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NGN承載網(wǎng)的QoS實現(xiàn)

2003/02/12

1.QoS概述

　　在IP分組交換網(wǎng)上實現(xiàn)業(yè)務(wù)的端到端QoS的可以采取如下階段方案：

1、基于DiffServ或ToS；

2、基于Best-Effort（盡力而為）的流量工程；

3、基于Best-Effort（盡力而為）的流量工程+DiffServ或ToS；

4、基于DiffServ的流量工程，結(jié)合快速重路由等技術(shù)對實時業(yè)務(wù)的支持有望達(dá)到電信級QoS。

2.QoS的分層實現(xiàn)

　　NGN業(yè)務(wù)要求端到端的QoS保證，NGN業(yè)務(wù)端到端的QoS保證需要整網(wǎng)設(shè)備支持。目前采用Diff-Serv模型更符合城域網(wǎng)的現(xiàn)狀，要求城域網(wǎng)承載網(wǎng)轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備（L2/L3交換機(jī)、BAS、路由器）及NGN部件（軟交換、網(wǎng)關(guān)、IAD）應(yīng)支持Diff-Ser模式QoS特性，邊緣設(shè)備實現(xiàn)報文著色標(biāo)識，接入?yún)R聚轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備實現(xiàn)流量監(jiān)管、重分類、標(biāo)識、擁塞管理，骨干轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備根據(jù)標(biāo)識進(jìn)行高速轉(zhuǎn)發(fā)和擁塞管理。城域網(wǎng)中不同業(yè)務(wù)流的QoS要求是不同的，可以將語音、視頻、信令、數(shù)據(jù)等業(yè)務(wù)流應(yīng)分為不同優(yōu)先級，針對不同的業(yè)務(wù)設(shè)置不同優(yōu)先級，提供不同的QoS保證。

　　華為公司建議在城域網(wǎng)的各個層次采用Diff-Serv、超額帶寬、CAR、接入數(shù)量控制以及動態(tài)QoS策略等多種技術(shù)來保證NGN業(yè)務(wù)的端到端QoS。

2.1城域骨干層

　　目前各大運(yùn)營商的IP骨干網(wǎng)是一個輕載網(wǎng)，帶寬能得到很好保證，即使帶寬不足，也很方便增加帶寬。所以骨干網(wǎng)主要采取超額帶寬、Diff-Serv 來保證業(yè)務(wù)的QoS。

當(dāng)業(yè)務(wù)量增加時，骨干網(wǎng)有可能成為重載網(wǎng)。如果骨干網(wǎng)采用MPLS VPN建立NGN業(yè)務(wù)網(wǎng)，就可以采用MPLS Diff-Serv、MPLS TE、MPLS快速重路由等技術(shù)來保證骨干網(wǎng)業(yè)務(wù)的QoS。
　　

2.2城域匯聚層和接入層

　　寬帶交換資源短期內(nèi)還很昂貴，城域接入資源的寬帶化實現(xiàn)困難，所以在城域網(wǎng)匯聚層和接入層存在帶寬收斂，必須采取相應(yīng)QoS技術(shù)，保證NGN業(yè)務(wù)的質(zhì)量。

1、 業(yè)務(wù)優(yōu)先級劃分(Diff-Serv模型)。

　　在FTTB+LAN接入時，L2交換機(jī)采用VLAN進(jìn)行業(yè)務(wù)隔離，并為不同業(yè)務(wù)接入端口分配不同的優(yōu)先級，從而提供二層QoS（802.1p）保證。L2交換機(jī)將NGN業(yè)務(wù)配置為高優(yōu)先級，保證NGN業(yè)務(wù)優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)，出現(xiàn)擁塞時采用隊列調(diào)度算法優(yōu)先保證話音數(shù)據(jù)流的轉(zhuǎn)發(fā)。城域匯聚層BAS識別接入設(shè)備的業(yè)務(wù)，為NGN業(yè)務(wù)流分配高優(yōu)先級，保證NGN上行流的業(yè)務(wù)質(zhì)量，同時BAS具有二層優(yōu)先級標(biāo)識和三層優(yōu)先級標(biāo)識相互映射能力，對于下行流可按三層優(yōu)先級進(jìn)行隊列調(diào)度，同時將三層優(yōu)先級標(biāo)識（DSCP/TOS）映射為二層優(yōu)先級（802.1p）,以保證下行流的QoS。

2、用戶接入流量及數(shù)量限制

　　所有用戶接入BAS，BAS通過CAR可以對不同的用戶限制帶寬,PC分配較低的優(yōu)先級及帶寬，而對IAD分配較高的優(yōu)先級和帶寬，防止普通用戶對帶寬的無節(jié)制濫用。PS可以動態(tài)收集BAS設(shè)備的帶寬使用情況，同時通過與軟交換的交互，了解NGN業(yè)務(wù)的帶寬需求，從而在BAS上可按用戶及業(yè)務(wù)的粒度進(jìn)行動態(tài)QoS策略配置，為用戶提供差異性業(yè)務(wù)，保證用戶的SLA。PS可以下發(fā)QoS策略給BAS，BAS交換機(jī)可以進(jìn)一步通過協(xié)議（各廠家私有協(xié)議）下發(fā)QoS策略給下掛的L2交換機(jī)。


2.3NGN邊緣接入層

　　NGN邊緣接入層設(shè)備（IAD、網(wǎng)關(guān)）支持Diff-Serv模型，對不同的業(yè)務(wù)流應(yīng)具有分類標(biāo)識功能，包括二層和三層標(biāo)識，以便NGN承載網(wǎng)設(shè)備根據(jù)標(biāo)識對不同的業(yè)務(wù)提供相關(guān)的QoS保證。NGN邊緣接入層設(shè)備應(yīng)具有控制接入用戶數(shù)目的功能，出口帶寬應(yīng)大于滿負(fù)荷時的業(yè)務(wù)流量，以保證NGN業(yè)務(wù)的QoS。

3.IP語音時延分析及解決方法

　　NGN網(wǎng)絡(luò)首先要解決實時語音業(yè)務(wù)的QoS，VOIP語音業(yè)務(wù)的特點就是對數(shù)據(jù)包的時延、丟失和抖動比較敏感。下圖是對語音時延的分析，可以看出媒體網(wǎng)關(guān)是主要產(chǎn)生時延的設(shè)備。


　　端到端的時延可以分成兩個部分：固定時延和可變時延。固定時延包括CODEC時延和打包時延。固定時延是和采用的壓縮算法，打包的語音數(shù)據(jù)量相關(guān)的。這部分的時延優(yōu)化的可能性不大，通過選擇合適的壓縮算法，減少打包數(shù)據(jù)量，合理分配DSP的負(fù)荷，采用設(shè)計良好的Pipeline處理流程等方法可以改進(jìn)這部分的時延。

　　可變時延包括：排隊/緩存時延，串行化時延，去抖時延。這些和設(shè)備的端口速率，網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載情況，經(jīng)過的網(wǎng)絡(luò)路徑、設(shè)備對QOS的支持方式、實現(xiàn)的QOS算法等密切相關(guān)。特別是去抖時延與承載網(wǎng)絡(luò)的抖動指標(biāo)密切相關(guān)，通過采用合適的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以顯著降低語音通過網(wǎng)絡(luò)是引入的抖動，從而減少去抖時延。

　　Codec、打包和去抖這些功能都是在網(wǎng)關(guān)上實現(xiàn)的，因此毫無疑問網(wǎng)關(guān)是影響語音時延的關(guān)鍵設(shè)備。但是網(wǎng)絡(luò)的抖動性能指標(biāo)，確是一個非常重要的因素。

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