提高网络视频会议质量的QoS技术

1、提高网络视频会议质量的QoS技术一、综述随着IP网络与Internet在当今使用得越来越广泛，基于IP网 络的视频会议系统也越来越为广大的消费者所接受，在现有企业网内 融合语音、视频和数据通信，能为公司缩减大笔商务开支，其中尤以 VoIP和视频会议最为重要。但融合通信会引发网络性能问题，企业 网不但要能提供多种服务，而且要保证端到端的良好性能，而召开网 络视频会议最重要的就是要保证有良好的音视频质量。而现阶段Internet的状况是比较复杂的，带宽参差不齐、时延 大、不稳定。如何在IP网络上保证用户信息传输的质量就成为一个 不容忽视的重要问题，为解决这一问题，网络服务质量（QoS，Qualit

2、y of Service）便应运而生。QoS是网络与用户之间以及网络上互相通 信的用户之间关于信息传输与共享的质的约定，例如，传输时延允许 时间、最小传输画面失真度以及声像同步等。目前，IP网络如何提供服务质量（QoS）支持这一问题现已成为 业界关注的焦点。对于由QoS控制来实现QoS保证，国际上不同的组 织和团体提出了不同的控制机制和策略，比较著名的有：ISO/OSI提 出的基于ODP分布式环境的QoS控制；ATM论坛提出的QoS控制策略 和实现；IETF组织提出的综合业务模型（Int Serv）、差分业务模 型（Diffe Serv），多协议标签交换（MPLS，Multi-Protocol

3、 LabelSwitching）技术，流量工程（traffic engineering）等多种控制和 管理方案。二、音视频QoS的影响因素影响Internet视频会议中的音视频QoS有几方面因素。第一是网络带宽，即每秒网络所能传输的数据量。带宽对网络服 务质量的影响是显而易见的，带宽越宽，就能允许更多的数据传输， 从而会提供更好的音视频QoS。虽然日前的互联网的带宽，尤其是中 国互联网的带宽在近年来有了很大的改善，如ADSL、长城宽带、联 通宽带等宽带接入已得到广泛使用，很多用户已经有了比较宽的带 宽。但与此同时，这些宽带的质量却是参差不齐，很多时候用户使用 的带宽即便较宽，但由于技术的不完善

4、或其他原因，还经常会出现较 高的网络丢包率和较大的网络抖动等情况，这些都会对用户在使用视 频会议中的音视频QoS产生严重的影响。第二是网络提供的数据传输能力，传统的IP网络只提供“尽力 而为”的数据传输能力。随着网络上主机数量的不断增加，网络服务 的需求将超过网络提供的能力，从而造成传输时延变化（抖动）、传 输时延过大甚至引起分组丢失，也就是说出现了大塞车（网络拥塞）。 网络拥塞对一些Internet应用，如电子邮件、文件传输和Web应用 一般不会造成太大影响；但对传输时延要求比较苛刻的实时应用，如 视频会议的音视频传输来说却是不能容忍的。无线网络方面移动通信 系统的共同点是误码率高，这对视频

5、会议中的音视频传输会造成很大 的影响，必须要求视频编解码和传输系统能够克服信道的高误码比、 包丢失以提供音频QoS保证。第三是网络排队，网络中存在很多的节点，如路由器、网关等。 这些节点采用排队机制决定数据发放的顺序。如果在瞬间某节点数据 排队较长，该节点就会采取丢弃数据包的方式保证节点的正常工作。 即使没有被丢弃，经过较长的排队之后，这些数据包往往要花很长的 时间才能到达日的地，由此就产生了网络的时延以及时延抖动。丢包、 时延、时延抖动都会对视频会议中的音视频QoS产生很大的影响。第四是Internet视频会议的音视频网络传输协议的选择，传输 层对端到端的QoS有直接影响。当前互联网传输层的

6、网络传输协议主 要是传输控制协议（TCP）和用户数据报协议（UDP）。因为本身的特 性，TCP不适合使用在实时业务中。因此，实时业务的开发者都使用 UDP在互联网上传输数据包。但由于UDP没有任何拥塞避免控制算法， 因而会对网络造成大危害。这样，UDP的广泛使用就会如同互联网上 的一匹脱缰野马，很容易导致网络过载和高丢包率，还会大量侵占带 宽，从而大大地影响视频会议中音视频的传输质量。三、QoS的服务类型QoS日前被分为两大服务类型：集成服务类型和区分服务类型。集成服务是指在整个网络中为某一业务流量保留一定的带宽，为 该服务提供一条端到端的透明通道。这种服务类型能对视频等业务应 用提供完全的Q

7、oS保证，但是这种保留策略会消耗原本就不多的广域 网带宽。区分服务是一种基于每一跳的QoS策略，网络上的每一台数据中 继设备（路由器或交换机）通过检查每一个数据报的包头信息对流量 进行分类，在根据调度策略来决定如何转发。相对于集成服务，区分 服务的应用更为灵活，效率更高。在区分服务中，有拥塞管理与拥塞检测避免两种策略机制。拥塞管理策略是QoS中针对接收报文和发送报文，按一定优先级 策略调度入队和发送，从而保障特定内容的报文，按需发送的机制。 它的特点是只在设备内部实现，没有互通性要求，不同厂家的设备可 能队列调度策略实现不同，但不存在互通问题。目前有以下四种流行 的队列机制：FIFO、PQ、C

8、Q、WFQ。（1）FIFO是传统的先入先出队列，没有策略。（2）PQ优先级队列。共4个优先级：High、Medium、Normal、 Low。接口上根据协议类型、报文大小、协议端口号等，划分不同优 先级队列，当高优先级队列中有报文时，低优先级队列得不到调度。 所以优先级队列适用于应用简单，对某些应用服务要求很高，而其他 业务相对不高的应用。它的优势是配置简单，绝对保证高优先级应用 的带宽；缺点是不能保证高优先级外的服务得到合理带宽，从而不能 公平地保证各种应用的服务质量。（3）CQ用户定制队列。接口上，根据用户预先的定义，最多可 配置16个定制队列，加上1个系统队列，共17个队列。用户可根据

9、协议类型、报文大小、协议端口号，以及相应的Access List规则， 配置各种队列并分配相应带宽，各队列按照预先设定的带宽调度发 送。CQ的优点是保证各种应用能分配到一定的带宽，适于应用相对 简单的场合（如金融等专网），并且调度算法相对简单，路由器转发 效率较高；缺点是配置相对复杂，并且网络管理员必须事先知道该网 络的详细应用，对管理员要求较高，对于复杂应用网络，16个优先 级似乎不够。（4）WFQ加权公平队列。WFQ将分组按照不同的业务流、不同的 IP优先级，自动按照散列算法，划分成不同的队列，在保证高优先 级业务的同时，按照配置权重，将带宽公平地分给低优先级别的业务。 Quidway路由器在每个接口上最大支持4096个队列，在此范围之内， 网络管理员可以配置队列的数目和相应权值。WFQ的优点是对所有应 用都能比较公平地提供服务质量，对于要求较高的业务可以通过设置 权重保障优先级，能智能划分队列和调度，配置相对简单，对网络管 理员的要求相对较低；缺点是由于相对公平，对于QoS要求极高的应 用，不能像PQ那样绝对保证，策略计算复杂，比较消耗路由器处理 能力。它适用于应用较复杂，并且应用相对公平的网络，如Internet。通过综合灵活地利用上述QoS机制，就可以使视频会议等在各种 企业基于Internet的应用中获得最大限度