QOS技術(shù)在PTN網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用研究

摘 要：PTN移動(dòng)承載網(wǎng)是基于IP$MPLS分組交換的多業(yè)務(wù)移動(dòng)承載平臺(tái)，同時(shí)承載語音、信令、視頻和數(shù)據(jù)等移動(dòng)業(yè)務(wù)；電信級(jí)的移動(dòng)業(yè)務(wù)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量提出了很高的要求，而普通的分組交換網(wǎng)絡(luò)無法識(shí)別和區(qū)分業(yè)務(wù)，那么如何保障移動(dòng)語音、信令等關(guān)鍵業(yè)務(wù)在基于IP$MPLS分組交換的PTN移動(dòng)承載網(wǎng)中的服務(wù)質(zhì)量？本文旨在介紹QOS的基本概念和PTN網(wǎng)絡(luò)中QOS的應(yīng)用，通過部署QOS技術(shù)，在多業(yè)務(wù)綜合承載網(wǎng)中保證重點(diǎn)業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：QOS；PTN；擁塞；流控

中圖分類號(hào)：TP393.09

IP網(wǎng)絡(luò)的傳輸行為有如下特征：網(wǎng)絡(luò)輕負(fù)載，網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量比較好；網(wǎng)絡(luò)重負(fù)載會(huì)導(dǎo)致包延時(shí)和包丟失。QoS即Quality of Service，簡單的說，此功能是用來保證服務(wù)質(zhì)量，在丟包率、延遲、抖動(dòng)和帶寬等方面獲得可預(yù)期的服務(wù)水平。如果運(yùn)營商承諾了IP電話通信時(shí)延較低，則無論在網(wǎng)絡(luò)忙和閑時(shí)都要保證做到這一點(diǎn)。如果不對(duì)報(bào)文進(jìn)行區(qū)分，所有的報(bào)文都混在一起，盡力傳送，則無法保證上面的要求。

QoS的兩個(gè)核心任務(wù)是流分類和隊(duì)列調(diào)度，流分類的作用是將不同的報(bào)文區(qū)分開，隊(duì)列調(diào)度保證某些承諾的業(yè)務(wù)在網(wǎng)絡(luò)忙時(shí)也進(jìn)行較快的傳送。QoS在實(shí)現(xiàn)上，首先將需要VIP處理的報(bào)文分出來，然后讓其走“綠色通道”，“綠色通道”在網(wǎng)絡(luò)忙時(shí)也能得到優(yōu)先處理。

1 QOS服務(wù)模型

服務(wù)模型，是指一組端到端的QOS功能，通常QOS提供的服務(wù)模型主要有以下三種：

（1）Best-Effort模型（盡力而為）盡可能的投遞業(yè)務(wù)，不區(qū)分業(yè)務(wù)類別。

（2）IntServ模型（綜合服務(wù)）：業(yè)務(wù)通過信令向網(wǎng)絡(luò)申請(qǐng)?zhí)囟ǖ腝OS服務(wù)，網(wǎng)絡(luò)在流量參數(shù)描述的范圍內(nèi)，預(yù)留資源以承諾滿足該請(qǐng)求。為應(yīng)用提供可控制的、端到端的服務(wù)網(wǎng)絡(luò)單元支持QoS的控制機(jī)制。應(yīng)用程序向網(wǎng)絡(luò)申請(qǐng)?zhí)囟ǖ腝OS服務(wù)信令協(xié)議在網(wǎng)絡(luò)中部署QOS請(qǐng)求。技術(shù)使用：RSVP（資源預(yù)留協(xié)議）。

（3）Diff-Serv模型（區(qū)分服務(wù)）：網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)擁塞時(shí)，根據(jù)業(yè)務(wù)的不同服務(wù)等級(jí)約定，有差別地進(jìn)行流量控制和轉(zhuǎn)發(fā)來解決擁塞問題。PHB有三種類型，EF、AF和BE。

1）BE：Best-Effort模型：是目前Internet的缺省服務(wù)模型，主要實(shí)現(xiàn)技術(shù)是先進(jìn)先出隊(duì)列（FIFO），盡力轉(zhuǎn)發(fā)，缺省PHB，DSCP取值“000000”。

2）AF：確保轉(zhuǎn)發(fā)行為，應(yīng)用于帶寬保證、低時(shí)延的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，業(yè)務(wù)允許業(yè)務(wù)流量超過預(yù)定的規(guī)格對(duì)不超過規(guī)格的流量確保轉(zhuǎn)發(fā)質(zhì)量，對(duì)超出規(guī)格的流量降低轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)規(guī)格，并不是簡單地丟棄。

3）EF、CS：要求從任何DS節(jié)點(diǎn)發(fā)出的流量速率在任何情況下都必須獲得等于或大于設(shè)定的速率。模擬一種虛擬租用線的轉(zhuǎn)發(fā)效果，提供低丟包率、低延遲、高帶寬的轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)，適用于視頻業(yè)務(wù)、VoIP業(yè)務(wù)CS表示類選擇碼，代表的服務(wù)等級(jí)與IP Precedence相同，DSCP取值為“XXX000”。

Diff-Serv將復(fù)雜的流分類和流量控制都推至邊界設(shè)備上來完成邊界設(shè)備主要完成復(fù)雜流分類、為分組打DSCP標(biāo)記、流量的接入速率監(jiān)管、訪問控制等動(dòng)作區(qū)域內(nèi)部設(shè)備只需進(jìn)行簡單流分類，對(duì)同一類流實(shí)施流量控制。這樣做避免了Int-Serv模型中的基于每個(gè)流（Per-Flow）的復(fù)雜流分類及流控，從而使得區(qū)分網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的轉(zhuǎn)發(fā)操作可以得到高效的實(shí)現(xiàn)也就是說流量監(jiān)管和流量整形主要是在Diff-Serv中的邊緣設(shè)備上進(jìn)行。

2 QOS的技術(shù)要點(diǎn)

（1）流分類（Classifier）：根據(jù)報(bào)文的某些信息定義一些匹配規(guī)則對(duì)報(bào)文進(jìn)行分類，從而對(duì)匹配不同規(guī)則的報(bào)文實(shí)施不同QOS策略。就是將數(shù)據(jù)流劃分為多個(gè)優(yōu)先級(jí)或者多個(gè)服務(wù)類，以便對(duì)不同的流制定不同的服務(wù)策略。包括復(fù)雜流分類和簡單流分類。復(fù)雜流分類是指根據(jù)五元組（源IP、源端口、目的IP、目的端口、協(xié)議號(hào)）、TCP SYN等報(bào)文信息對(duì)報(bào)文分類。簡單流分類實(shí)現(xiàn)外部優(yōu)先級(jí)和內(nèi)部優(yōu)先級(jí)之間的映射。

（2）流量監(jiān)管（Car）和流量整形（Shaping）：網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞時(shí)，利用流量監(jiān)管（采用CAR）可以控制報(bào)文流量特性，對(duì)流量加以限制，將不符合流量特性報(bào)文丟棄。為減少報(bào)文丟棄，可先將超出規(guī)格的報(bào)文進(jìn)行緩沖，然后在令牌桶控制下均勻發(fā)送，就是流量整形。

（3）擁塞管理（Police）：使用隊(duì)列技術(shù)，將從一個(gè)接口發(fā)出的報(bào)文放入多個(gè)隊(duì)列，按各隊(duì)列優(yōu)先級(jí)進(jìn)行處理。不同隊(duì)列調(diào)度算法用來解決不同問題，產(chǎn)生不同效果。

（4）擁塞避免（Wred）：通過丟棄來實(shí)現(xiàn)。有幾種丟棄方式：尾丟棄、隨機(jī)早期檢測丟棄（RED）、加權(quán)隨機(jī)早期檢測丟棄（WRED）。

3 PTN產(chǎn)品中QoS的應(yīng)用

PTN設(shè)備支持配置QoS策略包括以下幾種：業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)與PHB轉(zhuǎn)發(fā)類型的映射關(guān)系；端口QoS策略；ATM策略；V-UNI Ingress/Egress策略；PW（Pseudo Wire）策略；QinQ策略；WFQ（Weighted Fair Queuing）調(diào)度策略；WRED（Weighted Random Early Detection）調(diào)度策略。此外，PTN設(shè)備提供ATM業(yè)務(wù)時(shí)，支持通過配置ATM策略實(shí)現(xiàn)對(duì)ATM流量的控制。

PTN網(wǎng)絡(luò)QoS部署配置包括以下項(xiàng)目：創(chuàng)建DifferServ域、創(chuàng)建基于端口以及業(yè)務(wù)的丟棄策略、創(chuàng)建調(diào)度策略，以及應(yīng)用于各級(jí)QoS作用點(diǎn)的QoS策略。具體配置步驟及方式如下：

（1）創(chuàng)建Diffserv域：創(chuàng)建Diffserv域包括建立Diffserv域映射關(guān)系，并配置應(yīng)用該映射關(guān)系的端口。

（2）創(chuàng)建端口WRED策略：配置基于端口的WRED丟棄策略，如不同顏色報(bào)文的丟棄閾值、丟棄概率，應(yīng)用于端口策略。

（3）創(chuàng)建業(yè)務(wù)WRED策略：創(chuàng)建基于業(yè)務(wù)的WRED丟棄策略，如不同顏色報(bào)文的丟棄閾值、丟棄概率，可應(yīng)用于V-UNI Ingress、V-UNI Egress、PW、QinQ策略。

（4）創(chuàng)建WFQ調(diào)度策略：WFQ調(diào)度策略用于配置AF1-AF4隊(duì)列的調(diào)度權(quán)重WFQ調(diào)度策略可應(yīng)用于V-UNI Ingress、V-UNI Egress、PW、QinQ策略中。

（5）創(chuàng)建端口策略：通過配置端口策略，可以對(duì)進(jìn)入端口的流量進(jìn)行ACL過濾配置端口策略還包括配置不同的CoS參數(shù)，指定報(bào)文丟棄方式（如尾丟棄或WRED），然后應(yīng)用創(chuàng)建的端口策略。

（6）創(chuàng)建V-UNI Ingress策略：創(chuàng)建V-UNI Ingress策略對(duì)接入流量進(jìn)行分類、指定WFQ調(diào)度策略，為不同CoS指定CAR參數(shù)以及報(bào)文丟棄策略。

（7）創(chuàng)建V-UNI Egress策略：創(chuàng)建V-UNI Egress策略為接入側(cè)出方向的流量指定WFQ調(diào)度策略，為不同流量指定不同的流量控制參數(shù)以及報(bào)文丟棄策略。

（8）創(chuàng)建PW策略：創(chuàng)建PW策略，為網(wǎng)絡(luò)側(cè)流量指定WFQ調(diào)度策略，為不同CoS指定不同的流量控制參數(shù)以及報(bào)文丟棄方式（如尾丟棄或WRED）。

（9）創(chuàng)建QinQ策略：創(chuàng)建QinQ策略，為網(wǎng)絡(luò)側(cè)QinQ業(yè)務(wù)流量指定WFQ調(diào)度策略，為不同CoS指定不同的流量控制參數(shù)以及報(bào)文丟棄方式（如尾丟棄或WRED）。

（10）創(chuàng)建ATM策略：通過ATM策略，對(duì)ATM流量的業(yè)務(wù)類型、流量帶寬進(jìn)行配置。

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作者簡介：劉薇（1981.10-），女，河北保定人，工程師；邊紅霞（1982.09-），女，河北保定人，工程師。

作者單位：中國移動(dòng)通信集團(tuán)河北有限公司保定分公司，河北保定 071000