QoS技術在西南地區TDM業務承載網的應用

王熠

【摘要】? ? QoS技術是指一個通信網絡通過對各種基礎技術的運用，形成一種安全機制，以解決網絡出現的延遲和擁塞等現象問題。本文分析了QoS技術在西南地區TDM業務承載網中的應用，利用TDM業務承載網搭建環境進行測試，驗證了基于空管業務的通信網絡QoS技術應用的有效性，并就未來地區業務網絡的發展提出了QoS技術在多業務承載環境下的部署建議。

【關鍵詞】? ? QoS? ? 部署機制? ? 多業務承載? ? TDM

引言：

近十年，中國民航處于飛速發展的階段，空管行業承載的業務量也不斷增多，引接業務種類更加多元化。新建成的西南地區TDM業務承載網替代了原來的ATM網，能夠在通信網絡出現擁塞時，利用QoS技術將有限的網絡資源合理地分配給不同的通信業務。本文分析了QoS 技術在西南地區TDM網中的應用，利用TDM網進行應用環境測試，驗證了基于空管業務的通信網絡QoS技術應用的有效性，并就未來地區業務網絡的發展提出了QoS技術在多業務承載環境下的應用建議。

一、QoS技術在西南地區TDM業務承載網應用分析

1.1? 西南地區TDM業務承載網現狀分析

西南地區TDM業務承載網用于承載空管安全保障業務，主要包括甚高頻語音信號、監視信號、AFTN轉報信號和管制移交電話等核心業務。該網以IP技術作為體制內核，使用新華三SR6616路由器作為匯聚設備搭建骨干承載網，業務落地設備MSR5680路由器和臺站接入設備MSR3660路由器搭建業務接入網。匯聚設備和業務落地設備之間為1G鏈路，完全能夠滿足雷達、甚高頻等核心業務的帶寬需求，暫不考慮部署QoS策略。而臺站接入設備和匯聚設備之間的租用的運營商鏈路帶寬通常只有2M，極有可能發生端口擁塞造成甚高頻、雷達等業務數據轉發丟棄，延時抖動變大等情況。

1.2? 西南地區TDM業務承載網QoS部署機制

TDM業務承載網以Diff-Serv多服務模型作為QoS路由機制，根據業務種類在路由節點處進行數據包分類，并利用不同的隊列技術來完成數據包的發送。一旦網絡出現擁塞，以各類業務的服務等級為原則， 差異化地通過流量控制和轉發來解決擁塞問題。

具體部署如下：將實時類業務作為快速傳送（Expedited Forwarding，EF）業務，在信號傳輸中使用優先隊列（Priority Queuing，PQ）來確保業務的帶寬和時延;將準實時類業務作為確保轉發（Assured Forwarding，AF）業務，在信號傳輸中使用帶寬等候隊列（Bandwidth Queuing，BQ）來容納該類業務，確保此隊列中傳輸業務的帶寬，但傳輸時延比EF業務高;其他種類業務作為盡力傳送（Best Effort，BE）業務，在不保證時延、帶寬等技術指標的前提下盡最大可能發送出去，得到TDM承載網業務分類如表1所示。

二、QoS技術在西南地區TDM業務承載網應用測試

2.1? QoS技術應用測試場景搭建

本次QoS技術應用測試在SR6616路由器和MSR3660路由器之間的2M鏈路進行。數據流來源為：甚高頻數據通過內話系統和電臺進行真機數據測試;雷達數據由發送端的真機雷達進行數據發送，接收端通過HCT-7000測試儀接收測試;普通數據流通過2端下掛PC電腦安裝Skydata.exe打流軟件進行互相打流測試。

2.1.1? 測試方案一

1.在無任何QoS保障情況下，將雷達、甚高頻等業務接入TDM承載網設備并將MSR3660和SR6616路由器之間鏈路帶寬限制為200Kb/s;

2.在MSR3660和MSR5680路由器兩側持續打入100M普通以太網數據阻塞MSR3660和SR6616路由器之間的鏈路端口;

3.在MSR3660和SR6616路由器互聯端口阻塞情況下，驗證甚高頻、雷達等業務傳輸是否正常。

2.1.2? 測試方案二

1.在QoS分別保障甚高頻業務EF隊列100Kb/s帶寬、雷達業務AF隊列100Kb/s帶寬的情況下，將雷達、甚高頻等業務接入TDM承載網設備并將MSR3660和SR6616路由器之間鏈路帶寬限制為200Kb/s;

2.在MSR3660和MSR5680路由器兩側持續打入100M普通以太網數據阻塞MSR3660和SR6616路由器之間的鏈路端口;

3.在MSR3660和SR6616路由器互聯端口阻塞情況下，驗證甚高頻、雷達等業務傳輸是否正常。

2.1.3 測試方案三

1.在QoS分別保障甚高頻業務EF隊列100Kb帶寬、雷達業務AF隊列100Kb帶寬的情況下，將雷達、甚高頻等業務接入TDM承載網設備并將MSR3660和SR6616之間鏈路帶寬限制為200Kb/s;

2.在MSR3660和MSR5680路由器兩側接入打流設備，將100M以太網數據流混入雷達業務的AF隊列阻塞MSR3660和SR6616路由器之間的鏈路端口;

3.驗證在AF隊列擁塞并丟包情況下，雷達業務、甚高頻業務是否正常。

2.2? QoS技術應用測試結果分析

經過現場多次模擬測試，得到以下測試結果：

1.測試方案一：甚高頻通信業務在內話系統和電臺之間通信異常無聲音;測試儀無法接收到雷達數據。

2.測試方案二：甚高頻通信業務在內話系統和電臺之間通信聲音清晰流暢、無異?，F象;測試儀接收雷達數據正常，測試儀無校驗錯誤和丟包。MSR3660 QoS隊列數據包統計如圖2顯示：普通隊列持續大量丟包，甚高頻EF隊列數據包正常轉發并且沒有丟包，雷達AF隊列數據包正常轉發并沒有丟包。

3.測試方案三： 甚高頻通信業務在內話系統和電臺之間通信聲音清晰流暢、無異?，F象;測試儀無法接收到雷達數據。MSR3660 QoS隊列數據包統計顯示：雷達AF隊列數據包正常轉發異常并持續丟包，甚高頻EF隊列數據包正常轉發并且沒有丟包。

通過以上測試結果可以看出，在無QoS機制保障的情況下，當路由器端口發生擁塞時甚高頻話音和雷達數據都無法正常發送。引入QoS機制保障后，路由器端口發生擁塞時能優先保障EF、AF隊列數據的發送，即使AF隊列混入大量數據流造成端口擁塞，也不影響優先級最高的EF隊列數據傳送。現階段，路由器已逐步替代原來的PCM設備作為空管核心業務的主要傳輸手段，QoS保障機制的引入能夠在路由器端口發生擁塞時保障核心業務的傳輸，確保空中交通管制服務的正常運行。

三、QoS 技術在多業務承載網的應用思考

隨著管制業務需求的不斷增加，西南地區大量的支線機場也需要同空管核心節點進行信息交互，完成相關業務的引接，IP業務的種類和數量越來越多，對網絡服務質量的要求也越來越高。民航通信網的正式投用將空管地區級的業務接入網絡分為承載空管核心業務的TDM網和多業務承載IP網，多業務承載網主要傳送氣象信息數據庫和業務會商數據、機場航行情報系統數據、空管辦公自動化系統數據、空管視頻會商數據、通用航空管理系統數據等信息。當前運營商專線的租賃價格并未隨著通信網絡的發展而降低，在有限傳輸帶寬下如何利用QoS技術部署多業務承載，保障相對用戶更為重要的業務實時可靠傳送。 多業務承載網可以利用區分服務、快速路由收斂和快速重路由等技術實現QoS保證，實現方式如圖3所示。

1.接入層的操作原則側重執行復雜流分類、流量監管、流量整形。首先進行復雜流分類，依據分組的網絡層、傳輸層、鏈路層信息，對符合相應規則的數據流執行預設操作;然后通過過濾、采樣、標記、流速控制等操作步驟，將流重新定向到指定的下一條來實現策略路由。該層使用PQ+WRR的隊列調度機制，采取WRED機制避免擁塞發生。

2.匯聚層的操作原則是通過對其他業務數據包的DSCP-EXP的映射轉換，完成隊列調度和擁塞避免;處理辦法是根據數據包各不相同的DSCP或EXP值采用PQ和WRR機制完成隊列調度，同時采取WRED機制避免擁塞發生。

3.核心層使用MDRR處理多種隊列的情形，采取WRED機制避免擁塞發生，從而實現基于硬件的流量整形、擁塞避免，確保最快速穩定的業務傳送。

四、結束語

隨著西南地區民航通信網絡的建設與發展，多種通信資源綜合化、多種業務傳輸一體化的傳輸網絡已初步形成規模。對于不同種類的業務傳輸需求，如何完善多業務傳輸服務質量保障體系是關鍵。本文首先分析QoS技術特點及當前TDM承載網的部署機制，通過搭建測試場景驗證了基于空管業務的通信網絡QoS技術應用的有效性，研究適應未來多業務承載環境的QoS部署機制。希望在業務網絡中部署QoS機制提高網絡資源的利用效率，同時保障業務傳輸的實時性和可靠性。

參? 考? 文? 獻

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