RTNet实验室曹蓟光：IP QOS概念的演进

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　　RTNet实验室 曹蓟光

　　目前，IP技术在电信领域中的应用范围越来越广，从业务量来看，以IP技术为基础的数据业务已经超过了传统的、以电话业务为代表的、基于TDM的电信业务。但是从业务收入

来讲，数据业务还不能和TDM业务相比，原因是多方面的，这既包括运营模式、管理策略方面的原因，也包括技术方面的原因，其中主要的原因是IP技术本身所存在的一些固有问题长期得不到彻底解决，IP QOS问题就是一个典型的例子。只有能够为基于IP的数据业务提供有效的QOS保证，才能真正的实现电信级的IP运营网络、实现基于IP技术的电信多业务承载。

　　对于IP QOS的研究一直是互联网研究领域和电信网研究领域的重点问题。对于IP网络QOS问题的研究已经取得了许多重要的成果，这些研究成果在实际应用中也收到了一定的效果，但是仍然存在许多问题。因此研究空间依然比较广阔。

　　目前在电信研究领域，关于IP QOS的概念比较混乱，由于一些历史原因不同研究组织，如ITU、ETSI、ISO、IETF等对于IP QOS给出了不同的定义，这些定义的内涵不尽相同。可以说，随着IP技术在电信领域中应用范围的不断扩大，IP QOS概念从外延到内涵都得以扩展。

　　由于IP技术最早应用于互联网，所以IETF的关于IP QOS的定义(即IP QOS是指IP层的QOS)在IP技术研究领域得到了广泛的认可。但是随着IP技术在电信领域中的应用范围的不断扩展，IP QOS的内涵也相应的得以扩展，IP QOS不再只是IP层的概念，而是一个涉及到整个电信级IP运营网络中的各个网络层面的概念。只有从整网的角度来分析和理解QOS概念，才能发现影响网络服务质量的关键因素，才能获得提高网络服务质量的解决思路和具体手段，从而为建立良好的IP网络运维模式提供理论指导。目前，部分技术人员对QOS概念的这一转变的认知程度不同，因此在理解上出现了一些偏差，表现为概念的混乱、语义的含混。例如将VOIP的QOS、视频会议的QOS等应用层QOS的概念与IP层的QOS、IP网络的QOS混为一谈。

　　下面我们对这些不同的IP QOS定义进行比较分析，以确定它们之间的内涵关系，从而澄清一些重要的概念。

　　(1)IETF对于IP QOS的定义

　　IETF没有给出统一的(一致的)有关IP QOS的定义，只是在不同建议(RFC)或草案(DRAFT)中根据需要分别给出了不同表述形式的IP QOS概念。这些表述虽然不同，但是其所指的IP QOS实际上是指网络层的(IP层的QOS)QOS，相应的，其所指的IP QOS性能参数也是指IP层的QOS性能参数，主要包括丢包率、吞吐量、传输时延、时延变化等。这些性能参数的行为主体是IP包(如所指的时延和时延变化实际上是指IP包的时延和时延变化)。

　　(2)ITU-T对于IP QOS的定义

　　ITU关于QOS问题的研究开展的比较早，最早的相关建议出现在上个世纪六十年代，当时的QOS主要是指传统电话业务的性能；但是随着IP技术在电信领域的应用，QOS概念的内涵得以扩展。关于IP QOS的问题，ITU发布了一系列的推荐标准(建议)，集中在ITU-T E 800 - E 899系列(电信服务质量：概念、模型、目标与规划)中。这里IP QOS的行为主体是指用户、电信业务提供商(SP)、电信网络提供商(NP)。用户与电信业务提供商之间、电信业务提供商与电信网络提供商之间签订SLA，并按照SLA中规定的服务功能和性能指标来确定服务的质量。

　　与IETF关于IP QOS的定义相比，ITU-T的IP QOS不单指网络层QOS，还包括应用层QOS，它从网络运营的角度来定义IP QOS，认为IP QOS存在于各个网络运营实体之间。

　　(3)ETSI对于IP QOS的定义

　　由于ETSI和ITU均属于电信领域的研究机构，并且两个组织的研究人员在IP QOS研究领域有重叠，因此ETSI对IP QOS概念的理解基本上和ITU对IP QOS的理解相同，均是从网络运营的角度，基于各个网络运营实体来定义的。这一点可以从ETSI文档ETR 003(服务质量和网络性能的通用概念)中看出。

　　(4)ISO对于IP QOS的定义

　　ISO的OSI网络七层协议栈模型一直是计算机网络协议和电信网络协议设计、分析、实现的重要参考，在ITU-T X.200(ISO/IEC 7498-1)中定义了七层协议栈模型，在这个模型中给出了一些关键的定义，如服务(service)，但是没有给出十分明确的、和七层协议栈对应的服务质量(QOS)的概念。在ISO/IEC JTC1-SC21(服务质量框架――“Quality of service framework”)中对这个方面的内容进行了补充，给出了完整的QOS模型和相对完善的QOS定义。

　　ISO认为各个网络层次之间、对等层次之间都存在服务和被服务关系，因此就存在服务质量(QOS)的概念。因此，QOS不只局限于网络层和应用层，它存在于网络的各个协议层次之间，只要有服务的地方就势必有服务质量的概念。ISO对QOS的定义可以看作是IETF、ITU、ETSI关于QOS定义的内涵的超集。

　　从上面分析的各种IP QOS定义的内涵关系来讲，存在如下包含关系：

　　QOS (IETF) QOS (ITU/ETSI) QOS (ISO/IEC)

　　IETF对于IP QOS的定义只是局限于网络层，即通常所说的IP QOS是指IP层的QOS，而不是从整个IP运营网络的角度来分析QOS。

　　实际上，从用户的角度来讲，其并不关心IP层的QOS，其所关心的是其最终能够得到什么样的业务，以及这些业务的服务质量(QOS)；从服务提供商的角度来讲，其主要关心如何利用网络提供商提供的网络服务，通过优化自身的基于业务的处理逻辑，为用户提供具有某种QOS级别的服务；从网络提供商的角度来讲，其主要关心服务提供商对其提出怎样的IP层QOS需求，并通过何种IP层QOS保证策略来满足这种需求。而ITU和ETSI正是基于对电信网络的运营经验，按照上述对网络中各个功能实体(同时也是运营实体)之间所存在的服务关系的理解来定义QOS概念的。

　　这种基于网络运营实体的QOS概念对于网络运营有一定的指导意义。但是在实际网络运营中，网络中各个功能实体，如用户、服务提供商、网络提供商之间的功能边界定义的并不清晰，有的电信运营商不但做为网络提供商(NP)而且同时也是服务提供商(SP)，并且同样做为NP或SP，不同的NP或SP所具有的功能集合并不相同，其在电信运营网络的网络结构中所对应的网络层次也不尽相同(业务层、业务承载层、IP承载层、底层网络等)。这就使得用户、SP、NP之间的功能边界比较模糊，这些实体之间的关于服务质量的性能参数不能采用一种统一的方式来定义，也就使得用户与SP之间、SP与NP之间的SLA中关于QOS的内容不能采用统一的方式来确定。

　　为了进一步明确用户、SP、NP之间的功能边界，需要一种更为深入的、更接近网络技术层面的QOS定义，而基于网络的协议栈的QOS定义正是我们所需要的。它可以更为清晰的定义网络中各个协议层面之间的服务，以及这些服务所对应的服务质量(性能参数)。而ISO/IEC所提出的QOS定义正是基于网络七层协议栈模型的，可以对不同协议层之间的QOS参数进行定义。这样，对于某种业务，用户、SP、NP分别对应七层协议栈模型的不同协议层次，则他们之间在定义SLA时，SLA中关于QOS参数的定义正是这些协议层之间的QOS参数。采用ISO的QOS定义方式对于IP网络的服务质量的评估更有指导意义。

　　ISO关于QOS的定义是目前为止最有实际指导意义的。它是对ITU中QOS定义继续深化的结果。

　　但是应该认识到：ISO的OSI七层协议栈模型只是一个理论参考模型，它具有较高的逻辑抽象层次，当其应用到具体网络时需要把这些协议栈进行相应的功能细化和协议本地化，从而形成更有实际指导意义的IP QOS模型。对于IP网络来讲，直接应用OSI七层协议栈模型来对其分析在可操作性方面存在一定的难度。

　　通过上面的分析可以知道：随着对IP QOS研究的不断深入，人们已经逐渐意识到IP QOS不只是IP层的QOS，而应该是与IP运营网络各个层面均相关的整个IP网络的QOS，尤其是指电信级IP运营网络的QOS。这种认识的转变不但拓展了QOS的研究领域，而且为传统的IP层QOS研究提供了新思路，同时也提出了新问题和新要求。比如关于IP层QOS性能参数测试方法的研究正从基于网元的IP层QOS性能参数的测量向基于全网的、端到端的IP层QOS参数的测量转变；IP层QOS类别的划分、IP网络性能指标的确定以及这些指标面向端到端网络的分配准则等方面的研究也在进行之中。

　　基于上述关于IP QOS认识的转变，当前对于各种业务的应用层QOS(包括性能参数、测试方法、优化策略)、应用层QOS与网络层QOS的对应关系、网络层QOS、网络层QOS与链路层QOS的对应关系等内容的研究均取得了一定的成果，但是依然存在很多问题，有着广阔的研究空间和良好的发展前景。这为我国在IP QOS领域的研究提出了挑战，同时也提供了良好的发展机遇。

　　作者简介：

　　曹蓟光，工学博士，信息产业部电信研究院通信标准研究所高级工程师。