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[摘要]华北石油通信公司目前已经建成以任丘为中心，以霸州、万庄、河间、辛集为骨干网节点的星型万兆网络，拥有65座ADSL局端设备，各地均具备以太网接入能力，共承载用户5万余户。根据公司制定的下一代网络接入方案FTTB+EPON，在有线电视HFC网光缆一个芯线上，采用OLT作为核心传输设备，OLT下面是ONU+SWITCH的接入方式，用户终端通过认证直接接入互联网，用于开展数据通信等交互式多功能业务。随着多媒体网关的引入，电视信号、电话信号、网络数据信号等都将接入宽带IP承载网，各业务对网络的要求各异，多种信号同时运行在一条传输通道上，必将带来不同程度的风险，为了解决上述问题，保证重要业务的正常运行，因此引入质量服务保证机制（即QoS）。
[关键词]QoS 网络 融合 应用
中图分类号：TN943.6文献标识码：A 文章编号：
一、主要技术原理介绍
QoS（Quality of Service）即服务质量。对于网络业务，服务质量包括传输的带宽、传送的时延、数据的丢包率等。在網络中可以通过保证传输的带宽、降低传送的时延、降低数据的丢包率以及时延抖动等措施来提高服务质量。在正常情况下，如果网络只用于特定的无时间限制的应用系统，并不需要QoS，比如Web应用，或E-mail设置等。但是对关键应用和多媒体应用就十分必要。当网络过载或拥塞时，QoS 能确保重要业务量不受延迟或丢弃，同时保证网络的高效运行。
在因特网创建初期，没有意识到QoS应用的需要。在因特网创建初期由于数据格式种类的单一，它们完全没有派上用场。依发送和接收者看来，数据包从起点到终点的传输过程中会发生许多事情，并产生如下有问题的结果：
1、丢失数据包：当数据包到达一个缓冲器（buffer）已满的路由器时，则代表此次的发送失败，路由器会依据网络的状况决定要丢弃一部份、不丢弃或者是所有的数据包，而且这不可能在预先就知道，接收端的应用程序在这时必须请求重新传送，而这同时可能造成总体传输严重的延迟。
2、延迟：或许需要很长时间才能将数据包传送到终点，因为它会被漫长的队列迟滞，或需要运用间接路由以避免阻塞；也许能找到快速、直接的路由。总之，延迟非常难以预料。
3、传输顺序出错：当一群相关的数据包被路由经过因特网时，不同的数据包可能选择不同的路由器，这会导致每个数据包有不同的延迟时间。最后数据包到达目的地的顺序会和数据包从发送端发送出去的顺序不一致，这个问题必须要有特殊额外的协议负责刷新失序的数据包。
4、出错：有些时候，数据包在被运送的途中会发生跑错路径、被合并甚至是毁坏的情况，这时接收端必须要能侦测出这些情况，并将它们统统判别为已遗失的数据包，再请求发送端再送一份同样的数据包。
二、QoS提供以下三种服务模型
下面从QoS服务模型出发，对目前使用最多、最成熟的一些QoS技术进行下简单描述。在特定的网络环境下合理的使用这些技术，可以有效地提高服务质量，有利于相关业务的顺利开展。通常QoS提供以下三种服务模型：
1、Best-Effort service（尽力而为服务模型）
Best-Effort服务模型Best-Effort是一个单一的服务模型，也是最简单的服务模型。对Best-Effort服务模型，网络尽最大的可能性来发送报文。但对时延、可靠性等性能不提供任何保证。 Best-Effort服务模型是网络的缺省服务模型，通过FIFO队列来实现。它适用于绝大多数网络应用，如FTP、E-Mail等。
2、Integrated service（综合服务模型，简称Int-Serv）
Int-Serv服务模型Int-Serv是一个综合服务模型，它可以满足多种QoS需求。该模型使用资源预留协议（RSVP），RSVP运行在从源端到目的端的每个设备上，可以监视每个流，以防止其消耗资源过多。这种体系能够明确区分并保证每一个业务流的服务质量，为网络提供最细粒度化的服务质量区分。 但是，Inter-Serv模型对设备的要求很高，当网络中的数据流数量很大时，设备的存储和处理能力会遇到很大的压力。Inter-Serv模型可扩展性很差，难以在Internet核心網络实施。
3、Differentiated service（区分服务模型，简称Diff-Serv）
Diff-Serv服务模型Diff-Serv是一个多服务模型，它可以满足不同的QoS需求。与Int-Serv不同，它不需要通知网络为每个业务预留资源。区分服务实现简单，扩展性较好。
可以看到，上述三种服务模型各有利弊，如何选择适合自身网络环境以及业务特点的QoS模型是十分重要的。
三、QoS业务数据操作
选择了合适的QoS模型，下面就是进行实际的QoS应用了，但是还有个重要技术问题，如果要应用QoS，需要对应用QoS的业务数据进行以下三种操作：
1.分类
分类是指具有QoS的网络能够识别哪种应用产生哪种数据包。没有分类，网络就不能确定对特殊数据包要进行的处理。所有应用都会在数据包上留下可以用来识别源应用的标识。分类就是检查这些标识，识别数据包是由哪个应用产生的。具体的分类方法这里不再详述。
2.标注
在识别数据包之后，要对它进行标注，这样其他网络设备才能方便地识别这种数据。由于分类可能非常复杂，因此最好只进行一次。识别应用之后就必须对其数据包进行标记处理，以便确保网络上的交换机或路由器可以对该应用进行优先级处理。通过采纳标注数据的两种行业标准，即IEEE 802.1p或差异化服务编码点（DSCP），就可以确保多厂商网络设备能够对该业务进行优先级处理。
在选择交换机或路由器等产品时，一定要确保它可以识别两种标记方案。虽然DSCP可以替换在局域网环境下主导的标注方案IEEE 802.1p，但是与IEEE 802.1p相比，实施DSCP有一定的局限性。在一定时期内，与IEEE 802.1p 设备的兼容性将十分重要。作为一种过渡机制，应选择可以从一种方案向另一种方案转换的交换机。
3.优先级设置
如果网络可以区分电话通话和网上浏览，使用优先级处理就可以确保进Internet上大型下载的同时不中断电话通话。为了确保准确的优先级处理，所有业务量都必须在网络骨干内进行识别。在工作站终端进行的数据优先级处理可能会因人为的差错或恶意的破坏而出现问题。黑客可以有意地将普通数据标注为高优先级，窃取重要商业应用的带宽，导致商业应用的失效。这种情况称为拒绝服务攻击。通过分析进入网络的所有业务量，可以检查安全攻击，并且在它们导致任何危害之前及时阻止。
四、结论与认识
通过在宽带接入服务器上对数据进行分类，在以太网楼道交换机上对经过分类的数据进行优先处理，实现业务间的QoS。延伸开来，我们可以针对用户不同的需要对数据进行更多的分类，在不同种类数据之间进行排序，给用户提供更加丰富多彩的业务类型，由用户选择自己需要的业务。比如，用户既玩网络游戏又看在线视频，以前的情况是用户同时运行这两种业务是互相影响的，但是用户看电影可以等，对于网络游戏这种对网络延迟要求较高的业务来说，给它预留一部分带宽是十分必要的，现在通过对不同业务数据进行分类，可以实现在保证游戏正常运行的情况下视频优先级降低，不再影响用户注重业务的体验效果。
参考文献
[1]文孟飞，阳春华；基于服务质量的网络资源分配研究[J]；湖南人文科技学院学报；2005年05期
[2]高文宇；网络QoS控制中的队列管理和接纳控制研究[D]；中南大学；2005年
[关键词]QoS 网络 融合 应用
中图分类号：TN943.6文献标识码：A 文章编号：
一、主要技术原理介绍
QoS（Quality of Service）即服务质量。对于网络业务，服务质量包括传输的带宽、传送的时延、数据的丢包率等。在網络中可以通过保证传输的带宽、降低传送的时延、降低数据的丢包率以及时延抖动等措施来提高服务质量。在正常情况下，如果网络只用于特定的无时间限制的应用系统，并不需要QoS，比如Web应用，或E-mail设置等。但是对关键应用和多媒体应用就十分必要。当网络过载或拥塞时，QoS 能确保重要业务量不受延迟或丢弃，同时保证网络的高效运行。
在因特网创建初期，没有意识到QoS应用的需要。在因特网创建初期由于数据格式种类的单一，它们完全没有派上用场。依发送和接收者看来，数据包从起点到终点的传输过程中会发生许多事情，并产生如下有问题的结果：
1、丢失数据包：当数据包到达一个缓冲器（buffer）已满的路由器时，则代表此次的发送失败，路由器会依据网络的状况决定要丢弃一部份、不丢弃或者是所有的数据包，而且这不可能在预先就知道，接收端的应用程序在这时必须请求重新传送，而这同时可能造成总体传输严重的延迟。
2、延迟：或许需要很长时间才能将数据包传送到终点，因为它会被漫长的队列迟滞，或需要运用间接路由以避免阻塞；也许能找到快速、直接的路由。总之，延迟非常难以预料。
3、传输顺序出错：当一群相关的数据包被路由经过因特网时，不同的数据包可能选择不同的路由器，这会导致每个数据包有不同的延迟时间。最后数据包到达目的地的顺序会和数据包从发送端发送出去的顺序不一致，这个问题必须要有特殊额外的协议负责刷新失序的数据包。
4、出错：有些时候，数据包在被运送的途中会发生跑错路径、被合并甚至是毁坏的情况，这时接收端必须要能侦测出这些情况，并将它们统统判别为已遗失的数据包，再请求发送端再送一份同样的数据包。
二、QoS提供以下三种服务模型
下面从QoS服务模型出发，对目前使用最多、最成熟的一些QoS技术进行下简单描述。在特定的网络环境下合理的使用这些技术，可以有效地提高服务质量，有利于相关业务的顺利开展。通常QoS提供以下三种服务模型：
1、Best-Effort service（尽力而为服务模型）
Best-Effort服务模型Best-Effort是一个单一的服务模型，也是最简单的服务模型。对Best-Effort服务模型，网络尽最大的可能性来发送报文。但对时延、可靠性等性能不提供任何保证。 Best-Effort服务模型是网络的缺省服务模型，通过FIFO队列来实现。它适用于绝大多数网络应用，如FTP、E-Mail等。
2、Integrated service（综合服务模型，简称Int-Serv）
Int-Serv服务模型Int-Serv是一个综合服务模型，它可以满足多种QoS需求。该模型使用资源预留协议（RSVP），RSVP运行在从源端到目的端的每个设备上，可以监视每个流，以防止其消耗资源过多。这种体系能够明确区分并保证每一个业务流的服务质量，为网络提供最细粒度化的服务质量区分。 但是，Inter-Serv模型对设备的要求很高，当网络中的数据流数量很大时，设备的存储和处理能力会遇到很大的压力。Inter-Serv模型可扩展性很差，难以在Internet核心網络实施。
3、Differentiated service（区分服务模型，简称Diff-Serv）
Diff-Serv服务模型Diff-Serv是一个多服务模型，它可以满足不同的QoS需求。与Int-Serv不同，它不需要通知网络为每个业务预留资源。区分服务实现简单，扩展性较好。
可以看到，上述三种服务模型各有利弊，如何选择适合自身网络环境以及业务特点的QoS模型是十分重要的。
三、QoS业务数据操作
选择了合适的QoS模型，下面就是进行实际的QoS应用了，但是还有个重要技术问题，如果要应用QoS，需要对应用QoS的业务数据进行以下三种操作：
1.分类
分类是指具有QoS的网络能够识别哪种应用产生哪种数据包。没有分类，网络就不能确定对特殊数据包要进行的处理。所有应用都会在数据包上留下可以用来识别源应用的标识。分类就是检查这些标识，识别数据包是由哪个应用产生的。具体的分类方法这里不再详述。
2.标注
在识别数据包之后，要对它进行标注，这样其他网络设备才能方便地识别这种数据。由于分类可能非常复杂，因此最好只进行一次。识别应用之后就必须对其数据包进行标记处理，以便确保网络上的交换机或路由器可以对该应用进行优先级处理。通过采纳标注数据的两种行业标准，即IEEE 802.1p或差异化服务编码点（DSCP），就可以确保多厂商网络设备能够对该业务进行优先级处理。
在选择交换机或路由器等产品时，一定要确保它可以识别两种标记方案。虽然DSCP可以替换在局域网环境下主导的标注方案IEEE 802.1p，但是与IEEE 802.1p相比，实施DSCP有一定的局限性。在一定时期内，与IEEE 802.1p 设备的兼容性将十分重要。作为一种过渡机制，应选择可以从一种方案向另一种方案转换的交换机。
3.优先级设置
如果网络可以区分电话通话和网上浏览，使用优先级处理就可以确保进Internet上大型下载的同时不中断电话通话。为了确保准确的优先级处理，所有业务量都必须在网络骨干内进行识别。在工作站终端进行的数据优先级处理可能会因人为的差错或恶意的破坏而出现问题。黑客可以有意地将普通数据标注为高优先级，窃取重要商业应用的带宽，导致商业应用的失效。这种情况称为拒绝服务攻击。通过分析进入网络的所有业务量，可以检查安全攻击，并且在它们导致任何危害之前及时阻止。
四、结论与认识
通过在宽带接入服务器上对数据进行分类，在以太网楼道交换机上对经过分类的数据进行优先处理，实现业务间的QoS。延伸开来，我们可以针对用户不同的需要对数据进行更多的分类，在不同种类数据之间进行排序，给用户提供更加丰富多彩的业务类型，由用户选择自己需要的业务。比如，用户既玩网络游戏又看在线视频，以前的情况是用户同时运行这两种业务是互相影响的，但是用户看电影可以等，对于网络游戏这种对网络延迟要求较高的业务来说，给它预留一部分带宽是十分必要的，现在通过对不同业务数据进行分类，可以实现在保证游戏正常运行的情况下视频优先级降低，不再影响用户注重业务的体验效果。
参考文献
[1]文孟飞，阳春华；基于服务质量的网络资源分配研究[J]；湖南人文科技学院学报；2005年05期
[2]高文宇；网络QoS控制中的队列管理和接纳控制研究[D]；中南大学；2005年