簡析IP城域網QoS全網部署的實施方案

中圖分類號：TP 文獻標識碼：A 文章編號：1008-925X(2012)O8-0103-02

摘要：IP城域網由單一互聯網訪問業務需求，逐漸演變為多業務的承載媒體，流量、成本、業務識別與業務優先等級的矛盾，引發QOS實施成為必然趨勢。本文著重現有IP城域網QOS已部署的效果，總結QOS部署原則、位置與方案的相關要點，提出適用于IP城域網QOS部署的具體實施內容。

關鍵詞：IP城域網 QOS PQ 隊列 MPLS

一、 概述

當前，建設統一的多業務IP承載網，以取代已往多種業務、多種體制的電信網絡，從而實現統一承載、統一運營、統一管理、統一維護，以便降低運營成本，提高業務部署的靈活性和盈利能力，已經成為運營商的共識。對于這樣一張統一的多業務IP承載網來說，QoS是與HA（High Availability，高可用性）同等重要的基本要求。

QoS ( Quality of Service ) 是指IP網絡的一種能力，即在跨越多種底層網絡技術（FR、ATM、Ethernet、SDH等）的IP網絡上，為特定的業務提供其所需要的服務。衡量IP QoS的技術指標包括：

1）帶寬/吞吐量 - 指網絡的兩個節點之間特定應用業務流的平均速率。

2）時延 - 指數據包在網絡的兩個節點之間傳送的平均往返時間。

3）抖動 - 指時延的變化。

4）丟包率 - 指在網絡傳輸過程中丟失報文的百分比，用來衡量網絡正確轉發用戶數據的能力。

部署QOS的意義：

一方面：不同的用戶及業務對帶寬、時延、抖動等各方面的要求是不同的，通過有效地實施各項QoS技術，使得網絡運營商能夠有效地控制網絡資源及其使用，能夠在單一IP網絡平臺上融合語音、視頻及數據等多種業務，能夠在現有網絡上細分客戶、針對不同的客戶需求提供特色的差別業務、以便能迅速獲得利益回報、從而進一步擴大市場占有率、提高市場競爭力。

另一方面：部署QOS后并不能解決網絡重載的問題，在城域網內部署QOS主要用來解決在有突發故障或中繼鏈路中斷導致網絡擁塞的情況下，對重要業務進行保障，使其在網絡擁塞的情況下，保證其可靠的轉發。

二、 部署QOS的位置

IP城域網內全面部署QOS，包括接入層網絡、城域網及IP承載A網之間均需部署QOS。

三、 QOS部署原則

1.QoS部署總體原則：

1) 原則上在業務接入端口入方向實施分類、標記和限速；業務側出方向實施流量整形（如果業務側端口接入多個不同等級的業務，則業務側出方向還要實施隊列調度和擁塞避免）；網絡側出方向實施隊列調度和擁塞避免。

2) 在部署PQ隊列時，建議根據業務需求對PQ隊列進行限速。

3) 建議在網絡邊緣（接近用戶和業務源）做流分類（復雜流分類），以減少后期分類的復雜度；在匯聚層以上設備只做簡單流分類，以降低設備處理負擔。

2.業務優先級劃分原則：

綜合城域網所有流量類型，對業務優先級的劃分可以遵循如下原則：

1) 網絡控制(network control，nc)，包括BGP路由協議、OSPF路由協議、LDP、組播控制協議等路由協議和網絡控制協議，應按照最高優先級保證。

2) 實時業務(real time，rt)，包括NGN、移動業務的語音和信令流量，也應按照最高優先級保證。

3) 商務業務(business，bn)，包括自營的IPTV業務、部分大客戶業務，網絡管理telnet、ssh、snmp，需要一定帶寬的保證。

四、部署方案

1、QOS區域的劃分：

客戶端、城域網接入層、城域網骨干層、省網核心、IP承載網，其中邊界部分為紅色線標識的部分。

2、總體部署方案：

1）在邊界端口入方向，主要任務是對流量進行分類和標記

(Classification Marking)、映射和重標記(Mapping， Remarking)、限速/流量整形(Policing/Shaping)。

2） 在邊界端口出方向，主要任務是對流量進行整形和調度

(Shaping/Scheduling)。

3） 對于內部網絡設備，主要任務是對其出方向的流量進行整形和調度(Shaping/Scheduling)。

3、分層部署方案

1）部署原則：城域網接入層為L2網絡包括從SR以下（不包括SR）到用戶之間的所有網絡設備，針對現網狀況，所有通過MPLS VPN承載的語音業務均為xPON接入，因此基于優先保護自有業務的原則，接入層QoS部署也優先考慮承載語音業務所需的設備，由于目前接入層設備型號繁多，各類設備性能和功能不盡相同，為了保證設備和網絡的穩定，對于承載其他業務（包括有QoS需求的大客戶業務）的設備，暫時不進行統一部署，各地可根據實際情況，在保證網絡和設備穩定運行的前提下酌情、酌量部署，部署方案與本次接入層方案原則一致。

2）部署方式：與核心網絡不同，本層所有設備不啟用MPLS協議，網絡上的各種業務流量通過基于端口的VLAN區分， 因此在城域網接入層設備上將利用802.1p完成QoS部署。

3）部署方案：目前各地xPON設備物理上行基本分為2種情況：GE直聯或通過L2交換網絡GE上聯到SR。

核心層：

需部署QoS的城域網核心網絡包括業務路由器(SR)、核心匯聚路由器、核心路由器(CR)（此部分網絡為QoS的Diff-Serv域）。如果需要對進入網絡的流量或網絡中的流量進行分類管理和限制（例如對語音、視頻、數據等業務分別對待，分配不同的帶寬、保證不同的時延；對來自不同用戶的流量分別對待，保證不同的帶寬和優先級），則需要根據報文的DSCP值、協議類型、IP地址、端口號等參數對不同分類的業務提供差別服務，配置基于復雜流分類的QoS流量策略。

3.1QoS流分類原則:

城域網核心層內部網絡流分類原則、核心層與ASBR之間流分類原則與核心層與接入層之間流分類原則：

3.2流分類方法:

SR作為城域網二層網絡與三層網絡的分界點，是Diff-Serv域的邊界路由器。對于由二層網絡進入的流量通過VLAN ID進行流分類，對于其它設備(除ASBR外)，信任互聯設備的流分類。

3.3標識方法:

統一使用MPLS EXP標識方法

3.4Remark機制:

SR設備對于由二層網絡進入的流量重新標記為MPLS EXP的相應標記，其它設備信任互聯設備的標記。

五、總結

IP城域網QoS解決方案是構建多業務承載IP城域網的關鍵，其是提升網絡性能的一種機制，是用來解決網絡延遲和阻塞等問題的一種技術，但仍然需要網絡進行相適應地規化與優化，方可能在一定程度上解決IP城域網承載多業務的優先等級問題。

參考文獻：

[1]蔣松.IP網絡QOS機制與SLA保證[J].科技資源，2008（1）

[2]NE5000E產品手冊.深圳：華為公司，2011