一、網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量指標(biāo)

想知道運(yùn)營(yíng)商如何保障網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量，首先要明確評(píng)價(jià)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量好壞有哪些指標(biāo)。主要有以下幾個(gè)指標(biāo)：

01帶寬

網(wǎng)絡(luò)帶寬是指在單位時(shí)間（一般是1秒鐘）內(nèi)能傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量。我們平時(shí)說(shuō)的家庭寬帶100M實(shí)際是100Mbit/s，就是說(shuō)這個(gè)線路1秒鐘可以傳輸100Mbit的數(shù)據(jù)量。通常情況下，帶寬越大，數(shù)據(jù)通行能力就越強(qiáng)，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量就越好。這就好比高速公路，車道越多，車輛通行能力就越強(qiáng)，發(fā)生堵車的概率就越低。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)用戶而言，都希望帶寬越大越好，但是，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)和維護(hù)成本也就越高。

02時(shí)延

時(shí)延是指一個(gè)報(bào)文或分組從網(wǎng)絡(luò)的發(fā)送端到接收端所需要的延遲時(shí)間，一般由傳輸延遲及處理延遲組成。

以語(yǔ)音傳輸為例，時(shí)延是指從說(shuō)話者開(kāi)始說(shuō)話到對(duì)方聽(tīng)到所說(shuō)內(nèi)容的時(shí)間。一般人們察覺(jué)不到小于100毫秒的延遲。當(dāng)延遲在100~300毫秒之間時(shí)，說(shuō)話者可以察覺(jué)到對(duì)方回復(fù)的輕微停頓，這種停頓可能會(huì)使通話雙方都感覺(jué)到不舒服。超過(guò)300毫秒，延遲就會(huì)比較明顯，用戶開(kāi)始互相等待對(duì)方的回復(fù)。當(dāng)通話的一方不能及時(shí)接收到期望的回復(fù)時(shí)，說(shuō)話者可能會(huì)重復(fù)所說(shuō)的話，這樣會(huì)與遠(yuǎn)端延遲的回復(fù)碰撞，導(dǎo)致重復(fù)。

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03抖動(dòng)

抖動(dòng)是時(shí)延的變化，是指同一業(yè)務(wù)流中不同分組所呈現(xiàn)的時(shí)延不同。抖動(dòng)會(huì)對(duì)語(yǔ)音、視頻等實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)造成影響，分組到達(dá)時(shí)間的差異將在語(yǔ)音或視頻中造成斷續(xù)。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是按照順序發(fā)的數(shù)據(jù)報(bào)文，沒(méi)有按照理想的順序送達(dá)到目的地， 需要在目的地重新排列順序。利用緩存技術(shù)可以克服抖動(dòng)， 但是會(huì)帶來(lái)隊(duì)列延遲， 因此對(duì)于實(shí)時(shí)性要求高的業(yè)務(wù)，抖動(dòng)影響很大。

下面我們舉個(gè)例子來(lái)看下時(shí)延的影響。

員工A向員工B發(fā)送一句語(yǔ)音“我留，他不留“。假設(shè)每個(gè)字是一個(gè)分組，發(fā)送端將語(yǔ)音分割為6個(gè)分組，以均勻的時(shí)間間隔順序發(fā)出。由于IP網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性，每個(gè)分組時(shí)延可能不同，導(dǎo)致在接收端收到分組時(shí)各分組之間的時(shí)間間隔與發(fā)送時(shí)的時(shí)間間隔不一致。加上說(shuō)話者的語(yǔ)氣等因素，員工B可能會(huì)將接收到的語(yǔ)音理解成“我留他？不留！”，從而造成語(yǔ)義上的誤解。

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04丟包率

丟包率是指在網(wǎng)絡(luò)傳輸過(guò)程中丟失報(bào)文的數(shù)量占傳輸報(bào)文總數(shù)的百分比。

“高帶寬、低時(shí)延、低抖動(dòng)、低丟包率”的“一高三底”網(wǎng)絡(luò)就是我們的“夢(mèng)中情網(wǎng)”了，但是，從運(yùn)營(yíng)、維護(hù)的成本考慮，一味增加網(wǎng)絡(luò)帶寬是不現(xiàn)實(shí)的。那么，能否在有限的帶寬資源條件下，保證網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量呢？QoS出現(xiàn)了。

二、什么是QoS

QoS即服務(wù)質(zhì)量，旨在針對(duì)各種應(yīng)用的不同需求，提供不同的服務(wù)質(zhì)量，如提供專用帶寬、降低報(bào)文丟包率、減少報(bào)文傳送時(shí)延及時(shí)延抖動(dòng)等。

QoS技術(shù)本身不會(huì)增加網(wǎng)絡(luò)帶寬，而是在有限的帶寬資源下，如何平衡地為各種業(yè)務(wù)分配帶寬，針對(duì)各種業(yè)務(wù)的不同需求，為其提供端到端的服務(wù)質(zhì)量保證。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是把流量分三六九等， 對(duì)于不同的流量區(qū)別對(duì)待， 重要的流量?jī)?yōu)先服務(wù)，不重要的流量延遲轉(zhuǎn)發(fā)甚至丟棄。

三、QoS服務(wù)模型

QoS為提供一定的服務(wù)保障而提出了兩種類型的服務(wù)：綜合服務(wù)（Integrated Service）和差分服務(wù)（DiffServ）。

• 綜合服務(wù)在發(fā)送報(bào)文前需要通過(guò)信令向網(wǎng)絡(luò)申請(qǐng)?zhí)囟ǖ馁Y源，網(wǎng)絡(luò)需要為每個(gè)流維護(hù)一份QoS記錄，這影響了業(yè)務(wù)的擴(kuò)展，因此綜合服務(wù)在實(shí)際應(yīng)用中并不廣泛。
• 差分服務(wù)不需要信令，即應(yīng)用程序在發(fā)出報(bào)文前不需要通知路由設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)不需要為每個(gè)流維護(hù)狀態(tài)，僅根據(jù)每個(gè)報(bào)文指定的QoS來(lái)提供特定的服務(wù)，應(yīng)用廣泛。

下面我就一起看看QoS差分模型是如何實(shí)現(xiàn)差異化服務(wù)的吧！

四、實(shí)現(xiàn)原理

差分服務(wù)通常使用多種QoS技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，包括流分類、流量監(jiān)管、流量整形、擁塞管理、擁塞避免等。QoS技術(shù)為業(yè)務(wù)流提供差分服務(wù)，即對(duì)各種應(yīng)用的不同需求提供不同的服務(wù)質(zhì)量，保證重要的數(shù)據(jù)應(yīng)用得到優(yōu)先服務(wù)。

在設(shè)備上，先要對(duì)接收到的流量報(bào)文進(jìn)行分類，分類后對(duì)不同類別的報(bào)文采取相應(yīng)的行為動(dòng)作，如對(duì)進(jìn)入設(shè)備的報(bào)文進(jìn)行流量監(jiān)管、對(duì)從設(shè)備發(fā)出去的報(bào)文進(jìn)行流量整形、對(duì)產(chǎn)生擁塞的隊(duì)列進(jìn)行擁塞管理、對(duì)擁塞加劇時(shí)的隊(duì)列采取擁塞避免等。

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01流分類

流分類能夠?qū)⒕W(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)流分割成多個(gè)服務(wù)類別，分類后則可以對(duì)不同的業(yè)務(wù)類別應(yīng)用不同的QoS處理策略，如報(bào)文標(biāo)記/重標(biāo)記、流量監(jiān)管、流量整形、擁塞管理等，這些處理策略又被稱為流行為。

常用的報(bào)文分類依據(jù)包括報(bào)文優(yōu)先級(jí)字段（如802.1q、MPLS exp、IPP、DSCP等）、ACL、協(xié)議類型、應(yīng)用程序端口號(hào)等。

02流量監(jiān)管

流量監(jiān)管可以及時(shí)地檢查流量違約情況，并在違約出現(xiàn)的時(shí)候立即采取規(guī)定的動(dòng)作。流量監(jiān)管能夠確定流量在接口上是否超過(guò)了約定的速率，對(duì)于超過(guò)約定速率的流量進(jìn)行重標(biāo)記或丟棄。常用的流量監(jiān)管工具是CAR（Committed Access Rate，約定訪問(wèn)速率）。

03流量整形

流量整形的目的是使流量不超過(guò)指定的速率，如果流量臨時(shí)超過(guò)了指定的速率，那么超過(guò)指定速率的流量會(huì)被緩存并延遲發(fā)送。常用的流量整形工具是GTS（Generic Traffic Shaping，通用流量整形）。

04擁塞管理

擁塞管理是一種調(diào)度工具，決定了網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞時(shí)的不同業(yè)務(wù)流的調(diào)度策略。擁塞管理使用隊(duì)列緩存技術(shù)，將流量報(bào)文根據(jù)分類策略導(dǎo)入到多個(gè)隊(duì)列中，按照設(shè)定的調(diào)度算法和隊(duì)列優(yōu)先級(jí)調(diào)度隊(duì)列中的緩存報(bào)文出隊(duì)，保證網(wǎng)絡(luò)資源能夠被合理應(yīng)用。

在所有QoS技術(shù)中，擁塞管理對(duì)應(yīng)用程序服務(wù)質(zhì)量的影響最為顯著。常用的隊(duì)列緩存技術(shù)包括PQ（Priority Queuing，優(yōu)先排隊(duì)）、WFQ（Weighted Fair Queuing，加權(quán)公平排隊(duì)）、CBWFQ（Class Based Weighted Fair Queuing，基于類的加權(quán)公平隊(duì)列）等。

05擁塞避免

擁塞避免是擁塞管理的補(bǔ)充，用于監(jiān)督網(wǎng)絡(luò)資源的使用情況，當(dāng)發(fā)現(xiàn)擁塞有加速的趨勢(shì)時(shí)采取主動(dòng)丟棄報(bào)文的策略來(lái)對(duì)流量進(jìn)行調(diào)整。常用的擁塞避免機(jī)制包括RED（Random Early Detection，隨機(jī)早期檢測(cè)）、WRED（Weighted Random Early Detection，加權(quán)隨機(jī)早期檢測(cè)）等。

簡(jiǎn)單來(lái)講，就是QoS通過(guò)四大組件來(lái)保障差異化服務(wù)質(zhì)量。報(bào)文分類是基礎(chǔ)，是有區(qū)別地實(shí)施服務(wù)的前提，流量監(jiān)管和整形主要用于預(yù)防擁塞，而擁塞管理和擁塞避免用來(lái)解決擁塞。

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五、舉個(gè)例子

舉個(gè)例子，假如有數(shù)據(jù)、語(yǔ)音和視頻三類業(yè)務(wù)，我們想讓語(yǔ)音業(yè)務(wù)優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)，通過(guò)QoS如何實(shí)現(xiàn)呢？

在QoS差分模型中，報(bào)文通常通過(guò)自身優(yōu)先級(jí)和設(shè)備內(nèi)部?jī)?yōu)先級(jí)的映射關(guān)系進(jìn)入不同的隊(duì)列，再根據(jù)調(diào)度算法（比如按優(yōu)先級(jí)調(diào)度PQ、按權(quán)重調(diào)度WFQ/CBWFQ）決定各個(gè)隊(duì)列之間報(bào)文發(fā)送的先后順序。

數(shù)據(jù)、語(yǔ)音、視頻業(yè)務(wù)的報(bào)文，分類進(jìn)入不同的隊(duì)列，這些隊(duì)列使用PQ算法分為高、中、低優(yōu)先級(jí)隊(duì)列。報(bào)文出隊(duì)列時(shí)，會(huì)根據(jù)優(yōu)先級(jí)的高低順序進(jìn)行調(diào)度，優(yōu)先級(jí)最高的語(yǔ)音報(bào)文會(huì)被優(yōu)先發(fā)送，其次是數(shù)據(jù)報(bào)文，最后是視頻報(bào)文。

結(jié)語(yǔ)

講到這里，我們已經(jīng)對(duì)QoS有了整體的了解。QoS就像是網(wǎng)絡(luò)交警，一手抓限流，控制業(yè)務(wù)流量速度；一手抓調(diào)度，指揮哪些業(yè)務(wù)流量先行。QoS在保障網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量上可謂是功不可沒(méi)，但它仍具有一定局限性。

傳統(tǒng)QoS只能區(qū)分業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)，不能區(qū)分用戶。只要屬于同一優(yōu)先級(jí)的流量，就使用同一個(gè)端口隊(duì)列，不同用戶的流量競(jìng)爭(zhēng)同一個(gè)隊(duì)列資源。因此無(wú)法對(duì)端口上多個(gè)用戶的多種業(yè)務(wù)流量進(jìn)行區(qū)分服務(wù)。

那么問(wèn)題來(lái)了，有沒(méi)有一種技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)這種區(qū)分服務(wù)呢？答案是肯定的，我們下期為大家揭曉。