4　集成模型上传输VoIP的QoS实现技术
  
 
 
  

　　这种集成模型包括Intserv和Diffserv的集成以及Diffserv和MPLS的集成，前者的关键是经由边缘网络产生的含有一定的QoS的数据包如何被分类并确定DSCP的值，也就是如何将Intserv各种服务类型映射到 Diffserv的PHB(per hop behavior);后者的关键是如何将Diffserv中的BA映射到MPLS中的LSP上。在这只考虑BA不多于八种的情况，Intserv、 Diffserv和MPLS之间的服务映射见表一。下面结合集成模型上传输VoIP来对其QoS实现技术进行分析。

　　4.1 Intserv和Diffserv的集成

　　Intserv定义三种服务类型：

　　(1) 确保业务(Guaranteed Service, GS)：可提供一种端到端的严格固定队列延迟的服务，确保带宽。

　　(2) 可控负载服务(Controlled-load Service, CL)：比尽力服务要好，是一种相当于在负载不重的网络上进行的尽力而为的服务。

　　(3) 尽力服务(Best Effort，BE)：传统的服务，没有在QoS保障。

　　对于属于GS的VoIP分组，MPLS网络必须能够识别并将它们从网络中的数据分组中区分出来，才能在MPLS网络上提供特别QoS支持。在Diffserv网络里，定义一种替代的报头域，叫做DS域，它替代IPv4 TOS字节(RFC 791)以及IPv6流量类字节。DS被分割为一个六比特的DSCP字段和一个两比特的CU(current unused)字段，DS域使用DSCP去选择每一个接口的PHB，CU字段还没分配，是为ECN(explicit congestion notification)预留的，可以用于前向/后向拥塞通知，这在帧中继网络中非常有用。当决定PHB应用到一个已收到的数据包时CU的作用被相应的 DS接口忽略。

　　依据DSCP设置标记包的系统的能力，以同样的DSCP设置收集的包或以一个特定的方向发送的包将被集合成BA。从多种信息源或者应用传送来的包可以属于同样的BA。换句话说，当用SLA(service level agreement)或者策略映射配置时，PHB指的是在任何给定的属于BA的包上对包进行排序，队列，管理或者对节点修整的形为。PHB有四种类型，分别为default PHB、Class-Selector PHB、Assured Forwarding(Afny) PHB、Expedited Forwarding(EF) PHB 。

　　RSVP作为Diffserv的组件，提供一个保证带宽的服务，VoIP需要这种健壮(robust)的服务。而作为Diffserv的关键组成部件EF PHB，支持这种健壮的服务，并提供低丢失、低延迟、低抖动以及确定的带宽服务，很好满足VoIP的QoS的要求。在使用优先排队(priority queueing，PQ)以及类(或者BA)上速率限制时执行EF。在Diffserv网络中执行EF PHB时，它提供虚拟专用线路，或者额外的服务。因此，EF PHB是对VoIP这样要求低带宽，保证带宽，低时延，低抖动的应用是最理想的。

　　这样，通过DS域的使用，能够在BR/LER对语音的有效负载流量和信令流量指定不同的优先等级。语音缺省的DSCP为101110(RFC 2598)，信令缺省的DSCP为011010(RFC 2597)。

　　4.2　Diffserv和MPLS的集成

　　在MPLS网络里将服务定义为以下几类：

　　(1) Premium：对延时很敏感的一类，以PDA(peak data rate)速率最大可能的传递用户数据包，低于PDA的数据包将被丢弃。

　　(2) Olympic：对呑吐量很敏感的一类，由三种服务类组成：Gold，Silver以及Bronze。在每个类里有两个微处理级，网络至少以CDR (committed data rate)速率最大可能传递用户数据包，可以高于该速率，但如果低于该速率数据包传递的可能性就极小。

　　(3) Best Effort：网络里无QoS保证的服务类。

　　很显然，要将VoIP分组映射为Premium类，也就是须将封装VoIP的MPLS头中Exp字段映射成111，具有最高的服务等级。其实，如何将BA映射到LSP实质上是如何在MPLS分组头标中携带BA信息(DSCP)[7]。把一类具有相同队列处理要求、调度行为，但丢弃优先级不同的 PHB定义为一个PHB调度类(PHB　Scheduling Class, PSC)[8]，那么这样映射实质上也是就是如何在MPLS头标中标识分组所属的PSC以及分组的丢弃优先级。IETF组织将LSP分为两类，即E- LSP和L-LSP。E-LSP定义8种BA，映射到MPLS标记的Exp字段超过8种BA时，定义为L-LSP，要联合使用Lable字段和Exp字段标识种类，可单独使用Exp字段表示丢弃优先级，但扩展性不如E-LSP。两种服务之间的映射关系见表一。

　　在MPLS网络中，提供无拥塞(较低的延迟、抖动和分组丢失率)LSP对VoIP业务至关重要的。在MPLS网络里存在一个这样的问题，就是路由器建立了-个LSP，却不能保证该路由器能够处理这个LSP的带宽要求，其它通过这个路由器的LSP可能会与它争夺相同的资源。MPLS网络采用RSVP技术，RSVP是一种与电路交换网络的呼叫建立非常类似的带宽预留技术，这样就可以在每个路由器为每个LSP预留带宽，这样从开始就避免了路由器的过度预订。此外，在为VoIP语音业务指定网络资源时，需要根据严格的计算，逐个链路进行，MPLS的流量工程可以胜任这种工作。流量工程利用RSVP为语音业务流预留资源，如果最短路径的资源不够，流量工程可以建立路由来传送业务。如果RSVP建立MPLS流量工程隧道，MPLS标记也可用于这种业务流。这些标记加上Exp比特，为话音流提供了一个简单、可扩展的标识方式。

　　5 结论

　　本文首先对IP网络上的各种QoS服务模型进行了分析和比较，并着重分析了MPLS的工作原理，在此基础上深入研究了一种结合Intserv、 Diffserv和MPLS的集成服务模型，特别分析了其边缘路由器和核心路由器的结构及功能。然后重点分析在集成模型上的传输VoIP的QoS实现技术，包括各服务类型之间的映射。随着技术和标准的不断成熟，伴随着“三网合一”的大潮，VoIP可望成为下一代电信基础设施结构的核心，使未来各电信业务统-到IP网上，如何更好地保证VoIP的QoS，还需要作更多的有益的探讨。

　　参考文献

　　[1] ITEF working Group. On Integrated Service. http://www.ietf.org./html.charters/intserv chartetr.html

　　[2] ITEF working Group. On Differentiate Service. http://www.ietf.org/html.charters/diffserv charter.html

　　[3] Horlait Eric, Rouhana Nicolas. Differentiated Services and Integrated Services Use of MPLS, Fifth IEEE Symposium on Computers and Communications (ISCC 2000) July 04 - 06, 2000 Antibes, France. p. 194.

　　[4] Awduche D, Berger L. RSVP-TE: Extensions to RSVP for LSP Tunnels. RFC 3209, Dec.2001. http://www.faqs. org/rfcs/rfc3209.html

　　[5] Bernet Y, et al. A framework for Integrated Services Operation over Diffserv Networks. RFC 2998, Nov. 2000. http://www.faqs.org/rfcs/rfc2998.html

　　[6] Classifying VoIP Signaling and Media with DSCP for QoS http://www.cisco.com/univercd/cc/td/doc/product/

　　software/ios122/122newft/122t/122t2/ft_dscp.pdf

　　[7] Heinanen J, Baker F. Assured Forwarding PHB Group, RFC-2597, June 1999.

　　[8] Faucheur F Le, et al. Multi-protocol Label Switching (MPLS) Support of Differentiated Services. RFC 3270, May 2002.

　　周敏，硕士生，现从事IP QoS、网络多媒体技术等方面的研究。

　　龙昭华，副教授，硕士生导师，主要研究方向：宽带网络、路由技术、IP QoS等。

　　王俊峰，博士生，现从事计算机网络、广域网监控、路由控制等方面的研究。