影響Internet視頻會(huì )議中的音視頻QoS有幾方面因素。
第一是網(wǎng)絡(luò )帶寬,即每秒網(wǎng)絡(luò )所能傳輸的數據量。帶寬對網(wǎng)絡(luò )服務(wù)質(zhì)量的影響是顯而易見(jiàn)的,帶寬越寬,就能允許更多的數據傳輸,從而會(huì )提供更好的音視頻QoS。雖然目前的互聯(lián)網(wǎng)的帶寬,尤其是中國互聯(lián)網(wǎng)的帶寬在近年來(lái)有了很大的改善,如
ADSL、長(cháng)城寬帶、聯(lián)通寬帶等寬帶接入已得到廣泛使用,很多用戶(hù)已經(jīng)有了比較寬的帶寬。但與此同時(shí),這些寬帶的質(zhì)量卻是參差不齊,很多時(shí)候用戶(hù)使用的帶寬即便較寬,但由于技術(shù)的不完善或其他原因,還經(jīng)常會(huì )出現較高的網(wǎng)絡(luò )丟包率和較大的網(wǎng)絡(luò )抖動(dòng)等情況,這些都會(huì )對用戶(hù)在使用視頻會(huì )議中的音視頻QoS產(chǎn)生嚴重的影響。
第二是網(wǎng)絡(luò )提供的數據傳輸能力,傳統的IP網(wǎng)絡(luò )只提供“盡力而為”的數據傳輸能力。隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )上主機數量的不斷增加,網(wǎng)絡(luò )服務(wù)的需求將超過(guò)網(wǎng)絡(luò )提供的能力,從而造成傳輸時(shí)延變化(抖動(dòng))、傳輸時(shí)延過(guò)大甚至引起分組丟失,也就是說(shuō)出現了大塞車(chē)(網(wǎng)絡(luò )擁塞)。網(wǎng)絡(luò )擁塞對一些Internet應用,如電子
郵件、文件傳輸和Web應用一般不會(huì )造成太大影響;但對傳輸時(shí)延要求比較苛刻的實(shí)時(shí)應用,如視頻會(huì )議的音視頻傳輸來(lái)說(shuō)卻是不能容忍的。無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )方面移動(dòng)通信系統的共同點(diǎn)是誤碼率高,這對視頻會(huì )議中的音視頻傳輸會(huì )造成很大的影響,必須要求視頻編解碼和傳輸系統能夠克服信道的高誤碼比、包丟失以提供音頻QoS保證。
第三是網(wǎng)絡(luò )排隊,網(wǎng)絡(luò )中存在很多的節點(diǎn),如
路由器、網(wǎng)關(guān)等。這些節點(diǎn)采用排隊機制決定數據發(fā)放的順序。如果在瞬間某節點(diǎn)數據排隊較長(cháng),該節點(diǎn)就會(huì )采取丟棄數據包的方式保證節點(diǎn)的正常工作。即使沒(méi)有被丟棄,經(jīng)過(guò)較長(cháng)的排隊之后,這些數據包往往要花很長(cháng)的時(shí)間才能到達目的地,由此就產(chǎn)生了網(wǎng)絡(luò )的時(shí)延以及時(shí)延抖動(dòng)。丟包、時(shí)延、時(shí)延抖動(dòng)都會(huì )對視頻會(huì )議中的音視頻QoS產(chǎn)生很大的影響。
第四是Internet視頻會(huì )議的音視頻網(wǎng)絡(luò )傳輸協(xié)議的選擇,傳輸層對端到端的QoS有直接影響。當前互聯(lián)網(wǎng)傳輸層的網(wǎng)絡(luò )傳輸協(xié)議主要是傳輸控制協(xié)議(TCP)和用戶(hù)數據報協(xié)議(UDP)。因為本身的特性,TCP不適合使用在實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)中。因此,實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的開(kāi)發(fā)者都使用UDP在互聯(lián)網(wǎng)上傳輸數據包。但由于UDP沒(méi)有任何擁塞避免控制算法,因而會(huì )對網(wǎng)絡(luò )造成大危害。這樣,UDP的廣泛使用就會(huì )如同互聯(lián)網(wǎng)上的一匹脫韁野馬,很容易導致網(wǎng)絡(luò )過(guò)載和高丟包率,還會(huì )大量侵占帶寬,從而大大地影響視頻會(huì )議中音視頻的傳輸質(zhì)量。
三、QoS的服務(wù)類(lèi)型QoS目前被分為兩大服務(wù)類(lèi)型:集成服務(wù)類(lèi)型和區分服務(wù)類(lèi)型。
集成服務(wù)是指在整個(gè)網(wǎng)絡(luò )中為某一業(yè)務(wù)流量保留一定的帶寬,為該服務(wù)提供一條端到端的透明通道。這種服務(wù)類(lèi)型能對視頻等業(yè)務(wù)應用提供完全的QoS保證,但是這種保留策略會(huì )消耗原本就不多的廣域網(wǎng)帶寬。
區分服務(wù)是一種基于每一跳的QoS策略,網(wǎng)絡(luò )上的每一臺數據中繼設備(路由器或交換機)通過(guò)檢查每一個(gè)數據報的包頭信息對流量進(jìn)行分類(lèi),在根據調度策略來(lái)決定如何轉發(fā)。相對于集成服務(wù),區分服務(wù)的應用更為靈活,效率更高。
在區分服務(wù)中,有擁塞管理與擁塞檢測避免兩種策略機制。
擁塞管理策略是QoS中針對接收報文和發(fā)送報文,按一定優(yōu)先級策略調度入隊和發(fā)送,從而保障特定內容的報文,按需發(fā)送的機制。它的特點(diǎn)是只在設備內部實(shí)現,沒(méi)有互通性要求,不同廠(chǎng)家的設備可能隊列調度策略實(shí)現不同,但不存在互通問(wèn)題。目前有以下四種流行的隊列機制:FIFO、PQ、CQ、WFQ。
(1)FIFO是傳統的先入先出隊列,沒(méi)有策略。
(2)PQ優(yōu)先級隊列。共4個(gè)優(yōu)先級:High、Medium、Normal、Low。接口上根據協(xié)議類(lèi)型、報文大小、協(xié)議端口號等,劃分不同優(yōu)先級隊列,當高優(yōu)先級隊列中有報文時(shí),低優(yōu)先級隊列得不到調度。所以?xún)?yōu)先級隊列適用于應用簡(jiǎn)單,對某些應用服務(wù)要求很高,而其他業(yè)務(wù)相對不高的應用。它的優(yōu)勢是配置簡(jiǎn)單,絕對保證高優(yōu)先級應用的帶寬;缺點(diǎn)是不能保證高優(yōu)先級外的服務(wù)得到合理帶寬,從而不能公平地保證各種應用的服務(wù)質(zhì)量。
(3)CQ用戶(hù)定制隊列。接口上,根據用戶(hù)預先的定義,最多可配置16個(gè)定制隊列,加上1個(gè)系統隊列,共17個(gè)隊列。用戶(hù)可根據協(xié)議類(lèi)型、報文大小、協(xié)議端口號,以及相應的
Access List規則,配置各種隊列并分配相應帶寬,各隊列按照預先設定的帶寬調度發(fā)送。CQ的優(yōu)點(diǎn)是保證各種應用能分配到一定的帶寬,適于應用相對簡(jiǎn)單的場(chǎng)合(如金融等專(zhuān)網(wǎng)),并且調度算法相對簡(jiǎn)單,路由器轉發(fā)效率較高;缺點(diǎn)是配置相對復雜,并且
網(wǎng)絡(luò )管理員必須事先知道該網(wǎng)絡(luò )的詳細應用,對管理員要求較高,對于復雜應用網(wǎng)絡(luò ),16個(gè)優(yōu)先級似乎不夠。
(4)WFQ加權公平隊列。WFQ將分組按照不同的業(yè)務(wù)流、不同的IP優(yōu)先級,自動(dòng)按照散列算法,劃分成不同的隊列,在保證高優(yōu)先級業(yè)務(wù)的同時(shí),按照配置權重,將帶寬公平地分給低優(yōu)先級別的業(yè)務(wù)。Quidway路由器在每個(gè)接口上最大支持4096個(gè)隊列,在此范圍之內,網(wǎng)絡(luò )管理員可以配置隊列的數目和相應權值。WFQ的優(yōu)點(diǎn)是對所有應用都能比較公平地提供服務(wù)質(zhì)量,對于要求較高的業(yè)務(wù)可以通過(guò)設置權重保障優(yōu)先級,能智能劃分隊列和調度,配置相對簡(jiǎn)單,對網(wǎng)絡(luò )管理員的要求相對較低;缺點(diǎn)是由于相對公平,對于QoS要求極高的應用,不能像PQ那樣絕對保證,策略計算復雜,比較消耗路由器處理能力。它適用于應用較復雜,并且應用相對公平的網(wǎng)絡(luò ),如Internet。
通過(guò)綜合靈活地利用上述QoS機制,就可以使視頻會(huì )議等在各種企業(yè)基于Internet的應用中獲得最大限度的傳輸安全保證。
在今后的基于Internet的網(wǎng)絡(luò )視頻會(huì )議或企業(yè)應用中,基于終端的QoS解決策略是一個(gè)切實(shí)可行的方法,在終端增加一定的速率控制和誤碼控制的機制,在網(wǎng)絡(luò )保持不變時(shí)能夠做到一定的QoS保證,提高圖像的質(zhì)量。隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )的發(fā)展、網(wǎng)絡(luò )帶寬的增加和控制機制的完善,基于網(wǎng)絡(luò )的QoS策略將成為主要的方式。