关于下一代网络VoIP业务的QoS体系结构研究.doc

关于下一代网络VoIP业务的QoS体系结构研究 　　1 概述随着Internet技术的快速发展，各种服务和应用不断产生。IP电话（VoIP）技术成为现在最有前途的技术之一，全球许多国家开通了IP电话的运营业务。IP电话业务在中国更是得到了迅猛发展，特别是中国联通已经建成了世界上最大的VoIP网络。IP电话的成功源于它具有的以下优势：· 一个PSTN电话需要独占64kbit/s的带宽，而IP电话一般只需要复用6~8kbit/s或者更少的带宽，从而大大提高了VoIP承载网络的利用效率。· IP电话使新运营商在长途电话业务上能够以一种经济有效的方式和传统电信运营商竞争。· 从网络的长远发展来看，IP电话为一些增值业务提供了应用经验，比如可视电话、可视电话会议、远程医疗、远程教育、语音浏览器等。· 由于目前的政策因素，VoIP网络的网间结算费用较低，也降低了VoIP网络的运营成本。而且IP网络与传统的PSTN的融合已经成为电信网络发展的必然趋势，NGN（Next Generation Network）将是一个基于IP的综合业务平台。无论从市场角度，还是从技术发展趋势来看，对于现有的IP网络或是NGN，利用IP技术来提供语音业务都是极为重要的。VoIP是典型的实时性业务，与QoS（Quality of Service）的联系尤为密切，对于QoS有很高的要求。用户在使用VoIP业务的时候，最关心的就是通话的语音质量问题。但是现在的VoIP缺少QoS保证。如何保证VoIP的QoS成为了VoIP网络向NGN目标演进必须解决的问题，也是NGN研究的关键问题之一。因此，本文将VoIP的QoS作为研究的特定对象。2 VoIP 的 QoS需求有一种方案认为可以较好地解决VoIP QoS问题，就是增加网络带宽。其实，这只是解决VoIP QoS问题的一个方面。IP网的流量具有突发性，流量出现突发时，网络会出现拥塞，产生的较大的时延和抖动会严重影响实时性的VoIP业务，这不是增加网络带宽就能解决的，还需要有其他机制来保证。在分析VoIP QoS的保证机制前，我们先看一下VoIP的QoS需求。（1）在呼叫控制器接受呼叫请求及为呼叫分配资源后，呼叫应该自始至终具有所要求的语音质量。 （2）除非是物理故障，已经建立的呼叫能够不受网络状况变化的干扰。在IP网络上，这种干扰经常出现，比如网络中其他部分的一些流量突然重路由到一条链路上，那么这条链路的流量就会急剧增加以至干扰正在通话中的呼叫。（3）VoIP网络必须能够处理大量的呼叫建立请求。现在的窄带交换在忙时能处理数百万个试呼，VoIP网络也应达到相当的容量。（4）当网络超负荷时，为了不降低网络的传输能力应能拒绝不再能传输的呼叫。有时，试呼数会远远地超过网络的传输能力，这就需要有效的资源预留机制来解决这个矛盾。（5）对于紧急呼叫和高优先级的呼叫，应该能够优先处理并能保证其通话质量。比如像110、119这样的呼叫。（6）呼叫建立时间应该相当于现在的PSTN。在IP网络上的资源预留机制不应该大大增加呼叫建立时间。（7）网络能够经受拒绝服务攻击和欺诈攻击等。（8）在特殊情况下网络还需要支持抢占呼叫（call pre-emption）。网络能够把已经分配给一个呼叫的资源收回分配给另一个新的呼叫。现在的PSTN支持上面所有的需求。而当前的VoIP的QoS离这些需求还有很大的差距。这是由于IP技术是一种面向无连接的技术，IP网络最初是为提供尽力而为（best effort）服务而设计的。适合于非实时的数据业务，而对于语音等实时通信业务，QoS就变得难以保证。为了使VoIP能提供和PSTN相当的服务质量，就要求IP网络能够提供新的机制来保证VoIP业务的合理的、可预测的QoS。3 NGN对VoIP的QoS保证机制到目前，人们对IP QoS已经做了大量的研究，提出了很多的QoS技术。接下来我们着重讨论最有可能在NGN中保证VoIP QoS的机制：集成服务（IntServ）、区分服务（DiffServ）、多协议标签交换（MPLS）、子网带宽管理（SBM）等。1. 集成服务（IntServ）IntServ通过端到端的资源预约协商，在发送方到接收方之间建立起一条保证满足QoS需求的路径。在IntServ网络中，一个终端应用发出包含QoS相关信息的请求后，网络使用接纳控制（admission control）和带宽管理策略来分配带宽、处理器、存储空间等资源，并由接受者来最终决定是否接受这一请求。IntServ网络的每一个节点都需要保留资源如何分配、路由如何维护更新和选路（routing）的相关信息和状态，同时，必须保留一张分组类别状态表，用来判断如何将收到的