XX工程技术方案建议书QoS设计.doc

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1、1 QoS 设计1.1 概述 IP QoS ( Quality of Service ) 是指IP网络的一种服务质量能力，即在跨越多种底层网络技术（FR、ATM、Ethernet、SDH等）的IP网络上，为特定的业务提供其所需要的服务。衡量IP QoS的技术指标包括：l 带宽/吞吐量：指网络的两个节点之间特定应用业务流的平均速率；l 时延：指数据包在网络的两个节点之间传送的平均往返时间；l 抖动：指时延的变化；l 丢包率：指在网络传输过程中丢失报文的百分比，用来衡量网络正确转发用户数据的能力；l 可用性：指网络可以为用户提供服务的时间的百分比。不同的业务对IP QoS技术指标的要求是不同的，通

2、过有效地实施各项IP QoS技术，使得网络管理人员能够有效地控制网络资源及其使用，能够在单一IP网络平台上更好的融合语音、视频及数据等多种业务。1.2 IP QoS服务模型选择随着人们认识问题的逐步深入，IP QoS技术的发展经历了一个漫长、曲折的过程，如下图所示：QOS的演进1.2.1 Best Effort模型Best-Effort是一个单一的服务模型，也是最简单的服务模型。应用程序可以在任何时候，发出任意数量的报文而且不需要事先获得批准，也不需要通知网络。对Best-Effort服务，网络尽最大的可能性来发送报文，但对时延、可靠性等性能不提供任何保证。Best-Effort服务是现在In

3、ternet的缺省服务模型，通过先入先出FIFO 队列来实现。1.2.2 IntServ模型IntServ的实现目前主要是通过RSVP信令协议。IntServ模式要求在IP网络中为每个Flow提供独立的QoS，包括时延、丢包等参数。由于IP网络中的Flow数量巨大，路由器需要为每个Flow维护一个状态表，就需要耗费极大的CPU性能和内存，以目前路由器的性能来讲是不现实的，而且随着IP网络流量和用户的增加，路由器需要处理的Flow数量将随之增加，也会带来扩展性问题。可以说基于RSVP的IntServ解决方案是在IP QoS方面一次失败的尝试，进而出现了DiffServ 形式的“粗粒度”模式。1.

4、2.3 DiffServ模型区分服务（DiffServ）是IETF工作组为了克服InterServ的可扩展性差在1998年提出的另一个服务模型，目的是制定一个可扩展性相对较强的方法来保证IP的服务质量。DiffServ 将流量分成少量等级并按每个等级分配网络资源，从而解决了QoS可扩展性问题。为了避免采用信令协议，它以6位DiffServ差分服务标记字段（Different Service Code Point，简称DSCP）字段，直接在数据包上标记等级。DSCP决定网络中特定节点上数据包的QoS 行为，称之为逐跳行为(PHB) ，按照数据包的调度和丢弃优先级来表示。从实施的角度看，PHB 可

5、看成是用于转发的数据包队列、当队列超出限制条件时的丢弃可能性、分配给每个队列的资源（缓冲和带宽）、以及为一个队列服务的频率。IETF 定义了14个标准的PHB：l 尽力而为（BE）。不需要进行特殊处理的流量。l 快速转发（EF）。延迟最小，丢包率低的流量。从实际的角度看，这意味着用于EF 流量的队列，其数据包到达阿速率低于服务速率，因此不可能由于拥塞造成抖动、延迟和丢包。话音和视频流是典型的映射到EF的流量：它们的传输速率恒定，并要求最低的延迟和丢包率。12个有保证转发（AF）的PHB。每个PHB按队列号和丢弃优先级定义。IETF 建议使用四个不同队列，每个队列应用三个优先级，总共12个不同的

6、AF PHB 。AF PHB 的命名惯例是Afxy， x指队列号，y指丢弃优先级的级别。因此，AF1y的所有数据包都将放置在同一个转发队列中，确保当来自单一应用的数据包只在丢弃优先级方面存在差别时，不会乱序。AF PHB适用于需要速率保证，但不需要延迟或抖动限制的流量。虽然IETF 为每个标准的PHB都定义了推荐的DSCP值，但设备厂家允许网络运营商重新定义DSCP与PHB 之间的映射，并定义非标准的PHB。需要注意的重要事情是，一旦为数据包标记了特殊的DSCP值，就定义了其通过的每一跳的QoS 处理。因此，为了确保一致的QoS 行为，必须维护一致的DSCP-to-PHB 映射。这种要求产生了

7、DiffServ 域的概念，它是一系列具备DiffServ 能力的节点，其特征如下：1)一套通用定义的PHB；2) 相同的DSCP-to-PHB 映射；和3)统一的业务提供策略。DiffServ 域通常运行在单一管理权限下。在DiffServ 域的边缘，流量被标记了DSCP值，以形成所需的逐跳行为和最终所需的QoS 。DiffServ模型只包含有限数量的业务级别，状态信息的数量少，实现简单，是一种可扩展的QoS解决方案。但是需要注意的问题，如果流量的传输路径不能提供足够的资源，它将无法保证QoS 。因此DiffServ模型常常应用于轻载的网络环境下。DiffServ模型可应用于IP网络及MPL

8、S 网络，MPLS与DiffServ的结合称为MPLS DiffServ。1.2.4 MPLS DiffServDiffServ的基本机制是在网络边缘，根据业务的服务质量要求将该业务映射到一定的业务类别中，利用IP分组中的DS字段（由TOS域而来）唯一标记该类业务，然后，骨干网络中的各节点根据该字段对各种业务采取预先设定的服务策略，保证相应的服务质量。DiffServ的这种对服务质量的分类和标签机制和MPLS的标签分配十分相似，事实上，基于MPLS的DiffServ就是通过将DS的分配与MPLS的标签分配过程结合来实现的。MPLS DiffServ在RFC3270定义，要求通过MPLS包头中的

9、EXP值携带DiffServ PHB，标签交换路由器（LSR）在做出转发决策时要考虑MPLS EXP值。但是DiffServ PHB最多可以支持64个编码值，如何承载在只有8个不同值的EXP字段中？MPLS DiffServ提供两种解决方案，E-LSP与L-LSP方案。可参考下图：L-LSP和E-LSP方案E-LSP路径，即由EXP位决定PHB的LSP。该方法适用于支持少于8个PHB的网络，特定的DSCP直接映射为特定的EXP，标识到特定的PHB。在转发过程中，LSP决定转发路径，但是EXP决定在每一跳LSR上的调度和丢弃优先级，因此同一条LSP可以承载8类不同PHB的流，通过MPLS头部的E

10、XP域来进行区分。EXP可以直接从IP报文的DSCP直接映射得到，也可以在转发的过程中重新更改。这种方法不需要信令协议转PHB信息，而且标签使用率较高，状态易于维护。L-LSP路径，即由标签和EXP共同决定PHB的LSP。该方法适用于支持任意数量PHB的网络。在转发过程中，标签不仅用于决定转发路径而且决定在LSR上的调度行为，而EXP位则用于决定数据包的丢弃优先级。由于通过标签来区分业务流的类型，因此需要为不同的流建立不同的LSP。这种方法需要使用更多的标签，保存更多的状态。目前业界主流厂家MPLS DiffServ方案多采用E-LSP方案。而L-LSP更多的用于传统ATM、Frame-Rel

11、ay网络和DS Aware TE中。同IP DiffServ类似，如果流量的传输路径不能提供足够的资源，它将无法保证QoS 。因此MPLS DiffServ模型也常常应用于轻载的网络环境下。1.2.5 MPLS TE流量工程用于实现性能目标，如网络资源优化以及将流量放置在特殊链路上等等。从实际角度看，这意味着要从源到目的地来计算路径（路径要受一定的限制），并沿这条路径转发流量。沿此类路径转发流量不可能通过IP实现，因为IP转发决策是在每一跳中独立决定的，而且只基于数据包的IP目的地址。MPLS TE可沿任意路径轻松实现流量转发。MPLS TE的显式路由功能允许LSP的发送方进行路径计算，沿路径

12、建立MPLS转发LSP，并将数据包映射到这个LSP中。数据包一旦映射到LSP 中，便可基于标签对其进行转发，任何中间跳将不会基于数据包的IP目的地来做出独立的转发决策。当网络中存在多条并行或可选的路径时，MPLS TE就可以不按照最短路径来设计LSP，从而达到资源的有效利用。需要注意的是：MPLS-TE是将所有DiffServ 服务类别汇聚在一个级别上进行操作，换句话讲，MPLS TE 不能区分一个LSP内不同业务服务等级，它不可能基于每个服务类别提供带宽保证。因此IETF开发DS-Aware TE来解决DiffServ模型以及TE所不能解决的一些问题。1.2.6 DS-Aware TEDif

13、f-Serv作为一种QoS解决方案，其主要实现机制是对流量按照服务类型（Class of Service）进行划分，基于服务类型提供不同的QoS保证。而MPLS TE作为流量工程解决方案，主要用于对网络资源的使用进行优化。Diff-Serv-Aware TE即DS-TE结合上述两者的优势，能够基于按服务类型划分的流量进行网络资源优化，即，对不同的服务类型进行不同的带宽约束。概括来说，DS-TE将不同服务类型的流量与LSP进行映射，使流量经过的路径符合对其服务类型的流量工程约束条件。MPLS DS-TE解决了以下几个方面的QOS问题：1) 如何为不同服务类型的流提供不同的带宽并合理分配QOS队列

14、2) 如何为不同服务类型的流建立所需带宽的路径3) 如何保证链路带宽的有效利用4) 如何保证不同服务类型的流在每一跳节点上的PHB5) 如何限制LSP转发的流量超过分配给它的资源限制1.2.7 总结通过上面的分析可以看出，在众多的QoS技术中，DiffServ 及MPLS TE、MPLS DiffServ-Aware TE将成为主流的QoS技术。同时也应看到，IP QoS技术即使发展到今天，也不存在这样一种技术可以提供类似于PSTN网络的、全网范围的、端到端的、基于流的QoS，原因是多方面的，涉及到IP网络业务、技术及设备等多方面的因素。因此解决现有网络的QoS问题，需要详细分析网上各类业务的

15、流量模型、业务模型，详细分析现有网络的各个环节、找出影响业务QoS的关键因素所在，充分运用各种QoS技术（如IP QoS及各种二层网络的QoS技术），从IP承载网、业务终端和应用程序以及用户管理（包括认证与计费等）等多方面着手，提供QoS解决方案。华为3Com公司的网络产品已经全面提供对IP DiffServ解决方案的支持：完全兼容IETF DiffServ解决方案的相关标准，包括RFC2474、RFC2475、RFC2497、RFC2498；支持以IP Precedence或DSCP作为QoS带内信令，可灵活配置；支持DiffServ相关的功能组件，包括流量调节器（包括分类器、标记器、测量单

16、元、整形器和丢弃器等）和各类PHB（拥塞管理、拥塞避免等）。华为3Com的网络产品已经全面提供对MPLS DiffServ解决方案的支 持 ：采用E-LSP方案，以MPLS EXP作为QoS信令；所有的DiffServ功能组件（流量调节器和各类PHB）均为EXP做了扩展。目前，华为3Com公司网络产品已提供对MPLS DS-TE解决方案的支持。华为3Com QoS整体解决方案由其核心路由软件平台 - COMWARE提供，华为3Com公司所有采用COMWARE的产品，包括AR系列中低端路由器、NE系列高端路由器、S系列以太网交换机，均可相互配合提供端到端的QoS解决方案。1.3 QOS技术简介1

17、.3.1 DiffServ相关技术IP DiffServ模型与MPLS DiffServ模型除标记技术不同外，其它流分类、流量监管、流量整形、拥塞管理和拥塞避免所采用相同的技术。流分类与标记：流分类依据一定的匹配规则识别出对象。标记是设置IP报文的DSCP或者MPLS EXP位。l 流量监管：对进入路由器的特定流量的规格进行监管。当流量超出规格时，可以采取限制或惩罚措施，以保护网络资源不受损害。l 流量整形：一种主动调整流的输出速率的流控措施，通常是为了使流量适配下游路由器可供给的网络资源，避免不必要的报文丢弃和拥塞。l 拥塞管理：网络拥塞时必须采取的解决资源竞争的措施。通常是将报文放入队列中

18、缓存，并采取某种调度算法安排报文的转发次序。l 拥塞避免：过度的拥塞会对网络资源造成损害。拥塞避免监督网络资源的使用情况，当发现拥塞有加剧的趋势时采取主动丢弃报文的策略，通过调整流量来解除网络的过载。在这些流量管理技术中，流分类是基础，它依据一定的匹配规则识别出报文，是有区别地实施服务的前提；而流量监管、流量整形、拥塞管理和拥塞避免从不同方面对网络流量及其分配的资源实施控制，是有区别地提供服务思想的具体体现。1.3.1.1 流分类流分类采用一定的规则识别符合某类特征的报文，它是有区别地进行服务的前提和基础。流分类规则可以使用IP报文头的ToS字段的优先级位或区分服务编码点DSCP（Differ

19、entiated Services Codepoint），识别出有不同优先级特征的流量；也可以由网络管理者设置流分类的策略，例如综合源地址、目的地址、MAC地址、IP协议或应用程序的端口号等信息对流进行分类。分类的结果是没有范围限制的，它可以是一个由五元组（源地址、源端口号、协议号码、目的地址、目的端口号）确定的狭小范围，也可以是到某网段的所有报文。COMWARE QOS软件支持丰富的业务分类标准，可广泛应用于传统IP、ATM、Frame Relay帧中继、MPLS和以太网等多种业务网络中。支持识别多种应用层协议，能根据报文二层至七层详细信息进行业务分类，可区分语音、视频、文件传输、WEB浏览

20、等不用应用提供不同的QOS服务。标记是将IP报文的IP优先级或者DSCP进行设置。对于MPLS QoS，所谓标记就是MPLS报文中的EXP域进行设置。对于VLAN QoS，所谓标记就是VLAN报文中的8021P域进行设置。下游（downstream）网络可以选择接收上游（upstream）网络的分类结果，也可以按照自己的标准重新进行分类。1.3.1.2 流量监管与整形流量监管TP（Traffic Policing）的典型应用是监督进入网络的某一流量的规格，把它限制在一个合理的范围之内，或对超出的部分流量进行“惩罚”，以保护网络资源和运营商的利益。通常的用法是使用承诺访问速率CAR（Commit

21、ted Access Rate）来限制某类报文的流量，例如可以限制HTTP报文不能占用超过50%的网络带宽。如果发现某个连接的流量超标，流量监管可以选择丢弃报文，或重新设置报文的优先级。COMWARE QOS软件支持单速双色和双速三色的令牌桶算法，对超出规格的流量可以实施预先设定好的监管动作。这些动作可以是：l 转发。例如对评估结果为“符合”的报文继续正常转发的处理，也可以为DiffServ提供标记DSCP服务再转发；l 丢弃。例如对评估结果为“不符合”的报文进行丢弃；l 改变优先级并转发。例如对评估结果为“部分符合”的报文，将之标记为其它的优先级后再进行转发；l 进入下一级的监管。流量监管可

22、以逐级堆叠，每级关注和监管更具体的目标。流量整形TS（Traffic Shaping）的典型作用是限制流出某一网络的某一连接的流量与突发，使这类报文以比较均匀的速度向外发送，是一种主动调整流量输出速率的措施。流量整形通常使用缓冲区和令牌桶来完成，流量整形与流量监管的主要区别在于，流量整形对流量监管中超出流量规格的报文进行缓存。当令牌桶有足够的令牌时，再均匀的向外发送这些被缓存的报文。流量整形与流量监管的另一区别是，整形可能会增加延迟，而监管几乎不引入额外的延迟。1.3.1.3 拥塞管理对于网络单元，当分组到达的速度大于该接口发送分组的速度时，在该接口处就会产生拥塞。如果没有足够的存储空间来保存

23、这些分组，它们其中的一部分就会丢失。分组的丢失又可能会导致发送该分组的主机或路由器因超时而重传此分组，这将导致恶性循环。拥塞管理的中心内容就是当拥塞发生时如何制定一个资源的调度策略，决定报文转发的处理次序。COMWARE QOS软件提供丰富的调度策略，每一种调度策略都为一种关键业务应用而设计，如下表所示。各种调度策略适用的业务类型类型队列数优点缺点FIFO11、不需要配置，易于使用。2、处理简单，延迟小。1、所有的报文，无论紧急与否，语音还是数据，均进入一个“先进先出”的队列，发送报文所占用的带宽、延迟时间、丢失的概率均由报文到达队列的先后顺序决定。2、对不配合的数据源（即没有流控机制的流，如

24、UDP报文发送）无约束力，不配合的数据源会造成配合的数据源（如TCP报文发送）带宽受损失。3、对时间敏感的实时应用（如VoIP）的延迟得不到保证。PQ4可对不同业务的数据提供绝对的优先，对时间敏感的实时应用（如VoIP）的延迟可以得到保证。对优先业务的报文的带宽占用可以绝对优先。1、需配置，处理速度慢。2、如果不对高优先级的报文的带宽加限制，会造成低优先级的报文得不到带宽。CQ161、可对不同业务的报文按带宽比例分配带宽。2、当没有某些类别的报文时，能自动增加现存类别的报文可占的带宽。需配置，处理速度慢WFQ可配置1、配置容易。2、可以保护配合（交互）的数据源（如TCP报文发送）的带宽。3、可

25、以减小延迟抖动。4、可以减小数据量小的交互式应用的延迟。5、可以为不同优先级的流分配不同的带宽。6、当流的数目减少时，能自动增加现存流可占的带宽。处理速度比FIFO要慢。但比PQ、CQ要快。CBQ可配置（064）1、可以对数据根据灵活、多样的分类规则进行划分，分别为EF（加速转发）、AF（确保转发）、BE（尽力转发）业务提供不同的队列调度机制。2、可以为AF业务提供严格、精确的带宽保证，并且保证各类AF业务之间根据权植按一定的比例关系进行队列调度。3、可以为EF业务提供绝对优先的队列调度，确保实时数据的时延；同时通过对高优先级数据流量的限制，克服了PQ的低优先级队列可能“饿死”的弊病。4、对于

26、尽力转发的缺省类数据，提供WFQ队列调度。系统开销比较大1.3.1.4 拥塞避免为避免TCP全局同步现象，可使用RED（Random Early Detection，随机早期检测）或WRED（Weighted Random Early Detection，加权随机早期检测）。拥塞避免与不同的队列机制配合时，具有不同的丢弃特性：l 当队列机制采用WFQ时，可以为不同优先级（precedence）的报文设定不同的队列长度滤波系数、上限、下限、丢弃概率，从而对不同优先级的报文提供不同的丢弃特性。l 当队列机制采用FIFO、PQ、CQ时，可以为每个队列设定不同的队列长度滤波系数、低限、高限、丢弃概率，

27、为不同类别的报文提供不同的丢弃特性。l 当WRED和WFQ配合使用时，可以实现基于流的WRED。这是因为，在进行分类的时候，不同的流有自己的队列，对于流量小的流，由于其队列长度总是比较小，所以丢弃的概率将比较小。而流量大的流将会有较大的队列长度，从而丢弃较多的报文，保护了流量较小的流的利益。1.3.2 MPLS-TE 技术流量工程的性能指标包括两个方面：（1）面向业务的性能指标：增强业务的QOS性能。例如对分组丢失、时延、吞吐量以及服务等级协定SLA（Service Level Agreement）的影响；（2）面向资源的性能指标：优化资源利用。带宽是一种重要的资源，对带宽资源进行高效管理是流

28、量工程的一项中心任务。MPLS TE结合了MPLS技术与流量工程，通过建立到达指定目的的LSP隧道进行资源预留，使网络流量绕开拥塞节点，达到平衡网络流量的目的。MPLS-TE可以为流建立有带宽保证的路径，其具体方法：每条链路下都可以配置带宽（最大物理带宽、最大可预留带宽），IGP扩展将发布这些信息，生成TEDB；在流量入口建立LSP路径时，可以指定LSP所需要的带宽；CSPF进行计算时会计算出满足带宽、时延等要求的路径；最后RSVP-TE根据计算结果建立路径。MPLS-TE的链路优先级可以用于将某些LSP标记为比其他LSP更重要，允许其抢占低优先级LSP的带宽资源，这样确保了：（1）在缺少重要

29、LSP的情况下，可以利用低优先级LSP预留资源；（2）重要LSP始终沿最优路径建立，不受已有预留的影响。MPLS-TE用两个优先级属性来决定是否可以进行抢占：建立优先级（Setup Priority）和保持优先级（Holding Priority），并定义了8个优先级，优先级的范围是0-7，0最重要。建立优先级用于在建立LSP时控制对资源的接入，而保持优先级用于对已建立LSP的资源访问。例如，当新建一条路径Path1时，如果需要与已建立的路径Path2争夺资源，只有当Path1的建立优先级高于Path2的保持优先级时，Path1才能抢占成功。MPLS TE的自动带宽调整特性基于隧道进行流量统计

30、，按照指定频率在一定范围内调节隧道的带宽，可以达到当用户业务增多时，自动调整分配给这些LSP的带宽。另外，当LSP隧道故障或网络的某一节点发生拥塞时，MPLS TE可以通过备份路径和快速重路由FRR（Fast ReRoute），提供保护。使用MPLS TE，网络管理员只需要建立一些LSP和旁路拥塞节点，就可以消除网络拥塞。随着LSP数量的增长，还可以使用专门的离线工具进行流量分析。1.3.3 MPLS DS-Aware TE技术普通MPLS TE没有区分流量类型，建立隧道时只知道带宽需求，不知道服务类型需求，无法为不同服务类型合理分配QOS队列。MPLS DiffServ-Aware TE解决

31、了这个问题，这种技术在建立隧道时不但指定带宽的需求，还指定了服务类型的需求，可以有针对性的分配QOS队列。MPLS DS-TE中引入了级别类型（CT）的概念，IETF要求支持最多8个CT，从CT0到CT7。一个DiffServ-TE LSP只能传送一个CT的流量。流量如何映射到CT上一般由设备厂商决策，例如一个CT可以传递多个DiffServ服务等级的流量，但建议这些流量都映射到相同的队列中，这样同一个CT能保证基本相同的队列延迟。语音和数据通常被映射到两个DiffServ PHB中：EF用于语音，BE用于数据，那么CT0可以映射到BE队列，CT1可以映射到EF队列。将CT1的带宽限制到链路的

32、某个比例，则可以保证语音有较小的队列延迟。另外，还需要为CT0和CT1的带宽要求建立不同的TE-LSP。DiffServ为链路上的8类CT都分配了可用带宽，IGP协议（OSPF和IS-IS）通过扩展，可以携带链路上每个TE级别的可用带宽在网络上传送，相应地TEDB中包含了链路的DS-TE信息。CSPF在计算路径时，将指定TE级别的带宽作为路径的限制条件进行计算。计算完路径后，LSP的CT信息通过RSVP扩展信令进行传输，请求路径上的各节点预留CT所需的带宽。如果沿路经的节点资源足够，则接受新LSP，节点进行带宽计费并计算每个CT的新可用带宽和优先级别。计算每个CT的可用带宽关系到链路带宽将被如

33、何使用，一般有两种模式：（1）最大分配模式，即每个CT间不共享带宽，链路带宽在不同CT间仅进行简单的分配。其优势是完全隔离不同CT，但是造成了带宽浪费；（2）俄罗斯套娃模式，即允许CT间共享带宽，CT7是QOS要求最严格的流量，CT0是尽力而为流量。CT7和CT0的带宽间有多个共享级别，例如CT6的带宽可以容纳CT6和CT7的流量；CT5的带宽可以容纳CT5、CT6和CT7的流量，其优势是提高了带宽利用率，主要特点是允许进行带宽抢占。一旦为不同流量类型分配了资源，并且基于流量类型建立了路径，剩下的工作就是确保流量在每一跳节点中的调度行为，这可以由PHB决定。在MPLS DiffServ中已经介

34、绍了，通过E-LSP可以承载8种不同的PHB，携带在EXP字段中的PHB信息可以决定每一跳节点的调度行为和丢弃优先级；通过L-LSP可以承载任意种不同的PHB，路径标签在LSP建立时就已经确定了调度行为，PHB中则携带了丢弃优先级信息。如果一个LSP承载的流量超出分配给它的资源限制，一样会导致节点拥塞、队列溢出和丢包。在LSP入口处进行流量限制可以确保将LSP转发的流量限制在LSP带宽范围内，LSP速率限制不管流量的源或目的地址，只要流量进入LSP，就受到速率限制。1.4 QoS部署1.4.1 QoS部署总体原则在具体的QoS部署方案中，要充分考虑以下原则：l 简单性：结合用户业务及网络拓扑，

35、采用最符合用户需求的、最易实现的Qos解决方案。l 稳定性： 是否有广泛的应用，广泛意味着稳定。l 可行性： QoS技术会影响设备的性能，DiffServ 方式对设备性能的影响低于TE方式。l 易维护性：QoS的部署是一个循序渐进的过程，要充分考虑维护技术的难度。1.4.2 DiffServ模型的部署下面的网络模型为一个基本的DiffServ 体系架构模型：Diffserv体系架构一般分为两个层次，接入、骨干，骨干区域可为IP或MPLS 转发。按照端到端的部署原则，分别在下列管理区域：接入网络、接入网络边缘、骨干网络边缘、骨干网络分别部署QoS策略。对上述的网络模型实施IP QOS，一般都包括

36、以下6个步骤：1） 识别业务中的关键应用，对关键应用进行分类。在对应用分类前，必须明确这些关键应用对时延、丢包率、抖动的要求、应用的属性或性能要求以及所使用的传输层协议栈2） 标记，为不同的业务数据流设置DSCP/IP Precedence优先级标记3） 为每一类业务或应用定义QOS监管策略。根据业务数据流的分类和标记信息，为不同的业务数据流分配网络带宽（包括最小带宽、最大带宽、突发速率等）4） 拥塞管理（Queuing）：对输出的业务数据流进行排队，以实现关键业务的优先传输；5） 拥塞避免（WRED）：通过丢弃低优先级数据包来解决网络拥塞6） 根据网络中的业务流量，监控关键应用的时延、抖动和

37、丢包率，并实时调整QOS策略以保证应用性能。1.4.2.1 业务分类目前行业网中主要包括三种业务应用、语音、数据、视频。QoS分类依据业务应用类型，使用ACL语句来定义。包括如下几个要素：l 源地址l 目的地址l 应用类型（TCP/UDP端口号）业务进行分类后，还必须根据业务的实际情况分配带宽、时延、以及抖动等QoS参数。QoS参数的确定必须具有SLA的测量机制，为QoS的再部署提供依据。业务特征表业务类型业务特征带宽时延（双向）抖动丢包率Network Control适用于网络维护与管理报文的可靠传输，要求低丢包率Voice对时延、抖动非常敏感；带宽需求低；需要可预计的时延和丢包率Video

38、对时延、抖动较敏感；带宽需求高；需要可预计的时延和丢包率Data适合重要数据业务,低丢包、高优先级适合次重要数据业务,低丢包、较高优先级适合普通数据业务，低丢包、尽力而为（Best effort）转发1.4.2.2 标记DiffServ网络模型中，网络分为边缘、骨干。而在不同分界范围内，网络设备采用不同标记方式，边缘区域可能采用IP Precedence、IP DSCP或802.1p标识QoS等级，骨干可能采用IP Precedence、IP DSCP、MPLS EXP标识Qos等级。IP Precedence、MPLS EXP和802.1p等字段均为3位8个等级，IP DSCP则有8位64个

39、等级。这就需要有一种对应机制，以便不同标记字段之间进行相互转换。转换方法是使用IP DSCP的前三位来标识8个等级，后三位均设为0，这样形成与3位8个等级的一一对应关系。以上几个字段标识的对应关系如下：各种标识字段的对应关系业务类型业务特征IP PrecedenceIP DSCPMPLS exp802.1pNetwork Control适用于网络维护与管理报文的可靠传输，要求低丢包率756（CS7）77Voice对时延、抖动非常敏感；带宽需求低；需要可预计的时延和丢包率646(EF)66Video对时延、抖动较敏感；带宽需求高；需要可预计的时延和丢包率534(AF41)55Data适合重要数据

40、业务,低丢包、高优先级324(AF31)33适合次重要数据业务,低丢包、较高优先级217(AF21)22适合普通数据业务，低丢包、19(AF11)11尽力而为（Best effort）转发00001.4.2.3 流量监管在完成区分业务应用类型后，将对业务应用数据进行流量监管或带宽控制，包括：l 最低带宽l 允许突发速率l 最大突发速率通常的用法是使用承诺访问速率CAR（Committed Access Rate）来限制某类报文的流量，例如可以限制HTTP报文不能占用超过50%的网络带宽。如果发现某个连接的流量超标，流量监管可以选择丢弃报文，或重新设置报文的优先级。由于流量监管可以导致报文丢失，

41、为了减少报文的无谓丢失，可以在Diffserv 体系边缘区域的设备出口对报文进行TS（流量整形）处理。但需注意，这可能会增加一定的延迟。CAR可应用于Diffserv体系边缘设备的出口，也可以应用于Diffserv体系骨干设备的入口。而TS则通常应用于Diffserv体系边缘设备的出口。1.4.2.4 队列管理Diffserv体系的队列管理同样按照不同的边界范围采用不同的队列管理技术。边缘层主要基于以太网的组网方式，以太网实现的QoS功能主要是能够支持那些对延时和抖动要求较高的业务流。目前业界在以太网络交换机实现的Qos队列管理技术主要采用严格优先级SP（Strict-Priority）队列调

42、度算法、加权轮循WRR（Weighted Round Robin）调度算法。SP队列调度算法，是针对关键业务型应用设计的。关键业务有一重要的特点，即在拥塞发生时要求优先获得服务以减小响应的延迟。WRR队列调度算法在队列之间进行轮流调度，保证每个队列都得到一定的服务时间。在实际应用中，SP队列调度算法与WRR调度算法可以同时应用一个端口上，既保证关键业务的延时与抖动，同时又保证各业务具有一定的带宽保证。骨干层一般采用路由器组网，目前路由器主要支持的队列管理技术包括PQ、CQ、WFQ、CBQ/LLQ，由于PQ、CQ、WFQ的种种问题，目前通常采用CBQ/LLQ做为骨干层的队列管理机制。CBWFQL

43、LQ，有一个低时延队列 - LLQ，用来支撑EF类业务，被绝对优先发送（优先级低于RTP实时队列）；另外有63个BQ，用来支撑AF类业务，可以保证每一个队列的带宽及可控的时延；还有一个FIFO/WFQ，对应BE业务，使用接口剩余带宽进行发送。但是请注意，由于涉及到复杂的流分类，对于高速接口（GE以上）启用CBQLLQ特性系统资源存在一定的开销。另外如果边缘层与骨干层的接入采用低速的链路接入，因此也必须考虑相应的队列管理技术。如果接入带宽=2M，则需采用骨干层一样的调度技术，即CBQ/LLQ。如果接入带宽2M，则需要考虑采用链路有效机制。可采用LFI（链路的分段及交叉）技术避免大报文长期占用链路

44、带宽，采用LFI以后，数据报文（非RTP实时队列和LLQ中的报文）在发送前被分片、逐一发送，而此时如果有语音报文到达则被优先发送，从而保证了语音等实时业务的时延与抖动。另外还可以采用CRTP（IP /UDP/ RTP报文头压缩）技术，以提高链路的利用率。1.4.2.5 拥塞避免目前通常采用WRED加权丢弃技术。1.4.2.6 DiffServ 模型部署示例按照上面五个步骤的分析，得出DiffServ网络模型的总体QoS部署策略：如下图所示：接入网络QoS部署：l 分类：可根据上述定义的业务类型进行分类l 标记：802.1Pl 队列调度：SP&WRRl 丢弃机制：WRED接入网络边缘QoS部署：

45、l 分类：不需要重新分类l 标记：802.1P转换成TOS/DSCPl 流量监管及整形：广域网出口CAR或TSl 队列调度：CBQ/LLQ，可能需要LFI&CRTPl 丢弃机制：WRED骨干网络边缘QoS部署：l 分类：一般不需要重新分类l 标记：在骨干为MPLS 情况下，需将TOS/DSCP转换成EXPl 流量监管及整形：接入网络边缘无CAR，则入口执行CARl 队列调度：CBQ/LLQl 丢弃机制：WRED骨干网络QoS部署：l 分类：一般不需要重新分类l 标记：一般不需要重新标记l 流量监管及整形：无l 队列调度：CBQ/LLQl 丢弃机制：WRED1.4.3 QoS参数的测量DiffS

46、erv方案，是一种基于统计模型的服务质量保证机制，因此在实施QoS部署前，首先要求有网络流量模型的分析，对网络不同业务的流量流向进行分析，为QoS部署提供基础；其次要求有SLA的测量机制，华为3Com公司提供Hwping解决方案，可针对业务提供延迟、抖动、丢包率的测量数据，为进行QoS部署提供技术保障。1.4.3.1 Netstream方案在网络上的流量中，绝大部分的数据流量都是短暂阵发的双向数据流。NetStream主要根据一个报文的目的IP地址、源IP地址、目的端口号、源端口号、协议号、TOS、输入/输出接口来判定一个流，针对这些流做独立的数据统计。系统将获得的这些统计信息定期向一个NSC

47、（NetStream Collector）发送，由NSC进行进一步的处理，然后交给后续的NDA（NetStream Data Analyzer）生成数据分析报表，同时进行计费、网络规划等等。 NetStream数据采集和分析图上图是数据采集和分析的过程示意图。路由器把采集到的关于流的详细信息输出到NSC，由NSC进行初步的处理再输出到NDA，然后由NDA进行后续的分析处理。目前华为3Com公司产品支持业界报文格式V5,V8,V9，同时可以实现对单播，组播，VPN流量进行统计。1.4.3.2 Hwping方案华为3Com公司产品的HWPing方案可以用来测量网络上运行的各种协议的性能，它是对Ping功能的增强。Ping功能只能使用ICMP协议来测试数据包在本端和指定的目的端之间的往返时间，但HWPing 不但可以完成上面的功能，还可以探测TCP、UDP、DHCP、FTP、HTTP、SNMP服务是否打开以及测试各种服务的响应时间。如图所示。 HWPing测试示意图与Ping不同的是，HWPing不会在控制台终端上实时显示每个包的往返时间或是否超时，而是要通过display hwping命令查看HWPing操作的统计结果。而且，HWPing功能可以通过网管来设置各项操作的参数，并启动测试操作。在