网络服务质量要点.pptx

会计学1网络服务质量要点网络服务质量要点1 概述概述 n n计计计计算算算算机机机机网网网网络络络络最最最最初初初初是是是是为为为为传传传传送送送送数数数数据据据据信信信信息息息息设设设设计计计计的的的的。因因因因特特特特网网网网 IP IP 层层层层提提提提供供供供的的的的“尽尽尽尽最最最最大大大大努努努努力力力力交交交交付付付付”服服服服务务务务对对对对传传传传送送送送数据信息也是很合适的。数据信息也是很合适的。数据信息也是很合适的。数据信息也是很合适的。n n当当当当我我我我们们们们从从从从因因因因特特特特网网网网下下下下载载载载文文文文件件件件时时时时，过过过过长长长长的的的的网网网网络络络络响响响响应应应应时时时时间间间间虽虽虽虽然然然然令令令令人人人人颇颇颇颇为为为为烦烦烦烦恼恼恼恼，但但但但这这这这至至至至少少少少不不不不会会会会对对对对我我我我们们们们产产产产生生生生有害的结果。有害的结果。有害的结果。有害的结果。n n因因因因特特特特网网网网使使使使用用用用的的的的 TCP TCP 协协协协议议议议可可可可以以以以很很很很好好好好地地地地解解解解决决决决网网网网络络络络不不不不能提供可靠交付这一问题。能提供可靠交付这一问题。能提供可靠交付这一问题。能提供可靠交付这一问题。第1页/共74页n nIPIP将成为未来各种网络技术和业务的融合平台将成为未来各种网络技术和业务的融合平台将成为未来各种网络技术和业务的融合平台将成为未来各种网络技术和业务的融合平台n nQoS:Quality of ServiceQoS:Quality of Service，服务质量，服务质量，服务质量，服务质量尽力服务模型尽力服务模型支持服务质量模型支持服务质量模型数据业务数据业务综合业务综合业务（数据视频语音）（数据视频语音）IP网络网络以太网、令牌环网、以太网、令牌环网、IEEE 802.11、3G第2页/共74页多媒体信息的特点多媒体信息的特点多媒体信息的特点多媒体信息的特点n n多多媒媒体体信信息息（包包括括声声音音和和图图像像信信息息）与与不不包包括括声声音音和和图图像像的的数数据据信息有很大的区别。信息有很大的区别。n n多媒体信息的信息量往往很大。多媒体信息的信息量往往很大。n n在在传传输输多多媒媒体体数数据据时时，对对时时延延和和时延抖动均有较高的要求。时延抖动均有较高的要求。n n多多媒媒体体数数据据往往往往是是实实时时数数据据(real time data)，它它的的含含义义是是：在在发发送送实实时时数数据据的的同同时时，在在接接收收端端边边接收边播放。接收边播放。第3页/共74页因特网是非等时的因特网是非等时的因特网是非等时的因特网是非等时的 n n模模模模拟拟拟拟的的的的多多多多媒媒媒媒体体体体信信信信号号号号经经经经过过过过采采采采样样样样和和和和模模模模数数数数转转转转换换换换变变变变为为为为数数数数字字字字信信信信号号号号，再再再再组组组组装装装装成成成成分分分分组组组组。这这这这些些些些分分分分组组组组的的的的发发发发送送送送速速速速率率率率是是是是恒恒恒恒定的（定的（定的（定的（等时的等时的等时的等时的）。）。）。）。n n传传传传统统统统的的的的因因因因特特特特网网网网本本本本身身身身是是是是非非非非等等等等时时时时的的的的。因因因因此此此此经经经经过过过过因因因因特特特特网网网网的分组变成了非恒定速率的分组。的分组变成了非恒定速率的分组。的分组变成了非恒定速率的分组。的分组变成了非恒定速率的分组。tt因特网t模拟信号t采样后的信号构成分组恒定速率非恒定速率第4页/共74页n n接收端需设置适当大小的缓存。当缓存中的分组接收端需设置适当大小的缓存。当缓存中的分组接收端需设置适当大小的缓存。当缓存中的分组接收端需设置适当大小的缓存。当缓存中的分组数达到一定的数量后再以恒定速率按顺序把分组数达到一定的数量后再以恒定速率按顺序把分组数达到一定的数量后再以恒定速率按顺序把分组数达到一定的数量后再以恒定速率按顺序把分组读出进行还原播放。读出进行还原播放。读出进行还原播放。读出进行还原播放。n n缓存实际上就是一个先进先出的队列。图中标明缓存实际上就是一个先进先出的队列。图中标明缓存实际上就是一个先进先出的队列。图中标明缓存实际上就是一个先进先出的队列。图中标明的的的的 T T 叫做叫做叫做叫做播放时延播放时延播放时延播放时延。在接收端设置缓存在接收端设置缓存在接收端设置缓存在接收端设置缓存 tT缓存（队列）恒定速率t非恒定速率有可能发生分组丢失第5页/共74页n n缓存使所有到达的分组都经受缓存使所有到达的分组都经受了迟延。了迟延。n n早到达的分组在缓存中停留的早到达的分组在缓存中停留的时间较长，而晚到达的分组在时间较长，而晚到达的分组在缓存中停留的时间则较短。缓存中停留的时间则较短。n n以非恒定速率到达的分组，经以非恒定速率到达的分组，经过缓存后再以恒定速率读出，过缓存后再以恒定速率读出，就能够在一定程度上消除了时就能够在一定程度上消除了时延的抖动。但我们付出的代价延的抖动。但我们付出的代价是增加了时延。是增加了时延。缓存的影响缓存的影响缓存的影响缓存的影响 第6页/共74页需要解决的问题需要解决的问题需要解决的问题需要解决的问题 n n在传送在传送在传送在传送时延敏感时延敏感时延敏感时延敏感(delay sensitive)(delay sensitive)的实时数据时，的实时数据时，的实时数据时，的实时数据时，不仅传输时延不能太大，而且时延抖动也必须受不仅传输时延不能太大，而且时延抖动也必须受不仅传输时延不能太大，而且时延抖动也必须受不仅传输时延不能太大，而且时延抖动也必须受到限制。到限制。到限制。到限制。n n对于传送实时数据，很少量分组的丢失对播放效对于传送实时数据，很少量分组的丢失对播放效对于传送实时数据，很少量分组的丢失对播放效对于传送实时数据，很少量分组的丢失对播放效果的影响并不大（因为这是由人来进行主观评价果的影响并不大（因为这是由人来进行主观评价果的影响并不大（因为这是由人来进行主观评价果的影响并不大（因为这是由人来进行主观评价的），因而是可以容忍的。的），因而是可以容忍的。的），因而是可以容忍的。的），因而是可以容忍的。丢失容忍丢失容忍丢失容忍丢失容忍(loss(loss tolerant)tolerant)也是实时数据的另一个重要特点。也是实时数据的另一个重要特点。也是实时数据的另一个重要特点。也是实时数据的另一个重要特点。第7页/共74页如何改造现有的因特网如何改造现有的因特网如何改造现有的因特网如何改造现有的因特网 n n大大大大量量量量使使使使用用用用光光光光缆缆缆缆和和和和高高高高速速速速路路路路由由由由器器器器，网网网网络络络络的的的的时时时时延延延延和和和和时时时时延延延延抖抖抖抖动动动动就就就就可可可可以以以以足足足足够够够够小小小小，在在在在因因因因特特特特网网网网上上上上传传传传送送送送实实实实时时时时数数数数据据据据就就就就不会有问题。不会有问题。不会有问题。不会有问题。n n把把把把因因因因特特特特网网网网改改改改造造造造为为为为能能能能够够够够对对对对端端端端到到到到端端端端的的的的带带带带宽宽宽宽实实实实现现现现预预预预留留留留(reservation)(reservation)，把把把把使使使使用用用用无无无无连连连连接接接接协协协协议议议议的的的的因因因因特特特特网网网网转转转转变变变变为为为为面向连接的网络。面向连接的网络。面向连接的网络。面向连接的网络。n n部部部部分分分分改改改改动动动动因因因因特特特特网网网网的的的的协协协协议议议议栈栈栈栈所所所所付付付付出出出出的的的的代代代代价价价价较较较较小小小小，而而而而这这这这也也也也能能能能够够够够使使使使多多多多媒媒媒媒体体体体信信信信息息息息在在在在因因因因特特特特网网网网上上上上的的的的传传传传输输输输质质质质量量量量得得得得到改进。到改进。到改进。到改进。第8页/共74页IP QoSIP QoS定义和目标定义和目标定义和目标定义和目标n n定义：即定义：即IP服务质量，它是指服务质量，它是指IP分组或流通过网络时的性能，分组或流通过网络时的性能，这种性能通过一系列可度量的这种性能通过一系列可度量的参量来描述。参量来描述。n n目标：提供端到端的服务质量目标：提供端到端的服务质量保证，提高网络资源利用率保证，提高网络资源利用率第9页/共74页可度量的参量可度量的参量可度量的参量可度量的参量n n用户需求（用户需求（用户需求（用户需求（useruser s QoS requirementss QoS requirements）n n带宽（带宽（带宽（带宽（bandwidthbandwidth）n n延迟（延迟（延迟（延迟（delaydelay）n n延迟抖动（延迟抖动（延迟抖动（延迟抖动（delay jitterdelay jitter）n n丢包率（丢包率（丢包率（丢包率（loss rateloss rate）n n网络性能（网络性能（网络性能（网络性能（network performancenetwork performance）n n吞吐量（吞吐量（吞吐量（吞吐量（throughputthroughput）：在不丢包的情况下，被测）：在不丢包的情况下，被测）：在不丢包的情况下，被测）：在不丢包的情况下，被测对象（系统、设备、特定连接、特定服务类等）所对象（系统、设备、特定连接、特定服务类等）所对象（系统、设备、特定连接、特定服务类等）所对象（系统、设备、特定连接、特定服务类等）所能达到的最大传输速度。可以用带宽来度量吞吐量。能达到的最大传输速度。可以用带宽来度量吞吐量。能达到的最大传输速度。可以用带宽来度量吞吐量。能达到的最大传输速度。可以用带宽来度量吞吐量。实用带宽实用带宽实用带宽实用带宽/额定带宽带宽利用率。额定带宽带宽利用率。额定带宽带宽利用率。额定带宽带宽利用率。第10页/共74页“保证保证保证保证”的含义的含义的含义的含义n n确定型保证确定型保证boundn n例：对于某类数据包例：对于某类数据包例：对于某类数据包例：对于某类数据包P P，端到端，端到端，端到端，端到端延迟延迟延迟延迟DD不会超过不会超过不会超过不会超过DmaxDmaxn n统计型保证统计型保证probabilityn n例：对于某类数据包例：对于某类数据包例：对于某类数据包例：对于某类数据包P P，端到端，端到端，端到端，端到端延迟延迟延迟延迟DD不超过不超过不超过不超过DmaxDmax的概率是的概率是的概率是的概率是x%x%第11页/共74页2 因特网的多媒体体系因特网的多媒体体系结构结构TCPUDPAAL 3/4AAL 5PPPSDH/SONETATM以太网以太网调制解调器调制解调器信令信令服务质量服务质量IPv4/IPv6RTSPRTCPRSVPH.323SIPRTPPPP应应用用层层协协议议声音声音/视像视像SDP第12页/共74页2.1 2.1 实时运输协议实时运输协议实时运输协议实时运输协议 RTPRTP(Real-time Transport Protocol)(Real-time Transport Protocol)n nRTP RTP 为实时应用提供端到端的运输，但不提供任为实时应用提供端到端的运输，但不提供任何服务质量的保证。何服务质量的保证。n n多媒体数据块经压缩编码处理后，先送给多媒体数据块经压缩编码处理后，先送给 RTP RTP 封封装成为装成为 RTP RTP 分组，再装入运输层的分组，再装入运输层的 UDP UDP 用户数用户数据报，然后再交给据报，然后再交给 IP IP 层。层。n nRTP RTP 是一个协议框架，只包含了实时应用的一些是一个协议框架，只包含了实时应用的一些共同的功能。共同的功能。n nRTP RTP 自己并不对多媒体数据块做任何处理，而只自己并不对多媒体数据块做任何处理，而只是向应用层提供一些附加的信息，让应用层知道是向应用层提供一些附加的信息，让应用层知道应当如何进行处理。应当如何进行处理。第13页/共74页RTP RTP 的层次的层次的层次的层次 n n从应用开发者的角度看，从应用开发者的角度看，从应用开发者的角度看，从应用开发者的角度看，RTP RTP 应当是应用层的一应当是应用层的一应当是应用层的一应当是应用层的一部分。部分。部分。部分。n n在应用的发送端，开发者必须编写用在应用的发送端，开发者必须编写用在应用的发送端，开发者必须编写用在应用的发送端，开发者必须编写用 RTP RTP 封装分封装分封装分封装分组的程序代码，然后把组的程序代码，然后把组的程序代码，然后把组的程序代码，然后把 RTP RTP 分组交给分组交给分组交给分组交给 UDP UDP 插口插口插口插口接口。接口。接口。接口。n n在接收端，在接收端，在接收端，在接收端，RTP RTP 分组通过分组通过分组通过分组通过 UDP UDP 插口接口进入应插口接口进入应插口接口进入应插口接口进入应用层后，还要利用开发者编写的程序代码从用层后，还要利用开发者编写的程序代码从用层后，还要利用开发者编写的程序代码从用层后，还要利用开发者编写的程序代码从 RTP RTP 分组中把应用数据块提取出来。分组中把应用数据块提取出来。分组中把应用数据块提取出来。分组中把应用数据块提取出来。第14页/共74页RTP RTP 也可看成是运输层的一个子层也可看成是运输层的一个子层也可看成是运输层的一个子层也可看成是运输层的一个子层 n nRTP RTP 封装了多媒体应用封装了多媒体应用封装了多媒体应用封装了多媒体应用的数据块。由于的数据块。由于的数据块。由于的数据块。由于 RTP RTP 向向向向多媒体应用程序提供了多媒体应用程序提供了多媒体应用程序提供了多媒体应用程序提供了服务（如时间戳和序号）服务（如时间戳和序号）服务（如时间戳和序号）服务（如时间戳和序号），因此也可以将，因此也可以将，因此也可以将，因此也可以将 RTP RTP 看看看看成是在成是在成是在成是在 UDP UDP 之上的一个之上的一个之上的一个之上的一个运输层的子层。运输层的子层。运输层的子层。运输层的子层。运输层运输层应用层应用层IP数据链路层数据链路层物理层物理层RTPUDP第15页/共74页RTP 分组的首部格式分组的首部格式 12 字节字节序序 号号比特比特 0 1 3 8 16 31有效载荷类型有效载荷类型版本版本PXM参与源数参与源数时时 间间 戳戳同同 步步 源源 标标 识识 符符(SSRC)参参 与与 源源 标标 识识 符符(CSRC)0.15发送发送RTP 分组分组UDP 用户数据报用户数据报IP 数据报数据报IP 首部首部 UDP 首部首部 RTP 首部首部 RTP 数据部分（应用层数据）数据部分（应用层数据）第16页/共74页2.2 2.2 实时运输控制协议实时运输控制协议实时运输控制协议实时运输控制协议 RTCP(RTP RTCP(RTP Control Protocol)Control Protocol)n nRTCP RTCP 是与是与是与是与 RTP RTP 配合使用的协议。配合使用的协议。配合使用的协议。配合使用的协议。n nRTCP RTCP 协议的主要功能是：服务质量的监视与反协议的主要功能是：服务质量的监视与反协议的主要功能是：服务质量的监视与反协议的主要功能是：服务质量的监视与反馈、媒体间的同步，以及多播组中成员的标识。馈、媒体间的同步，以及多播组中成员的标识。馈、媒体间的同步，以及多播组中成员的标识。馈、媒体间的同步，以及多播组中成员的标识。n nRTCP RTCP 分组也使用分组也使用分组也使用分组也使用 UDP UDP 传送，但传送，但传送，但传送，但 RTCP RTCP 并不对并不对并不对并不对声音或视像分组进行封装。声音或视像分组进行封装。声音或视像分组进行封装。声音或视像分组进行封装。n n可将多个可将多个可将多个可将多个 RTCP RTCP 分组封装在一个分组封装在一个分组封装在一个分组封装在一个 UDP UDP 用户数据用户数据用户数据用户数据报中。报中。报中。报中。n nRTCP RTCP 分组周期性地在网上传送，它带有发送端分组周期性地在网上传送，它带有发送端分组周期性地在网上传送，它带有发送端分组周期性地在网上传送，它带有发送端和接收端对服务质量的统计信息报告。和接收端对服务质量的统计信息报告。和接收端对服务质量的统计信息报告。和接收端对服务质量的统计信息报告。第17页/共74页RTCP RTCP 使用的五种分组类型使用的五种分组类型使用的五种分组类型使用的五种分组类型 n n结束分组结束分组结束分组结束分组 BYE BYE 表示关闭一个数据流。表示关闭一个数据流。表示关闭一个数据流。表示关闭一个数据流。n n特定应用分组特定应用分组特定应用分组特定应用分组 APP APP 使应用程序能够定义新的分使应用程序能够定义新的分使应用程序能够定义新的分使应用程序能够定义新的分组类型。组类型。组类型。组类型。n n接收端报告分组接收端报告分组接收端报告分组接收端报告分组 RR RR 用来使接收端周期性地向用来使接收端周期性地向用来使接收端周期性地向用来使接收端周期性地向所有的点用多播方式进行报告。所有的点用多播方式进行报告。所有的点用多播方式进行报告。所有的点用多播方式进行报告。n n发送端报告分组发送端报告分组发送端报告分组发送端报告分组 SR SR 用来使发送端周期性地向用来使发送端周期性地向用来使发送端周期性地向用来使发送端周期性地向所有接收端用多播方式进行报告。所有接收端用多播方式进行报告。所有接收端用多播方式进行报告。所有接收端用多播方式进行报告。n n源点描述分组源点描述分组源点描述分组源点描述分组 SDES SDES 给出会话中参加者的描述。给出会话中参加者的描述。给出会话中参加者的描述。给出会话中参加者的描述。第18页/共74页2.3 2.3 实时流式协议实时流式协议实时流式协议实时流式协议RTSPRTSP(Real-Time Streaming Protocol)(Real-Time Streaming Protocol)n nRTSP RTSP 协议以客户服务器方式工作，它是一个多协议以客户服务器方式工作，它是一个多协议以客户服务器方式工作，它是一个多协议以客户服务器方式工作，它是一个多媒体播放控制协议，用来使用户在播放从因特网媒体播放控制协议，用来使用户在播放从因特网媒体播放控制协议，用来使用户在播放从因特网媒体播放控制协议，用来使用户在播放从因特网下载的实时数据时能够进行控制，如：暂停下载的实时数据时能够进行控制，如：暂停下载的实时数据时能够进行控制，如：暂停下载的实时数据时能够进行控制，如：暂停/继继继继续、后退、前进等。因此续、后退、前进等。因此续、后退、前进等。因此续、后退、前进等。因此 RTSP RTSP 又称为又称为又称为又称为“因特网因特网因特网因特网录像机遥控协议录像机遥控协议录像机遥控协议录像机遥控协议”。n n要实现要实现要实现要实现 RTSP RTSP 的控制功能，我们不仅要有协议，的控制功能，我们不仅要有协议，的控制功能，我们不仅要有协议，的控制功能，我们不仅要有协议，而且要有专门的媒体播放器而且要有专门的媒体播放器而且要有专门的媒体播放器而且要有专门的媒体播放器(media player)(media player)和媒和媒和媒和媒体服务器体服务器体服务器体服务器(media server)(media server)。第19页/共74页流式流式流式流式(streaming)(streaming)音频和视频音频和视频音频和视频音频和视频n n媒媒媒媒体体体体服服服服务务务务器器器器与与与与媒媒媒媒体体体体播播播播放放放放器器器器的的的的关关关关系系系系是是是是服服服服务务务务器器器器与与与与客客客客户户户户的关系。的关系。的关系。的关系。n n媒媒媒媒体体体体服服服服务务务务器器器器与与与与普普普普通通通通的的的的万万万万维维维维网网网网服服服服务务务务器器器器的的的的最最最最大大大大区区区区别别别别就就就就是是是是媒媒媒媒体体体体服服服服务务务务器器器器支支支支持持持持流流流流式式式式音音音音频频频频和和和和视视视视频频频频的的的的传传传传送送送送，因因因因而而而而在在在在客客客客户户户户端端端端的的的的媒媒媒媒体体体体播播播播放放放放器器器器可可可可以以以以边边边边下下下下载载载载边边边边播播播播放放放放（当当当当然然然然需要先将节目存储一小段时间）。需要先将节目存储一小段时间）。需要先将节目存储一小段时间）。需要先将节目存储一小段时间）。n n但但但但从从从从普普普普通通通通万万万万维维维维网网网网服服服服务务务务器器器器下下下下载载载载多多多多媒媒媒媒体体体体节节节节目目目目时时时时，是是是是先先先先将整个文件下载完毕，然后再进行播放。将整个文件下载完毕，然后再进行播放。将整个文件下载完毕，然后再进行播放。将整个文件下载完毕，然后再进行播放。第20页/共74页RTSP RTSP 与与与与 RTP RTP 和和和和 RTCP RTCP 的关系的关系的关系的关系 RTSP播放器播放器RTSP服务器服务器RTSP 控制分组（控制分组（TCP）RTP 数据分组（数据分组（UDP）RTCP 分组（分组（UDP）客户客户服务器服务器RTSP 仅仅是使媒体播放器能控制多媒体流的传送。仅仅是使媒体播放器能控制多媒体流的传送。因此，因此，RTSP 又称为带外协议，而多媒体流是使用又称为带外协议，而多媒体流是使用 RTP 在带内传送的。在带内传送的。第21页/共74页3 改进改进“尽最大努力交付尽最大努力交付”的服务的服务n n服务质量服务质量服务质量服务质量 QoS QoS 是服务性能的总效果，此效果决是服务性能的总效果，此效果决是服务性能的总效果，此效果决是服务性能的总效果，此效果决定了一个用户对服务的满意程度。因此在最简定了一个用户对服务的满意程度。因此在最简定了一个用户对服务的满意程度。因此在最简定了一个用户对服务的满意程度。因此在最简单的意义上，有服务质量的服务就是能够满足单的意义上，有服务质量的服务就是能够满足单的意义上，有服务质量的服务就是能够满足单的意义上，有服务质量的服务就是能够满足用户的应用需求的服务。用户的应用需求的服务。用户的应用需求的服务。用户的应用需求的服务。n n服务质量可用若干基本的性能指标来描述，包服务质量可用若干基本的性能指标来描述，包服务质量可用若干基本的性能指标来描述，包服务质量可用若干基本的性能指标来描述，包括可用性、差错率、响应时间、吞吐量、分组括可用性、差错率、响应时间、吞吐量、分组括可用性、差错率、响应时间、吞吐量、分组括可用性、差错率、响应时间、吞吐量、分组丢失率、连接建立时间、故障检测和改正时间丢失率、连接建立时间、故障检测和改正时间丢失率、连接建立时间、故障检测和改正时间丢失率、连接建立时间、故障检测和改正时间等。服务提供者可向其用户保证某一种等级的等。服务提供者可向其用户保证某一种等级的等。服务提供者可向其用户保证某一种等级的等。服务提供者可向其用户保证某一种等级的服务质量。服务质量。服务质量。服务质量。第22页/共74页主机主机主机主机 HH1 1 和和和和 HH2 2 分别向主机分别向主机分别向主机分别向主机 HH3 3 和和和和 HH4 4 发送数据发送数据发送数据发送数据 1.5 Mb/s 链路H1H2H3H4R2R1H1H21.5 Mb/s 链路输出队列1 Mb/s的实时音频数据 FTP 文件数据 需要给不同性质的分组打上不同的标记。当 H1 和 H2 的分组进入 R1 时，R1 应能识别实时数据分组，并使这些分组以高优先级进入输出队列，而仅在队列有多余空间时才准许低优先级的 FTP 数据分组进入。第23页/共74页主机主机主机主机 HH1 1 和和和和 HH2 2 分别向主机分别向主机分别向主机分别向主机 HH3 3 和和和和 HH4 4 发送数据发送数据发送数据发送数据 1.5 Mb/s 链路H1H2H3H4R2R1H1H21.5 Mb/s 链路输出队列1 Mb/s的实时音频数据 高优先级的 FTP 文件数据 应当使路由器增加分类(classification)机制，即路由器根据某些准则（例如，根据发送数据的地址）对输入分组进行分类，然后对不同类别的通信量给予不同的优先级。第24页/共74页主机主机主机主机 HH1 1 和和和和 HH2 2 分别向主机分别向主机分别向主机分别向主机 HH3 3 和和和和 HH4 4 发送数据发送数据发送数据发送数据 1.5 Mb/s 链路H1H2H3H4R2R1H1H21.5 Mb/s 链路输出队列数据率异常的实时音频数据 FTP 文件数据 路由器应能将对数据流进行通信量的管制(policing)，使该数据流不影响其他正常数据流在网络中通过。例如，可将 H1 的数据率限定为 1 Mb/s。R1 不停地监视 H1 的数据率。只要其数据率超过规定的 1 Mb/s，R1 就将其中的某些分组丢弃。第25页/共74页主机主机主机主机 HH1 1 和和和和 HH2 2 分别向主机分别向主机分别向主机分别向主机 HH3 3 和和和和 HH4 4 发送数据发送数据发送数据发送数据 1.5 Mb/s 链路H1H2H3H4R2R1H1H21.5 Mb/s 链路输出队列数据率异常的实时音频数据 FTP 文件数据 应在路由器中再增加调度(scheduling)机制。利用调度功能给实时音频分配 1.0 Mb/s 的带宽，给文件传送分配 0.5 Mb/s 的带宽（相当于在带宽为 1.5 Mb/s 的链路中划分出两个逻辑链路），因而对这两种应用都有相应的服务质量保证。第26页/共74页主机主机主机主机 HH1 1 和和和和 HH2 2 分别向主机分别向主机分别向主机分别向主机 HH3 3 和和和和 HH4 4 发送数据发送数据发送数据发送数据 1.5 Mb/s 链路H1H2H3H4R2R1H1H21.5 Mb/s 链路输出队列1 Mb/s 的实时数据 总数据率已超过了 1.5 Mb/s 链路的带宽。比较合理的做法是让一个数据流通过 1.5 Mb/s 的链路，而阻止另一 个 数 据 流 的 通 过。这 就 需 要 呼 叫 接 纳(call admission)机制。数据流要预先声明所需的服务质量，然后或者被准许进入网络，或者被拒绝进入网络。第27页/共74页1.调度机制调度机制 n n“调度调度”就是指排队的规则。就是指排队的规则。n n如不采用专门的调度机制，则默如不采用专门的调度机制，则默认排队规则就是先进先出认排队规则就是先进先出 FIFO(First In First Out)。当队列已。当队列已满时，后到达的分组就被丢弃。满时，后到达的分组就被丢弃。n n先进先出的最大缺点就是不能区先进先出的最大缺点就是不能区分时间敏感分组和一般数据分分时间敏感分组和一般数据分组，并且也不公平。组，并且也不公平。n n在先进先出的基础上增加按优先在先进先出的基础上增加按优先级排队，就能使优先级高的分级排队，就能使优先级高的分组优先得到服务。组优先得到服务。第28页/共74页按优先级排队的例子按优先级排队的例子按优先级排队的例子按优先级排队的例子 高优先级队列低优先级队列分组到达路由器调度分组离开路由器分类器（服务员）路由器低低低低高高高高高高t分组到达路由器分组离开路由器路由器高 高 高高低 低 低 低第29页/共74页加权公平排队加权公平排队加权公平排队加权公平排队 WFQWFQ(Weighted Fair Queuing)(Weighted Fair Queuing)分组到达路由器调度分组离开路由器分类器w1w2w3123路由器第30页/共74页2.2.分组调度策略分组调度策略分组调度策略分组调度策略n n分组调度策略是一种选择策略分组调度策略是一种选择策略第31页/共74页3.3.管制机制管制机制管制机制管制机制 (1)平均速率平均速率 网络需要控制一个网络需要控制一个数据流的平均速率。这里的平均数据流的平均速率。这里的平均速率是指在一定的时间间隔内通速率是指在一定的时间间隔内通过的分组数。过的分组数。(2)峰值速率峰值速率 峰值速率限制了数峰值速率限制了数据流在非常短的时间间隔内的流据流在非常短的时间间隔内的流量。量。(3)突发长度突发长度 网络也限制在非常网络也限制在非常短的时间间隔内连续注入到网络短的时间间隔内连续注入到网络中的分组数。中的分组数。第32页/共74页漏桶管制器漏桶管制器漏桶管制器漏桶管制器(leaky bucket policer)(leaky bucket policer)分组到达漏桶中最多装入 b 个权标拿走权标准许分组进入网络等待权标在任何时间间隔 t 内准许进入网络的分组数=r t+b标记注入漏桶的速率为每秒 r 个权标第33页/共74页n nIETFIETF于于于于19941994年提出：年提出：年提出：年提出：rfc1633rfc1633n nIntServ(Integrated Services)IntServ(Integrated Services)可对单个的应用会话提供服可对单个的应用会话提供服可对单个的应用会话提供服可对单个的应用会话提供服务质量的保证，其主要特点有二，即：务质量的保证，其主要特点有二，即：务质量的保证，其主要特点有二，即：务质量的保证，其主要特点有二，即：n n资源预留。路由器需要知道不断出现的会话已预留了多少资源预留。路由器需要知道不断出现的会话已预留了多少资源预留。路由器需要知道不断出现的会话已预留了多少资源预留。路由器需要知道不断出现的会话已预留了多少资源（即链路带宽和缓存空间）。资源（即链路带宽和缓存空间）。资源（即链路带宽和缓存空间）。资源（即链路带宽和缓存空间）。n n呼叫建立。需要服务质量保证的会话必须首先在源站到目呼叫建立。需要服务质量保证的会话必须首先在源站到目呼叫建立。需要服务质量保证的会话必须首先在源站到目呼叫建立。需要服务质量保证的会话必须首先在源站到目的站的路径上的每个路由器预留足够的资源，以保证其端的站的路径上的每个路由器预留足够的资源，以保证其端的站的路径上的每个路由器预留足够的资源，以保证其端的站的路径上的每个路由器预留足够的资源，以保证其端到端的服务质量要求。到端的服务质量要求。到端的服务质量要求。到端的服务质量要求。4 综合服务综合服务 IntServ 与资源预留协议与资源预留协议 RSVP第34页/共74页IntServ 定义了两类定义了两类服务服务 n n有保证的服务有保证的服务(guaranteed service)，可保证一个分组在通，可保证一个分组在通过路由器时的排队时延有一个过路由器时的排队时延有一个严格的上限。严格的上限。n n受控负载的服务受控负载的服务(controlled-load service)，可以使应用程序得到，可以使应用程序得到比通常的比通常的“尽最大努力尽最大努力”更加更加可靠的服务。可靠的服务。第35页/共74页IntServ 由四个组成由四个组成部分部分(1)资源预留协议资源预留协议 RSVP，它是，它是 IntServ 的信令协议。的信令协议。(2)接纳控制接纳控制(admission control)，用来决定是否同意对某一资，用来决定是否同意对某一资源的请求。源的请求。(3)分类器分类器(classifier)，用来将进，用来将进入路由器的分组进行分类，并入路由器的分组进行分类，并根据分类的结果将不同类别的根据分类的结果将不同类别的分组放入特定的队列。分组放入特定的队列。(4)调度器调度器(scheduler)，根据服务，根据服务质量要求决定分组发送的前后质量要求决定分组发送的前后顺序。顺序。第36页/共74页Integrated Services:服务模型服务模型主机路由器应用RSVP处理模块分类器调度器RSVP处理模块调度器分类器路由协议/数据库接纳/策略控制RSVPIP数据流第37页/共74页Integrated Services:工作过程工作过程发发送送者者路路由由器器路路由由器器接接收收者者RSVP PathRSVP PathRSVP PathRSVP RESVRSVP RESVRSVP RESVDATADATADATA第38页/共74页RSVP：Resource reservation protocolResource reservation protocoln nIETFIETF于于于于19971997年提出：年提出：年提出：年提出：rfc2205rfc2205n n端到端信令协议端到端信令协议端到端信令协议端到端信令协议n n资源预留是接收端驱动的资源预留是接收端驱动的资源预留是接收端驱动的资源预留是接收端驱动的n n软状态：定时刷新软状态：定时刷新软状态：定时刷新软状态：定时刷新n n通路消息：业务流的传输特性、路由信息、通路消息：业务流的传输特性、路由信息、通路消息：业务流的传输特性、路由信息、通路消息：业务流的传输特性、路由信息、自身地址；传统转发自身地址；传统转发自身地址；传统转发自身地址；传统转发n n资源预留消息：预留资源、回溯资源预留消息：预留资源、回溯资源预留消息：预留资源、回溯资源预留消息：预留资源、回溯n n资源预留单位：每一个数据流资源预留单位：每一个数据流资源预留单位：每一个数据流资源预留单位：每一个数据流第39页/共74页流流(flow)n n“流流”是在多媒体通信中的一个是在多媒体通信中的一个常用的名词，一般定义为常用的名词，一般定义为“具具有同样的源有同样的源IP地址、源端口号、地址、源端口号、目的目的IP地址、目的端口号、协地址、目的端口号、协议标识符以及服务质量需求的议标识符以及服务质量需求的一连串分组一连串分组”。第40页/共74页RSVP RSVP 协议的工作原理协议的工作原理协议的工作原理协议的工作原理 H1H2 50 kb/sR2R1H3 100 kb/sH4 3 Mb/sR3R4H5 3 Mb/s源站(a)源点用多播发送PATH报文 表示 PATH 报文3 Mb/s3 Mb/s3 Mb/s100 kb/sH1H2 50 kb/sR2R1H3 100 kb/sH4 3 Mb/sR3R4H5 3 Mb/s源站(b)各终点向源点返回 RESV 报文 表示 RESV 报文第41页/共74页IntServ 体系结构体系结构在路由器中的实现在路由器中的实现 路由选择协议路由选择协议路由选择数据库路由选择数据库RSVP接纳控制接纳控制管理代理管理代理通信量控制通信量控制数据库数据库分类器分类器与与分组转发分组转发调度器调度器分组入分组入分组出分组出第42页/共74页Integrated Services:Integrated Services:评价评价评价评价n n优点：优点：优点：优点：n n可以实现端到端的可以实现端到端的可以实现端到端的可以实现端到端的QoSQoSn n缺点：缺点：缺点：缺点：n n端到端的信令协议使得这种模型难以在端到端的信令协议使得这种模型难以在端到端的信令协议使得这种模型难以在端到端的信令协议使得这种模型难以在InternetInternet上部署上部署上部署上部署n n在途经的每个中转节点上都留有对每个流进行资在途经的每个中转节点上都留有对每个流进行资在途经的每个中转节点上都留有对每个流进行资在途经的每个中转节点上都留有对每个流进行资源预留的软状态信息，存储开销源预留的软状态信息，存储开销源预留的软状态信息，存储开销源预留的软状态信息，存储开销n n定时刷新的定时刷新的定时刷新的定时刷新的PATHPATH、RESVRESV消息，通信开销消息，通信开销消息，通