网规培训【五】：城域网QOS优化解决方案

－－城域网QoS优化解决方案网内存知己，效劳假设比邻！宽带城域网开展现状概述城域网QOS的必要性城域网QOS的部署城域网QOS的管理IP时代的变迁－－IP网络电信化Internet访问3G流媒体NGN业务大客户专线（MPLSVPN）Internet访问IP互联网IP精品网新的竞争环境由简单的带宽竞争转化为多业务和高品质效劳的竞争。现网业务开展能力无法满足高质量效劳品质的要求。打造多业务精品网，提高网络竞争力。满足未来一段时间的业务开展需求，支持大客户、IPTV、NGN等业务。来源：MRG,Inc全球IPTV用户将从2004年的210万增加到2021年的2700万年复合增长率为89%全球IPTV用户预测国内大客户数据业务需求专线接入及互连仍然占据主导地位，但情况已经有了很大的改变IPVPN需求增长迅速，成为新的赢利增长点。VPN的开展为VoIP、视讯会议等业务提供了良好的承载网络平台，使其蓬勃开展起来。NGN承载网QOS问题某城域网承载网质量12小时实测平均丢包率0.14%瞬态丢包率50％平均时延9ms最大时延1058msIP网络的平均性能较好，瞬态特性很差时延：平均时延只有9ms，但是瞬态时延可能到达1s丢包率：平均丢包率只有0.14%，瞬态丢包率可达50％IP网络特性具有突发和不可预知的特点即使是轻载网，IP网络也不能保证QoS没有QOS保证的城域网承载网，开展NGN、IPTV和大客户业务是没有意义的NGN承载网等级及VoIP质量的定义网络等级单向时延（ms）包丢失率抖动（ms）良好(自定义)≤40≤0.1％≤10较差*≤100≤1％≤20恶劣*≤400≤5％≤60*为根据通信行业标准YD/T1071-2000?IP网关设备技术要求?级别MOS值用户满意度优4.0-5.0很好，听得清楚，延迟很小，交流流畅。良3.5-4.0稍差，听得清楚，延迟小，交流欠缺顺畅，有点杂音中3.0-3.5还可以，听不太清，有一定延迟，可以交流。差1.5-3.0勉强，听不太清，延迟较大，交流重复多次。劣0－1.5极差，听不懂，延迟大，交流不通畅。承载网质量等级定义VoIP话音质量定义根据通信行业标准YD/T1071-2000?IP网关设备技术要求?IPTV对承载网的QOS要求上表中0类〔class0〕为电信级通信效劳；1类〔class1〕为交互型，适用于实时交互的业务；2类〔class2〕为非交互型，适用于音像流和大批文件的可靠传送；3类〔class3〕为不标准型，指传统尽力而为的IP业务。QOS等级网络性能指标性质默认值0级1级（交互式）2级（非交互式）3级(U级）网络延时上限未规定150ms400ms1sU延时抖动上限未规定50ms50ms1sU丢包率上限未规定1/10001/10001/1000U包误差率上限1/10000默认默认默认默认YD/T1171-2001?IP网络技术要求－网络性能参数与指标?网络延时上限延时抖动上限丢包率上限包误差率上限400ms50ms1/10001/10000IPTV应到达class1的标准，注意，以上指标只是指承载网的QOS指标，不含应用效劳器和STB的响应时间。宽带城域网开展现状概述城域网QOS的必要性城域网QOS的部署城域网QOS的管理当前城域网部署QoS必要性重点用户/企业用户效劳质量无法保证蠕虫病毒/系统漏洞可导致网络瘫痪各类网络游戏程序无故卡壳、断线VOD/VOIP应用效果不理想，无法正常使用网络资源应用不均衡，局部拥塞传统的IP网络主要承载数据业务，采用尽力传送〔BestEffort〕的方式，效劳质量显得无关紧要。当前的IP网络随着以IP技术为核心的Internet的飞速开展，以及各种新业务的出现〔VOIP、VPN、IPTV等〕，IP网络已由一个单纯的数据网络转变为具有商业价值的承载网，因此IP网络必须为其所承载的每一类业务提供相应的效劳质量。QoS的问题解决不了，未来支撑全业务承载的城域网无法真正走向商用！宽带城域网开展现状概述城域网QOS的必要性城域网QOS的部署城域网业务等级划分城域网业务带宽模型计算城域网QOS具体部署城域网QOS测试城域网QOS的管理QOS实现－分类和标记QoS分类依据：各标记字段〔见下〕物理端口、逻辑端口和子端口源IP地址、目的IP地址IP层协议类型应用层源端口、目的端口MAC地址BGP属性(QPPB)标记字段：IPPrecedenceDSCPMPLSEXP效劳等级划分与规划等级DSCP编码EXP802.1PPHB典型业务应用A0b10111055EFNGN媒体流B0b100xxx44AF4IPTVC0b011xxx32AF3企业VPN即大客户金牌业务D0b010xxx21AF2企业VPN即大客户银牌业务、NGN信令流E0b001xxx11AF1企业VPN即大客户铜牌业务F0b00000000BEInternetC、D和E等级可以为企业提供金牌、银牌和铜牌接入/VPN业务宽带城域网开展现状概述城域网QOS的必要性城域网QOS的部署城域网业务等级划分城域网业务带宽模型计算城域网QOS具体部署城域网QOS测试城域网QOS的管理NGN业务带宽测算媒体流压缩算法报文封装格式计算单位会话呼叫媒体流带宽预测用户规模计算中继媒体流带宽中继信令流带宽计算中继带宽媒体压缩算法对语音业务、视频业务，其压缩编码可以采用不同的标准，其采样时间不同，对应的采样报文长度也有差异；报文封装格式对不同的分组承载网〔如以太/IP/ATM〕媒体报文封装格式和效率不同，根据实际的分组网来确定；信令流带宽相对媒体流来说，数据量少，但是对传输的可靠性、低时延要求也比较高，信令流的带宽也直接由单位时间内的呼叫次数决定，一般按计算的总中继带宽预留2.5%作为信令带宽；如果有静音检测和拟制能力，话音流量按60％计算；NGN会话型业务带宽规划可直接使用PSTN规划的方法！编解码技术语音/视频压缩率(kps)（静荷）打包周期（ms）IP网带宽系数以太网带宽系数G.711a/u64201.251.41G.729a/b8200.380.54G.723.1(6.3kbit/s)6.3300.270.37G.723.1(5.3Kbit/s)5.3300.250.36视频H.263(384Kbit/s)≈3841066.2NGN业务编码技术NGN终端用户话务模型NGN终端用户话务模型可以参考传统交换网呼叫模型统计：每用户忙时话务量（Erl）：0.12Erl平均呼叫时长(秒)：90s局内各用户比例：H248用户 30%MGCP用户 30%SIP用户 30%H323用户 10％本局用户各类呼叫比例：局内 20%出局 45%入局 35%流量规划例子〔计算中继带宽〕一个城域网会聚设备下有2000终端语音用户平均每用户的话务量为话音采用编码，查得IP网带宽系数为话音媒体带宽：＝32M信令带宽：32M×2.5%＝8M中继带宽：32M＋8M=40M配置：带宽32M，优先级为EF；带宽8M，优先级为AF2NGN终端流量带宽计算IPBACKBONEAGIADIAD规划中继带宽IPTV流量分类IPTV流量按照业务大体可以分为2类VOD点播类业务，流量分为两级从CS到ES从ES到客户端〔STB〕BTV实时性业务流量与组播复制方式有关组播源到边缘设备〔组播、单播〕边缘设备到用户端CHICASTSMSMDN2000EPGMediaEncoderESESB=(1-80%)*〔2Mbps×1000×80%〕=320Mbps假设观看VOD到达DVD效果需要2M带宽每台ES覆盖1000用户用户并发率80％每台ES命中率按较高的80%计算BB=(1–t)*∏®*n*b其中n是这个ES覆盖的全部用户数目BVOD业务－CS到ES/STB之间带宽计算ES到CS之间的流量比较特殊，有两种类型：一种是PUSH，即CS主动地将内容推送给ES，如通过FTP。这种情况下一般没有特别的时间限制，频率较小，可以利用网络空闲的时间来进行，一般不会占用太多额外带宽。另外一种是PULL，即在用户访问时，发现ES没有所需内容，然后从CS实时的发送内容到ES或终端。对于这种情况，需要在CS/ES间部署额外的带宽。B=1000×80%×2Mbps＝1600Mbps假设观看VOD到达DVD效果需要2M带宽ES覆盖1000用户用户并发率80％CHICASTSMSMDN2000EPGMediaEncoderESESSTBSTBSTBSTBBB=∏®*n*bVOD业务－ES到用户端之间带宽计算同普通上网流量一样，ES到用户端之间带宽逐层收敛，对于网络带宽的要求从客户端算起，按每个用户只看1路VoD计算(很少有一个用户观看多个节目，并且目前的主流接入方式只能容纳一个节目)，然后每经过一层会聚，乘以一个收敛比r，来计算上行带宽，直到到达与ES相连的设备。BTV-CS到ES/组播复制点之间组播带宽计算(组播)B=1.5Mbps×20=30MbpsCS到ES或组播复制点之间预留的组播带宽为30M假设每频道占用带宽初期开通20频道B=m*bCHICASTSMSMDN2000EPGMediaEncoderESESBB组播复制组播源组播复制BTV的流量与复制方式相关，如果按照组播的复制方式，每个设备都是面向端口复制，那么每条链路上占用的带宽与用户数无关，而只同频道数，即组播组的数目有关。在骨干/城域网中，由于并发用户数远大于频道数，每个频道总是有人在观看，因此，假设有m个频道，频道带宽为b，那么组播经过的每个链路，需预留带宽：BTV-CS到ES/组播复制点之间带宽计算(单播)CS通过单播将节目发送给网络边缘设备ES。这种方式下，每一段CS到ES之间的路径，都要按照频道数来预留带宽。由于这些路径可能通过同一个物理链路，假设有l条这样的路径，那么占用的链路带宽为：B=l*m*bCHICASTSMSMDN2000EPGMediaEncoderESESBB=2×1.5Mbps×20=60Mbps两条路径，每条路径预留的组播带宽为30MB=l*m*bBTV业务边缘到用户端之间带宽计算B=1.5Mbps×500×80%＝600Mbps假设边缘设备不支持组播该设备覆盖500用户用户并发率80％每频道占用带宽B=∏®*n*bCHICASTSMSMDN2000EPGMediaEncoderESESSTBSTBSTBSTBB不支持组播城域网边缘(如BAS)到用户，边缘设备针对每个用户进行复制，而不是针对端口复制，然后通过单播发送给用户。这时候，每一条链路上占用的带宽与并发用户数有关，而同频道数无关，即：大客户专线带宽计算控制流：星型结构，AF业务，数据流：星型、网状结构〔MPLS/BGPVPN〕，或点到点结构〔MPLSL2VPN〕，AF或EF业务；按照签订的SLA协议计算带宽；VPNManagerPEPEPEPEPE企业A企业B控制流数据流MPLS/BGPVPNMPLSL2VPN流量规划例子〔计算会聚设备上行预留带宽〕假设一个会聚设备下有10个大客户和VPN用户，其中金牌用户占10％、银牌用户占40％、铜牌用户占50％假设这些大客户或VPN用户申请的带宽中2M占50％、10M占40％、100M占10％那么一个会聚设备上需要的预留总带宽为：10×2M×50％＝10M10×10M×40％＝40M10×100M×10％＝100M那么金、银、铜牌用户带宽分别为：AF3=〔100M+40M＋10M〕×10％＝15MAF2=〔100M+40M＋10M〕×40％＝60MAF1=〔100M+40M＋10M〕×50％＝75M大客户专线带宽计算例如IPBACKBONE计算上行预留带宽宽带城域网开展现状概述城域网QOS的必要性城域网QOS的部署城域网业务等级划分城域网业务带宽模型计算城域网QOS具体部署城域网QOS测试城域网QOS的管理Internet网CDN网络PCHGSTBTVPCHGSTBTVPCRTUSTBTV骨干层核心会聚层接入层核心会聚层—采用DifferServ机制实现QoS调度；—采用等价路由、TE等手段保证整网负载均衡；—采用FRR实现快速路径保护—采用GTS使流量均匀化业务控制层—基于五元组的复杂业务流分类—802.1p<->TOS优先级映射—下行流量实施分层QoS，分层CAR/GTS接入层—简单业务流分类—实时、非实时两极队列调度优先级标记调度DifferServ域BRAS/SRRDSLAM城域网QOS整体解决方案L2映射业务控制层DSLAM/L2基于PVC/VLAN进行优先级标记，并上行限速，限制DSLAM/L2与modem之间的速率1、接入网采用扁平化组网模式，尽量减少级联2、Modem和家庭网关实施PSPV，每用户终端一个唯一的标识PVC/VLAN3、DSLAM/楼道L2基于终端VLAN进行报文的优先级标记4、基于，进行QoS队列调度5、路径上每个节点都对上行流量进行基于VLAN/PVC的CARIP城域网接入层网络的上行Qos部署BAS基于Vlan的的Qos保证，进行队列调度，高优先级队列保证实时业务，低优先级普通业务MODEMSTBPCHomeNetworkModem/家庭网关设备给不同的业务终端分配不同的VLAN/PVCLAN接入方式上行QOS部署城域网在会聚交换机上，根据进行调度在接入层交换机上，根据入接口进行标记，并根据优先级进行调度对于上行流量，根据优先级进行调度和CAR限制高优先级低优先级ADSL接入方式上行QOS部署城域网在RTU上，建立两条PVC，一条对应PC，一条对应PHONE，并设置不同的CLP。在DSLAM上，把不同的PVC〔关键业务和普通业务〕中继到不同的上行接口或映射到不同的优先级在BAS上，对上行流量进行标记或者根据进行队列调度，进行CAR限制高优先级低优先级接入层QoS面临的问题

采用DSLAM、L2上的带宽控制、COS标记和简单队列调度，解决了上行业务流的QoS调度，但是没有解决下行业务流的QoS调度问题接入层的网络特点是，多层级联，每层级联都会有带宽收敛

下行流量如果不进行基于业务流的限速，很可能会在接入层形成拥塞城域网核心设备分类标记下行QOS部署城域网在会聚交换机上，根据进行调度在接入层交换机上，根据或端口优先级进行调度对于下行流量，根据IP地址进行业务区分及标记，映射为DSCP或者EXP值高优先级低优先级对于下行流量，根据报文中的DSCP或者EXP进行映射，转换为优先级城域网会聚设备分类标记下行QOS部署城域网在会聚交换机上，根据进行调度在接入层交换机上，根据或端口优先级进行调度对于下行流量，根据IP地址进行业务区分及标记，标记为DSCP或者值，进行队列调度，CAR限制高优先级低优先级城域网BAS设备下行分层QOS部署遵循DSLForumTR－059技术标准，采用硬件实现业务、用户、VC、VP和端口五级Qos调度，无需接入层设备配合即可实现“承载业务多样化、效劳质量差异化〞的业务需求。MA5200GL2DSLAMRTUIPTVPCIADRTUIPTVPCIADATM业务用户VCVP端口DSLAMDSLAM用户VC端口用户用户用户VCVCVP用户用户业务RTUIPTVPCIADVP流分类MA5200G下行业务流上网业务IPTV业务VOIP业务宽带城域网开展现状概述城域网QOS的必要性城域网QOS的部署城域网业务等级划分城域网业务带宽模型计算城域网QOS具体部署城域网QOS测试城域网QOS的管理城域网QOS测试方案介绍Qos测试仪城域网阻塞！真实反映现网指标:吞吐量,最小/最大/平均延迟,延迟分布以及延迟变化.高优先级-Telnet中优先级-FTP低优先级-HTTP阻塞！入口出口网络设备Qos测试仪Qos业务评估方法Step1：首先对现网拓朴调研分析，选取有代表意义的链路；Step３：测试仪持续产生流量，最终导致链路产生拥塞，分别在qos机制是否启用情况下屡次测试，纪录测试结果，真实反映现网对qos支持能力。Step２：对规划测试链路进行周期性流量检测，为后期测试仪产生流量大小做参考，防止后续测试流量过大而对现网业务造成影响；测试指标：丢包率的测试丢帧测试：测试丧失的帧数〔丢包率〕.〔１〕Qos业务能力测试—网络性能指标丢包率测试流可以模仿多种tcp/udp等多种真实业务！通过端到端的细致到包个数的收发比较可以精确的反映网络或设备的处理情况测试指标：吞吐量的测试测量丢包率为零时的最大传送速率.自动搜索该最大速率.〔２〕Qos业务能力测试—网络性能指标吞吐率采用２分法逐渐加大流量，可以直观测试设备是否可以到达线速转发测试指标：延时的测试测量接受到的帧的最小,最大和平均延迟.〔３〕Qos业务能力测试—网络性能指标延时直观看到不同优先级的业务在拥塞现象出现是由于优先级的差异而得到不同的效劳质量保证城域网QOS能力测试评估Qos实施效果比照 从左上以下图及右上图比照，可以明显看出Qos在现网实施后的效果，对于重点业务高优先级可以保证始终高于普通业务。〔测试涉及设备:HWL2/Bras/S6506R,C6509〕结论：接入层实施Qos区分普通用户和大客户可行宽带城域网开展现状概述城域网QOS的必要性城域网QOS的部署城域网业务等级划分城域网业务带宽模型计算城域网QOS具体部署城域网QOS测试城域网QOS的管理业务的复杂性：技术复杂/实施复杂，如何快速完成业务规划部署?设备的多样性：多厂商设备共同组网，如何进行QoS业务部署和监控?业务形态的多样性：如何实现IP专线和VPN的QoS统一管理?响应及时性：如何快速定位设备物理故障所影响的客户和QoS业务?监控手段的完整性：如何监控整个网络QoS运行情况?特色业务提供能力：如何为大客户提供个性化效劳?可管理、可运营是关键！

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