隨著INTERNET和IP網(wǎng)絡(luò)的迅猛發(fā)展，越來(lái)越多的應(yīng)用業(yè)務(wù)開始通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)傳輸。但是，IP網(wǎng)絡(luò)提供的是“盡力而為（Best Effort）”的服務(wù)，沒(méi)有QoS（Quality of Service）的保證。因此，業(yè)務(wù)流量在傳輸過(guò)程中很容易由于網(wǎng)絡(luò)的擁塞而產(chǎn)生延遲、丟包等現(xiàn)象。而實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)對(duì)延遲是相當(dāng)敏感的，如：VoIP、視頻會(huì)議、視頻監(jiān)控等，如果一旦網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞，這些業(yè)務(wù)就無(wú)法正常地展開了。所以，要在IP網(wǎng)絡(luò)上開展這些實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)，就必須解決網(wǎng)絡(luò)擁塞這個(gè)問(wèn)題。
網(wǎng)絡(luò)擁塞一般是由于線路速度不匹配而造成的。例如：在一個(gè)多路訪問(wèn)的網(wǎng)絡(luò)中，N個(gè)遠(yuǎn)端點(diǎn)的接入帶寬為1M，中心點(diǎn)的接入帶寬也是1M，當(dāng)所有遠(yuǎn)端點(diǎn)同時(shí)向中心點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，就會(huì)在中心點(diǎn)造成擁塞。我們?cè)倥e一個(gè)例子，我們通過(guò)路由器連接廣域網(wǎng)和局域網(wǎng)。一般來(lái)說(shuō)局域網(wǎng)的帶寬（100M）會(huì)比廣域網(wǎng)（2M或更底）高得多。當(dāng)局域網(wǎng)用戶試圖通過(guò)廣域網(wǎng)發(fā)送大量數(shù)據(jù)的時(shí)候在網(wǎng)絡(luò)邊緣（路由器）就會(huì)發(fā)生擁塞。由此可以看出，解決網(wǎng)絡(luò)擁塞的最好的辦法是增加網(wǎng)絡(luò)的帶寬。但從運(yùn)營(yíng)、維護(hù)的成本來(lái)考慮，這顯然是不現(xiàn)實(shí)的。因此，在這種情況下最有效的解決方案就是應(yīng)用一個(gè)“有保證”的策略對(duì)網(wǎng)絡(luò)擁塞進(jìn)行管理。QoS就是一種應(yīng)用于IP網(wǎng)絡(luò)中的，對(duì)延遲敏感流量進(jìn)行保護(hù)的策略。
QoS目前被分為兩大服務(wù)類型：集成服務(wù)類型（InterServ）和區(qū)分服務(wù)類型（DiffServ）。
InterServ（RFC1633 RSVP）是指在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中為某一業(yè)務(wù)流量保留一定的帶寬，為該業(yè)務(wù)提供一條端到端的透明通道。這種服務(wù)類型能對(duì)業(yè)務(wù)應(yīng)用提供完全的QoS保證。但是這種保留策略會(huì)消耗原本就不多的廣域網(wǎng)帶寬，當(dāng)業(yè)務(wù)流量不是很頻繁的時(shí)候會(huì)造成帶寬的浪費(fèi)。一般只有在擁有相對(duì)固定的業(yè)務(wù)流量的時(shí)候，才會(huì)使用到InterServ服務(wù)類型。
DiffServ是一種基于每一跳的QoS策略，網(wǎng)絡(luò)上的每一臺(tái)數(shù)據(jù)中繼設(shè)備（路由器或交換機(jī)）通過(guò)檢查每一個(gè)數(shù)據(jù)包的包頭信息對(duì)流量進(jìn)行分類，再根據(jù)調(diào)度策略來(lái)決定如何轉(zhuǎn)發(fā)。因此，我們可以根據(jù)實(shí)際情況，在每一臺(tái)數(shù)據(jù)中繼設(shè)備上設(shè)置不同的QoS策略。相對(duì)于InterServ，DiffServ的應(yīng)用更加靈活，效率更高。DiffServ服務(wù)是目前廣泛應(yīng)用一種的QoS類型。
在DiffServ的服務(wù)中，有擁塞管理和擁塞避免兩種策略。擁塞管理策略一般應(yīng)用于外出接口，根據(jù)需要將不同的業(yè)務(wù)流量按一定的順序發(fā)送出去，來(lái)保證某些業(yè)務(wù)的正常運(yùn)行。典型的擁塞管理策略有：WFQ（加權(quán)公平隊(duì)列）、PQ（優(yōu)先級(jí)隊(duì)列）、CQ（可定制隊(duì)列）等。
WFQ（加權(quán)公平隊(duì)列）是一種自動(dòng)調(diào)度的隊(duì)列機(jī)制。它根據(jù)數(shù)據(jù)流（IP地址+
端口）將流量分類，然后根據(jù)加權(quán)公平算法對(duì)各種業(yè)務(wù)流量進(jìn)行公平調(diào)度。防止出現(xiàn)某一突發(fā)性大數(shù)據(jù)流將帶寬全部占用的現(xiàn)象。這種隊(duì)列機(jī)制配置方便，應(yīng)用簡(jiǎn)單。但是無(wú)法對(duì)關(guān)鍵的業(yè)務(wù)提供確定的帶寬保證。
PQ（優(yōu)先級(jí)隊(duì)列）是對(duì)不同數(shù)據(jù)流標(biāo)記不同的優(yōu)先級(jí)別，然后再根據(jù)優(yōu)先級(jí)別進(jìn)行調(diào)度的隊(duì)列機(jī)制。PQ總共有四個(gè)優(yōu)先級(jí)別，依次為：高優(yōu)先級(jí)，中等優(yōu)先級(jí)，一般優(yōu)先級(jí)和低優(yōu)先級(jí)。高優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)永遠(yuǎn)優(yōu)先發(fā)送，當(dāng)高優(yōu)先級(jí)隊(duì)列空時(shí)，則輪到中等優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)。以次類推，低優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)始終最后發(fā)送。這種隊(duì)列機(jī)制一般應(yīng)用于線路帶寬較窄的場(chǎng)景下，可以有效地保證實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)流優(yōu)先發(fā)送。
CQ（可定制隊(duì)列）則是一種輪選的調(diào)度方式，我們可以設(shè)置各個(gè)輪選隊(duì)列的發(fā)送的大小。例如：隊(duì)列1發(fā)送1500字節(jié)后由隊(duì)列2發(fā)送；隊(duì)列2發(fā)送500字節(jié)以后由隊(duì)列3發(fā)送；隊(duì)列3發(fā)送1000字節(jié)后由隊(duì)列4發(fā)送……。CQ最大可以支持16個(gè)輪選隊(duì)列。當(dāng)線路帶寬比較充裕的時(shí)候，通過(guò)CQ可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的帶寬分配。
以上談到的幾種隊(duì)列調(diào)度機(jī)制都是對(duì)總數(shù)據(jù)隊(duì)列中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，然后再進(jìn)行調(diào)度。但是，當(dāng)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擁塞的時(shí)候，入口帶寬往往是高于出口帶寬的。在這樣的情況下，總數(shù)據(jù)隊(duì)列很快就會(huì)溢出。這個(gè)時(shí)候數(shù)據(jù)設(shè)備默認(rèn)會(huì)對(duì)進(jìn)入的數(shù)據(jù)包實(shí)施尾部丟棄，丟棄所有入站數(shù)據(jù)包直至總數(shù)據(jù)隊(duì)列不再溢出為止。這樣的尾部丟棄機(jī)制同樣會(huì)對(duì)實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)產(chǎn)生影響。所以我們需要一種策略來(lái)防止總數(shù)據(jù)隊(duì)列的溢出，這就是擁塞避免策略。其中最常見的擁塞避免策略是WRED（加權(quán)公平早期檢測(cè)）。WRED可以根據(jù)用戶的需要，對(duì)不同的數(shù)據(jù)流設(shè)置不同的丟棄閥值。例如：當(dāng)總隊(duì)列達(dá)到50%時(shí)，開始丟棄級(jí)別最低的數(shù)據(jù)包；當(dāng)總隊(duì)列達(dá)到70%時(shí)，開始丟棄第二級(jí)別的數(shù)據(jù)包；當(dāng)總隊(duì)列達(dá)到90%時(shí)，開始丟棄第三級(jí)別的數(shù)據(jù)包；以次類推。通過(guò)丟棄低級(jí)別的數(shù)據(jù)包來(lái)避免總數(shù)據(jù)隊(duì)列的溢出，保證高優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)包始終能夠進(jìn)入數(shù)據(jù)總隊(duì)列接受調(diào)度。從而保證高優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)的順利展開。擁塞避免策略一般用于入站接口，防止因?yàn)榫€路擁塞而使數(shù)據(jù)中繼設(shè)備的隊(duì)列溢出。一般來(lái)說(shuō)，根據(jù)實(shí)際情況，將擁塞避免策略和擁塞管理策略結(jié)合使用可以得到比較好的效果。
以上兩種QoS服務(wù)類型，都位于在OSI/RM模型中的第三層----網(wǎng)絡(luò)層。要實(shí)施QoS策略，需要設(shè)備的支持和復(fù)雜的配置。尤其是DiffServ的服務(wù)，對(duì)數(shù)據(jù)包的分類和調(diào)度都是通過(guò)軟件的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這就需要數(shù)據(jù)中繼設(shè)備擁有更強(qiáng)勁的CPU和更大的內(nèi)存容量。而且，當(dāng)數(shù)據(jù)中繼設(shè)備的處理負(fù)擔(dān)較重的時(shí)候，同樣會(huì)影響到QoS的質(zhì)量。至于InterServ服務(wù)，不僅需要在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中所有的數(shù)據(jù)中繼設(shè)備上進(jìn)行統(tǒng)一的InterServ配置。而且對(duì)終端設(shè)備也有一定的要求。由此可見，第三層的QoS技術(shù)雖然對(duì)流量有了一定的改善，但是實(shí)現(xiàn)的花費(fèi)比較高，效果不穩(wěn)定。
雖然IP QoS在目前的應(yīng)用并不完善，但對(duì)于用戶來(lái)說(shuō)，多種業(yè)務(wù)在同一線路的傳輸還是最為廉價(jià)的解決方案。針對(duì)當(dāng)前IP QoS的現(xiàn)狀，科達(dá)DSL-4000系列綜合復(fù)用設(shè)備融和IP和TDM技術(shù)，不僅支持全部標(biāo)準(zhǔn)的第三層QoS技術(shù)，還融和了基于物理層的QoS技術(shù)，其實(shí)現(xiàn)效果大大優(yōu)于純IP的QoS技術(shù)。
在綜合業(yè)務(wù)通信專網(wǎng)中應(yīng)用最多的線路是從運(yùn)營(yíng)商租用的E1線路，若采用純IP的解決方案，一般方法是由路由器把E1線路設(shè)置為一條通道，各類業(yè)務(wù)同時(shí)在此通道中傳輸，這樣QoS保證就只能由第三層的設(shè)備來(lái)提供。而綜合復(fù)用設(shè)備則把E1線路在物理層分割為32個(gè)時(shí)隙，每個(gè)時(shí)隙的帶寬為64Kbps。其中TS0和TS16分別用于傳送幀編、同步和控制信令?？捎捎脩舴峙涞目偣矠?0個(gè)時(shí)隙，TS1-TS15和TS17-TS31。這30個(gè)時(shí)隙可以根據(jù)用戶需求設(shè)置成不同的捆綁方式，分別提供給不同的業(yè)務(wù)流量。如語(yǔ)音業(yè)務(wù)占4個(gè)時(shí)隙（256K）、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)占6個(gè)時(shí)隙（384K）、視頻業(yè)務(wù)占20個(gè)時(shí)隙（1280K）。由于不同業(yè)務(wù)的傳輸通道之間是通過(guò)底層技術(shù)實(shí)現(xiàn)物理層隔離的，不同的業(yè)務(wù)流量之間不會(huì)相互干擾，擁有確定的QoS保證。這樣的方式，初一看類似IP QoS的InterServ類型，但它比InterServ類型更加優(yōu)秀的地方，就是能靈活地對(duì)業(yè)務(wù)通道進(jìn)行釋放和重組。當(dāng)不使用視頻會(huì)議或視頻碼流變小的時(shí)候，綜合復(fù)用設(shè)備就能將原來(lái)視頻業(yè)務(wù)的帶寬釋放或壓縮，提供給數(shù)據(jù)或其他業(yè)務(wù)使用。另外，由于采用半固定連接方式，這種QoS的實(shí)現(xiàn)是基于硬件的，不會(huì)出現(xiàn)IP QoS中遇到的處理能力限制的問(wèn)題。
另外，針對(duì)基于光纖直聯(lián)線路的專用網(wǎng)，綜合復(fù)用設(shè)備也提供了QoS支持，主要是把語(yǔ)音、視頻和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)隔離，讓語(yǔ)音和視頻等實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)占用獨(dú)立的通道，不與數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)共享帶寬。
綜合復(fù)用技術(shù)在專用網(wǎng)領(lǐng)域良好的解決了QoS問(wèn)題，并提供通用的IP QoS技術(shù)與公用網(wǎng)絡(luò)及其它相關(guān)網(wǎng)絡(luò)兼容，為當(dāng)前的專網(wǎng)建設(shè)提供了一種高性價(jià)比的多業(yè)務(wù)解決方案。
