HQoS在GPON網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用

【摘 要】近年來(lái)吉比特?zé)o源光網(wǎng)絡(luò)（GPON）技術(shù)以其高帶寬、高可靠性和強(qiáng)大的OAM能力成為用戶接入網(wǎng)的主流技術(shù)。分層QoS（HQoS）與傳統(tǒng)的一層QoS相比，最大的區(qū)別是可以將調(diào)度隊(duì)列劃分為如物理級(jí)別、邏輯級(jí)別、應(yīng)用或業(yè)務(wù)級(jí)別等多個(gè)調(diào)度級(jí)別，每一級(jí)別可以使用不同的特征進(jìn)行流量管理。這樣通過(guò)不同級(jí)別的隊(duì)列調(diào)度，實(shí)現(xiàn)了多層次的流量管理，從而可以更好地幫助運(yùn)營(yíng)商實(shí)現(xiàn)多用戶、多業(yè)務(wù)的服務(wù)管理。

【關(guān)鍵詞】吉比特?zé)o源光網(wǎng)絡(luò)（GPON） 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量QoS Hierarchical QoS 帶寬控制 隊(duì)列調(diào)度

引言：GPON在業(yè)務(wù)接入方面提供了足夠大的帶寬，一個(gè)PON口可達(dá)上行1.25G、下行2.5G速率。隨著用戶數(shù)的巨增，帶寬瓶頸出現(xiàn)在與上層網(wǎng)絡(luò)接口上，即上聯(lián)口，在不同的時(shí)間段，帶寬的使用率不同，尤其是晚上20：00點(diǎn)至23：00點(diǎn)這個(gè)時(shí)期段，流量高峰期可能超過(guò)端口最大速率，產(chǎn)生丟包，嚴(yán)重影響網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，在這個(gè)時(shí)間段如何保證重要客戶業(yè)務(wù)，給用戶提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，需要啟用QoS策略。然而，傳統(tǒng)的QoS基于端口進(jìn)行流量調(diào)度，單個(gè)端口只能區(qū)分業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)，無(wú)法區(qū)分用戶和不同用戶之間的業(yè)務(wù)。只要屬于同一優(yōu)先級(jí)的流量，使用同一個(gè)端口隊(duì)列，彼此之間競(jìng)爭(zhēng)同一個(gè)隊(duì)列資源，因此，傳統(tǒng)的QoS無(wú)法對(duì)端口上單個(gè)用戶的單個(gè)流量進(jìn)行區(qū)分服務(wù)中。當(dāng)帶寬有限出現(xiàn)擁塞時(shí)，會(huì)影響重要的用戶業(yè)務(wù)。隨著用戶規(guī)模的擴(kuò)大，業(yè)務(wù)種類(lèi)的增多，要求以太網(wǎng)設(shè)備不僅能夠進(jìn)一步細(xì)化區(qū)分業(yè)務(wù)流量，而且還能夠?qū)Χ鄠€(gè)用戶、多種業(yè)務(wù)、多種流量等傳輸對(duì)象進(jìn)行統(tǒng)一管理和分層調(diào)度。顯然，這些應(yīng)用對(duì)于傳統(tǒng)的QoS技術(shù)來(lái)說(shuō)，是很難實(shí)現(xiàn)的，為了達(dá)到分層調(diào)度的目的，需要引入HQoS。

一、HQoS的原理

如圖所示，圖中每個(gè)節(jié)點(diǎn)旁邊標(biāo)識(shí)的VLAN范圍就是該節(jié)點(diǎn)的分類(lèi)規(guī)則，指向上游節(jié)點(diǎn)的箭頭中的SP（Strict Priority，嚴(yán)格優(yōu)先級(jí)）、WRR（Weighted Round Robin，加權(quán)輪詢）、GTS（Generic Traffic Shaping，通用流量整形）表示該節(jié)點(diǎn)的控制參數(shù)，當(dāng)圖中最上方的調(diào)度策略應(yīng)用到接口后，就可以對(duì)進(jìn)入接口的流量進(jìn)行多次分類(lèi)和管理了。

為了達(dá)到分層調(diào)度的目的，HQoS（Hierarchical Quality of Service，分層QoS）技術(shù)將調(diào)度策略組裝成了分層次的樹(shù)狀結(jié)構(gòu)。樹(shù)狀結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)類(lèi)型共有三種：根節(jié)點(diǎn)、分支節(jié)點(diǎn)和葉子節(jié)點(diǎn)。根節(jié)點(diǎn)是流量的匯聚點(diǎn)，與一個(gè)調(diào)度器（Scheduler）相對(duì)應(yīng)；處于最底層的每個(gè)葉子節(jié)點(diǎn)都分別與一個(gè)調(diào)度隊(duì)列（Queue）相對(duì)應(yīng)；處于中間層次的每個(gè)分支節(jié)點(diǎn)都分別與一個(gè)調(diào)度器相對(duì)應(yīng)。調(diào)度器可以對(duì)多個(gè)調(diào)度隊(duì)列或者多個(gè)調(diào)度器進(jìn)行調(diào)度。每個(gè)節(jié)點(diǎn)上還需要配置分類(lèi)規(guī)則和控制參數(shù)。分類(lèi)規(guī)則決定了流量的走向；控制參數(shù)決定了對(duì)于通過(guò)此節(jié)點(diǎn)的流量所作的控制動(dòng)作。

二、HQoS應(yīng)用模式

GPON網(wǎng)絡(luò)中HQoS業(yè)務(wù)模型就是給CP提供一條端到端的二層專(zhuān)線，始于終端ONT，終于OLT，業(yè)務(wù)通過(guò)S+C進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。HQoS業(yè)務(wù)模型如圖所示。

ONT根據(jù)端口或者業(yè)務(wù)類(lèi)型先打上不同的CVLAN用于區(qū)分用戶，業(yè)務(wù)上行到OLT側(cè)后先根據(jù)PON口信息將CVLAN切換為C'后再根據(jù)業(yè)務(wù)添加統(tǒng)一的SVLAN，系統(tǒng)用SVLAN+CVLAN'來(lái)唯一區(qū)分這條業(yè)務(wù)。然后業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)發(fā)到HQoS處理板的某個(gè)端口上和CP網(wǎng)絡(luò)對(duì)接。HQoS處理板按照該端口CP的規(guī)劃要求將SVLAN+CVLAN'切換為SVLAN'+CVLAN”。

三、HQoS的實(shí)現(xiàn)過(guò)程

HQoS特性核心就是在SPUA針對(duì)業(yè)務(wù)做兩級(jí)CAR：

第一級(jí)CAR針對(duì)HQoS用戶做基于優(yōu)先級(jí)的CAR，同時(shí)按照業(yè)務(wù)流量著色，解決用戶之間各個(gè)業(yè)務(wù)的公平調(diào)度，并確保用戶的CIR。

第二級(jí)針對(duì)同一個(gè)CP下的同一種業(yè)務(wù)做基于顏色的CAR，解決同一種業(yè)務(wù)在整個(gè)CP阻截帶寬的占用問(wèn)題，保證業(yè)務(wù)的公平調(diào)度，確保業(yè)務(wù)的CIR，在帶寬許可的情況下滿足業(yè)務(wù)PIR的需求。

HQoS在單板中的實(shí)現(xiàn)方式

（1）流分類(lèi)：在SPUA的上行口先按照Port+SVLAN+CVLAN區(qū)分出HQoS用戶；

（2）對(duì)HQoS用戶做基于優(yōu)先級(jí)的CAR：根據(jù)此HQoS用戶的CIR、PIR參數(shù)，對(duì)此HQoS用戶的報(bào)文進(jìn)行顏色標(biāo)記，CIR以內(nèi)的為綠色，CIR到PIR之間的為黃色，高于PIR的直接丟棄，做顏色標(biāo)記時(shí)同時(shí)考慮優(yōu)先級(jí)，優(yōu)先級(jí)高的優(yōu)先享用此HQoS用戶的CIR和PIR；

（3）對(duì)HQoS用戶組做基于顏色的CAR：綠色報(bào)文通過(guò)，黃色報(bào)文若不超過(guò)帶寬，可以通過(guò)，否則丟棄；黃色報(bào)文不能升級(jí)為綠色報(bào)文。

（4）最后在出口將所有HQoS用戶入同一個(gè)優(yōu)先級(jí)隊(duì)列，此隊(duì)列要實(shí)現(xiàn)基于顏色的WRED，在達(dá)到擁塞門(mén)限后開(kāi)始丟棄黃色報(bào)文。

分層QoS與傳統(tǒng)的一層QoS相比，最大的區(qū)別是可以將調(diào)度隊(duì)列劃分為如物理級(jí)別、邏輯級(jí)別、應(yīng)用或業(yè)務(wù)級(jí)別等多個(gè)調(diào)度級(jí)別，每一級(jí)別可以使用不同的特征進(jìn)行流量管理。通過(guò)不同級(jí)別的隊(duì)列調(diào)度，實(shí)現(xiàn)了多層次的流量管理，從而可以更好地幫助運(yùn)營(yíng)商實(shí)現(xiàn)多用戶、多業(yè)務(wù)的服務(wù)管理。GPON網(wǎng)絡(luò)用戶數(shù)量不斷擴(kuò)大，接入業(yè)務(wù)有集團(tuán)客戶語(yǔ)音和數(shù)據(jù)、家客語(yǔ)音和數(shù)據(jù)、WLAN業(yè)務(wù)，對(duì)不同用戶的不同業(yè)務(wù)進(jìn)行QoS管理，實(shí)現(xiàn)對(duì)重要客戶、重要業(yè)務(wù)的優(yōu)先保證服務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

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