互联网的服务质量控制和管理

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互联网的服务质量控制和管理




　　由于传统互联网“尽力而为”技术特征的局限，现有互联网既无法满足多类用户群体的不同需求，特别是高端用户对服务质量(QoS)的需求；也无法满足多种业务特征的不同要求，特别是各种实时业务的不同服务质量要求。目前，在网络运营和维护技术方面，网元级的设备管理和网络级的资源管理技术已经实现，不同厂家的设备及其组建的异质网络的综合管理也已经成为现实。随着业务个性化需求的涌现和业务多样性的发展，多业务管理已成为网络运营发展的趋势。

　　实施差异性服务的实质就是提供互联网业务的服务质量保障，这需要对互联网业务的管理模式进行分析，根据互联网业务和用户群体特征确定服务质量控制和管理的需求，设计一个合适的服务质量体系结构，并在这个体系框架下研究和实现服务质量控制和管理、服务质量测量以及服务质量计费等问题，探索出一种完整的可提供差异性服务的系统解决方案。

　　1 业务管理模式

　　在业务管理框架方面，电信管理论坛(TMF)提出的电信运营图(TOM)模型[1]给出了一个抽象的业务管理总体框架(如图1所示)，它将业务运营管理功能从两个视角方向进行了划分，一个是将业务运营管理按功能进行分层定义，分别提出了网络与系统管理处理层、业务开发与运营处理层和客户服务处理层3个层次，每个层次中又定义了一些与该层功能相关联的功能实体，从而明确了客户服务、业务运营管理和网络支撑管理之间的层次关系；另一个是将业务运营管理按业务的生命周期进行了分阶段定义，将各功能层次中的不同实体按其功能实施的相应时期分成了业务部署(Fulfillment)、保障(Assurance)和计费(Billing)3个阶段。明确了业务运营管理不同阶段之间的协作关系。目前，许多业务管理系统的体系结构和实施框架大都以电信运营图业务管理总体框架为基础[2]。



　　互联网的业务管理模式与目前的电信业务运营既有相似又有所不同，互联网业务的提供是由设备和系统提供商、网络运营商、业务提供商共同完成的。设备和系统提供商注重的是提供符合用户需求的软硬件系统和与其相关的一系列解决方案，这些产品将是网络运营商和业务提供商提供各种服务的基础；网络运营商的工作重点则是在高效、灵活和可靠地使用其网络资源的基础上，保证其网络的运营规模不断扩大以及服务质量控制和管理技术的日益完善，从而为业务提供商提供具有差异性的服务，这些服务的参数是根据多种业务的属性和性能参数进行归并而形成的，它们应能准确地体现当前或将来可能产生的各种新型用户业务的基本特征；针对用户业务的多样性和复杂性，业务提供商则专注于针对用户的不同需求进行各种新业务的开发和部署，业务提供商可以利用网络运营商提供的服务，依据用户的具体需要为其定制个性化服务，也可以为某一类重要用户提供专业化服务，还可以为大众用户提供一系列的标准化服务，这些服务都可以是具有不同服务质量保障的差异性服务。近年来，为用户提供具有服务质量保障的差异性服务受到国内外研究机构和运营商的普遍关注[3]。

　　2 服务质量控制和管理体系结构

　　在互联网上提供差异性服务的基础就是采用一些服务质量控制和管理技术，针对互联网业务和用户的特征，充分考虑用户的具体业务需求，设计出可满足运营需求的、支撑多业务的互联网服务质量控制和业务管理的体系结构和系统解决方案。一种可能的新一代互联网服务质量控制管理体系结构和工作信息流程如图2所示。在这种体系结构中包括了客户及服务等级约定(SLA)管理、业务部署与控制、策略管理、业务性能及故障管理、计费与帐务管理、网络服务配置与管理以及网元和网络管理等功能模块，各个模块的主要功能如下：


图2 业务管理体系框架和工作流程

　　(1)客户及SLA管理

　　客户及SLA管理实现用户业务的定购协商和通知功能。该功能可以以用户易于理解的形式构成业务申请时所必需的一份服务等级约定合约，合约中主要应包括用户所申请业务的属性、业务的性能、服务质量参数要求和相应的其他一些商业服务约定(如折扣规则、故障响应时间等)信息。客户及SLA管理功能要能够将用户完整的SLA合约分解成只包含具体业务属性、服务质量参数的服务等级规范(SLS)和相应的用户服务信息两部分，SLS请求将用于用户业务的部署和控制。

　　(2)业务部署与控制

　　业务部署与控制实现用户业务的接纳控制和管理功能。该功能对业务进行接纳控制的目的就是充分利用网络资源，满足用户的服务质量需求，同时尽量避免网络拥塞。接纳控制的主要依据是当前网络资源的使用状况和用户业务的SLS内容。业务部署与控制功能还要从策略管理功能读取相关的业务类别策略信息，确定申请业务可能的服务等级和价格因素，形成相应的业务部署模板，并对构成该业务的各个部分实现接纳控制和网络配置。只有构成业务的每一个部分都能被接纳，业务才算被真正接纳。

　　(3)策略管理

　　策略管理实现业务的服务质量策略、接纳控制策略和计费策略管理功能。该功能对业务部署与控制功能提供高层策略信息。它可以存储业务的服务质量策略、业务接纳控制、业务计费和用户认证等方面的策略。不同的业务，如会话式语音、高质量流式音频、交互式游戏、大容量数据、可视电话和静止图像等，有不同的带宽、时延和丢包率等要求，所以它们所对应的服务等级也不同，同时，不同的客户对相同的业务也可能具有不同的要求，因此即使是同一类业务也可能因客户的需求不同而对应到不同的服务等级上，策略管理就是定义不同的业务与服务等级之间的对应关系。

　　(4)业务性能及故障管理

　　业务性能及故障管理实现业务性能和故障的管理功能。该功能主要负责监视业务的相关性能指标(如丢包率、带宽、时延、时延抖动、可用性等)，通过图表或报表的方式实时或按需地显示相应的性能状况。故障管理主要是对业务性能故障的管理。性能故障管理与性能管理密切相关，在业务性能降低的情况下(如业务性能与SLA相比明显降低)则产生告警，并可以通过管理系统操作维护界面通知系统管理员，及时采取措施(补救或采用相应的计费策略)维护业务的正常运行。

　　(5)计费与帐务管理

　　计费与帐务管理实现基于用户业务的计费功能。该功能接收网络服务配置与管理模块传递来的网元和网络管理功能采集、记录的详细流量信息，再对这些信息进行处理加工形成与业务相关的基本信息，并结合用户服务信息等资料形成可提交的计费报告。

　　(6)网络服务配置与管理

　　网络服务配置与管理将业务部署与配置功能模块下发的配置工单转换成能够针对具体网络设备的控制信息(这些信息或者是网络设备的操作控制命令，或者是网络和网元管理系统的相关接口命令)，然后接收设备或网络网元管理功能模块返回的数据信息，并向业务部署与配置功能模块返回工单实行的情况。

　　(7)网元和网络管理

　　网元和网络管理实现网络及网络中网元设备的所有管理功能，并能够向网络服务配置与管理功能提供开放接口，以便于业务管理系统的相关信息获取。

　　3 服务质量控制和管理的关键技术

　　目前互联网的服务质量体系框架主要有因特网工程任务组(IETF)提出的集成服务(IntServ)体系和区分服务(DiffServ)体系。集成服务体系虽能提供确定的端到端服务质量保障，但是它需要在网络中维护每个流的状态，因而扩展性较差，难以在大型互联网络中进行实施；区分服务体系是通过域边缘的业务量调节和域内基于汇聚流的简单分组调度及管理来实现一定程度上可区分的服务质量，区分服务体系的可扩展性较好，也比较易于实现。利用显式路由功能的多协议标记交换(MPLS)技术可增强在互联网中实施流量工程的能力。MPLS流量工程可以根据流量的服务质量需求选择一条优化的边缘到边缘的路径，也能够在MPLS域内进行负载均衡，因而从宏观上提供了服务质量保障的基础。由于区分服务体系和MPLS技术具有较多的优势和兼容性，因此将区分服务体系和MPLS技术结合在一起，提供更好的服务质量保障，将是一种较好的技术选择[4]。

　　在互联网业务的服务质量控制和管理实施方法上，基于策略的控制管理方式逐渐获得国际公认。基于策略的控制管理可以屏蔽网络和设备的异构性，它还可以将管理逻辑或指令进行总结和抽象，作为策略存放在策略库中，提供集中和灵活的服务质量控制管理，如接纳控制策略可以根据网络资源状况和业务量进行灵活配置，基于策略控制和管理方式还可以灵活地实现对互联网业务进行SLA的接纳和配置以及一致性保障。

　　互联网业务的服务质量计费面临的重要挑战在于其既要满足公平性又要解决可扩展性的问题。简单地按照时间、流量计费难以保证公平性。如果所有业务都针对微流的性能来计费，则又将导致计费系统的复杂性急剧增加，使得计费系统难于扩展。因此提供分类的差异性服务就有可能较好地解决业务的计费问题，例如对重要用户和大众用户加以区分，根据不同用户的业务属性需求可以分别采用精确计费和简单计费的方式。此外，基于经济学“纳什均衡”理论，亦可以在不同网络拥塞程度下，通过提高/降低费率来影响用户行为，以形成减缓拥塞、刺激消费的反馈机制。

　　互联网业务的服务质量测量是服务质量控制和管理(接纳控制、流量工程等)、SLA一致性保障和服务质量计费的重要基础。测量技术按照测量的内容可分为路由拓扑发现、时延和时延抖动、带宽、丢包率测量等，它们是评估服务质量的重要依据。测量方法也可分为基于路由器的测量和端到端测量。基于路由器的测量通过路由器直接获取统计数据，因而具有较高的测量精度；端到端测量只需端系统支撑，它的测量精度低于基于路由器的测量，但具有很好的灵活性。对于跨越多个运营商的测量问题，端到端测量技术可能是最佳选择。

　　4 结论

　　要实现互联网上的多业务差异性服务，就必须基于现有服务质量领域的研究成果，针对互联网业务和用户的特征，探索出一种能够满足运营需求的、可支撑多业务的新一代互联网的服务质量控制和管理体系结构及系统解决方案，这对互联网的运营和发展具有重大意义。