IP城域网QoS设计探讨.docVIP

IP城域网QoS设计探讨 摘　要　IP QoS技术已经被业界公认为解决目前IP网络建设及发展尴尬局面的主要技术之一，也是IP网络走向成熟运营的象征。文中首先简要的回顾IP QoS核心技术体制，接着分析和探讨了当前IP城域网发展过程中遇到的问题，最后着重针对IP城域网如何进行IP QoS实施进行了深入的探讨。 关键词　城域网　QoS　MPLS　RSVP 目前，随着互联网和各种应用业务的迅猛发展，尤其是语音、视频等多媒体业务的迅猛增长，IP网络也由原来单一的数据业务承载要求具备有多业务承载能力。经过业界多年的讨论，IP网络最终已经成为各种业务的统一承载平台，也是实现未来各种网络（NGN、3G等）融合的基石。然而，传统的IP网络是基于开放式架构和尽力而为的基础发展起来的，无法满足当前各种业务类型电信级的要求。针对业务类型的多样化、业务流量/流向的不确定性，如何有效地提供完善的QoS机制成为IP网络成为电信级网络的关键。 本文主要针对IP城域网如何实施QoS进行探讨。IP城域网作为运营商网络最重要的组成部分，也是实施QoS最主要的环节。此外，QoS在某种程度上也可以看作就是一种业务，是运营商对用户实施SLA服务的关键技术，因此对于城域网如何实施QoS十分值得研究。 1　QoS概述 目前，各大标准组织、科研单位及设备厂商等均争相研究的IP QoS技术，运营商为了提高网络运行效率，增加业务收入，在IP网络中也不同程度上部署QoS技术。IP QoS技术包括多个方面的内容，如带宽、时延、时延抖动等，城域网中的每种业务都对QoS有特定的要求，有些可能对其中的某些指标要求高一些，有些则可能对另外一些指标要求高些。在进行城域网QoS设计实施阐述之前，有必要对这些技术进行简要介绍。 1.1　IP QoS关键指标 IP QoS的目标是为用户提供端到端的服务质量保证或控制，根据网络状况以及业务的需求来管理带宽。主要包括如下： （1）业务可用性：指用户到Internet业务之间连接的可靠性。 （2）传输延迟：指两个参照点之间发送和接收数据包的时间间隔。 （3）延迟抖动：指在同一条路由上发送的一组数据流中数据包之间的时间差异。 （4）丢包率：指在网络中传输数据包时丢弃数据包的最高比率。数据包丢失一般是由网络拥塞引起的。 （5）吞吐量：指网络中发送数据包的速率，可用平均速率或峰值速率表示。 1.2　IP QoS主要解决方案 IP QoS技术一直在不断发展当中，从目前来看主要的解决方案有：综合业务模型（IntServ），区分业务模型（DiffServ），多协议标记交换＋区分业务（MPLS＋DiffServ）和流量工程（MPLS TE）等。 1. 综合业务模型（IntServ） IntServ（Integrated Services）模型是IETF在RFC1633上定义的，其基本思路借鉴了传统电路交换的思想，即在通信前首先通过信令协议（RSVP）建立端到端的通信路径以解决QoS问题。 这种模型的优点是能提供端到端的绝对的QoS保证，但由于每个节点都必须保留流的状态信息，设备负荷比较重，可扩展性较差。 2. 区分业务模型（DiffServ） 为了解决IntServ的局限性，IETF在RFC2475上提出了DiffServ（Differentiated Services）模型，又称为区分服务模型。其最基本思想是在网络边缘处将业务流划分为不同的区分服务类，一个业务流的差分服务类由IP包头的区分服务代码点（DSCP，DiffServ Code Point）来表示。在网络核心处则只是简单的根据DSCP字段执行相应的PHB行为即可。 目前DiffServ主要有三类业务类型，分别为EF（Expedite Forwarding）、AF（Assured Forwarding）和BE（Best Effort）。EF业务是一类低时延、低抖动、低丢包率的业务。AF业务提供一定程度的确保服务，分配了带宽和缓冲区，协议定义了4个服务级别，AF4 的优先级高，AF1的优先级低。此外，AF每个服务级别中又有3个丢弃优先级，因此，AF共有12个优先级别。BE为尽力而为的转发，没有任何QoS保证。 DiffServ这种模型实现比较简单，扩展性较好，但很难提供基于流的端到端服务质量保证。 3. 多协议标记交换＋区分业务（MPLS＋DiffServ） 多协议标签交换（MPLS）是一种结合第二层和第三层的交换技术，它引入了“显式路由”机制，对QoS提供了更为可靠的保证。此外，MPLS的报文头中包含一个3bit的EXP字段，通过该字段可以标记该MPLS报文的优先级，从而使设备在转发该MPLS报文时能根据优先级标志进行区别对待。 MPLS DiffServ是DiffServ在MPLS网络中的实现，在LSP中为