,1068. 北京科技大学学报 第30卷 的Internet QoS体系结构，提出了IntServ/.RSVP dination function,HCF),HCF提供了EDCA(en (integrated services/resource reservation protocol) hanced distribution channel access)HCCA (hybrid DiffServ (Differentiated Services)MPLS (multi- control channel access)两种访问方式，这两种QoS protoco label switching)2).QoS实现技术的研究目 技术改善了访问带宽，减少了高优先级通信的延迟. 前主要集中在拥塞控制、报文分类、流量整形与监 (4)IEEE802.ld.在改进LAN(local area net- 测、队列管理、分组调度以及Q$路由等方面.为了 wok)协议的基础上支持紧急业务的传送并给出了 保证服务质量，适应下一代网络的发展方向，不同网 将不同用户优先级映射至相应的队列的方法[)]. 络都推出了自己的QoS解决方案. (5)HFC网络.HFC网络提供增强型QS,主 (1)ATM网络，ATM网络中QoS定义有两种 要机制是将穿越射频接口RF(radio frequency) 方式：第一种方式是PVC(permanent virtual con~ MAC接口的包分类成业务流，根据对该业务流规定 nection)或SVC(switched virtual connection),它们 的QoS参数集，CM和CMTS通过流量整形、策略 可申请某种业务类型并按这种业务类型预约网络资 处理和优先级处理来提供这种Q$,然而，为了提 源；第二种方式适用于UNI4.0(user and network 供端对端的QoS或监控CM的性能需要与RF接口 interface)的SVC连接的建立，在连接建立的SET- 以外的机制一起工作四 UP信令中携带特定的QoS参数集合[].ATM是 2 CM QoS机制体系结构设计 面向连接的网络技术，在ATM QoS的控制和管理 过程中，主要有接入控制、业务整形、用法参数控制 支持QoS需要HFC网络MAC层提供有效的 和拥塞控制等技术， 访问和传输调度机制，一些文献主要研究热点集中 (2)宽带无线接入网，在IEEE802.16网络 在冲突解决和优先级调度机制上[-]，规范和相关 中，采取将IP层QoS的RSVP、DiffServ映射到 文献都没有给出HFC网络接入网设备CM QoS机 MAC(media access control)QoS来实现服务质量[， 制的系统解决方案，如何获取用户对服务质量的参 (3)无线局域网.IEEE802.11e标准提供了支 数化描述来保证端到端的QS,通过对相关标准深 持语音和多媒体等应用需要的服务质量和增强的网 入研究以及参考其他网络的QoS解决方案，对HFC 络性能，是对IEEE802.11无线局域网络标准的增 网络接入网设备CM QoS机制的解决方案设计如图 补.802.l1e标准定义了混合协调功能(hybrid coor- 1所示 令牌 上行带宽调度 Classifier 1 SD数据队列1 桶1 上行带宽 请求发送器 净负荷 Classifier 2 data 2 上行 标头抑制 列 和级联 data 3 调度器 令牌 MAP解析器 桶1 SID数据队列) Classifierm→ data n 动态量务管理 图1 CM QoS体系结构框架 Fig.1 Architecture design for CM QoS (1)数据帧分类.CM的管理帧和用户的数据 略简单易于实现和管理 帧首先经过分类器，分类器是一组匹配规则，它将符 (2)流量整形，流量整形是调整数据的平均传 合不同分类规则的数据包分到不同的业务流进行传 输速率，使数据按照传输模式规定的速率进行传输， 输。采用“先来先服务”和“按优先级”相结合的调度 避免突发性的通信量导致的拥塞问题.采用令牌桶 策略对到来的上行数据进行匹配，将分类规则按优 算法进行流量整形，流量限制只适用于实时查询业 先级降序排列，到来的数据按顺序与每个规则进行 务(real time polling service,rtPS)、非实时查询业务 匹配，若某个分类器中的所有参数与数据匹配，则该 (non real--time polling service,nrtPS)以及最大努力 分类器必须将该数据帧送到对应的业务流，没有与 业务(best effort,BE)三种业务，令牌桶的输入队列 之匹配的数据帧将被分到基本业务流，这种分类策 为基于业务流的分级排队方法，在该系统中由于业的 Internet QoS 体系结构‚提出了 IntServ／RSVP （integrated services／resource reservation protocol）、 DiffServ （Differentiated Services） 和 MPLS （mult-i protocol label switching） ［2］．QoS 实现技术的研究目 前主要集中在拥塞控制、报文分类、流量整形与监 测、队列管理、分组调度以及 QoS 路由等方面．为了 保证服务质量‚适应下一代网络的发展方向‚不同网 络都推出了自己的 QoS 解决方案． （1） AT M 网络．AT M 网络中 QoS 定义有两种 方式：第一种方式是 PVC （permanent virtual con￾nection）或 SVC （switched virtual connection）‚它们 可申请某种业务类型并按这种业务类型预约网络资 源；第二种方式适用于 UNI4∙0（user and network interface）的 SVC 连接的建立‚在连接建立的 SET￾UP 信令中携带特定的 QoS 参数集合［3］．AT M 是 面向连接的网络技术‚在 AT M QoS 的控制和管理 过程中‚主要有接入控制、业务整形、用法参数控制 和拥塞控制等技术． （2） 宽带无线接入网．在 IEEE 802∙16网络 中‚采取将 IP 层 QoS 的 RSVP、DiffServ 映射到 MAC （media access control） QoS 来实现服务质量［4］． （3） 无线局域网．IEEE802∙11e 标准提供了支 持语音和多媒体等应用需要的服务质量和增强的网 络性能‚是对 IEEE802∙11无线局域网络标准的增 补．802∙11e 标准定义了混合协调功能（hybrid coor￾dination function‚HCF ）‚HCF 提供了 EDCA （en￾hanced distribution channel access）和 HCCA （hybrid control channel access） 两种访问方式‚这两种 QoS 技术改善了访问带宽‚减少了高优先级通信的延迟． （4） IEEE802∙1d．在改进 LAN（local area net￾work）协议的基础上支持紧急业务的传送并给出了 将不同用户优先级映射至相应的队列的方法［5］． （5） HFC 网络．HFC 网络提供增强型 QoS‚主 要机制是将穿越射频接口 RF （radio frequency ） MAC 接口的包分类成业务流‚根据对该业务流规定 的 QoS 参数集‚CM 和 CMTS 通过流量整形、策略 处理和优先级处理来提供这种 QoS．然而‚为了提 供端对端的 QoS 或监控 CM 的性能需要与 RF 接口 以外的机制一起工作［1］． 2 CM QoS 机制体系结构设计 支持 QoS 需要 HFC 网络 MAC 层提供有效的 访问和传输调度机制‚一些文献主要研究热点集中 在冲突解决和优先级调度机制上［6－8］‚规范和相关 文献都没有给出 HFC 网络接入网设备 CM QoS 机 制的系统解决方案‚如何获取用户对服务质量的参 数化描述来保证端到端的 QoS．通过对相关标准深 入研究以及参考其他网络的 QoS 解决方案‚对 HFC 网络接入网设备CM QoS 机制的解决方案设计如图 1所示． 图1 CM QoS 体系结构框架 Fig．1 Architecture design for CM QoS （1） 数据帧分类．CM 的管理帧和用户的数据 帧首先经过分类器‚分类器是一组匹配规则‚它将符 合不同分类规则的数据包分到不同的业务流进行传 输．采用“先来先服务”和“按优先级”相结合的调度 策略对到来的上行数据进行匹配‚将分类规则按优 先级降序排列‚到来的数据按顺序与每个规则进行 匹配‚若某个分类器中的所有参数与数据匹配‚则该 分类器必须将该数据帧送到对应的业务流‚没有与 之匹配的数据帧将被分到基本业务流‚这种分类策 略简单易于实现和管理． （2） 流量整形．流量整形是调整数据的平均传 输速率‚使数据按照传输模式规定的速率进行传输‚ 避免突发性的通信量导致的拥塞问题．采用令牌桶 算法进行流量整形‚流量限制只适用于实时查询业 务（rea-l time polling service‚rtPS）、非实时查询业务 （non-rea-l time polling service‚nrtPS）以及最大努力 业务（best effort‚BE）三种业务．令牌桶的输入队列 为基于业务流的分级排队方法‚在该系统中由于业 ·1068· 北 京 科 技 大 学 学 报 第30卷