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通信网络的服务质量参数的配置
摘要
通信网络的服务质量要求最小传输网络中IP数据包所需的性能。 性能可以保证一套塑造和警务包流量所需的机制。目的是防止堵塞,数据包延迟和丢包。 本文的目的是介绍一些常用的服务质量机制并分析它们对网络流量的影响,以改善其性能,主要是封包延迟,这些机制分析了槽仿真器用于仿真,允许不同的数据包传输场景设置，提供一个简单的数据包传输不同组合机制,。仿真完成后,连同相关的数据包传输，图形仿真器提供结果。结果表明,结合服务质量机制在数据包传输中一般会给出更好的结果，给不同的结果的不同组合机制,在改善分组传输所需的方式上允许更多的灵活性,也容易预测和控制。
1. 简介
服务质量(QoS)是一组需求,保证数据包传输的某些性能。 很好的实现QoS通常是最小化封包延迟,减少丢弃的数据包的数量。确保一套这样性能的QoS机制,以帮助调节转移,满足性能需求。
通信网络通常由许多通信节点和线路组成。 信息发送槽内的网络IP数据包， 一个节点发送数据包——发送者,另一个接收——接收器。 他们不一定都是连接在一起,在大多数情况下,他们之间有节点和线路。 正因为如此,可能不是所有的数据包发送槽发送相同的路线,可能出现以下错误:
（1）通过不同的路线数据包到达错误的订单。
（2）抖动数据包到达时错了订单,但延迟敏感。 效果时可以听到和看到视频或VoIP通信。
（3）传输中的错误。 在传输数据包可能会丢失,或者他们也可以困在拥挤的路线和延迟。
当他们延迟敏感和延误太多,他们无法使用。
在现实情况下,接收机通常慢于发送方。 发送方是客户端,连接到服务器(接收器)。 显然,所有客户无法在完全相同的处理时间上和需要等待服务器响应，这导致较慢的转让、封包延迟和可能的包丢失。 有不同的方法来解决传输性能差,在通信网络主要是通过引入不同的QoS机制,有助于减少数据包延迟和丢包。 问题是QoS机制如何影响通信网络的性能，在试图提高数据包传输的同时主要是减少数据包延迟和丢包 。
2.服务质量机制
一些主要的QoS机制,用于通信网络,帮助改善性能连同预期效果和缺点都将一一阐述。
重传:一个负责重新发送数据包在传输机制,从而防止损失的信息。 它有助于获得完整的信息,但是有代价的——增加传输时间和数据包延迟。
缓冲区:一个容器用于临时存储数据包,接收方无法处理,防止重传，这将导致更大的时间延迟和不必要的带宽使用情况。 然而,这并不能解决完全封包延迟。 缓冲越大,数据包需要等待检索(扩展他们的延迟)如果缓冲区满, 应用其他机制。
缓冲收集策略:数据包可以以不同的方式收集到缓冲区。 最常见的方法是检查数据包，从一开始的缓冲区收集第一个可用的包。 这种解决方案的缺点是,包进一步在缓冲，长期延迟。尝试不同改善包收集的方法用某种方式。 例如,一个循环缓冲区收集数据包的方式,第一种方法的缺陷,延迟时间。 包优先级:一种数据包重要性的机制。 重要的数据包得到更高的优先级比那些不太重要的,将首先处理的接收器。 这种分类可以帮助减少丢包和延迟高优先级的数据包,但通过增加分组的低优先级数据包将延迟。
警务机制:用来丢弃数据包,以防止其拥堵,拥堵会导致重传数据包无法输入缓冲区。 相反,丢弃数据包再传输发送。 这允许新的数据包进入缓冲区,假设他们有最新的信息,比丢弃ackets相关接收机。 最常见的警务机制是红色的(随机早期检测丢弃或下降)和(加权红、使用数据包优先级来帮助决定哪些数据包丢弃)。 如果使用优先级机制,可以丢弃不重要的数据包,以防止交通堵塞,让未来的高优先级的数据包被接收。
形成机制:用于形状发送的数据包流,防止缓冲区拥塞,丢包重传,避免不必要的带宽使用情况和数据包延迟， 最常见的是令牌桶和漏桶算法。
3.仿真器的QoS机制
本文的目标是提供服务质量的理论见解及其机制,但也支持使用一个简单的仿真进一步说明机制影响他们对数据包传输。 主要的重点是以下机制:重传,缓冲,缓冲收集、数据包优先级和令牌桶算法,因为它们支持的仿真器。
它们对数据包传输的影响将在八个传输场景中观察和测量。 在每一个场景中,基本传输参数保持不变:
（1）缓冲区大小:60
（2）数据包发送:140
（3）发送方速度:1
（4）接收机速度:3
令牌:60(最大令牌的能力令牌桶算法)
仿真覆盖了一个一个发送方和接收方的基本情况联系在一起。 这是因为所有的实现机制和参数的通信网络是非常复杂的。 也简化了使用数据包传输的服务质量机制及其影响的理解和解释。
仿真完成后,会生成三个图表:两个数据包传输延迟图(有或没有优先级标记),每个数据包的延时和缓冲容量图显示了如何改变在缓冲区传输能力。
仿真器也显示有关传输数据并生成日志文件:
（1） 总传输时间
（2） 丢弃的数据包数量
（3） 丢弃的数据包数量根据优先级
（4） 传输的数据包丢弃
（5） 在缓冲平均分组时延
（6） 平均数据包延时缓冲区内根据数据包的优先级
每个场景是多次运行和平均值，这是必要的,以减少测量误差引起的外部干扰。
4.仿真的场景
仿真分为8个不同的场景,根据QoS机制的结合使用,见表1。 所有场景都使用重传和缓冲机制的缓冲收集策略，通过一个典型的仿真及其结果解释每个场景。

表1仿真场景和使用机制
4.1 场景1
第一个场景使用尽可能少的机制,唯一不可避免的被重传机制和缓冲机制以及缓冲收集策略,收集第一个可用的包再缓冲。
数据包的延迟可以看到在图1。 图形标志着不同的数据包优先级不同的颜色,但因为优先级机制不激活,数据包优先级对延迟时间没有影响。 图上有三个不同的线,一个水平线和两行线性增长。 造成的水平线是缓冲收集策略,它收集第一个数据包遇到缓冲区,导致低时间延迟。 第一个线性增长是造成的延迟数据包在缓冲等待。 第二线性增长的结果传输开始后约85数据包发送和缓冲是拥挤的。 重传延时出现较小,但它实际上是更大的。此图只显示时间延迟的数据包等待缓冲区。 数据包进入传输发送,拒绝,然后再次转播的,然后等待缓冲区,所以他们总时间延迟大于数据包的立即进入缓冲区。
另一个相关的图是缓冲容量图,如图2所示。 缓冲区容量成倍增长的拥堵,大约在135ms后,盈余数据包被丢弃,送入传输。 在这一点上,接收器收集数据包,但发送方装满空缓冲区迅速点击,图上显示在与水平线横跨在转移200 ms。 后发送速率的下降,因为传输速度慢,降低缓冲容量,直到收集的所有数据包进入缓冲区。
总传输时间是507 ms,共有38个数据包在传输(优先级12优先级0,12优先级1和14个优先级2)。平均数据包延时是161 ms(优先级164 ms 优先级0、154 ms优先级1和168 ms优级2)。结果清楚地表明,如果没有一个优先级机制所有数据包都平等对待。，这是最基本的场景,其他所有人会尝试和改进。
4.2场景2
这种情况增加了场景1的优先级机制,观察和测量对数据包传输的影响,见图3。 包显然是杰出的优先级,优先级0时间延迟最低,其次是优先级1和优先级2最大的时间延迟。 一个线性增长第85包后再重新传输的结果。 在这一点上,数据包优先级消失,开始失去重要性。

图1 封包延迟期间转移图,场景1。

图2 缓冲容量在转移图,场景1。

图3封包延迟期间转移图,场景2。
总传输时间是491 ms,共有36个数据包在传输。平均数据包延时是155 ms(34ms优先级0,118 ms优先级1和287 ms优先级2)。 优先级机制帮助与丢包和包时间延迟,下降率和牺牲优先2 时间延迟,同时提高优先级0和1。 缓冲容量的行为类似于场景1。
4.3场景3
这种情况增加了场景1的令牌桶算法,观察和测量它对包转移的影响,出现在图4。 令牌桶算法背后的想法是控制数据包的速率发送。 算法定期填充容器(桶)令牌,一组能力(通常在缓冲区能力水平)。 只能发送数据包如果有足够的令牌桶为发“工资”。 起初, 有足够的令牌的传递,可以将数据包发送,直到没有更多的容器令牌。之后，令牌控制发送速率。 这有助于缓冲拥堵,减少需要重传,因为还降低了丢包率和延迟时间。

图4 封包延迟期间转移图,场景3(左);(右)场景4。
总传输时间是450 ms,因为令牌桶算法,没有了包转移。 平均数据包延时是132 ms(优先级126 ms 优先级0、170 ms优先级1和105 ms优先2)。 形成机制帮助包下降,但这是一个理想化的例子,算法令牌在同样的速度加接收者可以接收数据包 在现实情况下,该算法需要小心参数校准得到尽可能接近理想的例子。更高的发送速率将导致包下降和低利率会导致更大的数据包延时。
缓冲区容量图看上去类似于图在场景1和2中,只有水平线的发送者和接收者竞争而满负荷使得缓冲区平稳线性下降。
4.4场景四
在这种情况下优先级机制和形成机制的总和。这样的结果数据包传输是显示在图4。
总传输时间是446 ms,没有了数据包传输。 平均分组时延是127 ms(9ms优先级0,115 ms优先级1和272 ms优先级2)。在这种情况下,结合这两种机制真正得到了回报, 特别是当优先级观察0延迟时间。 时间延迟下降图的结果是一旦跑出令牌，令牌桶算法减少了发送速度
4.5场景5
在这种情况下,改变所有的场景缓冲收集策略。 数据包将收集使用循环策略。 这个场景中没有额外的机制。 这个收集的效果策略对数据包传输可以在图5中看到。
轮循的想法提高基本的收集策略。 因为所有的数据包策略均等的时间延迟输入缓冲区。 图中显示为中间的横线。 两个线性生长,因为发件人正在填补这一事实，缓冲速度比接收机快，不可避免的重发一次缓冲区是拥挤的。
总传输时间是486 ms,共有41个数据包在传输，平均数据包延时是166 ms(182 ms优先级0、157 ms优先级1和158 ms优先2)。缓冲容量图类似于场景1中相同的图。

图5封包延迟期间转移图,(左)场景5;(右)场景6。
4.6场景6
这个场景使用循环收集策略以及数据包的优先级机制。 包传输延迟时间如图5所示。
总传输时间是484 ms,共24数据包在传输，平均数据包延时是140 ms(20ms优先0,131 ms优先级1和294 ms优先级2)。优先级机制帮助包时间延迟,牺牲优先级优先级2时间延迟,同时提高0 1。重点是没有影响丢包率。在这个例子中，缓冲容量图类似于场景1中相同的图。
4.7场景7
这个场景使用令牌桶算法随着循环策略。 数据包传输延迟时间图6所示。
场景的图看上去类似于图5,除了没有额外的延迟造成的传输没有数据包的丢弃。
总传输时间是463 ms,因为令牌桶算法,没有了包转移。 平均数据包延时是127 ms(141 ms优先级0、120 ms优先级1和123 ms优先2)。缓冲容量图类似于场景3。
4.8场景8
在这种情况下优先级机制和形成机制结合循环赛缓冲策略集合。 这对数据包传输的影响是显示在图6。
总传输时间是450 ms,没有了数据包传输。 平均分组时延是（133 ms优先级 0,120ms优先级1和270 ms优先级2)。在这种情况下,结合这两种机制也得到了回报,像在场景4,尤其是当优先级观察0的延迟时间。 时间延迟下降，一旦跑出令牌，令牌桶算法的结果就会减少发送速度。缓冲容量图类似于场景3。

图6封包延迟期间转移图,(左)场景7;(右)场景8。

5.仿真结果
所有的场景都运行25倍,观察参数的平均值计算。 用参数来分析总传输时间,在图7中,平均分组时延根据数据包的优先级,如图8所示。
如果平均传输时间观察,结论是,场景5(循环赛,没有重点,没有令牌桶)传输时间的最469.72ms最高的传输时间可以看到场景7(循环赛, 没有优先级,令牌桶)和576.76ms,紧随其后的是场景8(575.8ms)和场景4(574.24 ms)。从这个图可以得出的结论是,如果需要最低的传输时间通信网络中,只有一个缓冲和循环缓冲区收集策略就足够了。
另一方面,如果平均数据包延时取决于数据包优先级，贯彻每个场景是两种截然不同的模式。1、3、5和7的结果没有优先级机制， 其他场景有更多有趣的结果。时间延迟最低优先级为0场景4中可以看到女士(5.04ms),与场景8附近(6.32 ms)。 他们还延时最低优先级1的数据包分别 (110.16ms和110.16ms)。 然而,场景2和6时间延迟较低优先级2包(319.84ms和325.24ms和340.2ms)和场景4的335.88 ms。
最佳优先0数据包延时,应该使用优先级机制以及令牌桶算法,无论缓冲收集策略。 轮循策略确实给更高的优先级为0延迟一点, 但是有更好的延迟其他优先级,这也可以相关,根据情况。

图7平均传输时间所有场景。

图8平均数据包延时取决于数据包优先级。
6.结论
本文的主要问题是IP封包延迟对通信网络以及如何减少影响,提高服务质量。 这可以通过实现QoS机制，仿真器用来研究每个单独或者结合其他机制的包延迟,。
结果表明,一个明确的解决方案在通信网络QoS并不存在。 相反,解决方案很大程度上取决于网络本身和个人需求的特定的网络。 结果也表明,结合QoS机制可以给不同的结果,这取决于使用机制。 如果只需要快速数据包传输,不管数据包优先级,循环缓冲区策略可以集合足够了。 另一方面,如果包有不同的优先级或一些比别人更敏感的延迟,优先级机制应该结合使用令牌桶机制。
尽管一个最终的解决方案不存在,仔细选择机制可以提供一个好的解决方案, 因为使用QoS机制使数据包传输更清晰、更可预测和更易于管理, 消除或减少网络传输的不良影响。 这也使得使用最小的性能就得保证在通信网络上建立QoS机制。
封包延迟,这些机制分析了槽仿真器用于仿真,允许不同的数据包传输场景设置，提供一个简单的数据包传输不同组合机制,。仿真完成后,连同相关的数据包传输，图形仿真器提供结果。结果表明,结合服务质量机制在数据包传输中一般会给出更好的结果，给不同的结果的不同组合机制,在改善分组传输所需的方式上允许更多的灵活性,也容易预测和控制。
仿真器本身,就像所有的软件解决方案,可以继续改善。 进一步的改进包括添加新的QoS机制的仿真,如漏桶算法形成机制和政策机制(红色和所指解释的纸)。 传输可以更准确他们得到后立即发送数据包丢弃,而不是年底转移。 同时,包优先级更多的可配置,允许一个人选择一个更好的优先级和它们之间的比率仿真不同的数据包的情况下优先级在转移可能有所不同。 其他主要改进包括创建一个仿真器,可以实时显示结果和动态配置,而测量速度和下降 高峰延迟。 这可以提供更多有关如何转移更多的动态环境中使用不同的表现QoS机制或在不同网络条件下。
所有可能的改进之外,这个仿真器设计成简单的目的,因此可以更多说明性的。 这个想法是向尽可能清楚地展现个人和QoS机制相结合的影响 在数据包传输和更容易衡量和分析它们。

附上英文名：Configuration of Quality of Service Parameters in Communication
Networks