IP寬帶城域網(wǎng)QoS技術(shù)規(guī)劃

1、IP 寬帶城域網(wǎng)QoS 技術(shù)規(guī)劃中圖分類號： TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 16717597（ 2008） 0310030 01網(wǎng)絡(luò)邊界流量調(diào)節(jié)機制是指在城域網(wǎng)DiffServ 域 PE 設(shè)備（包括 BRAS 和 SR）實現(xiàn)的 DiffServ QoS 機制，包括速率限制、分類、標(biāo)記和流量整形。其中速率限制、分類和標(biāo)記是入方向的QoS 機制，而流量整形是出方向的QoS 機制。一、速率限制速率限制是QoS 保證的一種手段，又稱為流量策略（ Traffic Policing ），是針對用戶上行流量的限制措施。速率限制一般在面向用戶的接入端口上實施。對于終結(jié)在 BRAS 上的 ADSL 和

2、LAN 的 PPPoE 虛擬撥號用戶的上行流量，在 BRAS 上實施每個用戶的速率限制，也可不作速率限制， 而由 ADSL 上行調(diào)制速率上限作為限制，或者在接入網(wǎng)二層以太網(wǎng)交換機用戶端口上作速率限制。二、流分類PE 設(shè)備需要對進(jìn)入本IP 寬帶城域網(wǎng)的數(shù)據(jù)分組按照用戶或者業(yè)務(wù)進(jìn)行分類。分類以端口為單位，根據(jù)進(jìn)入端口的數(shù)據(jù)分組頭的五元組（源IP、目的 IP、TCP/UDP 、源端口、目的端口）信息進(jìn)行分類，作為標(biāo)記依據(jù)。BRAS 按照用戶分類區(qū)分商業(yè)撥號用戶和一般撥號用戶，SR 按照用戶分類區(qū)分不同服務(wù)等級的專線用戶。按照業(yè)務(wù)分類區(qū)分同一用戶的不同應(yīng)用流 （如語音、 數(shù)據(jù)、視頻等）。對于將來開展3

3、G、NGN 和視頻會議等業(yè)務(wù)的關(guān)鍵服務(wù)器設(shè)備，可直接連接到城域網(wǎng)業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)設(shè)備，按照接入的物理端口直接進(jìn)行流量標(biāo)記，不再需要分類。三、流標(biāo)記PE 設(shè)備需要根據(jù)端口綁定或者流分類的結(jié)果，對不同端口或者不同類型的數(shù)據(jù)分組打上代表不同服務(wù)等級的標(biāo)記。對于路由器組成的IP 核心網(wǎng)絡(luò) DiffServ 域，用 DSCP 和 IPPrecedence相兼容的標(biāo)記方式；對于路由器組成的MPLS 核心網(wǎng)絡(luò) DiffServ 域，用 MPLS 分組頭的EXP 作標(biāo)記。四、流量整形PE 設(shè)備對用戶下行流量進(jìn)行整形，控制進(jìn)入二層接入網(wǎng)絡(luò)的流量，避免二層接入網(wǎng)絡(luò)的擁塞。BRAS 和 SR 具有層次化流量整形的功能，可分

4、別對每個DSLAM 和每個用戶的流量進(jìn)行整形，也可分別對每個物理端口和每個子端口進(jìn)行流量整形。流量整形涉及下行方向上的隊列，設(shè)備具備每個用戶不同優(yōu)先級的隊列。轉(zhuǎn)發(fā)行為（PHB ）。（1）隊列調(diào)度在本 IP 寬帶城域網(wǎng) DiffServ 域邊緣和核心設(shè)備上啟用隊列調(diào)度機制，將標(biāo)記有不同服務(wù)等級的數(shù)據(jù)分組放到不同的隊列中，再通過隊列調(diào)度機制決定不同隊列中數(shù)據(jù)分組獲得轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)的順序，為不同服務(wù)等級的流分配不同的帶寬。在路由設(shè)備的每個端口上部署帶有優(yōu)先隊列的加權(quán)輪循或類似隊列調(diào)度機制，該隊列管理機制定義一個絕對高優(yōu)先級的隊列用于滿足語音等對時延要求小的業(yè)務(wù)，而其它隊列采用加權(quán)輪循方式分享帶寬。在城域網(wǎng)

5、中設(shè)計 6 個隊列，把控制信息、 3G、 NGN 業(yè)務(wù)流預(yù)留到優(yōu)先級最高的隊列，給予最小的時延和充足的帶寬保證；為其它的業(yè)務(wù)分別定義5 個加權(quán)輪循隊列，根據(jù)即將實現(xiàn)的各類業(yè)務(wù)預(yù)測帶寬值和各個業(yè)務(wù)的重要性，為各隊列預(yù)留不同的帶寬，從而保證各個業(yè)務(wù)在網(wǎng)絡(luò)擁塞時盡量不互相擠占帶寬，以得到QoS 保障；在網(wǎng)絡(luò)不擁塞的情況下完成統(tǒng)計復(fù)用，提高鏈路利用率。這種按照不同業(yè)務(wù)預(yù)留不同帶寬的方式也是網(wǎng)絡(luò)安全的重要保證手段，不會出現(xiàn)整個網(wǎng)絡(luò)帶寬全部被攻擊的垃圾流量占滿。（2）擁塞控制在本 IP 寬帶城域網(wǎng)的路由器上需采用WRED 隊列擁塞管理機制，通過有策略的丟包對隊列長度進(jìn)行控制，避免端口擁塞。 WRED 還能

6、緩解因隊列尾部丟棄而引起的TCP 同步效應(yīng)對 QoS 指標(biāo)的影響。 因此，在城域網(wǎng) DiffServ 域的路由器端口開啟 WRED ，配合隊列調(diào)度，利用加權(quán)的丟棄幾率為業(yè)務(wù)流提供不同的服務(wù)等級根據(jù)即將在 IP 寬帶城域網(wǎng)上業(yè)務(wù)開展的實際需要， 將城域網(wǎng)中不同的業(yè)務(wù)根據(jù) QoS 需求映射到相應(yīng)的服務(wù)等級中。五、服務(wù)等級的劃分借鑒已建成IP 寬帶城域網(wǎng)的使用現(xiàn)狀以及IETF 的推薦和定義，將城域網(wǎng)業(yè)務(wù)劃分為六類服務(wù)等級，服務(wù)等級從高到低依次為一級到六級。不同的服務(wù)等級享有不同的轉(zhuǎn)發(fā)等級，以實現(xiàn)區(qū)分服務(wù)；每個服務(wù)等級的數(shù)據(jù)分組由一個隊列進(jìn)行處理和轉(zhuǎn)發(fā)。一級：對應(yīng) IETF 加速轉(zhuǎn)發(fā)（ EF），使用

7、LLQ（Low Latency Queue）。二五級： 對應(yīng) IETF 保證轉(zhuǎn)發(fā) （ AF ）的四個服務(wù)等級，對應(yīng)四個加權(quán)輪循隊列， 其中每個等級又可選擇定義高、 中、低三種丟棄優(yōu)先級。六級：對應(yīng)IETF 盡力轉(zhuǎn)發(fā)（ BE），為默認(rèn)等級。（1）業(yè)務(wù)與服務(wù)等級的對應(yīng)關(guān)系根據(jù)即將在 IP 寬帶城域網(wǎng)上業(yè)務(wù)開展的實際需要， 將城域網(wǎng)中不同的業(yè)務(wù)根據(jù) QoS 需求映射到相應(yīng)的服務(wù)等級中。（2）資源分配策略城域網(wǎng) DiffServ 域核心路由器上轉(zhuǎn)發(fā)資源的分配，是通過隊列調(diào)度機制為不同服務(wù)等級的隊列提供保證帶寬的分配來實現(xiàn)的。服務(wù)等級一使用 LLQ ，保證其低時延、低抖動，并分配一定的帶寬。當(dāng) Round-robin 隊列中帶寬富裕時， LLQ 可占用其帶寬。服務(wù)等級二五使用 Round-robin 隊列，每個隊列分配一定的帶寬。當(dāng)某 Round-robin 隊列總帶寬富裕時，其余 Round-robin 隊列可占用其帶寬。服務(wù)等級六使用缺省隊列，分配一定的帶寬，其帶寬可被其余隊列擠占。由于 IP 寬帶城域網(wǎng)各服務(wù)等級的具體流量比例需要根據(jù)業(yè)務(wù)預(yù)測、實際測量并