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传输技术
PTN网络中QOS技术分析与应用
文章来源:本站原创  发布时间:2014-10-28  浏览次数:746
作者:李成绪 
(中国移动辽宁公司沈阳分公司 110005)
摘  要:随着移动传送网络的不断发展,尤其是PTN网络的快速建设和应用,如何在合理设计和利用网络资源的前提下,在网络中控制不同业务的流量,成为当今网络技术的课题,QoS技术起到了重要的作用。
关键词:PTN;QOS;应用
1.概述
      在通信业务IP化趋势的推动下,传送网承载的业务从以语音为主向以IP为主转变,3G的大量数据需求、 LTE的迫在眉睫、 集客的高附加值、 WLAN的高带宽需求、 语言通信的高质量要求,
      对传送网的带宽、调度、灵活性、成本和质量等综合要求越来越高。现有的SDH网络对于语音的传输有一定的优势,但对于IP化来说,所采用MSTP设备的刚性传送管道,因为受到设备的电路交叉和映射结构的限制,存在带宽利用率低、不够灵活等问题。按照电信业发展的趋势,尤其是4G网络的应用,传送网需要采用灵活、高效和低成本的分组传送平台来实现全业务统一承载和网络融合,分组传送网(PTN)由此应运而生。
2.PTN的特点1
      分组传送网(PTN)是IP/MPLS、以太网、传送网技术相结合的产物,具有以下的一些特点:
      基于全IP分组内核。
      秉承SDH端到端连接、高性能、高可靠、易部署和维护的传送理念。
      保持传统SDH优异的网络管理能力和良好体验。
      融合IP业务的灵活性和统计复用、高带宽、高性能、可扩展的特性。
      具有分层的网络体系架构。传送层划分为段、通道和电路各个层面,每一层的功能定义完善,各层之间的相互,接口关系明确清晰,使得网络具有较强的扩展性,适合大规模组网。
      采用优化的面向连接的增强以太网、IP/MPLS传送技术,通过PWE3仿真适配多业务承载,包括以太网帧、MPLS(IP)、ATM、PDH、FR(Frame Relay)等。
      为L3(Layer 3)/L2(Layer 2)乃至L1(Layer 1)用户提供符合IP流量特征而优化的传送层服务,可以构建在各种光网络/L1/以太网物理层之上。
      具有电信级的OAM能力,支持多层次的OAM及其嵌套,为业务提供故障管理和性能管理。
      提供完善的QoS保障能力,将SDH、ATM和IP技术中的带宽保证、优先级划分、同步等技术结合起来,实现承载在IP之上的QoS敏感业务的有效传送。
      提供端到端(跨环)业务的保护。
      不同的业务对网络的要求是不同的,如何在分组化的IP网络实现多种实时和非实时业务成为一个重要话题,人们提出了IP QoS的概念。
3.QOS技术分析
3.1 QOS的基本概念2
      QoS(Quality of Service)服务质量是指网络通信过程中,允许用户业务在丢包率、延迟、抖动和带宽等方面获得可预期的服务水平。
      QoS包括多个方面的内容,如带宽、时延、时延抖动等,有些业务对某些指标要求高一些,有些业务则对另外一些指标要求高些。
      QoS的目标:避免并管理网络拥塞、减少报文的丢失率、调控网络的流量、为特定用户或特定业务提供专用带宽、支撑网络上的实时业务等。
3.2 QOS的技术
3.2.1 QOS的模型1
      目前QoS有以下两种主要的解决模型:
      Integrated service:综合服务模型,简称Intserv。
      端到端基于流的QoS技术。网络中所有节点为特定的流承诺一致的服务。业务通过信令向网络申请特定的QoS服务,网络根据请求,预留资源以承诺满足该请求。
      Differentiated service:区分服务模型,简称Diffserv。
      基于类的QoS技术。网络中的每一节点自定义服务类别。包括资源分配、队列调度、分组丢弃策略等。
      当网络出现拥塞时,根据业务的不同服务等级约定,有差别的进行流量控制和转发来解决拥塞问题。
3.2.2 QOS的功能
      QoS基本功能
      流量分类
      支持基于端口及二层、三层、四层数据包头内容的分类,包括物理接口、源地址、目的地址、MAC地址、IP协议或应用程序的端口号。
      流量策略
      支持流量监管功能,采用ACL(Access Control List)实现流分类,基于流实现承诺信息速率(CIR)、承诺突发长度(CBS)和超额信息速率(EIR)、超额突发长度(EBS),支持双令牌桶;对于超合约速率流量支持丢弃、标记颜色等策略动作;支持入口和出口的流量监管。
      拥塞避免
      拥塞避免主要完成业务缓冲和丢弃处理,在网络节点发生拥塞时可以有选择有区别的丢弃少量数据包,对网络拥塞情况进行缓解。支持基于流的带宽控制;支持避免包头阻塞功能;支持自适应阈值管理;支持以太网业务的约定访问速率(CAR);每端口支持最少8个优先级队列,每队列支持最小或最大带宽管理;支持尾部丢弃和加权随机早期检测(WRED)的拥塞避免;支持基于差分服务(DiffServ)的QoS调度。
      队列调度
      支持根据不同种类的业务采用混合灵活的队列调度。支持每端口8个等级的队列的业务调度;每队列支持最小/最大带宽管理;支持严格优先级(SP)、加权轮询(WRR)、赤字加权轮询(DWRR)和SP+DWRR混合方式的队列调度。
      流量整形(Shaping)
      支持基于优先级队列的流量整形功能和基于端口的流量整形功能。
      隧道QoS功能
      支持基于DiffServ模型的MPLS QoS。MPLS QoS完成MPLS、IP、Ethernet报文之间优先级的映射,并根据标签中EXP的值来区分不同业务的数据流,实现业务的差别服务,保证语音,视频等业务的服务质量。
      支持管道QoS模式的MPLS QoS服务。
      以太网QoS功能
      提供增强的Ethernet 服务质量控制,实现基于802.1P的VLAN优先级的丢弃分级。
3.3 PTN的QOS的方案

      集客专线入口配置CAR做限速,保证只允许通过所购带宽的流量;
      不同业务不同客户等级规划不同优先级,保证高优先级业务得到优先调度;
      网络的物理带宽规划,至少要能够满足需要得到保证的高优先级业务的需求;
      通过对流量的监控,通过性能、告警方式给出拥塞预警,提醒客户提前扩容或调整业务路径。
3.3.1优先级设计
      2G业务:2G语音业务固定按照CES业务优先级EF级别部署。
      TD业务:如果基站报文含有优先级,继承基站业务的报文优先级;如果基站报文不带优先级,配置优先级映射,如配置为EF,根据实际讨论为准。
      集团专线业务:属于重要性高的集团客户业务,如银行交易,设置业务的COS为EF,重要性较低的集团业务可设置AF1~AF4等,根据实际讨论为准。
      以太网专网:此类属于点到多点的业务,根据实际业务重要性设置优先级,比如医院的要求可能高些,一般情况下设置为BE。
3.3.1带宽设计
      2G业务:每条2G为TDM伪线仿真,实际需求可不做带宽限制,配置TUNNEL带宽,CIR=PIR 。
      TD业务:每条TD业务理论带宽范围为15~20M,可不做带宽限制。
      数据专线业务:此类集团专线有终端客户的可保证带宽需求,根据需求设置速率,例如:配置专门的策略模板(CIR=PIR=10M),并与业务绑定,PW/Tunnel要配置为PIPE模式,特别说明:如果业务都为短包需要增加一些开销,最大不超过10%。
      以太网专网:要设置限速,不同专网根据用户带宽需求而定,PW/Tunnel要配置为PIPE模式。
4.QOS技术应用
      PTN网络中做业务时平时采用两种限带宽方式:PW限速和VLAN限速,在采用这两种方式时要注意根据现有的业务场景区别使用,PW限速更适合于专网业务,端口通过VLAN限速适合带有VLAN的专线业务。
      从新701机房至某用户站点共开通4条100M速率电路电路,VLAN分别为100,101,102,103信息如下图2。

      此种应用场景下使用PW限速方式,通过测试发现其中电路存在带宽不足的情况,而采用VLAN限速方式则工作带宽正常。
      端口的VLAN限速与PW限速是有区别的,主要区别所限速的位置不同,PW限速范围为NNI侧,如下图3所示。
      而VLAN限速端口限速是UNI侧,如下图4所示。

      如果采用PW限速,那么物理端口处就没有限速,只是在网络侧做了限速,本次情况下这个端口里面有4条业务,这四条业务中如果有大流量的情况下就有可能影响其它业务的带宽,如果采用了端口VLAN限速,就会根据VLAN在端口处就进行限速,从而使这4条业务的带宽都得到保证。
5.总结
      随着传送网络由SDH网络向PTN网络的快速转型,传送业务的多样化,业务流量的激增,产生网络拥塞和转发时延等的增加,严重时还会产生丢包,导致业务质量下降或不可用。为了在网络中控制不同业务的流量,提供语音、视频等实时性业务低时延的转发,QoS技术在网络中应用越来越多,其作用越来越重要, 有了QoS技术,业务的服务质量才进一步得到了保证。随着用户对网络的质量要求越来越高,网络的建设和维护质量最终会体现在用户的感知度上。而对于不同的业务制定不同的QoS的策略就显得尤为重要,采用QoS技术为有效利用网络资源,保障用户的通信畅通提供了可能,这也是我们需要不断探索的问题。
参考文献:
1 《PTN产品客户培训教材》 中兴通讯股份有限公司 2010年3月第一版
2 《辽宁移动专家培训PTN&MSTP》 华为技术有限公司 2009年
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