业务多业务ip承载网对qos保证解决方案

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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 Qual ityof Service是与HAH igh Avai lab i l ity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

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。——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 Servic e有差别服务)和RSVP-TEResource reservation setup protocolwith traffic-engineering extens ions针对流量工程扩展的资源预留协议是现有的IP/MPLS QoS

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技术中比较成熟的技术其中

DiffS erv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Servic e Level 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DiffS erv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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DiffS erv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。

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层次化的动态多队列调度机制

另外华为还开发了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——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——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。

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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此时华为提供了三种不同的MPLS COS Class of Service业务类型处理模式 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Qo S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。

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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Qo S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不同用户的多种业务流量在PE的UNI Us er Netw orkInterfac e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 Interfac e 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&TEMapping 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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Q o S解决方案举例

以上我们对华为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。

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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 Type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

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WF Q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。 I PCOS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。

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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、容易部署的华为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。

截至2007年8月31日华为的多业务IP承载网解决方案已经在全球90多个移动或NGN运营网络中得到了成功应用承载着7亿用户的业务流量包括全球最大的移动承载网和全球最大的NGN承载网。未来华为的QoS解决方案将会服务于更多运营商为用户提供更加流畅和精细的QoS保证。

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