華為IPQoS解決方案.ppt

華為IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù) IP網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量QoS,北研總體組 2002.3,議 程,QoS 基本原理 華為 QoS 措施 華為 QoS 典型組網(wǎng)應(yīng)用,WWW = ?,WWW = ?,World Wide Web,World Wide Wait,or,丟包,延時,抖動,帶寬限制,Internet,IP,我要100M,我要30M,我要2M,10M,解決方法 - IP QoS,QoS,Quality of Service（服務(wù)質(zhì)量）是指網(wǎng)絡(luò)通信過程中，允許用戶業(yè)務(wù)在丟包率、延遲、抖動和帶寬等方面獲得可預(yù)期的服務(wù)水平。 IP QoS目標： 避免并管理IP網(wǎng)絡(luò)擁塞 減少IP報文的丟失率 調(diào)控IP網(wǎng)絡(luò)的流量 為特定用戶或特定業(yè)務(wù)提供專用帶寬 支撐IP網(wǎng)絡(luò)上的實時業(yè)務(wù),IP QoS 兩種模型,IntServ模型：業(yè)務(wù)通過信令向網(wǎng)絡(luò)申請?zhí)囟ǖ腝oS服務(wù)，網(wǎng)絡(luò)在流量參數(shù)描述的范圍內(nèi)，預(yù)留資源以承諾滿足該請求。 DiffServ模型：當網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)擁塞時，根據(jù)業(yè)務(wù)的不同服務(wù)等級約定，有差別地進行流量控制和轉(zhuǎn)發(fā)來解決擁塞問題。,IntServ 模型,為應(yīng)用提供可控制的、端到端的服務(wù) 網(wǎng)絡(luò)單元支持QoS的控制機制 應(yīng)用程序向網(wǎng)絡(luò)申請?zhí)囟ǖ腝oS服務(wù) 信令協(xié)議在網(wǎng)絡(luò)中部署QoS請求 RSVP是主要使用的信令協(xié)議,RSVP原理圖,我要預(yù)留 2Mbps帶寬,OK！,我要預(yù)留 2Mbps帶寬,我要預(yù)留 2Mbps帶寬,我要預(yù)留 2Mbps帶寬,OK！,OK！,OK！,開始通信,RSVP的問題,要求端到端所有設(shè)備支持這一協(xié)議 網(wǎng)絡(luò)單元為每個應(yīng)用保存狀態(tài)信息，可擴展性差 周期性同相鄰單元交換狀態(tài)信息，協(xié)議報文開銷大 不適合在大型網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用,DiffServ 模型,目的：當網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)擁塞時，根據(jù)不同的服務(wù)等級要求，有差別地進行流量控制和轉(zhuǎn)發(fā)來解決擁塞。 方法：采用相對優(yōu)先權(quán)機制，有區(qū)別地控制不同信息流的分組聚類和轉(zhuǎn)發(fā)行為，從而在保證服務(wù)質(zhì)量和解決擁塞之間取得一個良好的折衷。 原理： (1) 業(yè)務(wù)在進入DS(DiffServ)網(wǎng)絡(luò)時, 基于優(yōu)先級（DSCP（DiffServ CodePoint）或IP優(yōu)先級）進行業(yè)務(wù)流聚合，會聚成一個行為集合（BA，Behavior Aggregate）。 (2) PHB：per-hop behavior。DS節(jié)點對特定的行為集合（BA）使用的轉(zhuǎn)發(fā)行為，DS節(jié)點通過判別分組頭中的DSCP來執(zhí)行PHB。PHB有三種類型： . EF(Expedited Forwarding)：快速轉(zhuǎn)發(fā) . AF(Assured Forwarding)：確保轉(zhuǎn)發(fā)，分為四個類 . BE(Best Effort)：盡力傳送。,DiffServ 模型體系結(jié)構(gòu),DiffServ網(wǎng)絡(luò),DiffServ網(wǎng)絡(luò),SLA/TCA,邊界節(jié)點,內(nèi)部節(jié)點,邊界節(jié)點,邊界節(jié)點,內(nèi)部節(jié)點,邊界節(jié)點,在網(wǎng)絡(luò)邊緣進行業(yè) 務(wù)分類和流量調(diào)整。 - 業(yè)務(wù)分類 . 基于DS域 . 基于其他特征 - 流量調(diào)整 . 測量 . 標記 . 丟棄 . 整形,不同DS區(qū)域可有不同的PHB，以實現(xiàn)不同的服務(wù)提供策略，它們之間通過 SLA與TCA協(xié)調(diào)提供跨區(qū)域服務(wù)： . SLA：服務(wù)等級協(xié)定，關(guān)于業(yè)務(wù)流在網(wǎng)絡(luò)中傳遞時所應(yīng)當獲得的待遇。 . TCA：流量調(diào)整協(xié)定，關(guān)于業(yè)務(wù)分類準則、業(yè)務(wù)模型及相應(yīng)處理的協(xié)定。,DS區(qū)域的服務(wù)提供 策略由PHB決定。 DS節(jié)點根據(jù)PHB屬性 轉(zhuǎn)發(fā)。,DiffServ特點,多個業(yè)務(wù)流聚合成一個行為集合（BA），在各網(wǎng)絡(luò)單元上使用相同的PHB進行轉(zhuǎn)發(fā)處理，簡化了業(yè)務(wù)的處理和存儲過程。 QoS保證是基于每個報文的，不需要額外的信令處理。 DiffServ避免了IntServ所需的per-flow狀態(tài)和每一跳的RSVP協(xié)議，進而獲得了良好的可擴展性。,IP QoS 技術(shù),報文分類和標記 流量監(jiān)管 擁塞管理與隊列調(diào)度 擁塞避免 流量整形,報文分類及標記, 含義：在特定的規(guī)則（TCA）下，根據(jù)IP包頭的某些內(nèi)容選擇分組。 分類方式： BA（Behavior Aggregate）：基于IP包頭中的DS域（或IP優(yōu)先級）。 MF（Multi Field）：基于IP包頭中的某些域的集合，例如：源/目的地址、DS（或IP優(yōu)先級）、協(xié)議號、源/目的端口號等等。 作用：QoS 執(zhí)行服務(wù)的基礎(chǔ)。 處理：根據(jù)分類結(jié)果交給其它模塊處理或打標記（著色）供核心網(wǎng)絡(luò)分類使用。,LD2,LD1,LD3,LU1,流量監(jiān)管CAR, 前提：流分類，流被識別出來。 測量：測量流到達速率。 動作： 丟棄（droping）根據(jù)特定規(guī)則丟棄分組。也寫為policing。 打標記（marking）設(shè)置報文的DS域（或IP優(yōu)先級）。一般發(fā)生在網(wǎng)絡(luò)邊緣。 整形（shaping）使業(yè)務(wù)流中的分組延時輸出以符合業(yè)務(wù)模型的規(guī)定。 算法：令牌桶算法。,LD,drop,CAR,LU,流分類,擁塞管理與隊列調(diào)度, 目的：網(wǎng)絡(luò)擁塞時，保證不同優(yōu)先級的報文得到不同的QoS待遇，包括時延、帶寬等。 方式：將不同優(yōu)先級的報文入不同的隊列，不同隊列將得到不同的調(diào)度優(yōu)先級、概率或帶寬保證。 算法：FIFO（ First In First Out ） PQ（ Priority Queue ） CQ（ Custom Queue ） WFQ（ Weighted Fair Queuing ） CBWFQ（ Class Based Weighted Fair Queuing ）,LD,輸出隊列,優(yōu)先隊列,金牌服務(wù),銀牌服務(wù),銅牌服務(wù),LU,流分類,擁塞避免,傳統(tǒng)的尾丟包在網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞時對報文全部丟棄，并不加以區(qū)分。 TCP慢啟動導(dǎo)致全局同步化。TCP流組成了網(wǎng)絡(luò)上大部分通信量。當TCP流遇到尾丟包時，所有與該流有關(guān)的發(fā)送者都會因此同時重新發(fā)送。這種重新發(fā)送的全局同步化，會在網(wǎng)絡(luò)上產(chǎn)生巨大破壞。 解決途徑：進行擁塞避免，減少擁塞的發(fā)生以及避免TCP全局同步，在網(wǎng)絡(luò)沒有發(fā)生擁塞以前根據(jù)隊列狀態(tài)進行有選擇性的丟包。 算法：RED、WRED,流量整形,隊列,流分類,按規(guī)定的速度向桶中存放令牌, 鏈路兩邊的接口速率不匹配：例如在幀中繼網(wǎng)鏈路中，本地端口是256Kbps, 遠端是128Kbps, 如果本地按256Kbps傳輸，勢必會使遠端產(chǎn)生大量丟包。 解決方式：通用流量整形（GTS）。GTS對報文的流量進行限制，對超出流量約定的報文進行緩沖，當令牌桶有足夠的令牌時，則按規(guī)定的速率均勻地向外發(fā)送這些被緩存的報文，使之仍然符合流量約定。 流量整形可能會增加延遲。,GTS,256Kbps,128Kbps,FR,128Kbps,議 程,QoS 基本原理 華為 QoS 措施 華為 QoS 典型組網(wǎng)應(yīng)用,IP QoS,以太網(wǎng)QoS,已標記的報文,以太網(wǎng)報文,基于端口、VLAN、 MAC地址的流分類 802.1p標記,802.1p到IP優(yōu)先級映射,未標記的報文,基于IP報文5元組 標記MPLS Exp(CoS)字段 將分類數(shù)據(jù)導(dǎo)入LSP,MPLS QoS：流分類,MPLS QoS：CoS,已標記的IP報文,MPLS報文,未分類的IP報文進行流分類和標記 已分類的IP報文進行DSCP(TOS)同MPLS CoS的映射,基于CoS的標簽轉(zhuǎn)發(fā),未標記的IP報文,MPLS QoS：流量工程,帶寬200M,建立LSP(顯式路徑+帶寬限制),擁塞解除,SiteA,SiteB,SiteC,SiteD,SiteE,SiteF,MPLS QoS：快速重路由,快速重路由是在MPLS上實現(xiàn)的一種備份機制 當鏈路出現(xiàn)故障時，快速重新路由可以保證50ms的切換時間 MPLS快速重路由機制不像SDH環(huán)一樣浪費一半的帶寬專門用做備份。,Router A,Router C,Router E,Router B,Router D,Router F,迂回路徑,1.根據(jù)需要選擇在CE上或PE上對業(yè)務(wù)流進行分類，例如：把業(yè)務(wù)流分為三類：語音、視頻和數(shù)據(jù)。,PE,PE,PE,P,P,P,P,CE,CE,CE,CE,3.在PE路由器之間，根據(jù)標簽的CoS域，進行有差別的調(diào)度（如PQ、WFQ、CBWFQ等），即把攜帶標簽的業(yè)務(wù)流在一條LSP上進行有差別的QoS的傳送。,2. PE在給報文加Label時，把IP報文攜帶的IP優(yōu)先級標記影射到標簽的CoS域，這樣原來由IP攜帶的類型信息，現(xiàn)在由標簽攜帶。,MPLS,MPLS QoS：MPLS VPN的QoS保證,VoIP QoS：主要影響因素,呼叫建立時延： 網(wǎng)絡(luò)時延 用戶認證鏈路建立 數(shù)據(jù)庫查詢與處理 PSTN側(cè)處理 語音傳送時延： 網(wǎng)絡(luò)傳輸時延 網(wǎng)關(guān)語音編碼、解碼時延 為防止時延抖動設(shè)定Jitter buffer而引起的時延 丟包率： 網(wǎng)絡(luò)傳輸中丟包 網(wǎng)絡(luò)擁塞時網(wǎng)關(guān)設(shè)備主動丟包 話音質(zhì)量： 采用的編解碼算法 同時通過網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)流量 采樣和糾錯技術(shù) 語音的延時 IP包在網(wǎng)絡(luò)上的丟失,Quidway IP電話QoS保證措施： 回波抵消； 靜音檢測及消除； 舒適背景噪聲產(chǎn)生； 丟幀的重建與補償； 動態(tài)調(diào)節(jié)Jitter Buffer,防止時延抖動； 支持RTP/RTCP協(xié)議； IP包優(yōu)先； 在網(wǎng)絡(luò)擁塞的情況下采用主動丟包策略,VoIP QoS：保證措施,防止時延大小不一引起的抖動,V2,V3,V1,V2,V3,V1,防抖動緩沖,可配置緩沖,20,40,V2,V3,V1,30,30,VoIP QoS：防止抖動（一）,防止報文大小不一引起的抖動,防抖動緩沖,可配置緩沖,240,240,240,720,180,180,180,180,VoIP QoS：防止抖動（二）,呼叫建立時延： 1 s 網(wǎng)關(guān)丟包率： 0.1% 丟包容忍程度： 15 %,VoIP QoS：性能指標,報文分類,EF,AF,BE,隊列,PQ WFQ CBWFQ,入 隊,出 隊,出接口,入接口,丟棄,CAR GTS,設(shè)定優(yōu)先 級和帶寬,擁塞避免,流量整形,1、語音信號對時延要求高，沒有重發(fā)機制做保證正確傳送。所以，將語音信號的優(yōu)先級設(shè)為最高，通過優(yōu)先傳送來保證對語音業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量。 2、視頻信號對時延要求比較高，也沒有重發(fā)機制。視頻信號的優(yōu)先級僅次于語音信號。 3、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)對時延要求不高，優(yōu)先級最低。為了保證數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量，在帶寬設(shè)計應(yīng)保證在最不利情況下數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)能得到一定的帶寬保證。,三網(wǎng)合一QoS：語音/視頻/數(shù)據(jù)流差別服務(wù),語音、視頻業(yè)務(wù)的呼叫控制報文流量較小，適合采用PQ隊列優(yōu)先處理 呼叫控制報文如果不優(yōu)先處理的話，當網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞時，即使語音、視頻服務(wù)空閑，也很難建立起連接來。因此如果語音、視頻服務(wù)要求的服務(wù)等級較高，呼叫控制報文應(yīng)優(yōu)先處理。,DT1,C3,1,2,可配置隊列,緩沖的報文,DT4,C2,C3,C2,DT1,DT4,C3,C2,DT1,DT4,語音、視頻呼叫的控制報文優(yōu)先處理,隊列分類,三網(wǎng)合一QoS：呼叫控制報文優(yōu)先,在GK上配置某條線路上最多支持的語音連接數(shù)量或語音總帶寬，超出該數(shù)值的呼叫請求將被拒絕。這樣，可以保證IP網(wǎng)絡(luò)上的語音、視頻等實時業(yè)務(wù)流量不會失控。否則，這些高優(yōu)先級的實時業(yè)務(wù)流量很容易造成網(wǎng)絡(luò)擁塞。,PSTN,IP網(wǎng)絡(luò),GK帶寬管理,網(wǎng)關(guān),三網(wǎng)合一QoS：網(wǎng)守進行帶寬管理,基于H.323的會議電視（或會議電話）業(yè)務(wù)，在MCU上要進行混音和視頻切換的操作。為了保證MCU輸出的媒體流在IP網(wǎng)絡(luò)上的傳送質(zhì)量，在MCU上要進行流分類并進行IP優(yōu)先級的標記，以便于IP網(wǎng)絡(luò)識別出不同的語音流和視頻流，執(zhí)行相應(yīng)的QoS操作。,PSTN,IP網(wǎng)絡(luò),網(wǎng)關(guān),三網(wǎng)合一QoS：MCU流分類及標記,MCU,支持 QoS 的華為產(chǎn)品,Quidway R2500系列 R2501 R4001 R2509 R2511 企業(yè)分支路由器,Quidway R1600系列 -R1602 -R1603 -R1604 SOHO路由器,Quidway S2000系列 -S2403/2403F 邊緣接入以太網(wǎng)交換機,Quidway R3600系列 -R3640/3640E -R3680/3680E 模塊化企業(yè)中心路由器,Quidway R2600系列 -R2630/31/30E/31E -R2620 模塊化接入路由器,Quidway S3000系列 -S3026/S3526 快速以太網(wǎng)接入交換機,Quidway NetEngine NE16E NE08 企業(yè)核心路由器,Quidway S5000系列 S5016/S5516 企業(yè)中心交換機,Quidway 2500E系列 R2501-R2501E R4001-R4001E R2509-R2509E R2511-R2511E 增強型分支路由器,Quidway S8016系列 千兆核心多層交換機,Quidway LanSwitch,Quidway Router,Quidway NE 50/80 千兆交換路由器,iManager N2000 業(yè)務(wù)管理系統(tǒng),議 程,QoS 基本原理 華為 QoS 措施 華為 QoS 典型組網(wǎng)應(yīng)用,城域網(wǎng)QoS方案,Internet,622M PoS,NE80,S3680,S801