在统一通信网络中应用 QoS 的基本步骤

VoIP、统一通信 (UC)、视频会议和协作系统等网络服务从根本上取决于底层网络基础设施的质量和稳健性。在部署企业网络时，必须执行合理的网络设计原则，以保证最佳的性能、可靠性和可扩展性。

企业网络设计的各个方面共同作用，才能实现高水平的网络性能。本文特别关注服务质量（QoS）和与之相关的一些最佳实践。

什么是 QoS？

QoS（quality of service，服务质量）一词包含一系列机制和设计功能，用于对网络上特定类型的网络流量进行优先级排序。如果发生网络拥塞，则将优先传输此优先级流量，以避免速度变慢。

由于音频和视频流量对数据包延迟、数据包丢失和抖动特别敏感，因此这一过程对于时间敏感的网络流量类型（如 VoIP、统一通信和视频会议服务）尤为重要。

企业网络设计

要解决时间敏感型服务的网络拥塞问题，一种有点被误导的方法是简单地过度配置网络。这种想法认为，只要充分增加链路带宽，就能避免网络拥塞，因此 QoS 就没有必要了。

虽然这看起来合乎逻辑，但成本高昂且不可行。网络拥塞是一种动态现象，受各种不可预测因素的影响，尽管努力超额配置，仍可能发生拥塞。

这些因素包括动态用户流量模式、新网络应用的快速引入、网络服务器备份不及时，以及第 2 层环路预防机制（如生成树协议 (STP) 或第 3 层路由协议）的错误配置或故障。

网络流量的性质决定了即使数据管道非常庞大，网络拥塞仍然可能发生。因此，无论网络容量如何，都应在企业网络内的所有设备上实施端到端的 QoS。

当今网络的本质

网络由中间网络设备组成，例如路由器、交换机、防火墙和无线接入点。这些设备的互连构成了网络结构，为终端设备发送的流量提供服务。

此类网络上的通信完全基于 TCP/IP 模型，利用已建立已久的 IPv4 协议或 IPv6第 3 层协议。在这两种情况下，通信都是通过分组交换网络进行的。

这意味着发送的数据（无论是电子邮件、网站的一部分、语音对话还是视频会议）被分解成小段并通过网络以一系列数据包的形式发送。

当网络上的流量小于连接网络设备的链路的容量时，到达网络设备的所有数据包都会立即得到服务。

然而，当达到并超过链路的流量容量时，网络设备可能会尝试在设备内部存储器中排队一定数量的数据包，以便按照先到先得的原则成功地为它们提供服务。

这种情况会导致某些数据包延迟到达其预定目的地，也可能会增加观察到的抖动程度。如果超出队列的容量，数据包也可能会被丢弃，导致数据不完整地到达目的地。

这是网络设备在发生拥塞且未采用 QoS 时的典型行为。对于不具时间敏感性的数据类型（如文件传输、Web 服务、短信或社交媒体帖子），这不是问题。

TCP 等上层协议以及使用这些协议的应用程序将处理和纠正由延迟或丢失的数据包引起的问题。接收文本的时间比预期晚一两秒或必须等待一段时间才能完成文件传输都是可以容忍的。

然而，对于语音或视频对话，数据包延迟或丢失可能会导致您无法理解对方的意思，这是不可接受的。

QoS 组件

要将 QoS 应用于网络，管理员必须配置网络以识别、标记并根据每种数据包类型的要求主动确定数据包的优先级。我们将在下文进一步介绍 QoS 的这些组成部分。

分类

默认情况下，网络上的所有流量都受到同等对待。要更改此行为，您必须首先确定要区别对待的数据包。实施 QoS 的第一步称为分类，它根据预定义的标准识别和分类网络流量。当数据包通过网络设备时，它会检查特定的数据包参数以确定其分类。

分类可以使用许多标准，包括网络参数，例如源和目标 IP 地址或 TCP/UDP 端口。分类还可以涉及一种更智能的过程，称为深度数据包检测。

这使得网络设备能够发现数据包的内容，从而确定哪个应用程序生成了该数据包，它是否是语音或视频对话的一部分，还是属于网络浏览会话。

标记

分类本身不会导致任何优先级划分 — 它只是根据特定标准区分数据包的过程。一旦识别，数据包必须进行适当标记。此过程是指使用特定值标记或标记数据包，以指示其优先级或服务类别。

标记可以发生在 OSI 模型的第 2 层或第 3 层。标记值可以放置在IPv4 或 IPv6 标头中的差分服务(DS) 字段中，也可以放置在以太网帧的 VLAN ID 标记中。此类标记可帮助下游网络设备（如路由器和交换机）识别和区分不同类型的流量。

应用策略

目前，优先级划分尚未实施。分类和标记只是根据网络管理员设置的标准识别数据包并对其进行标记的机制。实际的QoS魔法是通过应用 QoS 策略来实现的。

QoS 策略是在网络设备内配置的规则，用于指示设备如何处理 DS 字段或VLAN 标签中带有特定标记或值的数据包。例如，具有较高优先级标记的数据包可能会被放置在高优先级队列中，以确保它们比低优先级数据包更快地传输。

这些策略确保那些需要优先处理的数据包被立即发送，从而保证使用这些数据包的应用程序能够及时收到它们，并且不会受到网络拥塞造成的速度减慢的影响。

注意事项

为了最大限度地提高 QoS 效率，从源到目的地必须进行一致的标记。标记可确保路径上的所有网络设备都能识别并遵守 QoS 标记，从而在整个网络中提供预期的服务级别。

数据包通信路径上的任何网络设备都可能忽略、修改甚至删除 QoS 标记。如果您标记的流量被发送到受其他管理控制的网络，这一点尤其重要。应与第三方网络达成适当的协议，以确保您达到服务所需的 QoS 阈值。

互联网通常不应用或遵守 QoS。您在最终穿越互联网的流量上放置的任何标记都将被忽略或删除。

结论

QoS 是一个至关重要但经常被忽视的网络设计概念，对企业网络至关重要。如果正确应用，VoIP、视频会议和任务关键型数据服务等重要应用程序即使在网络拥塞时也能获得必要的带宽和优先级，从而顺利运行。

QoS 通过有效管理延迟、抖动和数据包丢失来提高组织网络基础设施的整体性能和可靠性。随着企业网络的复杂性和需求不断增长，实施 QoS 不仅是一种选择，而且是保持最佳服务质量和用户满意度的必要条件。