PTN網(wǎng)絡(luò)QoS技術(shù)應(yīng)用分析

肖嘉熙

(中郵建技術(shù)有限公司，江蘇 南京 210012)

?

PTN網(wǎng)絡(luò)QoS技術(shù)應(yīng)用分析

肖嘉熙

(中郵建技術(shù)有限公司，江蘇 南京 210012)

摘要:PTN網(wǎng)絡(luò)服務(wù)能力較強，能夠根據(jù)客戶業(yè)務(wù)特性平衡服務(wù)質(zhì)量和帶寬耗用。PTN網(wǎng)絡(luò)以分組交換為核心，將傳統(tǒng)的分組城域網(wǎng)改變成端對端的運用級傳送網(wǎng)。PTN網(wǎng)絡(luò)研究對提高網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量、促進網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展具有重要意義。PTN網(wǎng)絡(luò)支持層次化的QoS技術(shù)應(yīng)用，能夠提高網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：PTN網(wǎng)絡(luò) ；QoS技術(shù)；應(yīng)用分析

1　PTN網(wǎng)絡(luò)概況

傳統(tǒng)的SDH/MSTP網(wǎng)絡(luò)平臺已經(jīng)不能滿足高帶寬與高速率的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)傳輸需求，PTN網(wǎng)絡(luò)作為新型的分組傳送技術(shù)為城域網(wǎng)帶來了新的發(fā)展方向。PTN網(wǎng)絡(luò)是一種通過在IP業(yè)務(wù)和光傳輸媒介之間設(shè)置層面的光傳送網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)技術(shù)。針對分組業(yè)務(wù)的流量突發(fā)性和統(tǒng)計復用傳送要求進行設(shè)計，不僅支持核心分組業(yè)務(wù)，還提供了多業(yè)務(wù)服務(wù)。作為面向多業(yè)務(wù)的統(tǒng)一傳送網(wǎng)絡(luò)，PTN除了傳統(tǒng)業(yè)務(wù)以外還承載時效性強、高帶寬的基站回傳業(yè)務(wù)。PTN網(wǎng)絡(luò)具有高實用性、高效帶寬服務(wù)及流量工程、高安全性等傳統(tǒng)優(yōu)勢，使用成本相對較低，能夠更好地適應(yīng)高帶寬的傳送需求。PTN網(wǎng)絡(luò)以分組交換業(yè)務(wù)為基礎(chǔ)，通過雙向點對點連接開展業(yè)務(wù)服務(wù)，根據(jù)IP業(yè)務(wù)的特性提供特有的傳輸管道，能夠有效提高網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)能力。

PTN網(wǎng)絡(luò)不僅能夠滿足各種粗細顆粒的業(yè)務(wù)需求，還具有高效保護倒換性能，這是PTN分組傳送網(wǎng)的重要特征。當網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時能實現(xiàn)電信級業(yè)務(wù)保護倒換，恢復傳輸業(yè)務(wù)工作能力。PTN具有SDH技術(shù)操作管理能力和維護機制工作能力，能夠進行點對點連接并具有保護切換、網(wǎng)絡(luò)通道監(jiān)控和錯誤檢測等能力，繼承了IP核心業(yè)務(wù)，利用底層傳輸通道實現(xiàn)了與IP多形式互連。PTN完善的維護機制使它能進行準確的故障定位和業(yè)務(wù)隔離，在保護光纖資源的同時還保護了業(yè)務(wù)安全性。PTN業(yè)務(wù)具有多樣性，因此需要根據(jù)業(yè)務(wù)特性平衡網(wǎng)絡(luò)帶寬和耗用，結(jié)合GMPLS還能實現(xiàn)資源自動配置從而提高網(wǎng)狀網(wǎng)的生存性。

2　PTN網(wǎng)絡(luò)QoS技術(shù)分析

2.1　QoS技術(shù)

QoS技術(shù)是指聯(lián)網(wǎng)服務(wù)質(zhì)量，屬于網(wǎng)絡(luò)安全機制，通常用來解決網(wǎng)絡(luò)延遲和阻塞問題。在網(wǎng)絡(luò)通信中允許用戶在時延、抖動、帶寬等方面獲得可預期的服務(wù)水平。對于類似于web的應(yīng)用系統(tǒng)，如果處于特定的無時間限制網(wǎng)絡(luò)時，一般不需要使用QoS技術(shù)。但當網(wǎng)絡(luò)運行的應(yīng)用系統(tǒng)過載或者出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)阻塞時需要使用QoS技術(shù)對重要業(yè)務(wù)進行保護，防止重要業(yè)務(wù)量被丟棄或延遲，從而提高網(wǎng)絡(luò)運行效率。

QoS技術(shù)是在網(wǎng)絡(luò)連接中應(yīng)用的通信或程序類型的優(yōu)先技術(shù)。QoS技術(shù)作為網(wǎng)絡(luò)服務(wù)要求能夠保證聯(lián)網(wǎng)服務(wù)質(zhì)量，只有滿足服務(wù)要求才能保證數(shù)據(jù)傳輸工作的正常運行。QoS技術(shù)可以將網(wǎng)絡(luò)電視類的現(xiàn)代生活需求納入網(wǎng)絡(luò)帶寬使用中，使其更有效地使用網(wǎng)絡(luò)帶寬，確保充足的網(wǎng)絡(luò)資源，為共享網(wǎng)絡(luò)提供類似于專業(yè)網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)級別。

PTN網(wǎng)絡(luò)包括Best-Effort、IntServ、DiffServ三種QoS技術(shù)模型：(1)Best-Effort模型屬于基礎(chǔ)類型，沒有Qos技術(shù)，不具有時延性和可靠性方面的保障能力；(2)IntServ屬于集成服務(wù)模型，是指根據(jù)業(yè)務(wù)要求向網(wǎng)絡(luò)申請?zhí)囟ǖ腝oS服務(wù)，網(wǎng)絡(luò)根據(jù)具體條件預留資源以滿足該服務(wù)需求。該模式能夠提供端到端的QoS技術(shù)，但是可拓展性比較差，對大型網(wǎng)絡(luò)并不太適用；(3)DiffServ是目前運用較為廣泛的一種模式，它能根據(jù)IP優(yōu)先級、報文目的地等指定報文的QoS,再根據(jù)報文的QoS提供特定服務(wù)，當網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)堵塞問題時，根據(jù)業(yè)務(wù)的具體服務(wù)等級進行有區(qū)別的流量控制以解決網(wǎng)絡(luò)阻塞問題。一般IP骨干網(wǎng)絡(luò)通常采用DiffServ模型，IP邊緣網(wǎng)絡(luò)采用Diffserv或IntServ模型。

2.2　HQoS技術(shù)

當PTN作為網(wǎng)絡(luò)邊緣節(jié)點時可以支持層次化的QoS(Hierarchical QoS， HQoS)技術(shù)，PTN設(shè)備下的HQoS技術(shù)具有多級調(diào)度機制、多級流量控制機制、支持多種QoS策略等特點。其中多級調(diào)度機制實現(xiàn)了基于端口、PW、業(yè)務(wù)的調(diào)度；多級流量監(jiān)控機制實現(xiàn)了基于端口、業(yè)務(wù)和PW等的流量控制；支持多種QoS技術(shù)策略是指支持端口QoS、ATM策略、PW策略、WFQ策略等多種策略，以避免網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都進行QoS處理，一定程度上能夠減輕網(wǎng)絡(luò)運行的負擔。每個業(yè)務(wù)支持一級CAR并支持對報文進行染色，對入網(wǎng)元和出網(wǎng)元進行限制，最多只支持四級帶寬限制。

3　PTN網(wǎng)絡(luò)QoS技術(shù)應(yīng)用

QoS技術(shù)是關(guān)于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備設(shè)計、帶寬鏈接設(shè)計、流量監(jiān)管等工作的關(guān)鍵性技術(shù)之一，能夠充分利用網(wǎng)絡(luò)資源從而提高提高網(wǎng)絡(luò)性能?，F(xiàn)在的QoS技術(shù)運用主要是區(qū)分服務(wù)模型，可以利用PQ和CBQ技術(shù)保障語音視頻類應(yīng)用的帶寬和時延，因為PQ需要手動設(shè)置，不能根據(jù)IP優(yōu)先級安排隊列所以很難控制流量，經(jīng)常會出現(xiàn)關(guān)鍵流量無法傳輸?shù)那闆r，所以目前網(wǎng)絡(luò)中常用的是QoS技術(shù)和CBQ隊列調(diào)度技術(shù)。CBQ隊列技術(shù)能夠根據(jù)業(yè)務(wù)優(yōu)先級進行業(yè)務(wù)分類，從而保證語音視頻類應(yīng)用的帶寬和時延，同時還能對該類應(yīng)用帶寬進行限制，防止因該類帶寬占用過多流量而影響其他應(yīng)用的運行。此外，QoS技術(shù)也常應(yīng)用在業(yè)務(wù)帶寬調(diào)整和帶寬規(guī)劃等方面。

(1)業(yè)務(wù)帶寬調(diào)整

業(yè)務(wù)帶寬調(diào)整存在實時帶寬接近物理帶寬、大于物理帶寬或小于物理帶寬三種可能性。一般實時帶寬小于物理帶寬時不使用QoS技術(shù)，但如果實時帶寬遠遠小于收斂比時，可以通過提高業(yè)務(wù)配置以保證帶寬，從而提高網(wǎng)絡(luò)利用率。如果實時帶寬接近物理帶寬，可以考慮降低業(yè)務(wù)配置從而保證帶寬，以保證優(yōu)先級較高的報文不被丟棄。若實時帶寬大于物理帶寬時會采用QoS技術(shù)進行業(yè)務(wù)優(yōu)先級調(diào)度。帶寬調(diào)整時要考慮實時流量和收斂比，還要根據(jù)某一時間段內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)計進行綜合分析，以避免帶寬調(diào)整產(chǎn)生較大誤差。

(2)帶寬規(guī)劃

PTN網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)可以分成8組服務(wù)等級，采用QoS技術(shù)時，為了保證業(yè)務(wù)能夠及時轉(zhuǎn)發(fā)，帶寬的取值不應(yīng)大于物理帶寬。峰值帶寬大于物理帶寬時，對超出部分要進行QoS調(diào)整，以保證優(yōu)先級較高的報文能夠繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)，而優(yōu)先級較低的報文則被系統(tǒng)處理或丟棄。

部署QoS時要考慮網(wǎng)絡(luò)中流量的使用特點，利用五元組和優(yōu)先級對網(wǎng)絡(luò)流量進行分類標記，有利于對QoS部署進行優(yōu)化并減輕其對網(wǎng)絡(luò)效率的影響?？梢酝ㄟ^以Diffserv模型為基礎(chǔ)的QoS技術(shù)進行報文分類標記、監(jiān)管整理、堵塞處理工作。

a.分類標記

QoS技術(shù)的分類與標記是將報文分成多個不同的服務(wù)類別，根據(jù)分類結(jié)果進行模塊處理和著色，以供核心網(wǎng)絡(luò)分類使用。報文染色模式分為色盲模式和色敏感模式，這兩種模式都能根據(jù)令牌桶的CIR和PIR與報文的速率進行比較，進而對報文進行染色處理。對超過PIR的報文染為紅色，低于CIR的報文染成綠色，超過CIR但低于PIR的報文染成黃色。如果報文本身并沒有顏色的話，會和報文自身的顏色比較后選取更深的顏色。通過顏色處理能夠?qū)笪倪M行分類和標記，方便信息讀取處理。

b.監(jiān)管整理

QoS技術(shù)的監(jiān)管整理能力是通過流量監(jiān)管限制進入網(wǎng)絡(luò)的流量，如果某個網(wǎng)絡(luò)連接的報文流量偏大，流量監(jiān)管就可以采取丟棄報文或重置報文的優(yōu)先級別等措施對報文進行處理。一般是通過CAR處理染色后的報文，默認設(shè)置的處理方式為：黃色、綠色報文即通過，紅色報文丟棄。通過流量監(jiān)控使報文能夠均勻發(fā)送。在令牌桶和隊列技術(shù)的控制下，將發(fā)射速度較快的報文暫時緩存在隊列中，之后再以均勻的發(fā)送速度發(fā)送報文。

c.堵塞處理

當網(wǎng)絡(luò)運行的關(guān)鍵系統(tǒng)過于擁擠時可能發(fā)生網(wǎng)絡(luò)阻塞現(xiàn)象，而阻塞處理功能就是當網(wǎng)絡(luò)堵塞時，按照報文發(fā)送的優(yōu)先級將報文緩存進不同的隊列中，之后再按照調(diào)度算法安排報文發(fā)送次序，從而調(diào)整網(wǎng)絡(luò)速率。除了解決網(wǎng)絡(luò)堵塞問題以外，QoS技術(shù)還能避免堵塞，通過對網(wǎng)絡(luò)資源的使用情況進行監(jiān)管，當出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象時主動丟棄報文，從而調(diào)整流量避免網(wǎng)絡(luò)過載。在丟棄報文時可以和源端的流量監(jiān)控設(shè)置進行配合，提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量和利用率，從而降低報文丟棄率。

現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)運用中QoS技術(shù)的部署應(yīng)用沒有固定的模式，相對更加靈活，能夠根據(jù)不同的應(yīng)用需求使用不同的技術(shù)組合來保證關(guān)鍵業(yè)務(wù)的通信質(zhì)量。QoS技術(shù)在當前的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中有很多優(yōu)點，已經(jīng)成為了組

網(wǎng)中必須考慮的關(guān)鍵技術(shù)。隨著網(wǎng)絡(luò)各類應(yīng)用的出現(xiàn)，QoS技術(shù)為了滿足不斷變化的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用需求，得到了新的發(fā)展并逐漸走向完善。雖然合理的QoS部署不能完全消滅網(wǎng)絡(luò)異?，F(xiàn)象和網(wǎng)站攻擊現(xiàn)象，也難以避免內(nèi)部攻擊對網(wǎng)站的破壞，但是QoS技術(shù)能夠大幅度地減少這類現(xiàn)象的出現(xiàn)，對網(wǎng)絡(luò)運行質(zhì)量的服務(wù)能力是毋庸置疑的。作為網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的技術(shù)基礎(chǔ)，QoS在現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)運用中有著無可替代的地位。

4　結(jié)束語

PTN網(wǎng)絡(luò)QoS技術(shù)是區(qū)別于傳統(tǒng)的SDH/MSTP傳送網(wǎng)的核心技術(shù)，為PTN網(wǎng)絡(luò)提供了更為安全可靠的業(yè)務(wù)服務(wù)。本文針對PTN網(wǎng)絡(luò)QoS技術(shù)展開了分析，介紹了PTN網(wǎng)絡(luò)和QoS技術(shù)的概況，以及PTN網(wǎng)絡(luò)QoS技術(shù)的應(yīng)用分析，在一定程度上有利于促進該類網(wǎng)絡(luò)技術(shù)水平的發(fā)展。

參考文獻：

[1]羅紅艷. QoS技術(shù)在保障PTN傳輸網(wǎng)絡(luò)安全方面的研究[J]. 信息通信,2013,(01):178-179.

[2]陳孟奇. 配套TD-LTE——深圳移動PTN L3承載網(wǎng)經(jīng)驗漫談[J]. 移動通信,2013,(01):20-24.

[3]趙晨,周潤芳,許小剛,王萃寒. 集成服務(wù)網(wǎng)絡(luò)中QoS路由的討論[J]. 計算機工程與應(yīng)用,2003,(09):176-178.

[4]高文宇,王建新,陳松喬. 幾種公平的主動隊列管理算法的比較研究[J]. 微電子學與計算機,2005,(07):36-41.

[5]方麗,任秀麗,張炎. 支持QoS的流分類在多層交換中的實現(xiàn)[J]. 計算機應(yīng)用研究,2003,(08):145-147.

通信技術(shù)

Analysis of Application of QoS Technology in PTN

XIAO Jia-xi

(China Communications Technology Co., Ltd., Nanjing 210012, China)

Abstract:Packet Transmission Network (PTN) is very powerful and it can balance quality of service against bandwidth occupancy according to customer service features. With fundamental feature as packet switching, PTN changes traditional Packet Metropolitan Networks (PMN) into end-to-end applicable transmission network. Research on PTN has significance in improving service quality of network and promoting development of network technology. PTN supports hierarchical QoS technology which can improve service quality of network.

Key words:Packet Transmission Network (PTN); QoS technology; application analysis

中圖分類號：TP393

文獻標識碼：A

文章編號：1009-3664(2015)02-0101-02

作者簡介：肖嘉熙(1984-)，男，本科，江蘇南京人，通信工程師，主要從事光網(wǎng)絡(luò)通信工作。

收稿日期：2014-12-5