下一代网络NGN中QoS的研究分析

网络体系结构的演变和宽带技术的发展推动并加快了传统网络向下一代网络（NGN|0">NGN）的演进。随着网络规模的扩大、应用的逐步扩展，特别是具有实时要求的新兴业务（如VoIP、视频会议、多媒体远程教学、视频点播等）不断出现，更要求通信网络能提供高效的端到端的服务质量支持；同时用户对网络服务质量（QoS，QualityofService）的要求也越来越高。因此，如何提供端到端的QoS将是NGN的核心问题之一。

2、NGN的体系结构及其QoS问题

2.1NGN体系机构

NGN是以软交换为核心，采用开放、标准体系结构，能够同时提供话音、视频、数据等多种业务。

软交换技术是下一代业务网络的核心技术，也是NGN的关键技术之一。软交换的基本含义是把呼叫控制从媒体网关中分离出来，通过服务器上的软件实现基本呼叫控制功能，包括呼叫选路、管理控制、连接控制、（建立会话、拆除会话）和信令互通。软交换的主要设计思想是业务/控制与传送/接入分离，各实体间通过标准的协议进行连接和通信，其主要功能包括以下几部分：1）呼叫控制功能；2）业务提供功能；3）业务交换功能；4）互通功能；5）SIP代理功能；6）计费功能；7）网管功能；8）路由、地址解析和认证功能；9）H.248终端、SIP终端、MGCP终端的控制和管理功能；10）七号信令（即MTP及其应用部分）功能；11）H.323终端控制、管理功能（任选）。

软交换的功能结构如图1所示。

图1 软交换系统结构示意图

2.2NGN中的QoS问题

就QoS而言，软交换网络和Internet有两个重要的不同之处。首先，软交换网络是一个多媒体通信网络，不但要支持IP网络的传统数据应用，而且要支持高质量的实时音视频通信业务。其次，软交换网络是一个商业运营网络，必需向用户提供承诺的服务质量，而且需根据所提供的服务质量计费。因此，必须根据不同的应用需求，提供相应的QoS。

在技术上，软交换网络和传统的GSTN也有很大的不同。GSTN是电路交换网络，当网络话务量大到一定程度时，由于网络资源全部被占用，交换机将拒绝后来的呼叫请求。拒绝一个呼叫只影响一个用户，对于正在进行中的呼叫没有任何影响。软交换网络是资源统计复用的分组网络，当网络业务量增大时，网络资源使用出现拥塞，后续的呼叫虽然仍可以进入网络，但是其QoS将下降，不但如此，正在进行中的呼叫的QoS也将受到影响。因此，软交换网络中的QoS问题比GSTN中的要复杂的多。

在NGN中实现端到端的QoS包括以下方面：端到端的涵义、边界的定位、UNI的范围；定义端到端的多媒体QoS等级和单个媒体流注册QoS等级的方式；准入控制和资源管理，包括网络层实体和应用层实体之间的互操作；指明在网内如何用低层的QoS机制获得高层的QoS以及低层的域内QoS控制。

3、QoS框架模型和关键技术

3.1QoS框架模型

NGN中支持QoS的框架模型的核心是一系列用以控制网络性能、防止网络资源争用的模块，可归纳为设计多个平面的综合技术：管理平面、控制平面和数据平面，如图2所示。

图2 QoS框架模型

管理平面：需要定义SLS、管理策略和度量标准，据此配置整个网络的资源。

控制平面：需要进行接纳控制、支持流量工程的QoS选路和资源预留。

数据平面：需要对数据流进行整形、管制、排队等一系列处理，并实施缓存管理和拥塞避免控制。

3.2QoS实现的关键技术

3.2.1综合服务模型和资源预留协议（IntServ/RSVP）

IntServ/RSVP服务模型在IETFRFC1633中进行了定义。RFC1633将资源预留协议RSVP作为IntServ结构中的主要信令协议。其基本思想就在于以资源预留的方式来实现QoS保障，RSVP是其核心部分。

在服务层次上，IntServ/RSVP提供了3种级别的业务：

1）端到端的质量保证型服务：保证带宽、限制延迟、无丢包。

2）可控负载型服务：类似于在当前的一个负载较轻网络中实现的尽力而为业务的服务质量。

3）尽力而为的服务：类似当前Internet在提供的尽力而为的服务。

在结构层次上，IntServ/RSVP服务模型主要由四个部分构成：信令协议RSVP，接入控制器，分类器以及包调度器。

在实现层次上，综合服务需要所有路由器在控制路径上处理每个流的信令消息并维护每个流的路径状态和资源预留状态，在数据路径上执行流的分类、调度和缓冲区管理。具体而言，资源预留协议RSVP负责逐点地建立或者拆除每个流的资源预留软状态，也即建立或拆除数据传输路径；接入控制器根据链路和网络节点的资源使用情况以及QoS请求的具体要求，来决定是否接受