綜合業務傳輸與分類中的問題

2019-11-03 10:14:27

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綜合業務傳輸與分類中的問題（程長東、白鐵軍、董浩鏡）在包交換網中，多個用戶的數據包通過競爭來獲得交換與傳輸資源統計復用是＃基本特征。而且，包交換網允許不同類型業務的信息包在其上傳送，以節省大量的系統資源。因此，包交換網提供廣高效的、低成本的服務。今天，除了原有的非實時性業務外，包交換網也為實時性業務提供服務，如ip電話、多媒體會議、遠程教學等。隨著互聯網技術的進一步發展，將會有越來越多的實時業務運行在這種網絡上。一、包交換網的特點利用包交換網運行實時業務有許多優點例如同一網絡與同一平臺將比各自分離的多個網絡更加容易管理；資源共享使包交換網更加經濟；因分配給每一個用戶的帶寬不受限制而在業務流的分配上更加靈活；大量的存儲與計算單元使得所承載的業務更容易被處理、等等。盡管具備這些優點，但包交換網并不是一開始就適合于實肘業務的，原因是： ①各個信息包獨立地在整個網絡中被發送，一般它們的發送時間不相同。這種發送時間的差異將影響實時性業務的質量。 ②當緩沖區的隊長超過其極限時，就會發生包丟失現象。包丟失是影響實時性業務質量的又一重要因素。 ③包排隊過程會使這些包的發送延遲很難預測，因而將影響到用戶間的交互性。 ④打包與解包過程需要消耗系統資源，并且還會帶來額外的時延。 ⑤發送包所需的額外開銷降低了包的發送效率。其中前三個因素對于實時業務的質量保證是十分關鍵的。當然，如果現有的網絡有足夠的帶寬，這種包交換網還是可以滿足大部分實時業務的要求。但實際上，充足的帶寬是很難保證的。這是因為：計算機網絡源于科學研究之用，因而沒有確立長期的經濟目的；多業務的網絡難以解決定價與計費的問題。因為對于綜合業務的網絡結構還沒有完全有效地定義；到目前為止，盡管包交換網的規模在不斷擴大，但與所承載運行的業務相比，仍然是有限的；與PSTN相比，有更多的業務可以運行在包交換網絡中，這使得網絡帶寬更加緊張。二、包交換網傳輸綜合業務從上面的分析可以看出，必須對包交換網采取一定的措施，才能合理與有效地傳輸綜合業務。目前，采取的措施是：資源預留協議（RSVP）解決了原有的盡最大努力服務模式，保證了實時性業務的實現，目前，它在Internet上被廣泛地采用；回放程序（PlaybackAPPlication）解決了包發送時間的抖動問題，利用緩沖區暫時存儲到達的包，然后根據預定的時間點重放這些數據，以達到消除抖動的目的，最流行的是目前廣為采用的視頻與音頻回放程序；大量的投資用于改進現有的網絡技術，擴展現有的網絡規模，以加大網絡帶寬（例如采用更先進的傳輸技術與路由技術等）；采用更先進的打包與解包技術（包括壓縮與解壓縮技術）以提高包的傳輸效率，減少包的傳輸時間。在上述措施中，預留技術對于實時業務是關鍵，尤其是在比較擁擠的網絡中更是如此。預留技術在多點業務發送方式中應用得非常好，但它也存在一定的問題。從預留技術原理可以看出，它是通過犧牲大部分業務來保證少部分優先業務的服務質量。并且，預留過程本身也需要消耗帶寬與系統的處理資源。此外，資源預留協議信息包的數目以及在各路由器中所要保存的狀態數量與需要預留的業務數目成正比，顯然，當需要預留的業務數目很大時，保存上述的狀態信息成了一大問題。三、綜合業務的分類對于包交換網而言，除了預留技術外，還需要采用更加有效的方法來保證實時性業務，其中對綜合業務進行合理分類是一種有效方法。基于這種業務分類的經濟手段也應當應用到綜合業務服務中，以便有效地解決網絡的擁擠問題。因此不難看出：一方面，當網絡資源出現緊缺時，高優先權的實時性業務必須要優先對待，以便提供所需的服務質量；另一方面，經濟手段亦是調節網絡業務流的有效方法，一種好的經濟模型可以有效地保證網絡資源公平與合理地分配。因此業務分類是非常重要的，它既是網絡中不同業務服務的基礎，也是對業務進行不同定價與計費的基礎。 1．綜合業務分類現狀在談到綜合業務時，經常會提起數據業務、圖像業務與話音業務。而實際上，綜合業務的內涵比這要豐富得多，它與用戶所需的業務服務質量是密切相關的。在業務分類中，IETF定義了綜合業務的特征。 ①非實時性業務來源于像Telnet，FTP，WWW，E－mail等這樣的應用。盡管過長的時延可能會降低這類業務的性能，但是其最終功能的實現不受網絡狀態的影響。上述非實時性業務又可進一步分為：交互性burst流（如Telnet）要求較短的時延；交互性bulk流（如FTP）能夠容忍適中的時延；而異步bulk流（E－mail）則在高的時延下仍能很好地工作。 ②實時性業務可以分為階勝業務與自適應業務。剛性業務的重放時間點是固定的，而自適應業務的重放時間點可以隨網絡條件的改變而改變。 2．影響綜合業務分類的因素（1）實時性實時性有兩個層次含義：一方面，實時性被定義為響應某事件的時刻與該事件發生的時刻幾乎是同時的。因此，這個意義上的實時性就是指對相應事件測速反應能力。但實際上，它只能是準實時性的，因為它可以允許小的時延存在。這個定義可以用于描述電話交談這樣的業務。在電話交談過程中，當來回時延在250ms以內時，就可以獲得好的通話質量，即雙方通話的實時性很好。而當來回時延超過500 ms時，一般用戶認為不可接受，因而意味著實時性差。因此，這個層次的實時性對業務的傳輸帶寬有較為嚴格的要求。另一方面，實時性可以定義為一種復現某一過程的能力，這個過程應當與原過程是一致的。這種定義適合于音頻與視頻信號的重放過程。例如，話音是64kbit／s的，也應當以近似的速率重放信號，否則重放質量將出現問題。圖像重放過程也是一樣的原理。當重放圖像的采樣頻率過高或過低時，用戶就會感覺到不舒服。由于該層次含義的實時性并沒有對時延作出嚴格的限制，因而不同于上面含義，它對業務的傳輸帶寬沒有嚴格要求。（2）交互性交互性在業務分類中也起著重要作用。交互性定義為接收方與發送方角色的相互改變。因此，如果收、發雙方的角色頻繁地轉換，則意味著高交互性；如果收、發角色未改變，則意味著無交互性；如果收、發角色偶而轉換，則意味著低交互性。例如話音交談是高交互性的，而普通電視節目則是無交互性的。交互性對業務的實時性要求有影響。由于存在不同的交互性即使是同一業務，其對實時性要求也是不一樣的。例如對圖像而言，無交互性的電視節目僅要求實時性的后一層含義；而對可視電話來說，它對實時性的兩個含義均有要求，因而它們對網絡的傳輸帶寬也有不同的要求。（3）業務源的產生特性除了實時性與交互性外，業務源的產生特性也是十分重要的。它同樣對網絡的傳輸帶寬有不同的需求，因而也是影響業務質量的一個因素。業務源的產生特性可以分為均勻業務流（Average Traffic）與成批業務流（Bursty Traffic）。對于均勻流，包的產生過程是規則持久的，并且一般有一個恒定的包率，例如 IP話音業務。因而均勻流對網絡的傳輸帶寬要求要受制于該恒定的包率。對于成批流，業務源以盡可能快的速度發送包，因而與均勻流相比，它就要求較大的網絡吞吐量，例如視頻點播業務。從對業務的實時性、交互性以及業務源的產生特性的分析可以發現，業務分類與上述三種特性是緊密相關的。無論是哪一種分類，它首先要考慮的是網絡所能提供的資源，因為業務服務質量的保證最終是要通過該資源來實現的。不同的實時性、交互性和業務源產生特性要求的帶寬是不一樣的，合理的分類應當是綜合考慮上述特性，并結合一種有效的經濟模型公正治理、有效地分配寶貴的網絡資源。摘自《現代電信科技》

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