首先需要說(shuō)明的是，在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，到處都有可能產(chǎn)生QoS問(wèn)題。從ITSP到LAN和終端。從實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境測(cè)試中，可能有很多原因會(huì)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(gè)方面的數(shù)據(jù)可以判定什么是“最好的語(yǔ)音質(zhì)量”：
- 根據(jù)ITU的建議，端對(duì)端的單向的Delay應(yīng)該在150ms之內(nèi)。
- Jitter（抖動(dòng)） 應(yīng)該在30ms之內(nèi)。
- 使用Ping -l 命令測(cè)試真正的時(shí)延和抖動(dòng)。
下面，我們針對(duì)幾個(gè)影響QoS的重要參數(shù)進(jìn)行討論。
1、Delay對(duì)QoS的影響。在正常的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)網(wǎng)環(huán)境中，一般不會(huì)存在Delay的問(wèn)題。大部分情況下是介入了多個(gè)路由器，路由器會(huì)產(chǎn)生Delay的問(wèn)題，這樣就會(huì)對(duì)VOIP造成影響�，F(xiàn)實(shí)環(huán)境中，大部分的廠家的都建議Delay時(shí)長(zhǎng)在200ms 業(yè)內(nèi)。根據(jù)上面所述，ITU建議的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該在150ms之內(nèi)。在200ms的范圍內(nèi)，所花費(fèi)的時(shí)間處理過(guò)程包括幾個(gè)環(huán)節(jié)：
80ms delay用來(lái)支持IP端連接IPPBX。
40ms delay用于PSTN網(wǎng)絡(luò)的接續(xù)。當(dāng)然，如果PSTN增加了回聲抑制的處理的話，可能時(shí)間會(huì)更產(chǎn)一些。
其余80ms用來(lái)支持客戶端網(wǎng)絡(luò)的連接delay。
因?yàn)槲覀兘裉焖懻摰募夹g(shù)基本上涉及了太多網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的處理，所以Delay產(chǎn)生的原因也很多�；旧袭a(chǎn)生Delay的原因大致包括：
因?yàn)椴煌木W(wǎng)絡(luò)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(guó)家之間的傳輸，每個(gè)洲之間的傳輸。這些都會(huì)產(chǎn)生Delay。
網(wǎng)絡(luò)設(shè)備處理數(shù)據(jù)時(shí)所產(chǎn)生的Delay，例如，路由器發(fā)送數(shù)據(jù)的隊(duì)列等待時(shí)間，發(fā)送數(shù)據(jù)所花費(fèi)的時(shí)間，硬件本身性能導(dǎo)致的時(shí)間。
終端設(shè)備處理所需要的時(shí)間，例如回聲處理時(shí)間，編碼壓縮時(shí)間等都會(huì)導(dǎo)致Delay。如果Delay太長(zhǎng)的話，就可能導(dǎo)致QoS問(wèn)題。以下是一個(gè)PSTN到終端之間的Delay處理過(guò)程。
隨著網(wǎng)絡(luò)越來(lái)越普及，網(wǎng)絡(luò)辦公的需求也非常普及。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備會(huì)根據(jù)實(shí)際的數(shù)據(jù)要求做相應(yīng)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(shí)間完全做和工作相關(guān)的事情，有時(shí)也可能開(kāi)一個(gè)小差。工作需要的郵件，電話等工具所占據(jù)的網(wǎng)絡(luò)帶寬可能不是最大的。為了保證電話語(yǔ)音質(zhì)量，路由設(shè)備應(yīng)該設(shè)置支持VOIP優(yōu)先等服務(wù)（VLAN），以便保證辦公電話的正常工作。以下圖例說(shuō)明了公司網(wǎng)絡(luò)帶寬中一些和工作不完全相關(guān)的通信工具也同時(shí)占用公司的網(wǎng)絡(luò)帶寬，這些應(yīng)用也會(huì)影響著QoS。
2、Jitter和Packet Loss對(duì)QoS的影響。Jitter是一種Delay的表現(xiàn)形式。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是傳輸?shù)臄?shù)據(jù)不穩(wěn)定，速度一會(huì)快，一會(huì)慢。在VOIP網(wǎng)絡(luò)中，導(dǎo)致Jitter的原因有很多，這些原因可能是：路由器的隊(duì)列處理不及時(shí)，設(shè)備過(guò)載，或連接線質(zhì)量差，這些因素都可能引起抖動(dòng)的問(wèn)題。關(guān)于Jitter的介紹，我們?cè)谝郧暗腁sterisk系列講座中有過(guò)專門(mén)的介紹，用戶可以查看歷史講座來(lái)了解Jitter和如何調(diào)整Jitter buffer 來(lái)改善語(yǔ)音質(zhì)量。
如果系統(tǒng)存在非常大的Jitter 值，這樣會(huì)導(dǎo)致非常嚴(yán)重的packet loss（丟包）問(wèn)題。packet loss 會(huì)導(dǎo)致對(duì)端收不到數(shù)據(jù)，最終導(dǎo)致語(yǔ)音包丟失。一般情況下丟包率在5%以下不會(huì)影響語(yǔ)音質(zhì)量。如果超過(guò)這個(gè)值，語(yǔ)音質(zhì)量會(huì)變得非常差。因?yàn)槲⑿琶科恼轮荒芴砑右粋�(gè)語(yǔ)音文件，我僅上傳了一個(gè)附件（還有丟包率5%和10%兩種不能共享）。附件是一個(gè)25%丟包率的語(yǔ)音文件，大家可以試聽(tīng)一下。
雖然，我們討論了Delay，Jitter和packet loss，它們?cè)诓煌W(wǎng)絡(luò)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(gè)控制在一定的范圍內(nèi)，語(yǔ)音質(zhì)量還是可以被用戶接受的。如果超過(guò)這個(gè)紅線，服務(wù)商需要對(duì)環(huán)境進(jìn)行優(yōu)化或排查。以下是一個(gè)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)可以應(yīng)用在用戶的語(yǔ)音環(huán)境中幫助技術(shù)人員來(lái)排查問(wèn)題：
- 1類表示語(yǔ)音質(zhì)量正常。
- 2類表示語(yǔ)音質(zhì)量可能存在問(wèn)題。
- 3類表示語(yǔ)音質(zhì)量存在嚴(yán)重問(wèn)題。
為了保證用戶有足夠的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境來(lái)部署VOIP，運(yùn)營(yíng)商也必須提供相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)保證。以下是美國(guó)Verizon運(yùn)營(yíng)商提供的服務(wù)數(shù)據(jù)，包括QoS和Jitter的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)：
以上數(shù)據(jù)僅是美國(guó)運(yùn)營(yíng)商的一個(gè)舉例，運(yùn)營(yíng)商在每個(gè)月都會(huì)發(fā)布網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)也大概可以反映出運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。我們中國(guó)的運(yùn)營(yíng)商也可能有類似的數(shù)據(jù)報(bào)告，讀者自行查閱。
3、大部分情況下，用戶缺乏對(duì)WAN網(wǎng)絡(luò)的控制，所以如果需要優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)環(huán)境支持好的VOIP語(yǔ)音質(zhì)量，只能通過(guò)自己公司內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的管理來(lái)保證QoS的正常。當(dāng)然，如果運(yùn)營(yíng)商可以提供更多的帶寬和MPLS服務(wù)的話，VOIP的穩(wěn)定性會(huì)更好。
根據(jù)以上圖例，用戶可以通過(guò)設(shè)置內(nèi)網(wǎng)設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)QoS的保證，客戶可以通過(guò)公司內(nèi)部的交換機(jī)（Layer 2 Classification）或者路由器（Layer 3 Classification）。在交換機(jī)層面，使用VLAN來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)VOIP的管理控制是一個(gè)比較常用的手段，這樣就可以實(shí)現(xiàn)公司內(nèi)部語(yǔ)音網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化。
默認(rèn)環(huán)境下，如果沒(méi)有設(shè)置VLNA的話（關(guān)于VLAN的定義用戶可以自己學(xué)習(xí)），內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)各種設(shè)備都會(huì)switch發(fā)送各種消息，SIP終端，辦公電腦，筆記本電腦等設(shè)備都混合在一起，這樣保證不了VOIP的正常工作，而且對(duì)VOIP的業(yè)務(wù)造成干擾。
如果網(wǎng)絡(luò)通過(guò)VLAN 重新劃分以后，把SIP終端，VOIP網(wǎng)關(guān)重新劃分，這樣的話，就可以保證語(yǔ)音和其他數(shù)據(jù)服務(wù)各自獨(dú)立。VLAN 1 包括了辦公電腦和其他設(shè)備，LAN 2 包括了SIP終端和VOIP網(wǎng)關(guān)等設(shè)備。
簡(jiǎn)單總結(jié)，使用VLAN有以下幾個(gè)好處：
獨(dú)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(dú)立分離了數(shù)據(jù)和語(yǔ)音的各種特性。
如果網(wǎng)絡(luò)管理員需要設(shè)置VLAN支持的話，自己首先確認(rèn)內(nèi)網(wǎng)交換機(jī)本身支持的VLAN技術(shù)細(xì)節(jié)。
對(duì)VLAN打（查看802.1Q/P）進(jìn)行標(biāo)簽處理，管理員設(shè)置比較高的優(yōu)先級(jí)來(lái)保證語(yǔ)音的優(yōu)先執(zhí)行或者傳輸。我們簡(jiǎn)單描述一下標(biāo)簽處理。以下是一個(gè)基本的標(biāo)簽管理過(guò)程。在電腦傳輸之前，本身自己沒(méi)有對(duì)數(shù)據(jù)設(shè)置任何優(yōu)先級(jí)，switch 對(duì)發(fā)出的數(shù)據(jù)打印稿標(biāo)簽，指示它的優(yōu)先級(jí)。
經(jīng)過(guò)switch以后，switch其添加一個(gè)Priority-VLAN ID（P）。其他交換機(jī)馬上知道此數(shù)據(jù)具有非常高的優(yōu)先級(jí)，優(yōu)先傳輸。
經(jīng)過(guò)switch以后，到達(dá)內(nèi)網(wǎng)另外終端電腦時(shí)，移除Priority ID。
以上是通過(guò)標(biāo)簽802.1Q/P打標(biāo)簽的管理方式來(lái)優(yōu)化傳輸。這樣，可以實(shí)現(xiàn)交換機(jī)對(duì)終端數(shù)據(jù)的優(yōu)先處理。
另外，網(wǎng)絡(luò)管理員也可以通過(guò)switch的layer 2 classification 通過(guò)隊(duì)列的方式來(lái)優(yōu)先處理RTP語(yǔ)音。這里的RTP優(yōu)先級(jí)設(shè)置是最高的（High），F(xiàn)TP則為正常水平。
Ingress和Egress 隊(duì)列策略管理是一個(gè)非常復(fù)雜的技術(shù)話題，這里不做進(jìn)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(lái)做進(jìn)一步的研究。
前面，我們討論了如何通過(guò)設(shè)置switch來(lái)保證QoS。接下來(lái)，我們繼續(xù)討論一下如何通過(guò)設(shè)置路由器來(lái)保證QoS。在IP頭中，可以通過(guò)Tos和DSCP 碼對(duì)QoS進(jìn)行管理。默認(rèn)的IP Datagram DSCP 是0，但是，為了保證DSCP的優(yōu)先級(jí)，很多設(shè)備廠家IP話機(jī)設(shè)置DSCP voice Datagram默認(rèn)值是46。這樣也可以優(yōu)先保證QoS的正常。
在同樣的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，如果是DSCP=46的，路由器會(huì)優(yōu)先處理。
如果對(duì)終端話機(jī)抓包以后，可以看到消息中的DSCP值46（16進(jìn)制0x2e）：
再次說(shuō)明，這里，我們不對(duì)DSCP做深入探討，關(guān)于DSCP的策略機(jī)制和優(yōu)缺點(diǎn)我們不做深入探討。思科在這方面有非常詳細(xì)的技術(shù)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(duì)QoS的影響。另外，我們針對(duì)交換機(jī)層面對(duì)QoS的處理做了一些介紹，最后討論了Layer 3中路由器對(duì)DSCP的設(shè)置。這些要素都會(huì)影響QoS。筆者希望通過(guò)本章節(jié)的介紹，讀者對(duì)以上四個(gè)方面的技術(shù)要求有一個(gè)比較完整的認(rèn)識(shí)，通過(guò)實(shí)際工作來(lái)進(jìn)一步優(yōu)化QoS。
參考資料：
http://www.voiptroubleshooter.com/indepth/jittersources.html
https://www.cisco.com/c/en/us/td/docs/switches/lan/catalyst2975
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