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严格地说，QoS(quality of service)本不是软交换所能完成的，但考虑到网络的现实情况(如IP网带宽不足、IPv4地址空间有限、MPLS应用刚刚开始等因素)，作为网络节点的软交换设备，必须具有一定的QoS辅助解决措施。软交换网络技术作为目前流行的下一代网络技术，应能以运营级的服务质量提供语音等业务，所以是否能够保证服务质量是软交换系统应该考虑的一个重点。如果利用软交换技术作为下一代网络的目标网络，向用户提供各种业务，就必须要考虑QoS及计费问题。
∪斫换煌缰蠶oS管理机制的要求
随着网上实时业务量的不断增长，IPv4本身的缺点变得日益明显起来，其中最为突出的是IPv4对于实时性要求颇高的数据包(如视频、音频数据包)和一般性的数据包(如文件传送、电子邮件等数据包)的处理并不加以区分。这种等同对待的处理方式所导致的后果不仅仅是使通道阻塞，还使数据丢失，出现较大的延时以及抖动，这是实时多媒体业务所无法接受的。QoS能够在一定程度上解决这个难题。QoS能够对数据包进行合理排队，对含有内容标识的数据包进行优化，并对其中特定的数据包赋予较高的优先级，从而加速传输的进程，并实现实时交互。有QoS机制的IP不仅在可预测、可测量性方面比传统无QoS机制的IP有了很大提高，而且还带来了更高效的带宽利用率等。
服务质量是一抽象概念，用于说明用户和服务者之间、发送者和接收者之间有关信息传递的约定。从用户角度来说，是用户对网络提供服务的满意程度；而从业务角度来说，则是网络向业务所提供的带宽、延时和丢失率等参数。
QoS机制是包括QoS参数定义、QoS参数映射、QoS管理和维护、QoS协商、QoS监控等一系列机制的综合，它贯穿了ISO/OSI所定义的七层模型的应用层至物理层，能够在应用交付给网络系统之时开始，对每一层都能把握和保证达到网络系统预先指定的QoS级别、参数等，使网络系统在高效、平稳的良性环境下运行。而QoS参数定义是其重要组成部分。因传输层介于应用层和实际资源处理之间，一般选择传输层QoS参数加以定义，好的传输层QoS参数定义能够一方面体现应用的不同需求，另一方面充分利用网络资源，是定义完整QoS参数的基础和关键。
服务质量用一系列说明多媒体系统性能目标的参数元组来确定，包括速度比率、利用率、平均延迟时间、最大延时、最大抖动(时滞)、误码率(BER)和分组错误率(PER)等。
速度比率反映某段时间内正常接收到的分组数与实际发送的分组数的比值，当比值小于1时出现延时；利用率反映某时间内实际到达分组数与其中应正常到达分组数的比值，当比值小于1时则可能丢失部分分组；时滞反映了在某段时间内分组的平均延时，若不为0就存在延时，速度比率和时滞都反映平均延时，前者强调某段时间内发送或接收的平均分组数，而后者则强调这段时间内分组非同步所造成的延时；BER和PER表示通信服务的可靠性，它们存在于不同层次，如每比特、每一帧或每一个通道、每一连接等。
在可运营的软交换电信网络中，QoS机制应具有如下功能：
QoS的管理应当是可配置的，允许用户对系统的QoS管理功能进行适当裁剪，以便建立与应用相适应的QoS级别。
QoS管理应当是层次化的，即端对端的QoS管理映射到软交换网络系统的分层结构上，形成了层次化的QoS管理模式。
QoS管理应当是动态的。在用户端，应该有用户界面，允许用户在会话期间，动态变更QoS承诺(QoS commitment)提供的QoS控制能力。在网络内部，应该有监控系统实时观察网络运行情况(如网络负荷、抖动、丢包率及延时等)，并将QoS参数动态反馈给QoS监控系统，以实现QoS动态管理。
∪斫换煌缰蠶oS管理的内容
3.1 用户方面
系统可向其提供多层次的服务，并与用户的计费或身份挂钩。从逻辑上讲，QoS应用实体处于网守，因为网守完成用户鉴权及带宽控制工作，并向网关发出具体的控制信息。
3.2 监测及计算
由RTCP(实时传输控制协议)来对软交换网络系统的QoS性能参数进行监测与计算。通过RTCP收、发报文，QoS维护系统可以了解网络性能状况，并通过RTCP或H.245进行反馈控制。除此之外，网络管理系统会向网络节点(包括路由器、网关、网守等)查询网络性能参数，并根据某些算法做出判断，然后采取相应措施。
3.3 QoS监测值的反馈及控制的实施
各终端内都应有一个作为监测者的应用进程，该进程只接收RTCP包，由此算出该呼叫的QoS参数。另外，监测者还起到了反馈作用，它将QoS监测值传送给网关的决策机制或应用层的某个网管实体。网关的决策机制根据反馈信息进行判断，然后决定是否接受用户的呼叫或者请求相应带宽。同样，网管实体也根据反馈信息进行判断，然后采取相应的控制措施。该实体一般位于网络管理中心，它能够判断网络拥塞、吞吐量过大或丢包率过高的情况。网管应用进程根据SNMP直接控制网络中的路由器及各实体改变通信模式。
3.4 差错控制
无论是基于IP交换还是基于ATM技术的网络，都在网络的一、二层实现了前向纠错和检错重发技术。但实时业务是用RTP包承载于UDP来传输的，因此没有重传机制。对于语音包因拥塞或线路问题而丢失的情况，一般采用邻近的语音包来补偿，但对于丢包较多的情况，这种方法并不理想。目前，有三种典型的差错控制方法：
使用UDP包封装多个RTP包，其中一个RTP包携带本时间的语音数据，其余包携带前几个采样点的数据(RTP冗余数据包)。这样，所丢的RTP数据包可用之后时间点的冗余RTP数据包进行恢复，此方法需要占用较多带宽。
使用UDP包携带一个RTP包和若干个以前采样点数据的前向纠错码。接收端可以使用前向纠错码对丢包进行恢复。
使用交织序号发送法，具体方法是：将n×m个RTP包按行排列成n×m阶矩阵，然后按列发送出去。这样可以减少连续丢包时恢复的难度，但接收端重新编序的缓存时间增加了。
上述方法混合起来使用会达到更好的效果。而基于语音压缩编码方法的插补算法，将是一个有待研究的方向。
3.5 流量控制
路由选择及带宽控制，是基于IP交换网络的薄弱环节，也是决定软交换网络前景的关键。在路由选择方面，传统IP路由器在转发过程中逐包地进行地址解析、寻址及过滤，增加了额外的延时。当业务量大幅增加时，这将成为网络的瓶颈而导致网络拥塞。另一方面，网络规模的继续扩大，路由器和子网数量增加，路由表项急剧膨胀，可能影响路由表修改的事件数目也随之急剧增长，用于路由表刷新的开销将加大，任务变得非常繁重。IP包可能经过的路由数越多，被处理的次数也越多，传输时间就越长，丢包的可能性就越大，也就更难保证QoS以支持实时业务。而且，传统的IP交换所采用的路由算法得到的是源节点与目的节点的最短路径，这就可能使得某些路径上的负荷过大而造成拥塞，也使得网络负荷分布不均匀，而造成网络资源的浪费。在流量控制方面，可以说IP交换是无能为力的。
基于ATM技术的网络较好地实现了流量控制和路由选择：但是，ATM技术实现这些功能的代价是它在其信元头部加上了较多的字段来实现流量控制和路由选择，这是一笔很大的开销。另外，ATM网还存在着一个N2问题。
从趋势上看，采用多协议标签交换(MPLS)技术和资源预留协议(RSVP)，并且将这两种技术配合起来使用将是解决问题的一个很好的方法和途径。
避开IP技术与ATM技术的融合不谈，新出现的IPv6提供了区分服务等级的机制，这样就方便了流量及拥塞控制的实现。基于IPv6现在有一整套流量及拥塞控制策略，如加权排队法（weighted fair queuing，WFQ）、区分等级的加权排队法(class-based Weighted fair queuing,CBWFQ)、基于策略的路由（policy-based routing，PBR）等。
软交换网络中QoS的研3.6 回声抑制
影响软交换网络电话语音质量的因素是多方面的，最关键的因素之一是回声的影响。因此要提高软交换网络电话的语音质量，就必须在因特网的语音传输过程中进行消回声处理。由于因特网的语音传输是采用分组交换技术实现的一种全新的电信业务，传送的语音要经过编码、压缩、打包等一系列处理，不仅造成回声路径的延时较大，而且延时的抖动也较大。因此软交换网络中电话回声问题显得尤其突出，并且具有如下特点：
回声源复杂，软交换网络中电话的回声既有声音接口造成的声学回声，又有模拟接口在混合电路造成的电气回声。
回声路径的延时大，延时来源于压缩延时、分组传输延时和处理延时。语音压缩延时是主要的，例如在G.723.1标准中，压缩一帧（30 ms）的最大延时是37.5 ms；回声路径的延时抖动大，一般在20-25 ms之间。
ITU-T G.165标准中定义了回声消除的性能要求，ITU G.IEC中定义了更加严格的性能要求。在许多性能参数中，最重要的是回声返回丢失增益（ERLE)和脉冲响应模型化窗口的大小。
3.7 抖动消除
从理论上讲，抖动消除需要使用缓存机制，即使用缓存来平滑分组到达时间间隔的不均匀性。现在一般采取动态缓存机制，它可以根据网络的拥塞情况及抖动的严重程度，动态地调整缓存的容量大小，以最佳地满足网络在延时和抖动方面的要求。
∪斫换煌缰械腝oS保障
采用IP网络作为承载语音的网络时，合理有效地调配网络资源，解决QoS和网络安全的问题一直希望有较为可行的方案，但软交换技术还没有提供较好的解决方案。
如前所述，在电信网络中，成熟的、可商用的QoS机制不但要能够提供超越“尽力而为”的通信保障，而且要能够提供可度量的、可动态请求的QoS指标。目前，虽然各软交换系统都采用了上述QoS模型来改善IP网络中的QoS保障，但在业务层面，依然无法做到为用户提供可区分等级的QoS服务，而在业务支撑方面(如专业计费)也不能提供准确的QoS指标。目前比较倾向于使用MPLS协议和DiffServ协议相结合。为了充分保证QoS，在软交换系统的骨干网上，一般会使用IP over ATM技术，充分利用ATM对QoS的保证机制。
由于软交换系统提供的各种语音业务是以数据网为基本的，软交换只完成信令的处理和媒体的控制功能，而相关网元设备的寻路和语音媒体链路的建立与传送都是通过数据网来实现的，所以语音业务的质量将完全由数据网的QoS作保证。数据网对语音业务的保证可以从以下几个方面来体现。
4.1 合适的网络带宽设计
合适的带宽设计是保障QoS的重要手段。应根据对带宽占用大的业务来选择线路带宽，并根据业务的使用频度来考虑业务对带宽的复用。但如果网络中各种业务都是频繁使用的业务，则只能采用带宽叠加的方法。在实际使用线路时，必须综合考虑运营商网络带宽资源的实际情况，加以分析。
4.2 优先队列技术保证语音质量
保证语音等实时业务优先发送，限制诸如FTP等业务对网络的长时占用，从边缘接入层开始部署QoS技术，是构建语音QoS保障方案的一个基本思路。
将语音业务设置为高优先级的实时业务，当网络发生资源争用时，其它业务应该让道给高优先级的语音业务。从简洁性上看，使用PQ(优先队列)技术即可为这样的网络提供所需的业务服务质量，保证语音业务的优先发送，减少传送延时及丢包率。
在网络中仅存在单优先的语音业务时，利用PQ技术可以保证语音业务得到最优先的转发，获得最好的服务(延时最小、丢包最少等)，其它业务放在缺省的正常队列里发送。但如果网络中存在多优先业务时，必须配合其它技术，保证语音等各种业务的服务质量。
4.3 基于策略的QoS保证
当网络中存在电子商务、组播、IP电话等多种实时业务而又发生网络资源不足时，不能简单地将语音业务置于优先，这需要结合多种QoS技术及策略来为各种业务提供需要的服务质量。
首先，网络需要对一些大量占用带宽的非关键业务(如FTP等)进行带宽限制，对关键业务提供一定的带宽分配和保证。在路由器的QoS保障技术中，可以综合使用CQ(定制队列)、CAR(约定访问速率)、双向带宽管理技术及CIR(承诺信息速率)、DiflServ(服务区分)来提供这样的服务。
例如，可以将语音业务的IP地址的某一位设置为特定值，具有一定的特征，或按照上层协议端口划分语音业务，即用特定IP地址或上层端口来标识语音业务，网络内特定地址端口间的访问数据即为相应语音业务数据，访问其它网络地址的通常就是非语音业务数据。
一般地按照实际工程中的经验值，在网络拥塞时，需要保证关键业务(如电子商务、组播等)得到主要的带宽(50%)，语音业务也能得到相应的网络带宽(30%)，限制FTP业务不超过64 kbit/s的带宽。这样，网络就能够通过带宽资源保证，减小各种业务的拥塞及时延。另外，当关键业务流量不饱和时，该部分带宽可以被别的业务占用，从而提高整个网络的资源利用率。
另外，在骨干层，随着MPLS技术的日渐成熟，网络通过RSVP，综合全网资源情况，对语音业务进行选路，建立和保持语音业务流穿过骨干网的隧道，保证语音业务的服务质量。
值得一提的是，部署QoS服务策略，需要从网络的边缘接入部分就开始进行，这样才能得到全网的服务保障。在数据网的不同层次，可以采用不同QoS技术，保证语音端到端的服务质量，例如：在接入层，可以将数据与语音划分在不同的VLAN中，通过接入层二层、三层以太网交换机提供的IEEE 802.1p，保证语音的优先级。在汇聚层及核心层，通过相关设备提供的MPLS TE、DiffServ、CoS、CAR等，将语音业务标志为高优先级。在骨干层，通过全网提供的MPLS，结合RSVP的应用，对语音业务提供高优先级服务。
另外，软交换网络提供的相关安全性可以增强语音业务的服务质量，因为这些安全性可以避免非法用户对资源的消耗，从而从某种程度保护了资源，保证了正常用户的服务质量。
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5 软交换网络中基于QoS的计费
软交换网络除了提供传统的语音业务外，还提供数据、视频及以此为基础的各种增值业务。软交换业务的多样性对其专业计费系统提出了更高的要求。软交换专业计费系统不仅需要提供灵活的资费策略，还需支持按时长、流量、QoS等的计费能力。
软交换网络中基于QoS的计费，目前有两条思路：一条思路是通过从配置系统中采集用户所申请业务的QoS注册信息，作为其QoS计费依据；另外一条思路是根据用户在使用业务过程中，其设备与软交换网络协商并获准相应级别的QoS服务后，在CDR中对QoS的标识(某些厂商的网络设备未提供QoS相关数据)，计费系统通过CDR的采集来获知用户本次呼叫的QoS信息，并据此形成QoS的计费依据。在计费系统中，按照QoS的级别不同(端到端电话业务的QoS等级、端到端多媒体业务的QoS等级、保证数据业务等级、尽力而为数据业务等级等)，设置不同的费率，作为计费的重要参数之一(其它参数包括时长、流量等)。
如果在软交换网络中实现基于QoS的计费，软交换设备最好能够在CDR中提供可量化的QoS指标，包括包丢失率、延时、延时抖动、阻塞率、吞吐量等。
如果软交换设备能够在其CDR中提供上述参数，那么以此为基础制定费率标准和资费策略，就可方便地进行计费处理。
目前，软交换设备尚不能在其CDR中提供这些参数，因此，在以此为基础的软交换网络中，要实现基于QoS的计费，就必须到各网关、网守、路由器或QoS服务器等设备中采集，采集方案将视具体的网络方案而确定采集方向和实现方式等。采集方向可以是主动到网络设备查询信息，或网络设备将信息推送到计费系统；实现方式可以是普通的FTP方式或CORBA中间件方式。
从用户的角度看，QoS可被映射为不同的服务等级(SLA)。因此，如果软交换设备能够根据用户(或应用)的QoS请求等级，将其转化为网络设备的QoS控制参数从而实现QoS保障，那么用户的QoS请求等级参数也可以作为计费参数使用，以实现基于QoS的计费。
∪斫换煌缰蟹裰柿垦芯慷? 包括欧盟第五框架(FP5)的NGNI(NGN Initiative)、第六框架(FP6)的NGN2010、Internet2、MSF(多业务交换论坛)、ISC、EURESCOM、ETSI TIPHON、ITU-T等组织目前都在大力研究下一代网的QoS机制，而美国有线电视工业的标准组织Cable-Lab、PacketCable也在为有线运营商研究制订QoS机制，3GPP/3GPP2则在为下一代无线核心网络研究制订QoS机制。
(1)欧盟
欧盟NGN2010项目把QoS分成网络QoS(包括延时、抖动、分组丢失、吞吐量)、应用QoS(包括MOS、用户感觉)、建模与监视QoS(包括E-model和SLA)、控制QoS(包括QoS选路)。
欧盟NGNI设立的TWG6工作组负责QoS/ CoS、SLA/SLS、流量工程。其中的一个课题“在多提供商因特网中的端到端QoS”的主要目标是“保证未来因特网发展成为能够支持新的产生收入的质优的IP业务”。
(2)ETSI TPHON
ETSI TIPHON的QoS架构中，在承载层引入了TRM(传输资源管理)来动态管理承载网的资源调度，实现实时的流量工程能力。TRM接受业务控制层的业务资源申请，为业务分配和管理承载网的资源和转发路径，并控制边缘或网关路由器，识别用户的业务流，让用户的业务按照其分配的路由和资源转发。
(3)MSF
MSF的QoS架构与ETSI类似，在承载层引入了Bandwidth Manager(带宽管理器)来动态管理承载层的资源调度。
(4)ITU-T
ITU-T E.800把QoS定义为“决定用户满意程度的服务性能的综合效果”。ITU G.1000对E.800做了扩展，把服务性能(或服务质量)分成不同的功能部分，然后又提出了一种可满足以端用户为中心的应用要求的框架结构。M.1079定义了端到端的语音和数据质量以及IMT-2000接入网的性能要求，G.114定义了跨接数据网的范围。
ITU-T Y.1541将IP性能建议以类似ATM性能建议1.356的方式来规范，将IP业务QoS分成六类。
ITU-T SGl3组的草案Y.qosar明确定义了与网络能力、DiflServ、MPLS、IntServ等实现QoS的具体方式无关的基本QoS模块，通过不同的方式把这些模块组织起来，就可以控制网络提供业务所要求的QoS，此草案也将随着NGN2004的要求而不断完善。
(5)IETF
Internet2在IP骨干网上使用DiftServ，并引入Bandwidth Broker(带宽代理，BB)收集网络的拓扑和链路状态信息，管理网络资源并结合策略服务器规定的策略以进行接纳控制。DiffServ域之间通过BB进行SLA协商，实现端到端的QoS保障。带宽管理器记录SLA配置信息、路由器配置信息和策略信息，同时还要记录路由信息，以确立用户的业务流路径和跨域的下游带宽管理器位置。
服务质量是软交换部署所必须考虑的因素之一，它直接受着IP技术的发展的制约，随着IPv6技术的出现，QoS将逐渐得到改善。IPv6对服务质量的支持主要反映在IPv6的包头中定义的两个重要参数：业务类别(traffic class)域和数据流标志(flow label)，前者用于支持DiffServ模型的服务质量，后者主要用于支持IntServ模型的服务质量。IPv6和IPv4在DiffServ的实现机制上基本一致，但IPv6对队列的排队方式、带宽分配以及拥塞处理进行了更加合理的规划。我们深信，随着软交换中服务质量相关的问题得到解决，软交换网络将成为下一代网络的核心之一。
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