|
综合业务传输与分类中的问题（程长东、白铁军、董浩镜）
在包交换网中，多个用户的数据包通过竞争来获得交换与传输资源统计复用是＃基本特征。
而且，包交换网允许不同类型业务的信息包在其上传送，以节省大量的系统资源。因此，包
交换网提供广高效的、低成本的服务。今天，除了原有的非实时性业务外，包交换网也为实
时性业务提供服务，如IP电话、多媒体会议、远程教学等。随着互联网技术的进一步发展，
将会有越来越多的实时业务运行在这种网络上。
一、包交换网的特点
利用包交换网运行实时业务有许多优点例如同一网络与同一平台将比各自分离的多个网
络更加容易管理；资源共享使包交换网更加经济；因分配给每一个用户的带宽不受限制而在
业务流的分配上更加灵活；大量的存储与计算单元使得所承载的业务更容易被处理、等等。
尽管具备这些优点，但包交换网并不是一开始就适合于实肘业务的，原因是：
①各个信息包独立地在整个网络中被发送，一般它们的发送时间不相同。这种发送时间
的差异将影响实时性业务的质量。
②当缓冲区的队长超过其极限时，就会发生包丢失现象。包丢失是影响实时性业务质量
的又一重要因素。
③包排队过程会使这些包的发送延迟很难预测，因而将影响到用户间的交互性。
④打包与解包过程需要消耗系统资源，并且还会带来额外的时延。
⑤发送包所需的额外开销降低了包的发送效率。
其中前三个因素对于实时业务的质量保证是十分关键的。当然，如果现有的网络有足够
的带宽，这种包交换网还是可以满足大部分实时业务的要求。但实际上，充足的带宽是很难
保证的。这是因为：计算机网络源于科学研究之用，因而没有确立长期的经济目的；多业务
的网络难以解决定价与计费的问题。因为对于综合业务的网络结构还没有完全有效地定义；
到目前为止，尽管包交换网的规模在不断扩大，但与所承载运行的业务相比，仍然是有限的；
与PSTN相比，有更多的业务可以运行在包交换网络中，这使得网络带宽更加紧张。
二、包交换网传输综合业务
从上面的分析可以看出，必须对包交换网采取一定的措施，才能合理与有效地传输综合
业务。目前，采取的措施是：资源预留协议（RSVP）解决了原有的尽最大努力服务模式，保
证了实时性业务的实现，目前，它在Internet上被广泛地采用；回放程序（PlaybackAPPli
cation）解决了包发送时间的抖动问题，利用缓冲区暂时存储到达的包，然后根据预定的时
间点重放这些数据，以达到消除抖动的目的，最流行的是目前广为采用的视频与音频回放程
序；大量的投资用于改进现有的网络技术，扩展现有的网络规模，以加大网络带宽（例如采
用更先进的传输技术与路由技术等）；采用更先进的打包与解包技术（包括压缩与解压缩技
术）以提高包的传输效率，减少包的传输时间。
在上述措施中，预留技术对于实时业务是关键，尤其是在比较拥挤的网络中更是如此。
预留技术在多点业务发送方式中应用得非常好，但它也存在一定的问题。从预留技术原理可
以看出，它是通过牺牲大部分业务来保证少部分优先业务的服务质量。并且，预留过程本身
也需要消耗带宽与系统的处理资源。此外，资源预留协议信息包的数目以及在各路由器中所
要保存的状态数量与需要预留的业务数目成正比，显然，当需要预留的业务数目很大时，保
存上述的状态信息成了一大问题。
三、综合业务的分类
对于包交换网而言，除了预留技术外，还需要采用更加有效的方法来保证实时性业务，
其中对综合业务进行合理分类是一种有效方法。基于这种业务分类的经济手段也应当应用到
综合业务服务中，以便有效地解决网络的拥挤问题。因此不难看出：一方面，当网络资源出
现紧缺时，高优先权的实时性业务必须要优先对待，以便提供所需的服务质量；另一方面，
经济手段亦是调节网络业务流的有效方法，一种好的经济模型可以有效地保证网络资源公平
与合理地分配。因此业务分类是非常重要的，它既是网络中不同业务服务的基础，也是对业
务进行不同定价与计费的基础。
1．综合业务分类现状
在谈到综合业务时，经常会提起数据业务、图像业务与话音业务。而实际上，综合业务
的内涵比这要丰富得多，它与用户所需的业务服务质量是密切相关的。在业务分类中，IETF
定义了综合业务的特征。
①非实时性业务来源于像Telnet，FTP，WWW，E－mail等这样的应用。尽管过长的时延可
能会降低这类业务的性能，但是其最终功能的实现不受网络状态的影响。上述非实时性业务
又可进一步分为：交互性burst流（如Telnet）要求较短的时延；交互性bulk流（如FTP）能
够容忍适中的时延；而异步bulk流（E－mail）则在高的时延下仍能很好地工作。
②实时性业务可以分为阶胜业务与自适应业务。刚性业务的重放时间点是固定的，而自
适应业务的重放时间点可以随网络条件的改变而改变。
2．影响综合业务分类的因素
（1）实时性
实时性有两个层次含义：一方面，实时性被定义为响应某事件的时刻与该事件发生的时
刻几乎是同时的。因此，这个意义上的实时性就是指对相应事件测速反应能力。但实际上，
它只能是准实时性的，因为它可以允许小的时延存在。这个定义可以用于描述电话交谈这样
的业务。在电话交谈过程中，当来回时延在250ms以内时，就可以获得好的通话质量，即双方
通话的实时性很好。而当来回时延超过500 ms时，一般用户认为不可接受，因而意味着实时
性差。因此，这个层次的实时性对业务的传输带宽有较为严格的要求。另一方面，实时性可
以定义为一种复现某一过程的能力，这个过程应当与原过程是一致的。这种定义适合于音频
与视频信号的重放过程。例如，话音是64kbit／s的，也应当以近似的速率重放信号，否则
重放质量将出现问题。图像重放过程也是一样的原理。当重放图像的采样频率过高或过低时，
用户就会感觉到不舒服。由于该层次含义的实时性并没有对时延作出严格的限制，因而不同
于上面含义，它对业务的传输带宽没有严格要求。
（2）交互性
交互性在业务分类中也起着重要作用。交互性定义为接收方与发送方角色的相互改变。
因此，如果收、发双方的角色频繁地转换，则意味着高交互性；如果收、发角色未改变，则
意味着无交互性；如果收、发角色偶而转换，则意味着低交互性。例如话音交谈是高交互性
的，而普通电视节目则是无交互性的。交互性对业务的实时性要求有影响。由于存在不同的
交互性即使是同一业务，其对实时性要求也是不一样的。例如对图像而言，无交互性的电视
节目仅要求实时性的后一层含义；而对可视电话来说，它对实时性的两个含义均有要求，因
而它们对网络的传输带宽也有不同的要求。
（3）业务源的产生特性
除了实时性与交互性外，业务源的产生特性也是十分重要的。它同样对网络的传输带宽
有不同的需求，因而也是影响业务质量的一个因素。业务源的产生特性可以分为均匀业务流
（Average Traffic）与成批业务流（Bursty Traffic）。对于均匀流，包的产生过程是规则
持久的，并且一般有一个恒定的包率，例如 IP话音业务。因而均匀流对网络的传输带宽要求
要受制于该恒定的包率。对于成批流，业务源以尽可能快的速度发送包，因而与均匀流相比，
它就要求较大的网络吞吐量，例如视频点播业务。
从对业务的实时性、交互性以及业务源的产生特性的分析可以发现，业务分类与上述三种
特性是紧密相关的。无论是哪一种分类，它首先要考虑的是网络所能提供的资源，因为业务服
务质量的保证最终是要通过该资源来实现的。不同的实时性、交互性和业务源产生特性要求的
带宽是不一样的，合理的分类应当是综合考虑上述特性，并结合一种有效的经济模型公正治理、
有效地分配宝贵的网络资源。
摘自《现代电信科技》
|