王亞宏 鄔賀銓
（1. 北京郵電大學(xué) 北京 100876；2. 電信科學(xué)技術(shù)研究院 北京 100083； 3. 中國工程院 北京 100038）
摘要：近年來業(yè)界對(duì)IP QoS做了比較深入的研究和探討，提出了很多支持IP QoS的算法，但相對(duì)其對(duì)QoS的改進(jìn)，這些算法的復(fù)雜性越來越大，所提出的IP QoS技術(shù)在實(shí)際的工程領(lǐng)域應(yīng)用不多而且效果并不顯著。本文從公路網(wǎng)的視角重新認(rèn)識(shí)IP QoS問題，提出了互聯(lián)網(wǎng)所需要和所能提供的是一種適合的、相對(duì)的、統(tǒng)計(jì)意義上的IP服務(wù)質(zhì)量保證能力，并分析目前在網(wǎng)絡(luò)實(shí)際應(yīng)用中有助于改善IP QoS一些方法的成功之處，包括提高網(wǎng)絡(luò)的硬件通行能力、提供差異化的服務(wù)質(zhì)量保證、提高網(wǎng)絡(luò)對(duì)流量的控制能力，最后討論公路網(wǎng)對(duì)IP QoS下一步研究的一些啟示。
關(guān)鍵詞：IP服務(wù)質(zhì)量保證；公路網(wǎng)；IP網(wǎng)
1 引言
自從20世紀(jì)90年代互聯(lián)網(wǎng)大規(guī)模進(jìn)入商業(yè)應(yīng)用，IP QoS就成為互聯(lián)網(wǎng)研究的一個(gè)重要方面，業(yè)界對(duì)其中關(guān)鍵技術(shù)如接納控制、整形和策略（shaping and policing）、信令和資源管理、排隊(duì)和調(diào)度、擁塞控制和隊(duì)列管理、QoS 路由等都有著深入的研究[1，2] 。但I(xiàn)P QoS在實(shí)際的工程領(lǐng)域推廣應(yīng)用并不普遍，大多數(shù)互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營商只是采取輕載(over-provisioning)設(shè)計(jì)來減輕對(duì)IP QoS的壓力[3，4]。而關(guān)于QoS所研究的算法則越來越復(fù)雜，過于復(fù)雜的算法無助于實(shí)際網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的開發(fā)，很難得到應(yīng)用，復(fù)雜的算法也不見得能夠適應(yīng)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的復(fù)雜環(huán)境[1,5,6]，同時(shí)無論是IntServ、DiffServ都需要在網(wǎng)絡(luò)的終端或邊緣處進(jìn)行大量的流量分類和標(biāo)識(shí)工作，給實(shí)際應(yīng)用和終端的支持帶來困難。從近年的三大會(huì)議(Sigcomm、Infocom和Globecom)發(fā)表的有關(guān)IP QoS的論文發(fā)現(xiàn)[6]，實(shí)際上業(yè)界對(duì)目前IP QoS的研究存在分歧和質(zhì)疑。IP QoS的目標(biāo)是什么？在IP網(wǎng)上能夠達(dá)到傳統(tǒng)電話網(wǎng)的QoS嗎？用什么指標(biāo)來衡量IP QoS？除了在流量算法方面的改進(jìn)外，是否需要在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和網(wǎng)絡(luò)體系上尋找解決IP QoS問題的突破？因此有必要從新的視角重新審視IP QoS問題。我們發(fā)現(xiàn)如果將電話交換網(wǎng)比作鐵路網(wǎng)，那么基于包交換的IP網(wǎng)絡(luò)則可以看作公路網(wǎng)[7]，可以借鑒公路網(wǎng)的一些規(guī)劃、運(yùn)營和研究經(jīng)驗(yàn)來分析IP QoS問題。如表1所示，我們將IP網(wǎng)和公路網(wǎng)、電話網(wǎng)、鐵路網(wǎng)的基本屬性進(jìn)行了類比，發(fā)現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行方式上，IP網(wǎng)絡(luò)和公路網(wǎng)有許多相似之處，而且兩者對(duì)外表現(xiàn)出來的一些現(xiàn)象頗為相似，如排隊(duì)、擁塞等。以下從公路網(wǎng)的視角來分析什么是IP QoS。
表1 IP網(wǎng)和公路網(wǎng)、電話網(wǎng)、鐵路網(wǎng)的特性比較
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基本屬性 |
IP 網(wǎng) |
公路網(wǎng) |
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電話網(wǎng)(PSTN) |
鐵路網(wǎng) |
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交換單元 |
IP包 |
汽車 |
時(shí)隙 |
車廂 |
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單元屬性 |
長度變化大，一個(gè)IP包就是一個(gè)基本單元 |
長度(速度)變化大，一個(gè)汽車就是一個(gè)基本單元 |
長度固定，由控制時(shí)隙加上數(shù)據(jù)時(shí)隙構(gòu)成復(fù)合單元 |
長度基本固定，火車頭加上車廂構(gòu)成復(fù)合單元 |
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單元標(biāo)識(shí) |
IP地址 |
車牌 |
時(shí)隙編號(hào) |
某一列車的第幾個(gè)車廂 |
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復(fù)用方式 |
統(tǒng)計(jì)復(fù)用 |
統(tǒng)計(jì)復(fù)用 |
時(shí)分復(fù)用 |
某一時(shí)段，某一區(qū)間只有一列火車運(yùn)行 |
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連接方式 |
無連接 |
無需連接 |
面向連接 |
面向連接 |
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尋址方式 |
根據(jù)報(bào)頭IP地址和網(wǎng)絡(luò)圖尋址 |
司機(jī)根據(jù)地圖尋址 |
根據(jù)信令和時(shí)隙編碼進(jìn)行尋址 |
根據(jù)通信信號(hào)和列車編組尋址 |
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交換節(jié)點(diǎn) |
路由器 |
交叉路口 |
電話交換機(jī) |
火車站/編組站 |
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接入方式 |
只有IP地址，隨意接入 |
只要有牌照，隨意接入 |
由運(yùn)營部門認(rèn)證接入，并且適配時(shí)隙 |
由運(yùn)營部門認(rèn)證接入，并且適配車廂 |
2 IP QoS問題溯源
盡管對(duì)IP QoS研究有很多年了，但是業(yè)界對(duì)它仍然沒有一個(gè)統(tǒng)一的定義[8，9]，從字面上理解為IP服務(wù)質(zhì)量，一般可認(rèn)為它是指IP分組或流通過網(wǎng)絡(luò)時(shí)的性能，這種性能通過一系列可度量的參數(shù)來描述：帶寬（bandwidth）、延遲(delay)、延遲抖動(dòng)(delay variation)、丟包率(loss ratio)和出錯(cuò)率(error ratio)等[9，10]。隨著對(duì)IP QoS研究的深入，對(duì)IP QoS定義的討論也更為細(xì)致，例如參考文獻(xiàn)[1]將用以上參數(shù)衡量的IP QoS分為三種形式：絕對(duì)的、統(tǒng)計(jì)的和時(shí)間平均的。通常多數(shù)研究總是希望IP網(wǎng)上能夠提供傳統(tǒng)電話網(wǎng)的QoS，特別是用以上參數(shù)嚴(yán)格衡量的端到端服務(wù)質(zhì)量保證。
2.1 為什么需要IP QoS
互聯(lián)網(wǎng)提供IP QoS的目標(biāo)是什么？它滿足什么樣的需求呢？對(duì)于互聯(lián)網(wǎng)的初期應(yīng)用而言，初期計(jì)算機(jī)(終端)的能力較弱和人們對(duì)互聯(lián)網(wǎng)的依賴性比較小，互聯(lián)網(wǎng)的“盡力而為”服務(wù)能力是足夠的。這與汽車發(fā)展初期對(duì)公路的要求比較類似，只要有基本連通性即可。
隨著計(jì)算機(jī)能力提升和更多商業(yè)應(yīng)用對(duì)互聯(lián)網(wǎng)依賴性的增強(qiáng)，人們希望互聯(lián)網(wǎng)能提供有別于“盡力而為”的服務(wù)能力。
對(duì)用戶和終端應(yīng)用來說，不僅希望互聯(lián)網(wǎng)的整體服務(wù)質(zhì)量可以持續(xù)改善，例如更高的帶寬，同時(shí)也希望能在一定代價(jià)的情況下獲得較高（或者明確）的服務(wù)質(zhì)量承諾，特別對(duì)商業(yè)客戶(應(yīng)用)提供有保證的服務(wù)能力是非常必要的。
對(duì)IP網(wǎng)絡(luò)研究者而言，更希望IP網(wǎng)一統(tǒng)天下(everything on IP)，IP網(wǎng)能夠取代傳統(tǒng)電話網(wǎng)，所以也希望IP網(wǎng)能夠提供像傳統(tǒng)電話網(wǎng)那樣的QoS承諾，特別是隨著路由器能力的加強(qiáng)和對(duì)TCP/IP研究的深入，提供嚴(yán)格的端到端服務(wù)保證能力似乎是理所當(dāng)然的。
如果能以較低的代價(jià)實(shí)現(xiàn)電話網(wǎng)一樣的QoS保證能力，IP網(wǎng)運(yùn)營商(ISP)會(huì)非常歡迎，但是由于互聯(lián)網(wǎng)的復(fù)雜性和IP應(yīng)用的多樣性，運(yùn)營商很難提供可測量的、嚴(yán)格的IP QoS服務(wù)承諾，而轉(zhuǎn)向更容易衡量和感知的服務(wù)水平協(xié)議(service level agreement，LSA),IP QoS手段也更多地是用于保證運(yùn)營商與客戶簽訂的SLA [11]。
因此，近期來看，IP QoS主要目標(biāo)是改善用戶的體驗(yàn)(quality of experience)、提供有一定保證的差異化服務(wù)能力、以及用以衡量和改善ISP的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營服務(wù)水平，保證向客戶提供更好的SLA。
2.2 IP網(wǎng)能否提供像傳統(tǒng)電話網(wǎng)那樣的QoS
我們先看一下公路網(wǎng)的情況，在交通繁忙時(shí)間，除了警車開道等特殊情況外，很難像鐵路那樣從絕對(duì)意義上保證汽車出行所需的時(shí)間，特別是端到端的時(shí)間；而汽車的速度、舒適度等服務(wù)指標(biāo)是跟汽車本身有很大關(guān)系。另一方面，道路有設(shè)計(jì)時(shí)速和等級(jí)，交叉道口有通行能力等設(shè)計(jì)指標(biāo)，公路通過劃分車道、紅綠燈、警察、交通法規(guī)等手段保證通行能力盡可能達(dá)到設(shè)計(jì)水平。公路網(wǎng)提供了一種相對(duì)的、統(tǒng)計(jì)意義上的服務(wù)質(zhì)量保障。
傳統(tǒng)電話網(wǎng)（PSTN）提供一種嚴(yán)格的、有保證的服務(wù)質(zhì)量能力，因此，人們往往也希望IP網(wǎng)能夠提供像PSTN那樣嚴(yán)格的QoS，IP網(wǎng)是否能夠提供這種QoS保障呢？
為什么PSTN能夠提供嚴(yán)格的QoS? 這是因?yàn)镻STN是針對(duì)語音這種單一業(yè)務(wù)來建設(shè)，網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量就是語音業(yè)務(wù)質(zhì)量，可以說PSTN是以效率(時(shí)分復(fù)用)、復(fù)雜性(面向連接、電路交換)、接入控制(不易接入)、單一業(yè)務(wù)為代價(jià)換來的實(shí)際網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行能力能夠達(dá)到其設(shè)計(jì)能力。
IP報(bào)文采用了無連接、長度可變、最短路徑尋址、統(tǒng)計(jì)復(fù)用、無接納控制等技術(shù)。因此，IP網(wǎng)絡(luò)有較高的效率、簡單和易接入等優(yōu)勢(shì)，如果要求IP網(wǎng)絡(luò)能夠提供像PSTN那樣的服務(wù)質(zhì)量，那必將犧牲IP網(wǎng)現(xiàn)有的特點(diǎn)，從這一意義上說，IP網(wǎng)對(duì)所有業(yè)務(wù)都保證嚴(yán)格的QoS可能得不償失。
正是IP網(wǎng)和電路網(wǎng)之間基本機(jī)理的不同，使得它們對(duì)QoS的要求、定義和提供手段是不相同的。IP網(wǎng)很難提供傳統(tǒng)電話網(wǎng)那樣的QoS保證。IP網(wǎng)絡(luò)可能更多地需要像公路網(wǎng)那樣提供適應(yīng)自身應(yīng)用(和客戶)需要的服務(wù)質(zhì)量保證。
2.3 什么是合適的IP QoS
盡管可以用帶寬、丟包率、延遲、抖動(dòng)等指標(biāo)來衡量IP網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量，但是IP網(wǎng)絡(luò)提供的QoS保證應(yīng)該是一種相對(duì)差異化的、統(tǒng)計(jì)意義上的QoS能力[1，9]。QoS服務(wù)能力的獲得是有代價(jià)的，因此不同的用戶(應(yīng)用)對(duì)QoS需求不同，并且大多數(shù)情況希望服務(wù)能力是在預(yù)期范圍內(nèi)的，滿足使用體驗(yàn)的需要。因此，可以對(duì)IP網(wǎng)絡(luò)有嚴(yán)格的設(shè)計(jì)能力要求，但是很難有嚴(yán)格的QoS服務(wù)承諾(實(shí)際上也難以準(zhǔn)確測量IP QoS)。
除了使用具有一定可測量性的傳統(tǒng)QoS指標(biāo)外，還可以考慮采用新的指標(biāo)來衡量IP QoS，例如服務(wù)可用性(service availability)。參考文獻(xiàn)[11]定義服務(wù)可用性為SLA的一項(xiàng)指標(biāo)，是指IP網(wǎng)絡(luò)能成功轉(zhuǎn)發(fā)IP報(bào)文到目的地的時(shí)間比例，一般可用于衡量ISP服務(wù)水平。參考文獻(xiàn)[11]中主要針對(duì)網(wǎng)絡(luò)故障的情況定義服務(wù)可用性指標(biāo)，其實(shí)還可以考慮網(wǎng)絡(luò)擁塞導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)不可用的情況。
同時(shí)，我們認(rèn)為IP QoS網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)能力是分層次，除了滿足大多數(shù)用戶良好體驗(yàn)的基本QoS能力和滿足商業(yè)應(yīng)用的差異化的QoS能力外，IP網(wǎng)絡(luò)還需要提供最低QoS能力和緊急情況下的QoS能力。最低服務(wù)能力是指在最差情況下互聯(lián)網(wǎng)能夠提供的服務(wù)能力保證，最低服務(wù)能力可以用帶寬、時(shí)延指標(biāo)來衡量，以滿足業(yè)務(wù)對(duì)互聯(lián)網(wǎng)可靠性的要求，改善用戶體驗(yàn)。緊急服務(wù)能力保證是提供一種類似于公路網(wǎng)的警車開道的服務(wù)能力，用以保證臨時(shí)性關(guān)鍵應(yīng)用的服務(wù)質(zhì)量和緊急狀態(tài)下的特定應(yīng)用的服務(wù)質(zhì)量，例如災(zāi)難情況下，對(duì)救災(zāi)、指揮等關(guān)鍵應(yīng)用，可以提供一種類似公路網(wǎng)上發(fā)特別通行證以保證重要車輛通行的優(yōu)先服務(wù)能力。
IP網(wǎng)絡(luò)需要像公路網(wǎng)那樣提供適應(yīng)自身應(yīng)用(和客戶)需要的服務(wù)質(zhì)量保證�？梢砸环矫嫱ㄟ^設(shè)備能力的提升使得設(shè)計(jì)能力得到提高（好比修高等級(jí)公路）；另一方面采取措施使得網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際運(yùn)行能力符合設(shè)計(jì)能力，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷超過網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)能力時(shí)進(jìn)行適時(shí)的網(wǎng)絡(luò)改造和擴(kuò)容，以提供不斷提高的基本的服務(wù)質(zhì)量保證，并且逐步增加對(duì)互聯(lián)網(wǎng)的控制能力，以便提供差異化、最低和緊急的QoS能力。
3 實(shí)用化的IP QoS技術(shù)分析
為了保證用戶對(duì)IP網(wǎng)絡(luò)的可接受性，特別是適應(yīng)接入帶寬增加，運(yùn)營商和設(shè)備廠商對(duì)IP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行改進(jìn)，以保證大多數(shù)用戶可接受的服務(wù)質(zhì)量。下面從公路網(wǎng)的視角對(duì)目前在IP網(wǎng)絡(luò)中得到應(yīng)用的IP QoS相關(guān)技術(shù)做簡單對(duì)比分析。
3.1 提高網(wǎng)絡(luò)的硬件通行能力
提高網(wǎng)絡(luò)承載能力仍然是保證基本服務(wù)質(zhì)量的基礎(chǔ)。如同公路網(wǎng)一樣為了適應(yīng)汽車技術(shù)的發(fā)展，只有提供更寬的道路、更高等級(jí)的路面才能保證更好的質(zhì)量服務(wù)；對(duì)互聯(lián)網(wǎng)而言，只有網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬增加，交換節(jié)點(diǎn)(路由器)的帶寬和功能提升，才有可能實(shí)現(xiàn)更好的質(zhì)量服務(wù)能力。例如目前路由器的容量與早期NSFNet的路由器相比增加了106倍，骨干節(jié)點(diǎn)IP傳輸帶寬也大致增加了104倍。
光傳輸網(wǎng)的廣泛應(yīng)用(對(duì)應(yīng)于公路中的提高設(shè)計(jì)時(shí)速)和路由器無阻塞交換能力(對(duì)應(yīng)公路中的改平面道口為立體交叉道口)的提升，也使IP報(bào)文傳送時(shí)延有了較大改進(jìn)，并且在骨干網(wǎng)絡(luò)采用輕載設(shè)計(jì)。針對(duì)主要TCP應(yīng)用的改進(jìn)[12]和路由器在丟包與隊(duì)列管理方面的優(yōu)化也使網(wǎng)絡(luò)能更好地適應(yīng)承載業(yè)務(wù)(好比改進(jìn)公路以更好適應(yīng)汽車)，提高網(wǎng)絡(luò)的硬件通行能力。
3.2 提供差異化的服務(wù)質(zhì)量保證
大多數(shù)用戶對(duì)IP服務(wù)質(zhì)量只是一個(gè)相對(duì)的、統(tǒng)計(jì)意義上的需求，但是不同的用戶對(duì)IP QoS還是存在差異化的需求。因此，需要提供差異化的QoS能力。
一般來說，客戶對(duì)QoS需求可以分為三大類：最嚴(yán)格要求的用戶可以不計(jì)代價(jià)，這樣可以為其提供IP專網(wǎng)或者其他網(wǎng)絡(luò)承載方式；對(duì)那些希望花一部分代價(jià)獲取較高質(zhì)量服務(wù)的用戶，可以為其提供單獨(dú)的或者優(yōu)于其他用戶的傳輸通道，如提供一個(gè)單獨(dú)的、有整體質(zhì)量保證的專用核心網(wǎng)，如中國電信建設(shè)的CN2[13]；或者在網(wǎng)絡(luò)接入和城域部分，使用DiffServ或者M(jìn)PLS提供相對(duì)好的質(zhì)量保證；對(duì)質(zhì)量服務(wù)不敏感的客戶，則提供大眾化的“盡力而為”承載服務(wù)。
對(duì)應(yīng)公路網(wǎng)而言：對(duì)第一類客戶可提供警車開道、專用道路或改乘飛機(jī)等方式保證其質(zhì)量要求；對(duì)第二類客戶，提供收費(fèi)的省際高速公路和城市道路中的快車道以滿足其需求；對(duì)第三類用戶，提供基本的道路通行能力和免費(fèi)的但是路面較差的省際公路。
因此，通過MPLS結(jié)合DiffServ手段和建設(shè)單獨(dú)的專網(wǎng)來提供差異化的服務(wù)質(zhì)量保證是現(xiàn)實(shí)的一種選擇[13]，也會(huì)取得較好的效果。如中國電信建設(shè)的CN2網(wǎng)絡(luò)將用于承載高收益的應(yīng)用，如VOIP和企業(yè)應(yīng)用等[14]。
3.3 提高網(wǎng)絡(luò)對(duì)流量的控制能力
早期的互聯(lián)網(wǎng)對(duì)IP業(yè)務(wù)流量是一視同仁的，但是隨著IP流量增加和應(yīng)用的廣泛，需要增加網(wǎng)絡(luò)對(duì)流量的控制能力。就好比公路發(fā)展了就必須制定交通規(guī)則，必須有紅綠燈和警察。目前IP網(wǎng)絡(luò)對(duì)流量的控制能力主要有:
通過MPLS和DiffServ對(duì)流量分類和標(biāo)識(shí)，以便區(qū)別對(duì)待，包括接入控制、丟包、排隊(duì)策略等，就好比給汽車上牌照，給公路劃分快、慢車道。但是部署和管理MPLS和DiffServ相對(duì)復(fù)雜，目前大規(guī)模應(yīng)用還不多，有效性還有待檢驗(yàn)。
通過路由協(xié)議[15]和MPLS[16]提供流量工程能力，以便人工干預(yù)疏導(dǎo)流量，就好比用交通警察和紅綠燈來控制流量。
在網(wǎng)絡(luò)接入側(cè)可以進(jìn)行接納控制，就好比在道路入口限制通行能力。
在路由器無阻塞交換中劃分隊(duì)列以便更好地交換，就好比在十字路口劃分車道和轉(zhuǎn)向。
應(yīng)該說這些實(shí)用化的IP QoS技術(shù)基本上是以相對(duì)簡單、有效為原則，不追求完美，也可以認(rèn)為是盡力而為地提供IP QoS。
4 公路網(wǎng)對(duì)IP QoS下一步研究的啟示
以上我們對(duì)比公路網(wǎng)的情況分析了在網(wǎng)絡(luò)中用于改善IP QoS的一些方法，下面著重參考公路網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和流量控制三方面探討有可能進(jìn)一步改善IP QoS的方法。
為改善通行質(zhì)量，公路網(wǎng)結(jié)構(gòu)很重要的一點(diǎn)是建立了高速直達(dá)通道(高速公路) 以及大中城市里的高架橋和環(huán)路等，以減少所經(jīng)道口的數(shù)目，同時(shí)在熱點(diǎn)地區(qū)間或者線路間修建快速聯(lián)絡(luò)線，以改善局部交通情況。這一點(diǎn)對(duì)互聯(lián)網(wǎng)而言也是非常重要的，目前互聯(lián)網(wǎng)的直達(dá)通道太少，一個(gè)IP報(bào)文經(jīng)歷的跳數(shù)較多，這與路由器的層次太多有關(guān)，因此對(duì)互聯(lián)網(wǎng)來說，可以考慮在熱點(diǎn)地區(qū)之間建立直達(dá)路由，在大城市內(nèi)建立快速路，并設(shè)計(jì)好相應(yīng)的流量工程措施。
對(duì)公路網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)而言，吞吐率都是衡量網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)性能的關(guān)鍵指標(biāo)。但是從局部網(wǎng)絡(luò)而言，在某些節(jié)點(diǎn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)流量控制(或者提前丟包)會(huì)對(duì)局部網(wǎng)絡(luò)整體性能的改善有好處，因此，建立基于路由器端口層次的節(jié)點(diǎn)間流量的區(qū)域聯(lián)網(wǎng)控制是有必要的。另外，進(jìn)出立交橋處或環(huán)網(wǎng)出口一般是容易擁堵的地方，對(duì)公路網(wǎng)而言，一般會(huì)采用較長的引路或者迂回來減少擁堵的發(fā)生，對(duì)IP網(wǎng)絡(luò)而言，在進(jìn)出骨干網(wǎng)這種流量變化較大的地方也容易出現(xiàn)擁塞現(xiàn)象，可以考慮增加流量匯聚層或者采用一定的流量迂回策略來減少擁塞。
公路網(wǎng)一般采用單行線、限制某一路段、某一時(shí)間內(nèi)的車輛通行種類、路口繳費(fèi)、路段限速（不能低于某一速度）、有些路段不同的費(fèi)用等措施對(duì)通行流量進(jìn)行控制。而IP網(wǎng)絡(luò)一般只在邊緣的接入控制層有一定的流量控制能力，這方面的流量控制能力需要加強(qiáng)，例如可以考慮在網(wǎng)絡(luò)繁忙時(shí)限制P2P下載業(yè)務(wù)。因此，互聯(lián)網(wǎng)需要在網(wǎng)絡(luò)邊緣建立有效的流量識(shí)別和標(biāo)識(shí)能力，根據(jù)預(yù)先配置或者動(dòng)態(tài)地在某些路由上對(duì)特定流量進(jìn)行控制。根據(jù)流量情況，交通臺(tái)可臨時(shí)指揮車輛繞道，因此對(duì)互聯(lián)網(wǎng)來說也需要能夠提供一種機(jī)制，在某些鏈路擁塞時(shí)，使流量能夠自動(dòng)繞行疏導(dǎo)，即臨時(shí)讓路由器不按OSPF最短徑方式選路。
人們對(duì)互聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)質(zhì)量要求是動(dòng)態(tài)變化的，并且要求越來越高，單純靠在流量算法方面的改進(jìn)是很難進(jìn)一步提高IP QoS能力的。根據(jù)以上分析可以看出從網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和網(wǎng)絡(luò)體系上尋找解決IP QoS問題的空間還是比較大的，并且這方面的改進(jìn)一般不影響IP報(bào)文的基本轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制，隨著互聯(lián)網(wǎng)設(shè)施越來越多地由專業(yè)化的商業(yè)ISP公司來部署和管理，從網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和網(wǎng)絡(luò)體系上改進(jìn)IP QoS也是可行的，可以與傳統(tǒng)的流量控制技術(shù)相結(jié)合提供合適的IP QoS服務(wù)保障。
5 小結(jié)
人們常將互聯(lián)網(wǎng)比作“信息高速公路”，本文將電話網(wǎng)比作鐵路，將互聯(lián)網(wǎng)比作公路來探討IP QoS問題。主要從公路網(wǎng)的視角分析了IP QoS的定義、實(shí)際應(yīng)用中有助于改善IP QoS的方法，并討論了進(jìn)一步改善IP QoS的可能的方向。
以上的對(duì)比分析只是借助公路網(wǎng)來進(jìn)一步理解IP QoS這個(gè)難題，公路網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)本身還是有許多不同。例如汽車由智能的人來駕駛，而IP報(bào)文則由路由器按照目的地址轉(zhuǎn)發(fā)；IP網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間的距離長短對(duì)性能影響很小，因此可以采用迂回的方式，而公路網(wǎng)的距離長短對(duì)路由決策有很大影響；IP網(wǎng)完全是由路由器這個(gè)電子設(shè)備來控制的，應(yīng)該說控制手段和能力比公路網(wǎng)強(qiáng)。
盡管公路網(wǎng)與IP網(wǎng)絡(luò)有很大的不同，用公路網(wǎng)來類比IP網(wǎng)不一定很準(zhǔn)確，但借著公路網(wǎng)這面鏡子，我們還是可以從另外一個(gè)角度來重新認(rèn)識(shí)IP QoS問題，分析目前IP QoS研究的困境，希望借此能拋磚引玉，促進(jìn)當(dāng)前IP QoS研究走上一個(gè)新臺(tái)階。
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Understanding IP QoS From the View of Road Network
Wang Yahong1，2， Wu Hequan3
(1.Beijing University of Posts and Telecommunications,Beijing 100876,China; 2.China Academy of Telecommunications Technology,Beijing 100083,China; 3.Chinese Academy of Engineering,Beijing 100038,China）
Abstract IP QoS has been studied thoroughly in recent years, however few IP QoS technologies have been adopted in a real IP network and the algorithms for IP QoS have become more and more complicated. In this paper, we rethink the IP QoS problem from the view of road networks, and put forward that we need an appropriate and statistical IP QoS which can be provided by Internet. Also we analyze the successful methods in the real network to improve IP QoS, such as to enhance the traffic throughput, to provide different ability for quality of service and enrich the control ability to IP traffic. Finally we give our view to some illumination for further IP QoS research
Key words IP QoS, road network,IP network
