传输技术培训_第3章_IPQOS
IP-QoS-于晴晴 带宽通信PPT
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目录
➢ IP QoS的定义 ➢ 研究的意义 ➢ 研究现状 ➢ QoS技术 ➢ QoS技术的发展趋势
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IntServ/RSVP
• 基本思想
利用RSVP(Resource Reservation Protocol，资源预留协 议)协议在数据包转发之前通过协议信令协商预留资源， 是一种基于流的QoS技术。
• 缺点
不能保证每个流的绝对的服务质量；不能保证端到端的 QoS
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DiffServ
区分服务体系结构 SLA:服务等级协定 TCA:流量调整协定（业务分类准则、业务模型及相应处理的协 定）
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DiffServ
• DiffServ区（ Region ）则是由连续的DS区域构成。 • DS 字段和DSCP（不同的DSCP对应着不同的PHB）
宽带通信网技术
IP QoS
于晴晴
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目录
➢ IP QoS的定义 ➢ 研究的意义 ➢ 研究现状 ➢ QoS技术 ➢ QoS技术的发展趋势
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IP QoS 定义
• QoS(Quality of Service)
定义1：即服务质量，它是一个综合指标，用于衡量 使用一个服务的满意程度。
定义2：网络在传输数据流时要求满足的一系列服务 请求，具体可以量化为带宽、延迟、抖动、分组丢失率 和吞吐量等性能指标，定义中的服务是指数据流经过若 干网络结点所接受的传输服务。
送数据分组所能达到的速率
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目录
➢ IP QoS的定义 ➢ 研究的意义 ➢ 研究现状 ➢ QoS技术 ➢ QoS技术的发展趋势
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IP QoS研究的意义
主要有3条： 1. 对QoS有严格要求业务的出现，如交互式实时多媒体
传输技术培训第3章IPQOS
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传输技术培训第3章IPQOS
QoS在数据传输中的重要性
• 不同的业务类型对数据传输的要求是不同的，有的要求大 的带宽，有的要求严格的延时保证，有的要求无错误的传 输。为了实现不同业务类型的传输需求，传输网必须能够 保证业务要求的传输质量，也就是QoS。
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传输技术培训第3章IPQOS
IP传输的特点－尽力而为
• 以路由转发为基础的IP传输的特点 • 路由表建立的依据是网络拓扑结构，实现“最短路径” ，并不考虑这个路径的带宽、转发能力、负荷等参数 • 路由器的入队列对所有的IP包同等对待，IP包的排队造 成转发时延和丢包 • 同一个应用的不同IP包可能通过不同的路径到达目的地 ，造成其传输参数的不一致
传输时延的差值 • 评估间隔内99.9%IP包的时延最大值与时延最小值之间的
差值
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传输技术培训第3章IPQOS
传输差错率参数
• IP包误差率（IPER）：传送成功的IP包数目与传送成功加 传送错误的IP包数目和的比值
• IP包丢失率（IPLR）：丢失的IP包数目与所有IP包数目的 比值
• 业务可用性使用可用时间的百分比来描述
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传输技术培训第3章IPQOS
IP QoS简介
• QoS在数据传输中的重要性 • IP传输的特点 • 在IP传输网中提供QoS的意义 • QoS描述参数 • 实现QoS的方法
• InterServ模型 • DiffServ模型 • 其它
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• 虚假IP包率：测量点上每秒收到虚假IP包的数目
ipqos
Which Applications Have Which QoS Requirements?
Inner Mongolia University
Why IP QoS?
Application X is slow. Video broadcast occasionally stalls. Phone calls over IP are no better than over satellite. Phone calls can have very bad voice quality. ATMs (the money-dispensing type) are nonresponsive.
Priority Queuing (PQ) Custom Queuing (CQ) Strict Priority MDRR IP RTP Prioritization Class-Based Low-Latency Queuing (CBLLQ)
Compress the Payload
Compressed Packet
9 Inner Mongolia University
Processing, Queuing, and Propagation Delay
Forwarding
Bandwidth andwidth Propagation Delay
Inner Mongolia University
IP
IP
IP
IP
Processing Delay
IP Quality of Service
Objectives
Upon completing this module, you will be able to:
IP QOS原理与实现机制
QOS机制－队列调度（续） 队列调度算法
PQ(Priority Queueing)：算 法简单，有利于保障实时业 务。但欠公平，可能“饿死” 低等级队列，需要对高优先 队列进行限速。
WRR(Weighted Round Robin)： 算法公平性好 ，可以弥补PQ算法在公 平性上的欠缺。
QOS机制应用
AF 确保型转发
EFD 允许丢包的加速型
BE 缺省型转发
DiffServ 模型－缺点
• 在拥塞发生时，区分服务模型只能采取 丢弃报文的方式。 • 对相同优先级的业务而言，设备在拥塞 时随机地丢弃报文，其结果是所有业务 的服务质量都受到影响。无法为用户提 供严格的QOS保证。
MPLS-帧结构
通常，MPLS包头有32Bit，其中有： 20Bit用作标签（Label） 3个Bit的EXP, 协议中没有明确，通常用作COS 1个Bit的S,用于标识是否是栈底，表明MPLS的标签可以嵌套。 8个Bit的TTL
QOS机制－拥塞控制（续） 丢包策略－Wred参数
• 平均队列长度大于最小阈值时，队列开始丢包； • 当平均队列长度达到最大阈值时，队列按照相应的丢包概 率对到达的分组进行丢包； • 当平均队列长度大于最大阈值时，队列丢弃所有的到达的 分组。
QOS机制－队列调度
队列调度
• 不同等级的分组放入不同的队列中，路由器按照一定的队列 调度算法，决定从哪个队列中取出数据分组进行服务。 • 队列调度算法直接影响路由器的性能和QOS效果。
拥塞控制
WRED& SARED
当某网络节点出现拥塞时，采用一种及时有效的手段来缓解 和排除暂时的拥塞，并对级别较高的付费业务进行保护
队列调度 Scheduler
IP_QoS原理
址，源端口号，目的端口号， 协议号，优先级相同
采用HASH算法尽量将不同的数据流分入不同的队列，自动完成
权值依赖于IP报文头中携带的IP优先级
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DS区域的服务提供 策略由PHB决定。 DS节点根据PHB属性 转发。
DiffServ网络
内部节点
SLA/TCA
DiffServ网络
内部节点 边界节点
在网络边缘进行业 务分类和流量调整。 - 业务分类 . 基于DS域 . 基于其他特征 - 流量调整 . 测量 . 标记 . 丢弃 . 整形
边界节点
边界节点
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先进先出队列
转发数据包
调度
FIFO (First In First Out): 算法简单，转发的速度快 所有报文统一对待，先进现出，没有任何区别分 Internet 的默认服务模式－Best-Effort采用的队列策略
All rights reserved
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差分服务
DiffServ（Differentiated Service）
用户设备 PHB
DiffServ域 PHB PHB PHB 在网络中根据分组的 DSCP值，进行队列 调度、分组丢弃 用户设备
在网络入口对分组 进行分类、流量控 制，设置DSCP
Internal
DP500021 IP QoS原理
ISSUE 1.0
HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.
IP QoS
路由器系统部
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单中继段行为 - PHB
PHB（Per-Hop Behaviors） （ ）
PHB是网络节点对报文调度、丢包、监管和整形的处理， 是网络节点对报文调度、丢包、监管和整形的处理， 是网络节点对报文调度 每类PHB都对应一组 都对应一组DSCP；PHB只定义了一些外部可见 每类 都对应一组 ； 只定义了一些外部可见 的转发行为， 的转发行为，没有指定特定的实现方式
LSP setup
IGP route selection Link-state database
LSP path selection Traffic-engineering database
Signaling component
Information flooding Packets in
IS-IS/OSPF routing Packet-forwarding component Packets out
SPD 链路层
物理层
LFI LR
接收报文
发送报文
路由器系统部
SNMP
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CAR&ISPKeeper
基本IP QoS技术 基本IP QoS技术
流量调节器
包括CAR、GTS 、ISPKeeper、BAS等
标记
包括优先级、DSCP、MPLS EXP等
拥塞避免和管理
拥塞避免策略包括尾丢弃、RED、WRED等，拥塞管理方法 包括FIFO、PQ、CQ、WFQ、RTP实时队列、CBWFQ/LLQ等
路由器系统部
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MPLS 流量工程隧道
MPLS TE隧道 隧道
用户设备 运营商网络 LSR LER 用户设备
LER
拥塞链路 MPLS TE隧道
如何设置IP地址的网络QoS和流量控制
如何设置IP地址的网络QoS和流量控制网络QoS（Quality of Service，服务质量）和流量控制是网络管理中的两个重要概念。
它们可以帮助我们对网络流量进行优化和管理，提高网络的性能和用户体验。
本文将介绍如何设置IP地址的网络QoS 和流量控制的方法和步骤。
一、理解网络QoS和流量控制的概念在开始设置IP地址的网络QoS和流量控制之前，我们首先需要理解这两个概念的含义。
1. 网络QoS：网络QoS是指通过对网络流量进行优先级的划分和调度，来保证重要数据的传输质量。
QoS可以帮助我们实现对网络流量的有效管理，提高对关键应用的支持以及提供良好的用户体验。
2. 流量控制：流量控制是指对网络上的数据流进行限制和控制，以避免网络拥堵和资源的浪费。
通过流量控制，我们可以控制网络中的数据流量大小，确保网络的稳定性和各种应用的正常运行。
二、设置IP地址的网络QoS和流量控制的步骤在实际设置IP地址的网络QoS和流量控制之前，我们需要根据具体的网络环境和需求制定一套方案，并根据该方案进行设置。
下面是一个参考步骤：1. 网络QoS的设置：（1）确定网络流量的优先级：根据实际需求，我们可以通过设定各种应用的优先级来决定其被传输的优先级。
比如，可以将实时音视频类应用的优先级设置为最高，确保其传输质量。
（2）配置QoS策略：根据确定的优先级，可以配置相应的QoS策略。
这包括设置不同应用的带宽占用限制、优先级调度算法以及拥塞控制机制等。
（3）应用QoS策略：将配置好的QoS策略应用到网络设备中，确保网络设备按照优先级进行流量处理和调度。
具体的配置方法可以参考网络设备的相关文档或者咨询网络设备厂商的技术支持。
2. 流量控制的设置：（1）流量监测和分析：通过网络流量监测工具，对网络的流量进行实时监测和分析。
可以了解不同应用的流量情况，找出流量波动或异常的原因。
（2）设置流量控制策略：根据监测结果，可以制定相应的流量控制策略。
网络IP的质量服务QoS和带宽管理
网络IP的质量服务QoS和带宽管理随着互联网的迅猛发展，我们已经进入了信息时代的浪潮。
作为信息传输的基础，网络IP质量服务（Quality of Service，QoS）和带宽管理成为了保障网络流畅性和用户体验的重要手段。
本文将探讨QoS和带宽管理的概念、原理以及应用。
一、QoS的概念和原理QoS即质量服务（Quality of Service），是通过一系列的策略和技术手段来保证网络传输在带宽有限的情况下，能够按照一定的优先级进行传输和处理。
QoS的主要目标是提高网络的稳定性、可靠性以及服务质量，使网络能够满足不同应用和用户的需求。
QoS的实现主要依靠以下几个关键技术：1. 流量分类：将网络流量按照不同的服务类型进行分类，如视频流、语音流、数据流等。
通过对不同类型的流量进行分类，可以根据其优先级进行不同的处理和调度。
2. 流量调度：根据流量分类的结果，对流量进行调度和排队。
通过设置不同的调度算法和队列机制，可以保证高优先级的流量得到优先处理，避免网络拥塞和延迟问题。
3. 带宽保障：QoS不仅关注流量的调度，还需要保证每个流量类型能够得到足够的带宽资源。
通过设置带宽限制和优先级，可以在有限的带宽资源中合理分配带宽，避免带宽资源浪费和冲突。
二、带宽管理的概念和原理带宽管理是指对网络中的带宽资源进行有效利用和合理分配的过程。
通过带宽管理，可以对网络流量进行控制，提高网络的传输效率和资源利用率。
带宽管理主要包括流量控制、流量优化和流量调度等技术手段。
1. 流量控制：通过设置流量控制策略来限制网络中的流量大小。
流量控制可以针对不同的应用和用户进行限制，避免因为某个应用或用户占用过多的带宽资源而导致其他应用或用户无法正常使用网络。
2. 流量优化：通过优化网络流量的传输路径和方式，减少网络拥塞和延迟问题。
优化网络流量可以通过使用缓存技术、压缩技术和数据分段等手段来提高网络传输的效率和速度。
3. 流量调度：根据不同的流量类型和优先级，对网络流量进行调度和排队。
IP-QoS讲解
-> 重传的包进一步加重拥塞
• UDP 应用: - 对延时敏感的应用 -> 长的传输时延使IP包超时而失 效
- 对丢包敏感的应用 -> 导致应用层的重传或性能降低 - 最坏情况下应用根本不能工作
• 提高服务质量有益于所有应用
• 某些应用在没有好的服务质量的网络中不可能实现， 如视频/音频等多媒体业务需要明确的QoS保障
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IETF关于区分服务的建议
• 区分服务（DiffServ）体系最早由 Nichols 1997 底提出
• IETF 成立了DiffServ工作组，提出一系列建议 和草案 – RFC 2474，2475（体系结构） – RFC 2597，2598（PHB定义） – RFC 2697，2698...（标记算法）
IP网的服务质量
北京邮电大学 程控交换与通信网国家重点实验室
提纲
• IP QoS问题的提出和研究现状 • IP QoS 机制
– 综合服务（Integrated Services) – 区分服务（Differentiated services) – QoS路由 （QoS Routing ) – 多协议标记交换（MPLS） – 各种机制之间的关系 • 结论和进一步研究课题
个分组序列
• 流量控制
– 接纳控制（Admission Control)
• 确定设备是否能够支持特定业务流的QoS
– 分类器（Classifier)
• 根据IP分组头中的特定字段鉴别和选择业务利用类型
– 调度器（Scheduler)
• 在设备的输出链路上提供所需的QoS服务
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IntServ模型（续）
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IP QoS问题的提出和研究现状
完整版IPQoS服务质量及业务配置培训-汉隆科技-培训方案.doc
IPQoS效劳质量及业务配置一、课程介绍随着通信事业的开展，尤其是宽带数据业务的爆炸性开展和3G时代的降临，全业务＋全IP化成为整个通信行业未来开展的方向，运营商的下一代网络将走向融合，融合的网络需要在一个统一的IP承载网上同时支持语音、数据和多媒体业务。
要能够很好的实现这些业务的运营，承载网络必须有效劳质量〔QoS〕的保障，并能进展流量的区分和监控。
IP QoS的价值在于让承载网络的IP化成为可能，并使有限的网络资源得到最有效的利用。
本课程从全业务运营商营运的角度以及路由网络的设计方面来讲述各种业务，尤其是视频、话音等多媒体实时业务对效劳质量的需求，在融合业务根底上介绍IP网络提供QoS保障的必要性，IP QOS的技术原理，IP QoS概念，设计原那么，各种QoS机制，Qos设计与部署案例，以及如何进展流量区分并根据流量类别对业务网络进展合理的QOS规划和设计等。
二、培训目标➢掌握IP QOS技术原理，能够根据用户需求进展IP网络的QoS效劳质量设计➢能够掌握IP 数据网络效劳质量的主流技术三、培训对象网络规划人员、网络技术人员、数据业务人员、转型从事数据网络设计业务的技术人员、数据专业工程师四、课程大纲第一章IPQOS效劳质量概述1、运营商IP承载网的效劳质量〔QOS〕需求➢运营商业务流量的特点➢融合业务的QoS需求➢影响QoS的因素➢案例：运营商网络的业务等级划分与指标承诺体系2、IP数据网络效劳质量〔QOS〕模型第二章IPQOS技术与实现机制1、分类和标记2、案例：企业园区网如何进展分类定义和标记3、拥塞管理和队列技术4、流量监管和整形5、拥塞防止〔RED,WRED〕6、链路有效性机制7、MQC(模块化QoS CLI)的设计与实现➢模块化QoS CLI的应用分类➢模块化QoS CLI的效劳策略第三章IPQOS业务配置1、运营商IP承载网的MPLS技术及路由型MPLS VPN介绍➢MPLS技术与IP承载网➢使用MPLS VPN实现运营商网络的多业务承载➢MPLS QoS与IP QoS比拟2、运营商业务网络的IP QoS策略➢IP承载网的QoS设计原那么➢案例：基于MPLS 网络的ICT业务QOS策略➢案例分析：运营商IP承载网的Qos设计与部署五、课程时间：3天。
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InterServ模型－RSVP协议
• RSVP－TE协议使用如下方法来解决上述问题 • 消息合并技术：使用一个IP包承载多个RSVP消息，从而 降低总消息数目 • MESSAGE－ID技术 • 摘要刷新技术 • HELLO协议扩展技术
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InterServ模型－优点
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在IP传输网中提供QoS的意义
• 多媒体业务的出现对IP环境中的服务质量 提出了更高的 要求 • Internet上的分组话音和传真业务极大地降低了成本，使 通信产业发生了彻底的变化。这些实时应用需要更高的 QoS • 商业客户在安全性、可预测性、可测量性等方面得到保证 之前，还不大可能把关键业务的数据、话音和多媒体应用 放到公用IP网络上 • 通过提供不同等级的服务，运营商能够实现更加合理的收 费政策
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InterServ模型－RSVP协议
接收端
按照正常路由发送PATH消息
R
发送端
R
R
申请预留资源
R
R
拒绝资源预留 RSVP过程失败
申请资源成功，每个路由器为这个流 分配带宽和缓冲区。数据流开始传输
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InterServ模型－RSVP协议
• 传统RSVP协议的缺点 • 软状态协议，PATH和RESV消息必须定时刷新，否则会造 成超时失效。刷新过程消耗资源 • RSVP使用UDP传输，消息丢失会造成时延和稳定性问题
• 在IP传输网中提供QoS的意义
• QoS描述参数 • 实现QoS的方法
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IP传输的特点－尽力而为
目的主机
IP传输网
源主机
其它主机
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IP传输的特点－尽力而为
• IP传输取得巨大成功的原因在于端到端的理念： • 网络的智能处于边缘节点，即源和目的主机，所有复杂 的数据处理过程都是在主机完成的； • 传输网络中的路由器仅仅完成包转发功能：根据IP包头 确定下一跳路由器并转发。
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InterServ模型－标准
• • • • • •
RFC 2211 - Specification of the Controlled-Load Network Element Service RFC 2212 - Specification of Guaranteed Quality of Service RFC 2213 - Integrated Services Management Information Base using SMIv2 RFC 2214 - Integrated Services Management Information Base Guaranteed Service Extensions using SMIv2 RFC 2215 - General Characterization Parameters for Integrated Service Network Elements RFC 2216 - Network Element Service Specification Template
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流量参数
• 流量参数用于描述一个连接的数据吞吐量，一般采用特定 时间间隔内成功传输的IP包数目或者字节数目来定义
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业务可用性
• 当IP包丢失率上升到 一定程度后，认为端到端的IP连接 不可用 • 业务可用性使用可用时间的百分比来描述
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• 能够提供绝对有保证的QoS。RSVP运行在从源端到目的端的每个路由器 上，因此可以监视每个流，以防止其消耗比它请求、预留和预先购买 的要多的资源。
• RSVP在源和目的地间可以使用现有的路由协议决定流的通路。RSVP使 用IP包承载，使用“软状态”的概念，通过周期性的重传PATH和RESV 消息，协议能够对网络拓扑的变化做出反映。正如PATH和RESV刷新用 来更改该预留的流的通路那样，没有了这些消息时，RSVP协议释放与 之关联的资源。
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InterServ模型－适用范围
• 由于InterServ模型的上述特点，他不适合在大型骨干网络上使用，而 更适合于严格需要QoS保证的业务、小型的ISP以及企业网内部使用
ห้องสมุดไป่ตู้
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InterServ模型－标准
• RFC中对InterServ模型和RSVP协议提供了若干标准： • RFC 2205 - Resource ReSerVation Protocol (RSVP) -- Version 1 Functional Specification • RFC 2206 - RSVP Management Information Base using SMIv2 • RFC 2207 - RSVP Extensions for IPSEC Data Flows • RFC 2208 - Resource ReSerVation Protocol (RSVP) -- Version 1 Applicability Statement Some Guidelines on Deployment • RFC 2209 - Resource ReSerVation Protocol (RSVP) -- Version 1 Message Processing Rules • RFC 2210 - The Use of RSVP with IETF Integrated Services • RFC 3209 RSVP-TE: Extensions to RSVP for LSP Tunnels
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IP传输的特点－尽力而为
• 以路由转发为基础的IP传输的特点 • 路由表建立的依据是网络拓扑结构，实现“最短路径” ，并不考虑这个路径的带宽、转发能力、负荷等参数 • 路由器的入队列对所有的IP包同等对待，IP包的排队造 成转发时延和丢包 • 同一个应用的不同IP包可能通过不同的路径到达目的地 ，造成其传输参数的不一致
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实现QoS的方法
• InterServ模型 • DiffServ模型
• 其它
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DiffServ模型
• DiffServ的目的是在IP传输网上为流量提供有区别的业务级别，他定 义的是一个相对简单而粒度粗一些的控制系统。 • DiffServ针对的是流聚合后的每一类QoS控制，而不是针对每一个流进 行控制 • DiffServ通过对不同类流量的不同行为实现QoS，因此具有可扩展性， 能够在大型网络上提供服务
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IP包时延变化表示方法
• IP包实际时延与参考IP包实际时延的差值 • 在一个比较短的时间段内，最大IP包传输时延和最小IP包 传输时延的差值 • 评估间隔内99.9%IP包的时延最大值与时延最小值之间的 差值
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传输差错率参数
• IP包误差率（IPER）：传送成功的IP包数目与传送成功加 传送错误的IP包数目和的比值 • IP包丢失率（IPLR）：丢失的IP包数目与所有IP包数目的 比值 • 虚假IP包率：测量点上每秒收到虚假IP包的数目
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InterServ模型
• IP QoS的综合业务结构(Int-Serv)定义了三种级别的业务 : • 有保证的业务(Guaranteed):保证带宽,限制延迟,无丢 包。 • 控制负载的业务(Controlled Load):没有固定的时延保 证， 但业务流要与在网络轻载情况下的流质量相当。 用于比要求保证型业务更大灵活性的应用 • 尽力而为的业务(Best Effort):类似当前Internet在多 种 负载环境下提供的尽力而为的业务。
• RSVP协议能够让PATH消息识别多播流的所有端点，并发送PATH消息给 它们。
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InterServ模型－缺点
• 伸缩性不好。随着流数目的增加，路由器需要维护的状态信息的数量 成比例上升，占用了大量的路由器存储空间和处理开销。 • 对路由器的要求较高.由于需要进行端到端的资源预留，必须要求从发 送者到接收者之间的所有路由器都支持所实施的信令协议。如果中间 有不支持的节点／网络存在，虽然信令可以透明通过，但无法实现真 正意义上的资源预留。 • 该模型不适合于短生存期的流.但因特网流量绝大多数是由短生存期的 流构成的。在短生存期的流需要一定程度的QoS保证时，综合业务模型 就显得得不偿失了。
传输技术 第3章 IP QoS简介
培训人：黄晓光 研发部硬件二室
Huangxiaoguang@
82029090-3346
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IP QoS简介
• QoS在数据传输中的重要性 • IP传输的特点
• 在IP传输网中提供QoS的意义
• QoS描述参数 • 实现QoS的方法
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IP QoS简介
• QoS在数据传输中的重要性 • IP传输的特点
• 在IP传输网中提供QoS的意义
• QoS描述参数 • 实现QoS的方法
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QoS描述参数
• 时延参数 • IP包传输时延（Delay） • IP包时延变化（Jitter） • 传输差错率参数 • IP包误差率（IPER） • IP包丢失率（IPLR） • 虚假IP包率 • 流量参数 • 业务可用性
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时延参数
• IP包传输时延（Delay）
•
•
指源用户发送数据包(t1)到目的用户接收同一数据包(t2)的时间间 隔，如果IP包被拆分，则t2指收到最后一个片断的时间。 平均时延指一个数据流中所有IP包传输时延的平均值