主頁（http://www.130131.com）：SIP系列講座-SIP和QoS-2

　　在上一講中，我們介紹了VOIP和SIP的一些相關技術要點和影響QOS的網(wǎng)絡環(huán)境等問題。今天，我們繼續(xù)討論一些關于SIP 網(wǎng)絡中QoS的一些相關要素，它們包括Delay，Jitter， VLANs和Packet Loss等等相關因素。

　　首先需要說明的是，在網(wǎng)絡環(huán)境中，到處都有可能產(chǎn)生QoS問題。從ITSP到LAN和終端。從實際生產(chǎn)環(huán)境測試中，可能有很多原因會影響QoS。以下圖例概括了影響QoS的原因。

　　一般情況下，用戶根據(jù)以下幾個方面的數(shù)據(jù)可以判定什么是“最好的語音質(zhì)量”：

• 根據(jù)ITU的建議，端對端的單向的Delay應該在150ms之內(nèi)。

• Jitter（抖動） 應該在30ms之內(nèi)。

• 使用Ping -l 命令測試真正的時延和抖動。

　　下面，我們針對幾個影響QoS的重要參數(shù)進行討論。

　　1、Delay對QoS的影響。在正常的網(wǎng)絡內(nèi)網(wǎng)環(huán)境中，一般不會存在Delay的問題。大部分情況下是介入了多個路由器，路由器會產(chǎn)生Delay的問題，這樣就會對VOIP造成影響�，F(xiàn)實環(huán)境中，大部分的廠家的都建議Delay時長在200ms 業(yè)內(nèi)。根據(jù)上面所述，ITU建議的標準應該在150ms之內(nèi)。在200ms的范圍內(nèi)，所花費的時間處理過程包括幾個環(huán)節(jié)：

　　80ms delay用來支持IP端連接IPPBX。

　　40ms delay用于PSTN網(wǎng)絡的接續(xù)。當然，如果PSTN增加了回聲抑制的處理的話，可能時間會更產(chǎn)一些。

　　其余80ms用來支持客戶端網(wǎng)絡的連接delay。

　　因為我們今天所討論的技術基本上涉及了太多網(wǎng)絡節(jié)點的處理，所以Delay產(chǎn)生的原因也很多�；�本上產(chǎn)生Delay的原因大致包括：

　　因為不同的網(wǎng)絡環(huán)境和地理位置所產(chǎn)生的Delay，例如，衛(wèi)星傳輸，光線傳輸，更加和國家之間的傳輸，每個洲之間的傳輸。這些都會產(chǎn)生Delay。

　　網(wǎng)絡設備處理數(shù)據(jù)時所產(chǎn)生的Delay，例如，路由器發(fā)送數(shù)據(jù)的隊列等待時間，發(fā)送數(shù)據(jù)所花費的時間，硬件本身性能導致的時間。

　　終端設備處理所需要的時間，例如回聲處理時間，編碼壓縮時間等都會導致Delay。如果Delay太長的話，就可能導致QoS問題。以下是一個PSTN到終端之間的Delay處理過程。

　　隨著網(wǎng)絡越來越普及，網(wǎng)絡辦公的需求也非常普及。網(wǎng)絡設備會根據(jù)實際的數(shù)據(jù)要求做相應的調(diào)整。在一般的辦公環(huán)境中，很多公司的員工不一定在上班時間完全做和工作相關的事情，有時也可能開一個小差。工作需要的郵件，電話等工具所占據(jù)的網(wǎng)絡帶寬可能不是最大的。為了保證電話語音質(zhì)量，路由設備應該設置支持VOIP優(yōu)先等服務（VLAN），以便保證辦公電話的正常工作。以下圖例說明了公司網(wǎng)絡帶寬中一些和工作不完全相關的通信工具也同時占用公司的網(wǎng)絡帶寬，這些應用也會影響著QoS。

　　2、Jitter和Packet Loss對QoS的影響。Jitter是一種Delay的表現(xiàn)形式。簡單來說就是傳輸?shù)臄?shù)據(jù)不穩(wěn)定，速度一會快，一會慢。在VOIP網(wǎng)絡中，導致Jitter的原因有很多，這些原因可能是：路由器的隊列處理不及時，設備過載，或連接線質(zhì)量差，這些因素都可能引起抖動的問題。關于Jitter的介紹，我們在以前的Asterisk系列講座中有過專門的介紹，用戶可以查看歷史講座來了解Jitter和如何調(diào)整Jitter buffer 來改善語音質(zhì)量。

　　如果系統(tǒng)存在非常大的Jitter 值，這樣會導致非常嚴重的packet loss（丟包）問題。packet loss 會導致對端收不到數(shù)據(jù)，最終導致語音包丟失。一般情況下丟包率在5%以下不會影響語音質(zhì)量。如果超過這個值，語音質(zhì)量會變得非常差。因為微信每篇文章只能添加一個語音文件，我僅上傳了一個附件（還有丟包率5%和10%兩種不能共享）。附件是一個25%丟包率的語音文件，大家可以試聽一下。

　　雖然，我們討論了Delay，Jitter和packet loss，它們在不同網(wǎng)絡環(huán)境都存在著很多不確定的因素。在VoIP環(huán)境中，如果這些值那個控制在一定的范圍內(nèi)，語音質(zhì)量還是可以被用戶接受的。如果超過這個紅線，服務商需要對環(huán)境進行優(yōu)化或排查。以下是一個測試標準，這個標準可以應用在用戶的語音環(huán)境中幫助技術人員來排查問題：

• 1類表示語音質(zhì)量正常。

• 2類表示語音質(zhì)量可能存在問題。

• 3類表示語音質(zhì)量存在嚴重問題。

　　為了保證用戶有足夠的網(wǎng)絡環(huán)境來部署VOIP，運營商也必須提供相應的網(wǎng)絡保證。以下是美國Verizon運營商提供的服務數(shù)據(jù)，包括QoS和Jitter的統(tǒng)計數(shù)據(jù)：

　　以上數(shù)據(jù)僅是美國運營商的一個舉例，運營商在每個月都會發(fā)布網(wǎng)絡環(huán)境的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)也大概可以反映出運營商的網(wǎng)絡質(zhì)量。我們中國的運營商也可能有類似的數(shù)據(jù)報告，讀者自行查閱。

　　3、大部分情況下，用戶缺乏對WAN網(wǎng)絡的控制，所以如果需要優(yōu)化網(wǎng)絡環(huán)境支持好的VOIP語音質(zhì)量，只能通過自己公司內(nèi)部網(wǎng)絡的管理來保證QoS的正常。當然，如果運營商可以提供更多的帶寬和MPLS服務的話，VOIP的穩(wěn)定性會更好。

　　根據(jù)以上圖例，用戶可以通過設置內(nèi)網(wǎng)設備來實現(xiàn)對QoS的保證，客戶可以通過公司內(nèi)部的交換機（Layer 2 Classification）或者路由器（Layer 3 Classification）。在交換機層面，使用VLAN來實現(xiàn)對VOIP的管理控制是一個比較常用的手段，這樣就可以實現(xiàn)公司內(nèi)部語音網(wǎng)絡的優(yōu)化。

　　默認環(huán)境下，如果沒有設置VLNA的話（關于VLAN的定義用戶可以自己學習），內(nèi)部網(wǎng)絡各種設備都會switch發(fā)送各種消息，SIP終端，辦公電腦，筆記本電腦等設備都混合在一起，這樣保證不了VOIP的正常工作，而且對VOIP的業(yè)務造成干擾。

　　如果網(wǎng)絡通過VLAN 重新劃分以后，把SIP終端，VOIP網(wǎng)關重新劃分，這樣的話，就可以保證語音和其他數(shù)據(jù)服務各自獨立。VLAN 1 包括了辦公電腦和其他設備，LAN 2 包括了SIP終端和VOIP網(wǎng)關等設備。

　　簡單總結(jié)，使用VLAN有以下幾個好處：

　　獨立分離了數(shù)據(jù)流量安全性。

　　數(shù)據(jù)傳輸?shù)牧髁靠刂坪蛷V播策略。

　　獨立分離了數(shù)據(jù)和語音的各種特性。

　　如果網(wǎng)絡管理員需要設置VLAN支持的話，自己首先確認內(nèi)網(wǎng)交換機本身支持的VLAN技術細節(jié)。

　　對VLAN打（查看802.1Q/P）進行標簽處理，管理員設置比較高的優(yōu)先級來保證語音的優(yōu)先執(zhí)行或者傳輸。我們簡單描述一下標簽處理。以下是一個基本的標簽管理過程。在電腦傳輸之前，本身自己沒有對數(shù)據(jù)設置任何優(yōu)先級，switch 對發(fā)出的數(shù)據(jù)打印稿標簽，指示它的優(yōu)先級。

　　經(jīng)過switch以后，switch其添加一個Priority-VLAN ID（P）。其他交換機馬上知道此數(shù)據(jù)具有非常高的優(yōu)先級，優(yōu)先傳輸。

　　經(jīng)過switch以后，到達內(nèi)網(wǎng)另外終端電腦時，移除Priority ID。

　　以上是通過標簽802.1Q/P打標簽的管理方式來優(yōu)化傳輸。這樣，可以實現(xiàn)交換機對終端數(shù)據(jù)的優(yōu)先處理。

　　另外，網(wǎng)絡管理員也可以通過switch的layer 2 classification 通過隊列的方式來優(yōu)先處理RTP語音。這里的RTP優(yōu)先級設置是最高的（High），F(xiàn)TP則為正常水平。

　　Ingress和Egress 隊列策略管理是一個非常復雜的技術話題，這里不做進一步討論。如果讀者有興趣的話，大家可以參考Catalyst 2975 管理文檔來做進一步的研究。

　　前面，我們討論了如何通過設置switch來保證QoS。接下來，我們繼續(xù)討論一下如何通過設置路由器來保證QoS。在IP頭中，可以通過Tos和DSCP 碼對QoS進行管理。默認的IP Datagram DSCP 是0，但是，為了保證DSCP的優(yōu)先級，很多設備廠家IP話機設置DSCP voice Datagram默認值是46。這樣也可以優(yōu)先保證QoS的正常。

　　在同樣的網(wǎng)絡環(huán)境中，如果是DSCP=46的，路由器會優(yōu)先處理。

　　如果對終端話機抓包以后，可以看到消息中的DSCP值46（16進制0x2e）：

　　再次說明，這里，我們不對DSCP做深入探討，關于DSCP的策略機制和優(yōu)缺點我們不做深入探討。思科在這方面有非常詳細的技術文檔，用戶可以參考。

　　本章節(jié)，我們介紹了Delay產(chǎn)生的原因，也介紹了Jitter對QoS的影響。另外，我們針對交換機層面對QoS的處理做了一些介紹，最后討論了Layer 3中路由器對DSCP的設置。這些要素都會影響QoS。筆者希望通過本章節(jié)的介紹，讀者對以上四個方面的技術要求有一個比較完整的認識，通過實際工作來進一步優(yōu)化QoS。