IP网络及其QoS技术发展研究(中)

3、IP技术带宽保障机制

在IP网络中，端到端的带宽保障机制涉及中继链路、网络节点、路由协议的共同参与，目前中继链路和网络节点设备已经获得了较大的发展，中继带宽设置和设备处理能力基本可满足当前的业务发展的需求，业界尤其是设备厂商对此有着较为乐观的展望。当前热点问题更多集中在对路由协议的研究上，也就是如何避免对网络资源的不合理使用。

3.1　传统IP技术的带宽保障机制

IP技术最初的设计目的是进行高效的数据传输，其提供的“尽力而为”的服务很难保证传送时延要求。IP技术执行的动态路由协议，不论是OSPF或IS-IS，其本质都是最短路由优先，由网络自行根据状态进行收敛，并更新路由表，最终依靠路由表为IP包引导下一跳传送，其优点是简单、开放、兼容和易扩展。

但该机制同时带来的缺点有：同会话流的不同分组包可能经不同路由到达；在网络层不保障传递结果，若在设定时间内未收到接收确认，由应用层启动重发机制；会话流在传输中不了解网络整体情况，可能出现部分网络拥塞而其他部分空闲的不合理现象。

传统IP技术不能保障IP QoS已经是业界定论，目前不断提高的中继带宽和节点处理能力，只是使得业务满足QoS的概率得到了提高，但并不意味着能保障QoS。

3.2　IP QoS体系结构

当前的IP服务质量体系结构主要有IETF建议的IntServ体系和DiffServ体系。

(1)IntServ模型

集成服务的基本思想是在传送数据之前，根据业务的服务质量需求进行网络资源预留，从而为该数据流提供端到端的服务质量保证。IntServ模型使用资源预留协议(RSVP)，这一模型的思想是“为了给特定的客户包流提供特殊的QoS，要求路由器必须能够预留资源，反过来要求路由器中有特定流的状态信息”。

IntServ模型的优点是能够提供绝对有保证的QoS。RSVP运行在从源端到目的端的每个路由器上，经过改进可以监视每个流，以防止其消耗比其请求、预留和预先购买的要多的资源。集成服务虽然能提供确定的服务质量保证，但是它需要在网络中维护每个流的状态，因而扩展性差，对路由器的要求高，难以在大型IP网络中实施。

(2)DiffServ模型

区分服务的基本思想是将用户的数据流按照服务质量要求来划分等级，任何用户的数据流都可以自由进入网络，但是当网络出现拥塞时，级别高的数据流在排队和占用资源时比级别低的数据流有更高的优先权。区分服务只包含有限数量的业务级别，状态信息数量少、实现简单、扩展性较好。目前，区分服务是业界认同的IP骨干网的服务质量解决方案。它的不足之处是不能为每个单独的IP流提供端到端的质量保证，此外，由于标准还不够详尽，不同运营商的网络之间很难进行服务质量参数的协商和调整。

区分业务本质上只是实现了一种相对的优先级策略，因此并不能严格保证业务端到端的QoS。

3.3　MPLS技术

多协议标记交换(MPLS)最初并不是作为一个QoS的解决方案提出的，而是以一个新的转发机制的角色出现，其主要思想是将二层交换和三层路由有机结合，将二层的快速转发引入第三层，提高路由器的转发性能。

如果说IntServ和DiffServ是从资源分配角度来保证QoS，那么MPLS更多地则是从优化整体网络性能角度提供了对实现QoS的支持，包括面向连接的QoS支持和流量工程(TE)两个方面：

(1)连接的QoS支持

MPLS网络中分组在转发之前就已经有了一条源端到目的端的路径LSP(标记交换路径)。该LSP类似于ATM中的虚电路，实际它就是发送主机到接收主机的中间