部署QoS提高城域網承載多種業務的能力

姜希軍，邵梅

（中國聯通青島分公司，青島 266071）

1 城域網承載業務的不同類型決定了部署QoS的必要性

當前隨著互聯網絡的快速發展，互聯網業務類型也由最初的上網業務發展到需要承載話音和視頻等新的互聯網業務，為每一種新的業務搭建一個專用網絡顯然是不現實的，也是很不經濟的，通過IP城域網承載多種業務類型成為一種自然的選擇。IP城域網的特點之一就是提供盡力而為的服務，但是對于那些實時性要求較高的業務，比如話音業務和視頻直播業務，僅僅提供盡力而為的服務顯然無法滿足業務需求，這樣就對網絡質量提出了更高的要求。

衡量網絡質量的指標一般有帶寬，分組丟失率，端到端的延時和抖動這樣幾個方面。QoS技術綜合考慮了這些質量指標。在城域網中部署QoS可以很好地滿足不同業務對網絡質量的不同要求。

2 QoS技術特點

QoS（Quality of Service）是帶寬、分組延時和分組丟失率等參數描述的關于分組傳輸的質量。

QoS有3種服務模型：盡力而為（Best-Effort），綜合服務（IntServ）模型和區分服務（DiffServ）模型。

Best-Effort 是最簡單的服務模型，應用程序可以在任何時候，發出任意數量的報文，而且不需要事先獲得批準，也不需要通知網絡。對Best-Effort 服務，網絡盡最大的可能性來發送報文，但對時延、可靠性等性能不提供任何保證。對于一般的互聯網業務，如電子郵件，FTP等，這種服務模型就可以滿足需求。

綜合服務（IntServ, Integrated Service）模型在發送報文前，需要向網絡申請特定的服務。這個請求是通過信令（目前采用資源預留協議RSVP）來完成的，應用程序先通知網絡發送報文的流量參數和所需的服務質量請求（如帶寬、時延等），應用程序在收到網絡預留資源的確認信息后，才開始發送報文，發送報文被控制在流量參數規定的范圍內。

DiffServ模型是根據優先級標記，對特定的行為集合（BA）使用的逐跳轉發行為（PHB，Per-Hop Behavior），通過擁塞管理機制、流量整形、流量監管、擁塞避免等作相應的區別處理，從而實現端到端服務質量的保障。

DiffServ除盡力而為服務外，還可以提供以下兩種服務：

第一，加速轉發（EF，Expedited Forwarding）：提供嚴格的優先轉發服務。

第二，確保轉發（AF，Assured Forwarding）：提供傳送保證，并允許超額質量保證。

DiffServ對于數據分組的處理過程可以用圖1來說明：在DiffServ域的邊緣節點進行流量的分類、標記和流量控制，在DiffServ域中的節點，按照流量的分類標志執行PHB，進行轉發、擁塞管理、重標記等操作。

DiffServ和IntServ兩種服務模型比較起來，IntServ是更為嚴格意義上的服務保證，在無法確保資源需求的情況下不建立傳送通道，但其對設備要求較高，兼容性較差；DiffServ是區分類型、無連接狀態的保障模式，有更好的靈活性和可擴展性。在目前城域網中繼帶寬資源豐富、設備種類復雜的情況下，DiffServ是更適合的QoS服務模式。

3 結合青島城域網的現狀，合理部署QoS

3.1 VLAN規劃和使用

在城域網中部署QoS必然要涉及到VLAN的規劃和使用問題。目前，青島城域網除了光纖獨享的行業用戶采用單層VLAN的方式之外，普遍采用了QinQ（即Double VLAN）的方式，青島城域網VLAN的使用現狀如表1所示。

圖1 DiffServ處理數據分組的過程

表1 青島城域網VLAN使用現狀表

以上的使用情況沒有考慮IPTV多播業務，為此，提出表2所示的VLAN規劃的建議。

新的VLAN規劃建議是按照不同用戶不同業務分配不同VLAN的原則進行的，也充分考慮了現網的狀況，如果現網設備開通IPTV多播業務，可以按照新的規劃整改，對于新增設備嚴格按照規劃執行。

3.2 業務等級劃分和QoS策略使用

目前青島城域網中承載的業務除了一般的互聯網接入業務之外，還承載了大客戶的VPN業務，NGN的話音業務，還有目前正在試點的IPTV業務?？梢愿鶕@些業務類型定義3個業務等級，共使用3個標記，并分別使用不同的擁塞避免機制和QoS策略，如表3所示。

總體的QoS分類和標記規劃建議如表4所示。

在策略使用方面，主要進行了如下的考慮：

分類和標記策略：對電信級話音、MPLS VPN大客戶業務，基于端口和VLAN進行分類和標記。

隊列調度策略：隊列調度采用PQ加WFQ的方式，并對PQ進行限速，隊列的帶寬分配根據實際業務流量模型決定。

表2 青島城域網VLAN規劃建議表

擁塞避免策略：NGN業務等級設置在絕對優先級隊列，并預留了足夠的帶寬，且該業務等級中的控制流量不允許丟包，因此NGN業務等級不實施WRED，對其它隊列使用WRED調度。

限速和整形：針對公眾業務，在PE的入口根據多種方式進行限速。

3.3 在城域網中分層次分別部署QoS

按照城域網的不同層次，QoS的部署情況可以用如圖2進行說明。

3.3.1 接入網二層網絡QoS部署

不信任最終用戶帶來的CoS值，在網絡邊界啟用內層802.1q VLAN時，根據確認的業務進行CoS標記，嵌套外層VLAN時，將內層CoS復制到外層；信任上游三層網絡映射來的CoS值。

表3 業務等級分類及相應QoS策略

表4 QoS分類和標記表

一般二層以太網交換機支持4個隊列，讓相應的4類業務分別對應4個隊列，優先級最高的話音業務采用PQ隊列，預留2.5倍帶寬；IPTV和VPN業務分別放入兩個不同的WFQ隊列，預留2倍帶寬；最后普通上網業務使用剩余帶寬。

3.3.2 三層網絡QoS部署

對于三層網絡，一般采用DSCP來進行分類和標記。通過PQ或WFQ隊列調度技術對重要業務進行擁塞管理和擁塞避免，對于IP專線業務，如果用戶合同約定速率小于接入端口速率，采用流量監管策略（policing），限定用戶的CIR值，并根據合同約定或根據網絡容量情況，設置合理的突發流量，在設備支持的情況下采用雙速率三色標記，對超過部分進行降級重標記。

3.3.3 跨DS域的QoS部署

根據青島城域網現狀，跨DS域QoS部署有兩種情況：

（1）城域網——China169省網。 主要應用于用戶跨地市的關鍵業務保障或大客戶互聯網訪問保障?？蓞⒄涨笆龀怯蚓WQoS規劃，設計IP省網的QoS部署策略。

圖2 分層部署QoS策略圖

（2）城域網——IP承載A網。為實現本地軟交換的互聯，并逐步實現各分公司本地承載網絡的互通，按照現行的技術體制，可以通過集團公司統一建設的IP承載A網來實現。另外，某些使用城域網接入的集團軟交換類業務（如點對點視頻通信），也需要城域網與IP承載A網互聯（僅VPN互聯）。

當本地DS域內的QoS保障業務需要進入IP承載A網時，需要在IP承載A網的PE接入端口，按照集團統一規劃進行重標記，目前采用MPLS OPTION-A的方式實現VPN 跨域互聯。

4 結束語

在青島聯通城域網上逐步推進QoS部署，可以提高業務的服務質量和用戶感知度，支撐更多的寬帶差異化產品，促進寬帶業務的更好發展，為此應當根據業務發展的需要和投資建設綜合考慮，采取網絡超配擴容或采用QoS精細化的管理，以保障個別重點業務的服務質量要求。部署QoS的目的是根據業務分類盡可能的滿足業務對資源的需求，而非盡可能限制業務對資源的需求，即更多地使用擁塞管理而非流量監管。同時也應當認識到QoS并不能創造帶寬，但是可以有效地進行網絡資源管理。部署QoS時，盡可能在靠近用戶的地方進行流量的識別分類和標記。

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