VoIP在基于MPLS集成模型里的QoS技术

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1、1　引言　　VoIP(VoiceoverIP)是指利用IP网络进行语音通信的技术。由于IP技术是一种面向无连接的技术，IP网络的初衷只是提供一种称之为“尽力而为”(BestEffort)的服务，这对于只要求准确率而对时延没有严格要求的数据业务来说是合适的，而对于话音、视频等实时通信业务，它们的服务质量(QualityofService,QoS)是难以保障的。VoIP的服务主要归结为承载网络问题，而目前的网络带宽限制是造成时延过大、拥塞的主要原因。另外，在一个网络中同时提供语音和数据应用，就必须特别考虑语音应用的服务质量。　　为保证IP网络上的QoS，

2、IETF首先提出用RSVP发送信号协议的综合业务模型(Intserv)[1]，在发送数据前对接收端建立路径和预留资源，通过接纳控制、策略控制、分类调度控制等机制实现端到端的QoS。由于要在每个节点上为每一个流进行资源预留，并且要建立和拆除路径，这就要求每个节点都要支持RSVP，都要维护路由和资源的“软状态”信息，这样它的可扩展性及鲁棒性差，在现有的网络上特别对大型广域网实现起来比较困难。这就促使LETF去发展区分业务模型(Diffserv)[2]，它是在网络边缘将业务流解成很小数据量的聚集流(类)，由IP分组头标的DSCP(DiffservCodeP

3、oint，区分业务码)来标识，在网络边缘结点实施分类、标记、管理等功能，在网络的核心节点仅仅根据DSCP相关的PHB(per-hop-behavior)转发分组，这简化了网络内部节点的结构，这比综合服务可扩展性要大的多。但Diffserv仍采用了逐跳路由的分组转发方式，对端到端的QoS支持显得不足。　　对VoIP来说，Internet必须具有提供QoS保证以及资源最优化使用这两个最基本的属性。最优化使用资源是避免流量阻塞和服务退化的必要的一步，这项工作由流量工程来完成。多协议标签交换(Multi-ProtocolLabelSwitching,MPLS

4、)对IP网络来说已经被广泛的认为是一个重要的流量控制工具。这种重要性归结为两个主要的特征：首先，在传输数据包过程中短小而又固定长度的标签的使用，使其表述性能得到增强;其次，创建电路的能力(labelswitchpath,LSP)在网络中无需连结[3]。这些MPLS特征无论在Intserv还是在Diffserv中都能够提供。　　由此我们可以看出，Intserv/RSVP，Diffserv，以及MPLS在追求端到端的QoS中是互补的技术。因此，为保证VoIP的QoS，采用这样一种集成模型，在边缘网络里采用Intserv，在核心网里采用DiffservOv

5、erMPLS。本文就是讨论在这种集成模型上传输VoIP业务的QoS技术。　　2　MPLS　　2.1MPLS简介　　MPLS是一种多协议标签转换技术，它兼有第二层交换的分组转发技术和第三层路由选择技术的优点，旨在解决当前联网环境中使用的分组转发技术所存在的许多问题。MPLS实质是当IP包进入MPLS网络时被分配一个短小、长度固定、具有本地意义、能区别于其他信息流的标签作为MPLS头来封装这个IP包，在MPLS网络所有转发机制都是依据这个标签，该标签告诉分组路径上的交换节点如何处理和转发数据，在离开MPLS网络时解封装MPLS头。MPLS头包括一个二十比

6、特的标签，一个三比特的扩展域(最初被定义为扩展，现在使用为COS-服务类型域)，一个比特的标签栈指示，还有一个比特的TTL(time-to-live)域。　　MPLS有几个核心技术和组件：流量工程、基于约束路由、标签交换路由器(LabelSwitchRouter,LSR)、标签、标签交换和标签分发等，其中LSR是指实现标签分发并能够根据标签转发分组的交换机或路由器。在一个MPLS网络中，交换路径可以是点到点、多到一、一到多和多到多等路径。　　2.2MPLS上的LSP和流量工程　　所有的分组都是通过入口LSR进入MPLS网络，并通过出口LSR离开MPL

7、S网络的这种机制创建了LSP，它指的是对于特定的FEC，带标签的分组到达出口LSR之前，必须经过的一组LSR的标签序列。这种LSP是单向的，即返回特定FEC中的数据流时，将使用不同的LSP。　　LSP的建立可以是控制驱动(也就是由控制流量触发)，也可以是数据驱动(也就是特殊流的出现而触发)。IP包和LSP之间的映射必须在LSR的入口通过为一个标签指定一个FEC发生。LSR的入口使用一个FEC到NHLFE(NextHopLabelForwardingEntry)的映射，在转发的数据包没有标签以及在转发前将被标记时使用。　　为了建立LSP，LSR使用信令

8、信息来协调和分发标签。这些信令信息既可以用一种叫做LDP(LabelDistributionProtocol