理活動(dòng)按3個(gè)階段歸類：預(yù)測(cè)階段、建立階段和運(yùn)行階段。預(yù)測(cè)階段的目的是對(duì)系統(tǒng)行為的各個(gè)方面進(jìn)行預(yù)測(cè)，使相關(guān)實(shí)體能正確地引用QoS機(jī)制，在這一階段典型的活動(dòng)是進(jìn)行QoS查詢。建立階段的目的是在QoS活動(dòng)進(jìn)行之前，為滿足期望的QoS特性值創(chuàng)造條件，在這一階段的活動(dòng)包括：提出QoS需求，進(jìn)入QoS協(xié)商和再協(xié)商，達(dá)成提供的QoS協(xié)議和服務(wù)質(zhì)量下降時(shí)應(yīng)采取的行動(dòng)，最后啟動(dòng)運(yùn)行階段需要的QoS機(jī)制。運(yùn)行階段活動(dòng)的目的在于證實(shí)在建立階段達(dá)成的QoS協(xié)議得到正確的履行，或在達(dá)不到目的時(shí)采取適當(dāng)?shù)男袆?dòng)。這一階段的典型活動(dòng)為QoS監(jiān)視、維護(hù)和查詢。

應(yīng)當(dāng)指出：ITU和ISO/IEC有關(guān)QoS工作只是解決QoS問題的通用框架，并不能直接用于系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，而只起到原則性的指導(dǎo)作用。這種情況和OSI/RM與相關(guān)協(xié)議間的關(guān)系很類似，OSI/RM參考模型規(guī)定了協(xié)議的層次結(jié)構(gòu)和相互關(guān)系，但還需要制定出一系列的協(xié)議和服務(wù)文本，才能作為協(xié)議實(shí)現(xiàn)的依據(jù)。

有關(guān)IETF保證的服務(wù)質(zhì)量定義請(qǐng)參見RFC 2212。

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