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1、多业务IP承载网QoS保证解决方案 多业务承载对QoS保证的要求当前，建设统一的多业务IP承载网，以取代已往多种业务、多种体制的电 信网络，从而实现统一承载、统一运营、统一管理、统一维护，以便降低运营成 本，提高业务部署的灵活性和盈利能力，已经成为运营商的共识。对于这样一张 统一的多业务IP承载网来说，QoS（Quality of Service）是与HA（ High Availability，高可用性）同等重要的基本要求。在多业务IP承载网上，所承载的业务可以分为三大类，即语音、视频、数 据。其中，语音类业务是电信运营商的传统业务，对大多数运营商来说，固话业 务或者移动话音业务，是他们的主要
2、收入来源，也是最受重视、必须保证的业务。 数据类业务是IP网络上的传统业务，以Internet为代表的数据业务的大发展， 极大地改变了现代社会发布和获取信息的方式，成为经济发展和社会进步强有力 的催化剂，受到从国家政府到普通百姓高度的关注和追捧，是一个具有神奇创新 能力、孕育着无限商机的业务领域。而随着网络带宽的不断增长，网络上的各种 视频应用日新月异，呈现出诱人的市场前景，因此运营商普遍将视频类业务视为 一个大有前途的新兴业务领域，是实现企业发展的未来希望。在承载网上，这三 大类业务对QoS保证的要求是各不相同的，如下表：业务可靠性带宽要求时延和抖动J丢包率语音高低高度敏感要求高视频高高高度
3、敏感要求高数据中中不敏感要求低由表可知，语音和视频业务除了对HA有要求以外，对时延、抖动、丢包率 也都有着很高的要求，而视频业务还要求很高的带宽。这就是说，多业务IP承 载网不仅要有区分业务类型的能力，还要能根据不同的业务类型来安排不同的 QoS保证，并且为关键业务确保约定的带宽资源。一一这就是多业务承载对IP 网络的要求，凡是无法充分满足这一要求的解决方案，都将被市场无情地淘汰！IP/MPLS QoS技术简介将 DiffServ、RSVP-TE 和 MPLS VPN 结合起来DiffServ（Differentiated Service，有差别服务）和 RSVP-TE（ Resource r
4、eservation setup protocol with traffic-engineering extensions,针对流量工程扩 展的资源预留协议）是现有的IP/MPLS QoS技术中比较成熟的技术，其中：DiffServ可以根据报文内容区分各种业务的流量，分配优先级，保证高优先 级业务优先转发，但是无法事先约定带宽，在流量超出带宽允许范围的情况下， 只能通过对低优先级业务增大延时、提高丢包率来保证关键业务的高优先级转 发，在极端情况下，甚至高优先级的关键业务也无法幸免延时和丢包。显然，单 纯应用DiffServ技术是无法彻底保证多业务IP承载网的QoS和SLA（Service Le
5、vel Agreement，服务等级协议）的。RSVP-TE 可以通过 CSPF（Constraint Shortest Path First，约束最短路径 优先）算法计算出一条最优的路径，这条路径能够保证所用的路径不会拥塞，从 而确保约定的TE隧道的带宽资源。但是RSVP-TE没有识别业务的能力，在隧 道中各种业务流量是不分优先级的，因此TE隧道内一旦发生实际流量超出预约 流量的情况，对QoS敏感的业务将直接受到影响。因此，RSVP-TE也无法单独 解决多业务IP承载网的QoS保证问题。很显然，只有把DiffServ和RSVP-TE技术结合起来，才能让IP/MPLS核 心网既能识别业务类型，
6、又能根据优先级为关键业务预留资源和优先转发，这两 种技术的结合点就是后起的DS-TE。DS-TE可以通过为不同业务类型分别建立 保证一定带宽的隧道，来保证高优先级业务的带宽需求。针对需要在VPN内承载多种不同优先级的业务流量的场合，还可以把 DiffServ和MPLSVPN技术结合起来，这就形成了 VPN QoS技术。VPN QoS 技术将VPN内传输的多种流量区分优先级，保证高优先级业务优先转发，从而 为VPN内的关键业务提供了 QoS保证。DiffServ、RSVP-TE、MPLS VPN三者按需组合，可以达到隔离业务流量、 区分优先级、保证关键业务流量或者关键VPN的带宽资源、在VPN或
7、TE隧道 中按优先级转发等多种效果，为运营商在多业务IP承载网上开展语音、视频类 业务运营，或者提供有SLA的VPN服务提供了技术保障。层次化的动态多队列调度机制另外，HQOS（Hierarchical QoS，层次化QoS）技术，对传统的对队列调 度机制进行了扩展。HQoS对上行队列可以做“流队列用户队列组队列 目的板调度一Class调度”5级调度，对下行队列也可以做“流队列用 户队列组队列Class调度一一目的端口 ”5级调度。而且HQOS的控制 队列调度器不是静态的，而是可以动态配置的，用户可以根据实际需要设置多级 逻辑调度器之间的层次关系，由上级调度器控制一组下级调度器的总带宽，并且
8、根据下级调度器的级别和权重合理分配下级调度器的承诺带宽（CIR）和峰值带 宽（PIR），这样就可以通过多级调度器控制多个队列的总带宽，而这多个队列 既可以来自于用户的同一个业务，也可以来自用户的不同的业务。HQOS真正 实现了基于业务、基于用户、基于组来控制总的服务质量，不但能为用户提供可 靠的QoS保证，而且能最大限度地利用用户的租用带宽，从而从整体上节约网 络带宽。灵活的MPLS COS 实现方式在MPLS VPN网络上，运营商往往需要在边缘路由器上做出一个选择，就是是否信任上行流量已经携带的优先级信息，可以提供了三种不同的MPLSCOS（Class of Service，业务类型）处理模
9、式，以备运营商灵活选择。如图1:图1： MPLS COS的三种处理模式1. uniform模式:当运营商认为可以完全信任CE侧流量携带过来的QoS参数时， 可以采用Uniform模式，这时PE将CE侧携带上来的报文的COS值直接复制 到MPLS外层标签的EXP字段中，从而保证在Core中给予同样的QoS保证。2. pipe模式：当运营商完全不关心CE侧用户设置的QoS参数时，就忽略用户 携带的QoS参数，在PE上为MPLS外层标签的EXP字段重新赋值，结果是从 ingress边缘路由器到egress边缘路由器，都按照运营商的意愿进行Core上的 QoS调度，直到将流量送出Core之后，报文再根
10、据其原来携带的COS值转发。3. short-pipe模式：这是对pipe模式的改进，在进入Core的时候，和pipe做 相同的处理，只是在egress端的倒数第二跳，就完成了 QoS参数的恢复，换言 之，从ingress边缘路由器到egress的倒数第二跳路由器，全部按照运营商的 意愿进行QoS调度，到了 egress边缘路由器上，就已经按照用户原来自己携带 的QoS参数进行调度了。完整的端到端QoS技术体系要在多业务IP承载网上实现端到端的QoS保证，就必须将多种QoS有机 地结合起来，形成一个完整的QoS技术体系。如图2：图2：端到端QoS规划与配置示意图从CE侧上行的流量中包含了来自于
11、不同用户的多种业务流量，在PE的 UNI（User Network Interface，用户网络接口）侧采用HQOS，对上行的流量 进行精细化调度，确保各用户、用户组和业务的带宽和转发优先级。在PE的 NNI（Network to Network Interface，网络-网络接口）侧除采用 HQOS 外，还 可以选择采用 DiffServ、MPLS-TE，或是采用 DS-TE、VPN&TE Mapping （VPN QoS），保证关键业务的流量，或者进一步在保证VPN带宽资源的同时保证VPN 中高优先级流量优先转发。由此可见，PE设备是实现多业务I/MPLS承载网QoS 解决方案的关键节点，
12、在P设备上，只需按PE设定好的TE隧道进行转发即可。典型FMC承载网QoS解决方案举例以上我们对QoS解决方案中涉及到的技术做了初步的了解，下面我们再来 看，在IP承载网上，怎样构筑一个端到端的QoS解决方案。图3： PE间采用DS-TE的QoS解决方案在图3所示的QoS解决方案中，IP/MPLS Core部署端到端的RSVP-TE， 从PE接入的各种业务通过MPLS VPN来承载，在Ingress PE上识别业务类型， 并根据业务类型封装到不同的VPN中以实现不同业务的隔离。在Ingress PE到 Egress PE 之间，部署 Diffserv-aware TE，建立多种 Class T
13、ype 类型的 TE 隧 道，承载了不同业务类型的VPN分别选择具有相应带宽保证的TE隧道来承载， 以确保关键的业务能够获得高质量的QoS保证。企业用户通常会租用一条固定 带宽的VPN，然后在该VPN内开展多种对QoS有不同要求的业务。在这种情 况下，除了采用VPN对TE隧道的映射，以保证VPN的带宽资源外，还可以应 用VPN QoS，保证VPN中关键业务高优先级转发。这个方案要求全网的PE和P设备支持RSVP-TE，并具备一定的DS-TE 支持能力，比较适合在新建的IP承载网中部署，能够为未来多业务、大带宽运 营提供一个具有充分能力的平台。图4：仅采用MPLS DiffServ的QoS解决方
14、案图4是多业务IP承载网QoS实现的另一种方案，不同的接入业务仍然采用 不同的VPN来承载以实现业务隔离，但是不部署DS-TE，而是采用MPLS的 DiffServ来实现QoS保证。在Ingress AR设备上进行流分类，将不同业务类型 映射为不同的EXP，并根据EXP进行PQ和WFQ的队列调度，以提供差分服 务，确保对服务质量要求高的业务能够得到优先转发。IP COS和MPLS的EXP 的映射方式可以根据实际情况选择使用uniform、pipe或short-pipe等不同模式。这种方案部署较为简单，适合在带宽资源比较充裕，但仍希望能在流量高峰 期间确保高优先级业务流畅的场合。总结在传统电信承载网中，高品质的QoS保证往往要靠大带宽轻载来实现，网 络带宽的利用效率较低。特别是对靠租用带宽来开展业务的运营商来说，浪费带 宽就意味着浪费金钱。即使对部分拥有足够带宽资源的运营商来说，充分利用现 有资源开展运营，或是提高最终用户的业务体验，也是很有诱惑力的。成熟、实 用、灵活、容易部署的QoS解决方案正是为了满足运营商提高现网盈利能力， 以及建设下一代多业务IP承载网的需求而提出的。
