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关于服务质量(QoS)指标体系框架

浏览:8772  来源:通信人在线  日期:2017-10-15

一、概述

IP为基础的网络提供的服务是一种尽其所能(Best Effort)的服务,服务质量难以得到保障。特别是面对现代实时数据(话音和视像)的传输和未来电话、电视和数据网络“三网合一”的发展趋势,在Internet中如何提供服务质量能够得到保证的服务,便成为学界和业界共同关心和研究的问题。

服务质量QoSQuality of Service)包括多方面的指标:稳定数据吞吐率(Throughput)、在一定期间允许的最大突发数据的吞吐率(Max. Burst Data Rate)、最大传输时延(Max. Transfer Delay)、数据传输正确性(Data Correctness)等,对实时性数据的传输还包括“恒速性”要求(CBRConstant Bit Rate)、数据传输的防抖动性指标(Anti-Jitter)等等。经过多年的运行与改进,Internet在满足文本数据的传输方面已经取得满意的效果,但是,随着多媒体数据在Internet上的广泛应用,首先是利用Internet传输话音信息(VoIPVoice over IP)的需求,对Internet的尽其所能的服务质量保障措施提出了挑战,而传输实时视像数据的需求对Internet的服务质量体系提出了更高的要求。

尤其是对于IP网络来讲,从20世纪90年代开始,Internet群体就开始研究改善服务保证体系的措施。首先出现的是资源预留协议(RSVPResource reSerVation setup Protocol),通过在数据流收发方之间建立数据传输通路(Path,本质上是借用面向连接协议的思路),并在该通路上的节点(路由器)内预留保证数据流传输所需资源,以达到为通信双方提供要求的服务质量。后来的许多研究工作都涉及如何定义服务质量指标,以及如何提供区别服务(Diffserv,即Differentiate Service)和集成服务(Integrated Service)这几个问题。

二、服务质量(QoS)指标体系框架的国际标准

ITU7研究组(SG7)有关服务质量的框架,开始仅出于对ISOOSI/RM中提出的服务质量问题的描述作进一步的补充和界定。后来该工作组意识到,此项工作不仅对OSI环境下的通信工作十分重要,而且应当对服务质量问题研究一种能够延伸到其他信息技术和通信结构之中的通用的方法。ISO/IEC JTC 1ITU SG7作为协调与QoS有关工作的文件,进一步界定了相关标准间的相互关系,并进一步补充了对某些QoS机制(Mechanism)的详细描述。这两个标准组织的文本成为国际上有关QoS的国际标准。

标准定义了一组QoS的基本概念,就这些概念的信息和功能方面的内涵进行了描述。

1、可应用QoS的服务(Service

ITU界定的可应用QoS的服务包括十分广泛的对象:可提供信息处理和存储功能的实体、实体间的交互作用过程、通信服务和物理设备。这样做目的在于最大限度地扩展QoS框架的适用范围。

2QoS特征参数(Characteristics

QoS特征参数是服务质量可识别和量化的性能指标,与测量和控制参数是外部观察的结果不同,它直接反映与服务质量有关的事物下层的实际状态。QoS特征参数的取值可能为数值,也可能为矢量、矩阵或状态名称。QoS特征参数可以为通用化特征值(如:时延-Time Delay),它与应用场合无关;也可能为专用特征值(如:两服务访问点间的渡越时延-Transit Delay between two SAPs),进一步地限制其应用范围;另一种特性是与数学运算结果有关的特征参数(如:平均时延、最长时延等),被称为导出特征参数。在通信和处理系统中,通常较为重要的QoS特征参数可分为以下8组,详见下表2-2

2-2:较为重要的QoS特征参数

3QoS需求(Requirement)和策略(Policy

用户希望使用某种服务(如:通信服务)时,将形成QoS需求。当需要在提供服务的实体间传送时,将以QoS参数(Parameter)的形式表达,当需要保留在提供服务的实体中时,将以QoS关联文本(Context)形式表达。收到QoS需求的实体在分析需求的基础上确定能够满足用户需求的QoS管理功能或管理机制,也可能向其他实体传递进一步的QoS需求(例如在连接建立过程中在多层间进行服务质量协商)。QoS参数或关联文本可以分为以下6类,详见下表2-3

2-3QoS需求

服务质量需求可能涉及多个QoS特征参数,其应用对象可能仅限于某一次信息的传输过程,也可能使用于一段时间内(如整个连接期间),甚至使用于用户租用该服务的整个期间。

QoS策略(Policy)是在服务提供实体中,用来决定如何选择QoS特征参数和管理功能满足用户QoS需求的规则。RFC 2212中的附件5Annex5)以OSI/RM为例讨论了QoS分层模型,并将每一层的QoS实体的功能界定为3种:QoS策略控制功能、QoS控制功能和协议功能。其中策略控制功能确定约束该层QoS活动条件。以安全策略为例,该功能将与相关实体交换下述信息:“如果要提供用户所需的安全QoS,需要哪些QoS知识,哪些考虑可能影响到安全QoS的提供”。相应地,策略控制实体可能为此要求通过独立与数据通信的安全联系协议(Security Association Protocol)来传输相关的安全信息。

4QoS类(Category

QoS类是为了适应特定用户群的服务质量需求而提出的概念,每个特定的类代表特定应用环境中的一组服务质量需求,需要类似的系统及策略。类与类之间的某些需求,可能会有一些相似性,类的使用需要有排他性,换言之,一个特定应用有可能会使用1个以上的QoS类。ITU已定义的类详有7种,见下表2-4,但今后其他标准化机构还可能扩展。

2-4QoS

5QoS管理功能和QoS机制(Mechanism

QoS的管理活动是由用户需求、系统与通信环境以及采用的策略所决定的,QoS的管理是在一个系统或网络内控制和管理QoS的所有活动的总称。

QoS管理功能(QMF)是设计来满足被量化后用户需求(表现为一组QOS需求)的QoS机制的总称。协商(negotiation)、准入控制(Admission Control)和监视(Monitoring)都是QMF 的实例。QMF的基本组件称为QoS机制 (Mechanism)QoS机制分别按照QoS活动类型划分为:QoS的建立、监视、报警、维护、控制和查询。

6QoS 可管理的各种活动的“阶段”(Stage

QoS有关的管理活动按3个阶段归类:预测阶段、建立阶段和运行阶段。预测阶段的目的是对系统行为的各个方面进行预测,使相关实体能正确地引用QoS机制,在这一阶段典型的活动是进行QoS查询。建立阶段的目的是在QoS活动进行之前,为满足期望的QoS特性值创造条件,在这一阶段的活动包括:提出QoS需求,进入QoS协商和再协商,达成提供的QoS协议和服务质量下降时应采取的行动,最后启动运行阶段需要的QoS机制。运行阶段活动的目的在于证实在建立阶段达成的QoS协议得到正确的履行,或在达不到目的时采取适当的行动。这一阶段的典型活动为QoS监视、维护和查询。

应当指出:ITUISO/IEC有关QoS工作只是解决QoS问题的通用框架,并不能直接用于系统的实现,而只起到原则性的指导作用。这种情况和OSI/RM与相关协议间的关系很类似,OSI/RM参考模型规定了协议的层次结构和相互关系,但还需要制定出一系列的协议和服务文本,才能作为协议实现的依据。

有关IETF保证的服务质量定义请参见RFC 2212

欲进一步了解QoS知识请进入QoS的概念相关标准化组织对QoS的描述

附录
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