阮曉斌

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實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)在IP數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中的傳輸問題探討

阮曉斌

廈門普訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有限公司，福建 廈門 361000

IP技術(shù)的廣泛使用給傳統(tǒng)的通信行業(yè)帶來了不小的沖擊，也推進(jìn)了它進(jìn)一步變革，為其在數(shù)據(jù)IP技術(shù)的基礎(chǔ)上構(gòu)建出一個(gè)多業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)提供了理論上的可行性。但是，在實(shí)際的操作中，不同的業(yè)務(wù)對網(wǎng)絡(luò)的要求也都不盡相同。所以當(dāng)前的關(guān)鍵是如何對IP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分組，使其實(shí)現(xiàn)多種實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的共同進(jìn)行。因此，分析了實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)在IP數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中的傳輸要求和關(guān)鍵技術(shù)。

IP；實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)；數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)

引言

當(dāng)前，我們在進(jìn)行信息交流的時(shí)候，無論在何時(shí)、何地與何人用何種媒介進(jìn)行交流，都離不開對實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的要求。在IP技術(shù)興起之前，所有網(wǎng)絡(luò)都是單一的通信網(wǎng)絡(luò)。這種獨(dú)立的服務(wù)網(wǎng)絡(luò)帶來了各種服務(wù)的分離，極大地阻礙了產(chǎn)業(yè)間的技術(shù)交流，也降低了通信的效率。然而，IP技術(shù)的出現(xiàn)為解決這一問題提供了可能。我們希望建立一個(gè)多服務(wù)網(wǎng)絡(luò)。

1 實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)在IP數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中的傳輸要求

為了能夠?qū)崿F(xiàn)使用IP技術(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的傳輸，就需要解決一些關(guān)鍵性的技術(shù)問題，主要有以下幾個(gè)：首先，實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的寬帶要求并不是很高，而一個(gè)IP業(yè)務(wù)一般則會(huì)需要一個(gè)高速的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，所以如果想要實(shí)現(xiàn)二者的兼容，首先需要解決的就是高速的數(shù)據(jù)傳輸與低速的業(yè)務(wù)處理之間的速度匹配問題；其次，在共享網(wǎng)絡(luò)資源時(shí)，我們還應(yīng)使用UDP技術(shù)來盡可能多地避免網(wǎng)絡(luò)資源造成的浪費(fèi)以及減少數(shù)據(jù)模塊功能對于網(wǎng)絡(luò)資源的占用等問題；最后，我們還應(yīng)解決網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)傳輸以及差錯(cuò)等問題。

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)所需的傳輸級別通常比較嚴(yán)格。TDM是目前主要的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，保證了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的明顯優(yōu)勢。然而，隨著IP技術(shù)的發(fā)展，IP數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸已成為必然。使用IP進(jìn)行傳輸，對某些方面的要求更高。這些指標(biāo)對實(shí)時(shí)交通傳輸?shù)囊笾饕幸韵聨讉€(gè)方面[1]。

（1）當(dāng)前的寬帶級別。寬帶可用性是指網(wǎng)絡(luò)中任何兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的特定流量。寬帶的帶寬被用來衡量每個(gè)寬帶用戶獲得服務(wù)的能力。我們所有的實(shí)時(shí)服務(wù)都對寬帶有一定的要求。一般高達(dá)2?MB的寬帶可以滿足所有的要求，對一些寬帶服務(wù)的要求非常高，例如對寬帶視頻服務(wù)的要求非常高，一旦寬帶速度不能滿足要求，圖像質(zhì)量就很難保證，影響用戶的觀感。

（2）時(shí)間延遲。在時(shí)間延遲的情況下，我們認(rèn)為時(shí)間延遲是網(wǎng)絡(luò)中兩個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)之間的平均時(shí)間。很多實(shí)時(shí)服務(wù)是有時(shí)間延遲的；但對于語音服務(wù)，即使有延遲，延遲時(shí)間也不能過長，最大不能超過400?ms。

（3）數(shù)據(jù)包損失率。這是一個(gè)新詞，指企業(yè)在網(wǎng)絡(luò)文件實(shí)時(shí)傳輸過程中損失的百分比，可以有效衡量網(wǎng)絡(luò)信息識(shí)別用戶并正確轉(zhuǎn)發(fā)的能力。對于不同類型的實(shí)時(shí)服務(wù)，數(shù)據(jù)包損失率不同，相應(yīng)的靈敏度也不同。實(shí)時(shí)多媒體服務(wù)，如丟包率高的多媒體信息，可能導(dǎo)致圖像質(zhì)量惡化，這是圖像質(zhì)量惡化的根本原因，即使是少量丟包也容易出現(xiàn)馬賽克現(xiàn)象。一般來說，考慮到圖像質(zhì)量的外觀，我們認(rèn)為最大的丟包率應(yīng)在6～10之間[2]。

（4）延遲抖動(dòng)。對于所有的寬帶通信，實(shí)時(shí)通信都有或多或少的延遲。除了延遲對傳輸速率的影響之外，它本身會(huì)導(dǎo)致延遲，因?yàn)檫@些流量可以減少寬帶緩存中的延遲抖動(dòng)。對于延遲抖動(dòng)，一些企業(yè)以語音為例，當(dāng)延遲抖動(dòng)時(shí)，語音通話質(zhì)量會(huì)顯著降低。

2 實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)在IP數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)年P(guān)鍵技術(shù)

我們通常所說的流模式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)類型通常是通過數(shù)據(jù)收集，然后通過計(jì)算機(jī)傳輸給進(jìn)行連續(xù)和實(shí)時(shí)傳輸?shù)挠脩?，這樣下載的用戶就可以充分利用他們不需要下載的所有數(shù)據(jù)。但是10?s或10?s的延遲可以顯示更多。用戶的顯示和存儲(chǔ)部分的其余部分將通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)繼續(xù)在后臺(tái)下載。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流模型可以大大減少啟動(dòng)時(shí)間延遲，降低緩存容量并有效保存用戶數(shù)據(jù)。當(dāng)然，它還包括視頻和音頻。

傳輸協(xié)議使接收方能夠重新組織發(fā)送數(shù)據(jù)包，并提供收到的服務(wù)質(zhì)量反饋。與傳統(tǒng)的下載傳輸相比，緩存的出現(xiàn)大大降低了系統(tǒng)容量，但在實(shí)際傳輸過程中，仍然需要緩存，這主要是因?yàn)镮P傳輸是異步傳輸?shù)?，本質(zhì)模式是基于分組傳輸?shù)?。?dāng)每個(gè)分組可以選擇不同的傳輸路徑時(shí)，將導(dǎo)致不同的分組，并且到達(dá)計(jì)算機(jī)的時(shí)間延遲也是變化的，因此設(shè)計(jì)緩沖系統(tǒng)的透射電子顯微鏡能夠觀察到可能導(dǎo)致體驗(yàn)效應(yīng)的傳輸延遲和延遲抖動(dòng)過程的最終效果，并且確保數(shù)據(jù)傳輸包不以相同的路徑傳輸[3]。

但是數(shù)據(jù)傳輸要遵循正常的順序，不能因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)流量阻塞導(dǎo)致圖像停止而造成數(shù)據(jù)的最終顯示有問題。為了實(shí)現(xiàn)流媒體，我們還需要適合技術(shù)實(shí)施的傳輸協(xié)議。我們通常都有實(shí)際的方案，我們需要HTTP/TCP傳輸協(xié)議來控制部分信息傳輸，同時(shí)我們選擇通過RTP / UDP協(xié)議進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸[4]。

為了有效地傳輸數(shù)據(jù)，必須縮小磁頭。但是，以前的壓縮算法（如CRTP）在大多數(shù)返回時(shí)間（RTT）大的無線鏈路上不能很好地工作?？紤]到在無線鏈路上丟失的每個(gè)分組將導(dǎo)致多個(gè)后續(xù)分組的丟失，壓縮和解壓縮側(cè)的相關(guān)信息在至少一個(gè)RTT中不再同步。除了無線鏈路的有損特性之外，為確保無線資源的有效使用，必須承擔(dān)1E-3的誤碼率（BER）。在某些情況下，BER會(huì)高達(dá)1E-2，會(huì)有超3G蜂窩系統(tǒng)的誤碼率。除了無線鏈路的更長的返回時(shí)間（RTT）之外，RTT可以高達(dá)100/200?ms成為不可忽略的殘留差錯(cuò)率?？梢钥闯?，由于無線鏈路的特性，原始的前端壓縮方案不能提供實(shí)時(shí)傳輸。Sin Ce帶寬是蜂窩網(wǎng)絡(luò)中最有價(jià)值的資源，頭壓縮方案的壓縮比和魯棒性比其執(zhí)行和簡單計(jì)算更重要?；谏鲜鰲l件，RCF3095 ROHC算法適用于無線鏈路。通過UMTS Release 4和5，并采用ETSI和3GPP作為3G手機(jī)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。它也用于下一代蜂窩系統(tǒng)的報(bào)頭壓縮[5]。

在無線網(wǎng)絡(luò)中，上行鏈路和下行鏈路的能力不同，上行鏈路能力更高，上行鏈路速度更快，即使網(wǎng)絡(luò)負(fù)載達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)，負(fù)載也會(huì)迅速上升。新用戶不能直接干預(yù)，導(dǎo)致效率降低，服務(wù)質(zhì)量降低，客戶服務(wù)中心分系統(tǒng)時(shí)任何一個(gè)用戶都會(huì)干擾另一個(gè)用戶。干擾的程度隨著用戶數(shù)量的增加而增強(qiáng)，造成很大的干擾，降低網(wǎng)絡(luò)使用效率，給用戶帶來困惑，不利于網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。為了解決網(wǎng)絡(luò)的上行限制的問題，需要提高下行的容量。為了確保系統(tǒng)的穩(wěn)定，我們需要改變設(shè)計(jì)系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)部署、交通分配的比例應(yīng)根據(jù)新的實(shí)時(shí)調(diào)整服務(wù)，促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，以滿足大量用戶的需要[6]。

3 結(jié)束語

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)在當(dāng)前多媒體新聞行業(yè)進(jìn)行傳輸已經(jīng)被越來越多的人所認(rèn)可。當(dāng)前非常流行的網(wǎng)絡(luò)直播、網(wǎng)絡(luò)廣告、實(shí)時(shí)視頻等等許多信息服務(wù)領(lǐng)域都已經(jīng)在使用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，同時(shí)IP行業(yè)的迅速發(fā)展也為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌l(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)，也決定了信息市場在未來的廣闊前景。

[1]李錦，魯士文. 實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)在IP數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中的傳輸問題探討[J]. 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用，2017，16（8）：31-33.

[2]宮志偉. IP網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)服務(wù)質(zhì)量的研究和實(shí)現(xiàn)[D]. 北京：北京郵電大學(xué)，2015.

[3]于力. IP網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量（QoS）技術(shù)研究[D]. 濟(jì)南：山東大學(xué)，2016.

[4]謝瑋. IP網(wǎng)實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量問題的研究[J]. 電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化，2015（3）：41-44.

[5]蔡茂國，楊淑雯，馬君顯. 基于集成服務(wù)的IP網(wǎng)絡(luò)QoS實(shí)現(xiàn)技術(shù)[J]. 計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究，2015，19（3）：52-54.

[6]依那. 基于測量的實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)性服務(wù)質(zhì)量保證研究[D]. 北京：北京大學(xué)，2014.

Discussion on the Transmission of Real-Time Services in IP Data Networks

Ruan Xiaobin

Xiamen Puxun Network Technology Co., Ltd., Fujian Xiamen 361000

The widespread use of IP technology has brought great impact to the traditional communication industry. It has also promoted its further transformation, providing theoretical feasibility for building a multi-service network based on data IP technology. However, in actual operations, different services have different network requirements. So the current key is how to group IP networks to enable multiple real-time and non-real-time services to work together. Therefore, the transmission requirements and key technologies of real-time services in IP data networks are analyzed.

IP; real-time service; data network

TN919.2

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