1　引言

　　严格地说，QoS(quality of service)本不是软交换所能完成的，但考虑到网络的现实情况(如IP网带宽不足、IPv4地址空间有限、MPLS应用刚刚开始等因素)，作为网络节点的软交换设备，必须具有一定的QoS辅助解决措施。软交换网络技术作为目前流行的下一代网络技术，应能以运营级的服务质量提供语音等业务，所以是否能够保证服务质量是软交换系统应该考虑的一个重点。如果利用软交换技术作为下一代网络的目标网络，向用户提供各种业务，就必须要考虑QoS及计费问题。

2　软交换网络中QoS管理机制的要求

　　随着网上实时业务量的不断增长，IPv4本身的缺点变得日益明显起来，其中最为突出的是IPv4对于实时性要求颇高的数据包(如视频、音频数据包)和一般性的数据包(如文件传送、电子邮件等数据包)的处理并不加以区分。这种等同对待的处理方式所导致的后果不仅仅是使通道阻塞，还使数据丢失，出现较大的延时以及抖动，这是实时多媒体业务所无法接受的。QoS能够在一定程度上解决这个难题。QoS能够对数据包进行合理排队，对含有内容标识的数据包进行优化，并对其中特定的数据包赋予较高的优先级，从而加速传输的进程，并实现实时交互。有QoS机制的IP不仅在可预测、可测量性方面比传统无QoS机制的IP有了很大提高，而且还带来了更高效的带宽利用率等。

　　服务质量是一抽象概念，用于说明用户和服务者之间、发送者和接收者之间有关信息传递的约定。从用户角度来说，是用户对网络提供服务的满意程度；而从业务角度来说，则是网络向业务所提供的带宽、延时和丢失率等参数。

　　QoS机制是包括QoS参数定义、QoS参数映射、QoS管理和维护、QoS协商、QoS监控等一系列机制的综合，它贯穿了ISO/OSI所定义的七层模型的应用层至物理层，能够在应用交付给网络系统之时开始，对每一层都能把握和保证达到网络系统预先指定的QoS级别、参数等，使网络系统在高效、平稳的良性环境下运行。而QoS参数定义是其重要组成部分。因传输层介于应用层和实际资源处理之间，一般选择传输层QoS参数加以定义，好的传输层QoS参数定义能够一方面体现应用的不同需求，另一方面充分利用网络资源，是定义完整QoS参数的基础和关键。

　　服务质量用一系列说明多媒体系统性能目标的参数元组来确定，包括速度比率、利用率、平均延迟时间、最大延时、最大抖动(时滞)、误码率(BER)和分组错误率(PER)等。

　　速度比率反映某段时间内正常接收到的分组数与实际发送的分组数的比值，当比值小于1时出现延时；利用率反映某时间内实际到达分组数与其中应正常到达分组数的比值，当比值小于1时则可能丢失部分分组；时滞反映了在某段时间内分组的平均延时，若不为0就存在延时，速度比率和时滞都反映平均延时，前者强调某段时间内发送或接收的平均分组数，而后者则强调这段时间内分组非同步所造成的延时；BER和PER表示通信服务的可靠性，它们存在于不同层次，如每比特、每一帧或每一个通道、每一连接等。

　　在可运营的软交换电信网络中，QoS机制应具有如下功能：

　　？QoS的管理应当是可配置的，允许用户对系统的QoS管理功能进行适当裁剪，以便建立与应用相适应的QoS级别。

　　？QoS管理应当是层次化的，即端对端的QoS管理映射到软交换网络系统的分层结构上，形成了层次化的QoS管理模式。

　　？QoS管理应当是动态的。在用户端，应该有用户界面，允许用户在会话期间，动态变更QoS承诺(QoS commitment)提供的QoS控制能力。在网络内部，应该有监控系统实时观察网络运行情况(如网络负荷、抖动、丢包率及延时等)，并将QoS参数动态反馈给QoS监控系统，以实现QoS动态管理。

3　软交换网络中QoS管理的内容

　　3.1　用户方面

　　系统可向其提供多层次的服务，并与用户的计费或身份挂钩。从逻辑上讲，QoS应用实体处于网守，因为网守完成用户鉴权及带宽控制工作，并向网关发出具体的控制信息。

　　3.2　监测及计算

　　由RTCP(实时传输控制协议)来对软交换网络系统的QoS性能参数进行监测与计算。通过RTCP收、发报文，QoS维护系统可以了解网络性能状况，并通过RTCP或H.245进行反馈控制。除此之外，网络管理系统会向网络节点(包括路由器、网关、网守等)查询网络性能参数，并根据某些算法做出判断，然后采取相应措施。

　　3.3  QoS监测值的反馈及控制的实施

　　各终端内都应有一个作为监测者的应用进程，该进程只接收RTCP包，由此算出该呼叫的QoS参数。另外，监测者还起到了反馈作用，它将QoS监测值传送给网关的决策机制或应用层的某个网管实体。网关的决策机制根据反馈信息进行判断，然后决定是否接受用户的呼叫或者请求相应带宽。同样，网管实体也根据反馈信息进行判断，然后采取相应的控制措施。该实体一般位于网络管理中心，它能够判断网络拥塞、吞吐量过大或丢包率过高的情况。网管应用进程根据SNMP直接控制网络中的路由器及各实体改变通信模式。

　　3.4　差错控制

　　无论是基于IP交换还是基于ATM技术的网络，都在网络的一、二层实现了前向纠错和检错重发技术。但实时业务是用RTP包承载于UDP来传输的，因此没有重传机制。对于语音包因拥塞或线路问题而丢失的情况，一般采用邻近的语音包来补偿，但对于丢包较多的情况，这种方法并不理想。目前，有三种典型的差错控制方法：

　　？使用UDP包封装多个RTP包，其中一个RTP包携带本时间的语音数据，其余包携带前几个采样点的数据(RTP冗余数据包)。这样，所丢的RTP数据包可用之后时间点的冗余RTP数据包进行恢复，此方法需要占用较多带宽。

　　？使用UDP包携带一个RTP包和若干个以前采样点数据的前向纠错码。接收端可以使用前向纠错码对丢包进行恢复。

　　？使用交织序号发送法，具体方法是：将n×m个RTP包按行排列成n×m阶矩阵，然后按列发送出去。这样可以减少连续丢包时恢复的难度，但接收端重新编序的缓存时间增加了。

　　上述方法混合起来使用会达到更好的效果。而基于语音压缩编码方法的插补算法，将是一个有待研究的方向。