基于運(yùn)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)電信級(jí)ip qos的解決思路與方案的研究

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1、基于運(yùn)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)電信級(jí)IPQoS的解決思路與方案的研究薛強(qiáng)1,2，張光昭1(1.中山大學(xué)電子工程系廣州510275；2.中國(guó)網(wǎng)絡(luò)通信集團(tuán)公司廣東省分公司廣州510620)摘要基于網(wǎng)絡(luò)流量特性研究QoS技術(shù)已經(jīng)陷入了困境，必須尋找更加實(shí)際的模型以適合運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展需要。根據(jù)運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)的特征，借鑒TDM、PSTN、同步網(wǎng)、三層交換、MPLS、RSVP等技術(shù)的思想，提出一種解決方案：通過(guò)定時(shí)優(yōu)先調(diào)度算法，將IP網(wǎng)絡(luò)帶寬分為兩部分，一部分為“準(zhǔn)同步”帶寬，用于傳輸有QoS要求的信息流，另一部分為普通帶寬，用于傳

2、輸一般的信息流，基于這個(gè)思路實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)流的中繼帶寬、嚴(yán)格CAC及隨路資源確認(rèn)。最后根據(jù)實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)流的特征提出改進(jìn)實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)流交換算法的思路。關(guān)鍵詞　準(zhǔn)同步；中繼；呼叫接納控制；資源確認(rèn)1　IPQoS研究的困境互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)過(guò)多年的飛速發(fā)展，已經(jīng)成為信息社會(huì)的基礎(chǔ)性設(shè)施，其重要性和深遠(yuǎn)影響持續(xù)加劇的勢(shì)頭有增無(wú)減。網(wǎng)絡(luò)流量研究及其控制是保證互聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)傳送質(zhì)量的關(guān)鍵問(wèn)題之一，歷來(lái)是業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)和研究的熱點(diǎn)。多年來(lái)，網(wǎng)絡(luò)流量特性的研究一直使用Erlang模型，即泊松過(guò)程（Poissonprocesses），包的到

3、達(dá)過(guò)程是無(wú)記憶的，包的到達(dá)間隔服從指數(shù)分布。但自從1994年P(guān)arkK等通過(guò)分析10Mbit/sEthernet局域網(wǎng)下測(cè)量的流量數(shù)據(jù)，揭示了網(wǎng)絡(luò)流量的尺度特性后，網(wǎng)絡(luò)流量研究進(jìn)入了一個(gè)新的歷史階段[1]。在此后近10多年的時(shí)間內(nèi)，自相似(self-similarity)、長(zhǎng)相關(guān)(long-rangedependence,LRD)、重尾分布(heavy-tailed)、分形(fraction)以及多重分形(multifraction)等概念下（稱(chēng)之為“尺度特性（包括時(shí)間和空間上的）”）的流量模型以及其框架

4、下的相關(guān)研究一片繁榮。自相似特性的發(fā)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的顯著影響是：排隊(duì)時(shí)延和丟包率激增、網(wǎng)絡(luò)性能顯著劣化。據(jù)此特性建立的具備自相似的數(shù)學(xué)模型主要有：分形高斯噪聲(fractionalGaussiannoise，F(xiàn)GN)、分形布朗運(yùn)動(dòng)(fractionalBrownianmotion，F(xiàn)BM)（是分形高斯噪聲的增量和過(guò)程）、分形自回歸滑動(dòng)平均過(guò)程(fractionalautoregressiveintegratedmoving-averageprocesses,FARIMA)（是漸進(jìn)自相似過(guò)程）?？梢阅M生成自相似

5、流量的模型包括：ON/OFF模型、重尾分布(heavy-taileddistribution)，其中最簡(jiǎn)單的重尾分布是佩瑞多（Pareto）分布。網(wǎng)絡(luò)流量特性的發(fā)現(xiàn)，主要帶動(dòng)了對(duì)下列問(wèn)題的繼續(xù)深入研究?！じ鞣N條件下網(wǎng)絡(luò)流量的測(cè)量技術(shù)；·網(wǎng)絡(luò)流量特性的深入研究；·對(duì)IP分組交換所涉及的排隊(duì)理論的研究，這也是眾多研究者對(duì)所建立網(wǎng)絡(luò)流量模型的有效性進(jìn)行檢驗(yàn)的手段之一；·“端—端(endtoend)”流控技術(shù)（RED，CAC等）的研究；·網(wǎng)絡(luò)流量尺度特性的物理成因的研究；·QoS技術(shù)的研究等。經(jīng)過(guò)10多年對(duì)流量特

6、性、建模以及排隊(duì)性能的研究，網(wǎng)絡(luò)流量的研究對(duì)于當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的作用是微乎其微的，這迫使學(xué)術(shù)界重新審視自相似理論自身的問(wèn)題，研究發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生這個(gè)問(wèn)題的原因之一在于長(zhǎng)相關(guān)估算理論自身的局限性。第一是估計(jì)器會(huì)隱藏長(zhǎng)相關(guān)性或者得出錯(cuò)誤的結(jié)果，而且每一種估計(jì)器具有不同的優(yōu)勢(shì)和局限性[2]。第二是絕大多數(shù)從復(fù)雜系統(tǒng)如互聯(lián)網(wǎng)中得到的測(cè)量結(jié)果幾乎從來(lái)都不完美，深受各種不確定性因素的影響，而且，許多物理量是間接測(cè)量到的，會(huì)因其他測(cè)試量的近似值而變化。第三是在網(wǎng)絡(luò)流量自相似特性的認(rèn)識(shí)上出現(xiàn)了不同看法，間接地反駁了以前認(rèn)識(shí)上的局限性

7、：即對(duì)于像互聯(lián)網(wǎng)這樣的大規(guī)模復(fù)雜系統(tǒng)所具有的尺度分布，在自然界和工程界亦為常見(jiàn)，且被視為正常而不是在流量分析中通常所認(rèn)為的“例外（exception）”、“奇異的(exotic)”[3]。一種基于數(shù)學(xué)的統(tǒng)計(jì)和數(shù)據(jù)分析的觀點(diǎn)認(rèn)為，尺度分布是“比正態(tài)分布更正常的分布”，該論點(diǎn)可能會(huì)為未來(lái)的流量模型化提供一些啟迪[3]。另一方面，網(wǎng)絡(luò)自身的發(fā)展模式（即應(yīng)用驅(qū)動(dòng)模式：先應(yīng)用后補(bǔ)充完善理論）使得經(jīng)驗(yàn)主義仍然十分有效，運(yùn)營(yíng)商認(rèn)為“到目前為止沒(méi)有好的網(wǎng)絡(luò)流量模型情況下，也建設(shè)運(yùn)營(yíng)得很好”[4]。基本的事實(shí)是網(wǎng)絡(luò)流量建模

8、、分析、驗(yàn)證離不開(kāi)真實(shí)數(shù)據(jù)，單純憑經(jīng)驗(yàn)也解決不了網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)中固有的根本性技術(shù)問(wèn)題，大家無(wú)時(shí)不在擔(dān)心自己費(fèi)盡心血建立的龐大的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是否足夠的健壯和安全？困擾IP網(wǎng)的三大主要問(wèn)題（QoS、安全、商業(yè)模型）長(zhǎng)期得不到解決，在這方面運(yùn)營(yíng)商所做的主要探索性工作如下?！ち髁拷y(tǒng)計(jì)監(jiān)測(cè)：包括Netflow（基于計(jì)數(shù)）和MRTG（基于SNMP和時(shí)間頻率）等方式；·用戶(hù)業(yè)務(wù)識(shí)別與分類(lèi)：通過(guò)網(wǎng)絡(luò)流量協(xié)議分析取得每種協(xié)議的統(tǒng)計(jì)特性；·帶寬規(guī)劃和局部流