部署QoS提高城域网承载多种业务的能力

姜希军，邵梅

（中国联通青岛分公司，青岛 266071）

1 城域网承载业务的不同类型决定了部署QoS的必要性

当前随着互联网络的快速发展，互联网业务类型也由最初的上网业务发展到需要承载话音和视频等新的互联网业务，为每一种新的业务搭建一个专用网络显然是不现实的，也是很不经济的，通过IP城域网承载多种业务类型成为一种自然的选择。IP城域网的特点之一就是提供尽力而为的服务，但是对于那些实时性要求较高的业务，比如话音业务和视频直播业务，仅仅提供尽力而为的服务显然无法满足业务需求，这样就对网络质量提出了更高的要求。

衡量网络质量的指标一般有带宽，分组丢失率，端到端的延时和抖动这样几个方面。QoS技术综合考虑了这些质量指标。在城域网中部署QoS可以很好地满足不同业务对网络质量的不同要求。

2 QoS技术特点

QoS（Quality of Service）是带宽、分组延时和分组丢失率等参数描述的关于分组传输的质量。

QoS有3种服务模型：尽力而为（Best-Effort），综合服务（IntServ）模型和区分服务（DiffServ）模型。

Best-Effort 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。对于一般的互联网业务，如电子邮件，FTP等，这种服务模型就可以满足需求。

综合服务（IntServ, Integrated Service）模型在发送报文前，需要向网络申请特定的服务。这个请求是通过信令（目前采用资源预留协议RSVP）来完成的，应用程序先通知网络发送报文的流量参数和所需的服务质量请求（如带宽、时延等），应用程序在收到网络预留资源的确认信息后，才开始发送报文，发送报文被控制在流量参数规定的范围内。

DiffServ模型是根据优先级标记，对特定的行为集合（BA）使用的逐跳转发行为（PHB，Per-Hop Behavior），通过拥塞管理机制、流量整形、流量监管、拥塞避免等作相应的区别处理，从而实现端到端服务质量的保障。

DiffServ除尽力而为服务外，还可以提供以下两种服务：

第一，加速转发（EF，Expedited Forwarding）：提供严格的优先转发服务。

第二，确保转发（AF，Assured Forwarding）：提供传送保证，并允许超额质量保证。

DiffServ对于数据分组的处理过程可以用图1来说明：在DiffServ域的边缘节点进行流量的分类、标记和流量控制，在DiffServ域中的节点，按照流量的分类标志执行PHB，进行转发、拥塞管理、重标记等操作。

DiffServ和IntServ两种服务模型比较起来，IntServ是更为严格意义上的服务保证，在无法确保资源需求的情况下不建立传送通道，但其对设备要求较高，兼容性较差；DiffServ是区分类型、无连接状态的保障模式，有更好的灵活性和可扩展性。在目前城域网中继带宽资源丰富、设备种类复杂的情况下，DiffServ是更适合的QoS服务模式。

3 结合青岛城域网的现状，合理部署QoS

3.1 VLAN规划和使用

在城域网中部署QoS必然要涉及到VLAN的规划和使用问题。目前，青岛城域网除了光纤独享的行业用户采用单层VLAN的方式之外，普遍采用了QinQ（即Double VLAN）的方式，青岛城域网VLAN的使用现状如表1所示。

图1 DiffServ处理数据分组的过程

表1 青岛城域网VLAN使用现状表

以上的使用情况没有考虑IPTV多播业务，为此，提出表2所示的VLAN规划的建议。

新的VLAN规划建议是按照不同用户不同业务分配不同VLAN的原则进行的，也充分考虑了现网的状况，如果现网设备开通IPTV多播业务，可以按照新的规划整改，对于新增设备严格按照规划执行。

3.2 业务等级划分和QoS策略使用

目前青岛城域网中承载的业务除了一般的互联网接入业务之外，还承载了大客户的VPN业务，NGN的话音业务，还有目前正在试点的IPTV业务。可以根据这些业务类型定义3个业务等级，共使用3个标记，并分别使用不同的拥塞避免机制和QoS策略，如表3所示。

总体的QoS分类和标记规划建议如表4所示。

在策略使用方面，主要进行了如下的考虑：

分类和标记策略：对电信级话音、MPLS VPN大客户业务，基于端口和VLAN进行分类和标记。

队列调度策略：队列调度采用PQ加WFQ的方式，并对PQ进行限速，队列的带宽分配根据实际业务流量模型决定。

表2 青岛城域网VLAN规划建议表

拥塞避免策略：NGN业务等级设置在绝对优先级队列，并预留了足够的带宽，且该业务等级中的控制流量不允许丢包，因此NGN业务等级不实施WRED，对其它队列使用WRED调度。

限速和整形：针对公众业务，在PE的入口根据多种方式进行限速。

3.3 在城域网中分层次分别部署QoS

按照城域网的不同层次，QoS的部署情况可以用如图2进行说明。

3.3.1 接入网二层网络QoS部署

不信任最终用户带来的CoS值，在网络边界启用内层802.1q VLAN时，根据确认的业务进行CoS标记，嵌套外层VLAN时，将内层CoS复制到外层；信任上游三层网络映射来的CoS值。

表3 业务等级分类及相应QoS策略

表4 QoS分类和标记表

一般二层以太网交换机支持4个队列，让相应的4类业务分别对应4个队列，优先级最高的话音业务采用PQ队列，预留2.5倍带宽；IPTV和VPN业务分别放入两个不同的WFQ队列，预留2倍带宽；最后普通上网业务使用剩余带宽。

3.3.2 三层网络QoS部署

对于三层网络，一般采用DSCP来进行分类和标记。通过PQ或WFQ队列调度技术对重要业务进行拥塞管理和拥塞避免，对于IP专线业务，如果用户合同约定速率小于接入端口速率，采用流量监管策略（policing），限定用户的CIR值，并根据合同约定或根据网络容量情况，设置合理的突发流量，在设备支持的情况下采用双速率三色标记，对超过部分进行降级重标记。

3.3.3 跨DS域的QoS部署

根据青岛城域网现状，跨DS域QoS部署有两种情况：

（1）城域网——China169省网。 主要应用于用户跨地市的关键业务保障或大客户互联网访问保障。可参照前述城域网QoS规划，设计IP省网的QoS部署策略。

图2 分层部署QoS策略图

（2）城域网——IP承载A网。为实现本地软交换的互联，并逐步实现各分公司本地承载网络的互通，按照现行的技术体制，可以通过集团公司统一建设的IP承载A网来实现。另外，某些使用城域网接入的集团软交换类业务（如点对点视频通信），也需要城域网与IP承载A网互联（仅VPN互联）。

当本地DS域内的QoS保障业务需要进入IP承载A网时，需要在IP承载A网的PE接入端口，按照集团统一规划进行重标记，目前采用MPLS OPTION-A的方式实现VPN 跨域互联。

4 结束语

在青岛联通城域网上逐步推进QoS部署，可以提高业务的服务质量和用户感知度，支撑更多的宽带差异化产品，促进宽带业务的更好发展，为此应当根据业务发展的需要和投资建设综合考虑，采取网络超配扩容或采用QoS精细化的管理，以保障个别重点业务的服务质量要求。部署QoS的目的是根据业务分类尽可能的满足业务对资源的需求，而非尽可能限制业务对资源的需求，即更多地使用拥塞管理而非流量监管。同时也应当认识到QoS并不能创造带宽，但是可以有效地进行网络资源管理。部署QoS时，尽可能在靠近用户的地方进行流量的识别分类和标记。

[1] RFC 2216, Network Element Service Specification Template[S].

[2] ITU-T Y.1541, Network Performance 0bjectives for IP-based Services[S].

[3] RFC 2475, An Architecture for Differentiated Services[S].

[4] RFC 2547, BGP/MPLS VPNs[S].

[5] RFC 2597, Assured Forwarding PHB Group[S].

[6] RFC 2598, An Expedited Forwarding PHB[S].

[7] RFC 2697, A Single Rate Three Color Marker[S].

[8] RFC 2917, A Core MPLS IP VPN Architecture[S].

[9] RFC 3246, An Expedited Forwarding PHB[S].

[10] RFC 3270, Multiprotocol Label Switching (MPLS) Support of Differentiated Services[S].

[11] Szigeti T，Hattingh C. End-to-End QoS Network Design[M], 2004/9

[12] YD/T 1071-2000, IP电话网关设备技术要求[S].

[13] 中国联通综合业务IP承载网MPLSVPN接入规范[S]. 2009,4.

[14] 中国联通综合业务IP承载网网络数据配置规范[S]. 2009,4.

[15] IP承载网与城域网跨域互联(OptionA方式)[S]. 2009,4.