音視訊QoS影響因素有哪些 音視訊QoS影響因素介紹【詳解】

　　提高網路視訊會議質量的QoS技術

　　一、綜述

　　隨著IP網路與Internet在當今使用得越來越廣泛，基於IP網路的視訊會議系統也越來越為廣大的消費者所接受，在現有企業網內融合語音、視訊和資料通訊，能為公司縮減大筆商務開支，其中尤以VoIP和視訊會議最為重要。但融合通訊會引發網路效能問題，企業網不但要能提供多種服務，而且要保證端到端的良好效能，而召開網路視訊會議最重要的就是要保證有良好的音視訊質量。

　　而現階段Internet的狀況是比較複雜的，頻寬參差不齊、時延大、不穩定。如何在IP網路上保證使用者資訊傳輸的質量就成為一個不容忽視的重要問題，為解決這一問題，網路服務質量(QoS，Quality of Service)便應運而生。QoS是網路與使用者之間以及網路上互相通訊的使用者之間關於資訊傳輸與共用的質的約定，例如，傳輸時延允許時間、最小傳輸畫面失真度以及聲像同步等。

　　目前，IP網路如何提供服務質量(QoS)支援這一問題現已成為業界關注的焦點。對於由QoS控制來實現QoS保證，國際上不同的組織和團體提出了不同的控制機制和策略，比較著名的有：ISO/OSI提出的基於ODP分散式環境的QoS控制;ATM論壇提出的QoS控制策略和實現;IETF組織提出的綜合業務模型(Int Serv)、差分業務模型(Diffe Serv)，多協定標籤交換(MPLS，Multi-Protocol Label Switching)技術，流量工程(traffic engineering)等多種控制和管理方案。

　　二、音視訊QoS的影響因素

　　影響Internet視訊會議中的音視訊QoS有幾方面因素。

　　第一是網路頻寬，即每秒網路所能傳輸的資料量。頻寬對網路服務質量的影響是顯而易見的，頻寬越寬，就能允許更多的資料傳輸，從而會提供更好的音視訊QoS。雖然目前的網際網路的頻寬，尤其是中國網際網路的頻寬在近年來有了很大的改善，如ADSL、長城寬頻、聯通寬頻等寬頻接入已得到廣泛使用，很多使用者已經有了比較寬的頻寬。但與此同時，這些寬頻的質量卻是參差不齊，很多時候使用者使用的頻寬即便較寬，但由於技術的不完善或其他原因，還經常會出現較高的網路丟包率和較大的網路抖動等情況，這些都會對使用者在使用視訊會議中的音視訊QoS產生嚴重的影響。

　　第二是網路提供的資料傳輸能力，傳統的IP網路只提供“盡力而為」的資料傳輸能力。隨著網路上主機數量的不斷增加，網路服務的需求將超過網路提供的能力，從而造成傳輸時延變化(抖動)、傳輸時延過大甚至引起分組丟失，也就是說出現了大塞車(網路擁塞)。網路擁塞對一些Internet應用，如電子郵件、檔案傳輸和Web應用一般不會造成太大影響;但對傳輸時延要求比較苛刻的實時應用，如視訊會議的音視訊傳輸來說卻是不能容忍的。無線網路方面行動通訊系統的共同點是誤位元速率高，這對視訊會議中的音視訊傳輸會造成很大的影響，必須要求視訊編解碼和傳輸系統能夠克服通道的高誤碼比、包丟失以提供音訊QoS保證。

　　第三是網路排隊，網路中存在很多的節點，如路由器、閘道器等。這些節點採用排隊機制決定資料發放的順序。如果在瞬間某節點資料排隊較長，該節點就會採取丟棄封包的方式保證節點的正常工作。即使沒有被丟棄，經過較長的排隊之後，這些封包往往要花很長的時間才能到達目的地，由此就產生了網路的時延以及時延抖動。丟包、時延、時延抖動都會對視訊會議中的音視訊QoS產生很大的影響。

　　第四是Internet視訊會議的音視訊網路傳輸協定的選擇，傳輸層對端到端的QoS有直接影響。當前網際網路傳輸層的網路傳輸協定主要是傳輸控制協定(TCP)和使用者資料包協定(UDP)。因為本身的特性，TCP不適合使用在實時業務中。因此，實時業務的開發者都使用UDP在網際網路上傳輸封包。但由於UDP沒有任何擁塞避免控制演演算法，因而會對網路造成大危害。這樣，UDP的廣泛使用就會如同網際網路上的一匹脫繮野馬，很容易導致網路過載和高丟包率，還會大量侵佔頻寬，從而大大地影響視訊會議中音視訊的傳輸質量。

　　三、QoS的服務型別

　　QoS目前被分為兩大服務型別：整合服務型別和區分服務型別。

　　整合業務是指在整個網路中為某一業務流量保留一定的頻寬，為該服務提供一條端到端的透明通道。這種服務型別能對視訊等業務應用提供完全的QoS保證，但是這種保留策略會消耗原本就不多的廣域網頻寬。

　　區分服務是一種基於每一跳的QoS策略，網路上的每一臺資料中繼裝置(路由器或交換機)通過檢查每一個資料包的包頭資訊對流量進行分類，在根據排程策略來決定如何轉發。相對於整合服務，區分服務的應用更為靈活，效率更高。

　　在區分服務中，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中針對接收報文和傳送報文，按一定優先順序策略排程入隊和傳送，從而保障特定內容的報文，按需傳送的機制。它的特點是隻在裝置內部實現，沒有互通性要求，不同廠家的裝置可能佇列排程策略實現不同，但不存在互通問題。目前有以下四種流行的佇列機制：FIFO、PQ、CQ、WFQ。

　　(1)FIFO是傳統的先入先出佇列，沒有策略。

　　(2)PQ優先順序佇列。共4個優先順序：High、Medium、Normal、Low。介面上根據協定型別、報文大小、協定埠號等，劃分不同優先順序佇列，當高優先順序佇列中有報文時，低優先順序佇列得不到排程。所以優先順序佇列適用於應用簡單，對某些應用服務要求很高，而其他業務相對不高的應用。它的優勢是設定簡單，絕對保證高優先順序應用的頻寬;缺點是不能保證高優先順序外的服務得到合理頻寬，從而不能公平地保證各種應用的服務質量。

　　(3)CQ使用者客製化佇列。介面上，根據使用者預先的定義，最多可設定16個客製化佇列，加上1個系統佇列，共17個佇列。使用者可根據協定型別、報文大小、協定埠號，以及相應的Access List規則，設定各種佇列並分配相應頻寬，各佇列按照預先設定的頻寬排程傳送。CQ的優點是保證各種應用能分配到一定的頻寬，適於應用相對簡單的場合(如金融等專網)，並且排程演演算法相對簡單，路由器轉發效率較高;缺點是設定相對複雜，並且網路管理員必須事先知道該網路的詳細應用，對管理員要求較高，對於複雜應用網路，16個優先順序似乎不夠。

　　(4)WFQ加權公平佇列。WFQ將分組按照不同的業務流、不同的IP優先順序，自動按照雜湊演演算法，劃分成不同的佇列，在保證高優先順序業務的同時，按照設定權重，將頻寬公平地分給低優先順序別的業務。Quidway路由器在每個介面上最大支援4096個佇列，在此範圍之內，網路管理員可以設定佇列的數目和相應權值。WFQ的優點是對所有應用都能比較公平地提供服務質量，對於要求較高的業務可以通過設定權重保障優先順序，能智慧劃分佇列和排程，設定相對簡單，對網路管理員的要求相對較低;缺點是由於相對公平，對於QoS要求極高的應用，不能像PQ那樣絕對保證，策略計算複雜，比較消耗路由器處理能力。它適用於應用較複雜，並且應用相對公平的網路，如Internet。

　　通過綜合靈活地利用上述QoS機制，就可以使視訊會議等在各種企業基於Internet的應用中獲得最大限度的傳輸安全保證。

　　在今後的基於Internet的網路視訊會議或企業應用中，基於終端的QoS解決策略是一個切實可行的方法，在終端增加一定的速率控制和誤碼控制的機制，在網路保持不變時能夠做到一定的QoS保證，提高影象的質量。隨著網路的發展、網路頻寬的增加和控制機制的完善，基於網路的QoS策略將成為主要的方式。