华为IPQoS解决方案.ppt

1、华为IP网络技术 IP网络服务质量QoS,北研总体组 2002.3,议 程,QoS 基本原理 华为 QoS 措施 华为 QoS 典型组网应用,WWW = ?,WWW = ?,World Wide Web,World Wide Wait,or,丢包,延时,抖动,带宽限制,Internet,IP,我要100M,我要30M,我要2M,10M,解决方法 - IP QoS,QoS,Quality of Service（服务质量）是指网络通信过程中，允许用户业务在丢包率、延迟、抖动和带宽等方面获得可预期的服务水平。 IP QoS目标： 避免并管理IP网络拥塞 减少IP报文的丢失率 调控IP网络的流量 为特

2、定用户或特定业务提供专用带宽 支撑IP网络上的实时业务,IP QoS 两种模型,IntServ模型：业务通过信令向网络申请特定的QoS服务，网络在流量参数描述的范围内，预留资源以承诺满足该请求。 DiffServ模型：当网络出现拥塞时，根据业务的不同服务等级约定，有差别地进行流量控制和转发来解决拥塞问题。,IntServ 模型,为应用提供可控制的、端到端的服务 网络单元支持QoS的控制机制 应用程序向网络申请特定的QoS服务 信令协议在网络中部署QoS请求 RSVP是主要使用的信令协议,RSVP原理图,我要预留 2Mbps带宽,OK！,我要预留 2Mbps带宽,我要预留 2Mbps带宽,我要预

3、留 2Mbps带宽,OK！,OK！,OK！,开始通信,RSVP的问题,要求端到端所有设备支持这一协议 网络单元为每个应用保存状态信息，可扩展性差 周期性同相邻单元交换状态信息，协议报文开销大 不适合在大型网络中应用,DiffServ 模型,目的：当网络出现拥塞时，根据不同的服务等级要求，有差别地进行流量控制和转发来解决拥塞。 方法：采用相对优先权机制，有区别地控制不同信息流的分组聚类和转发行为，从而在保证服务质量和解决拥塞之间取得一个良好的折衷。 原理： (1) 业务在进入DS(DiffServ)网络时, 基于优先级（DSCP（DiffServ CodePoint）或IP优先级）进行业务流聚合

4、，会聚成一个行为集合（BA，Behavior Aggregate）。 (2) PHB：per-hop behavior。DS节点对特定的行为集合（BA）使用的转发行为，DS节点通过判别分组头中的DSCP来执行PHB。PHB有三种类型： . EF(Expedited Forwarding)：快速转发 . AF(Assured Forwarding)：确保转发，分为四个类 . BE(Best Effort)：尽力传送。,DiffServ 模型体系结构,DiffServ网络,DiffServ网络,SLA/TCA,边界节点,内部节点,边界节点,边界节点,内部节点,边界节点,在网络边缘进行业 务分类和流

5、量调整。 - 业务分类 . 基于DS域 . 基于其他特征 - 流量调整 . 测量 . 标记 . 丢弃 . 整形,不同DS区域可有不同的PHB，以实现不同的服务提供策略，它们之间通过 SLA与TCA协调提供跨区域服务： . SLA：服务等级协定，关于业务流在网络中传递时所应当获得的待遇。 . TCA：流量调整协定，关于业务分类准则、业务模型及相应处理的协定。,DS区域的服务提供 策略由PHB决定。 DS节点根据PHB属性 转发。,DiffServ特点,多个业务流聚合成一个行为集合（BA），在各网络单元上使用相同的PHB进行转发处理，简化了业务的处理和存储过程。 QoS保证是基于每个报文的，不需要

6、额外的信令处理。 DiffServ避免了IntServ所需的per-flow状态和每一跳的RSVP协议，进而获得了良好的可扩展性。,IP QoS 技术,报文分类和标记 流量监管 拥塞管理与队列调度 拥塞避免 流量整形,报文分类及标记, 含义：在特定的规则（TCA）下，根据IP包头的某些内容选择分组。 分类方式： BA（Behavior Aggregate）：基于IP包头中的DS域（或IP优先级）。 MF（Multi Field）：基于IP包头中的某些域的集合，例如：源/目的地址、DS（或IP优先级）、协议号、源/目的端口号等等。 作用：QoS 执行服务的基础。 处理：根据分类结果交给其它模块处

7、理或打标记（着色）供核心网络分类使用。,LD2,LD1,LD3,LU1,流量监管CAR, 前提：流分类，流被识别出来。 测量：测量流到达速率。 动作： 丢弃（droping）根据特定规则丢弃分组。也写为policing。 打标记（marking）设置报文的DS域（或IP优先级）。一般发生在网络边缘。 整形（shaping）使业务流中的分组延时输出以符合业务模型的规定。 算法：令牌桶算法。,LD,drop,CAR,LU,流分类,拥塞管理与队列调度, 目的：网络拥塞时，保证不同优先级的报文得到不同的QoS待遇，包括时延、带宽等。 方式：将不同优先级的报文入不同的队列，不同队列将得到不同的调度优先级

8、、概率或带宽保证。 算法：FIFO（ First In First Out ） PQ（ Priority Queue ） CQ（ Custom Queue ） WFQ（ Weighted Fair Queuing ） CBWFQ（ Class Based Weighted Fair Queuing ）,LD,输出队列,优先队列,金牌服务,银牌服务,铜牌服务,LU,流分类,拥塞避免,传统的尾丢包在网络发生拥塞时对报文全部丢弃，并不加以区分。 TCP慢启动导致全局同步化。TCP流组成了网络上大部分通信量。当TCP流遇到尾丢包时，所有与该流有关的发送者都会因此同时重新发送。这种重新发送的全局同步化，

9、会在网络上产生巨大破坏。 解决途径：进行拥塞避免，减少拥塞的发生以及避免TCP全局同步，在网络没有发生拥塞以前根据队列状态进行有选择性的丢包。 算法：RED、WRED,流量整形,队列,流分类,按规定的速度向桶中存放令牌, 链路两边的接口速率不匹配：例如在帧中继网链路中，本地端口是256Kbps, 远端是128Kbps, 如果本地按256Kbps传输，势必会使远端产生大量丢包。 解决方式：通用流量整形（GTS）。GTS对报文的流量进行限制，对超出流量约定的报文进行缓冲，当令牌桶有足够的令牌时，则按规定的速率均匀地向外发送这些被缓存的报文，使之仍然符合流量约定。 流量整形可能会增加延迟。,GTS,

10、256Kbps,128Kbps,FR,128Kbps,议 程,QoS 基本原理 华为 QoS 措施 华为 QoS 典型组网应用,IP QoS,以太网QoS,已标记的报文,以太网报文,基于端口、VLAN、 MAC地址的流分类 802.1p标记,802.1p到IP优先级映射,未标记的报文,基于IP报文5元组 标记MPLS Exp(CoS)字段 将分类数据导入LSP,MPLS QoS：流分类,MPLS QoS：CoS,已标记的IP报文,MPLS报文,未分类的IP报文进行流分类和标记 已分类的IP报文进行DSCP(TOS)同MPLS CoS的映射,基于CoS的标签转发,未标记的IP报文,MPLS Qo

11、S：流量工程,带宽200M,建立LSP(显式路径+带宽限制),拥塞解除,SiteA,SiteB,SiteC,SiteD,SiteE,SiteF,MPLS QoS：快速重路由,快速重路由是在MPLS上实现的一种备份机制 当链路出现故障时，快速重新路由可以保证50ms的切换时间 MPLS快速重路由机制不像SDH环一样浪费一半的带宽专门用做备份。,Router A,Router C,Router E,Router B,Router D,Router F,迂回路径,1.根据需要选择在CE上或PE上对业务流进行分类，例如：把业务流分为三类：语音、视频和数据。,PE,PE,PE,P,P,P,P,CE,CE

12、,CE,CE,3.在PE路由器之间，根据标签的CoS域，进行有差别的调度（如PQ、WFQ、CBWFQ等），即把携带标签的业务流在一条LSP上进行有差别的QoS的传送。,2. PE在给报文加Label时，把IP报文携带的IP优先级标记影射到标签的CoS域，这样原来由IP携带的类型信息，现在由标签携带。,MPLS,MPLS QoS：MPLS VPN的QoS保证,VoIP QoS：主要影响因素,呼叫建立时延： 网络时延 用户认证链路建立 数据库查询与处理 PSTN侧处理 语音传送时延： 网络传输时延 网关语音编码、解码时延 为防止时延抖动设定Jitter buffer而引起的时延 丢包率： 网络传输

13、中丢包 网络拥塞时网关设备主动丢包 话音质量： 采用的编解码算法 同时通过网关的数据流量 采样和纠错技术 语音的延时 IP包在网络上的丢失,Quidway IP电话QoS保证措施： 回波抵消； 静音检测及消除； 舒适背景噪声产生； 丢帧的重建与补偿； 动态调节Jitter Buffer,防止时延抖动； 支持RTP/RTCP协议； IP包优先； 在网络拥塞的情况下采用主动丢包策略,VoIP QoS：保证措施,防止时延大小不一引起的抖动,V2,V3,V1,V2,V3,V1,防抖动缓冲,可配置缓冲,20,40,V2,V3,V1,30,30,VoIP QoS：防止抖动（一）,防止报文大小不一引起的抖动

14、,防抖动缓冲,可配置缓冲,240,240,240,720,180,180,180,180,VoIP QoS：防止抖动（二）,呼叫建立时延： 1 s 网关丢包率： 0.1% 丢包容忍程度： 15 %,VoIP QoS：性能指标,报文分类,EF,AF,BE,队列,PQ WFQ CBWFQ,入 队,出 队,出接口,入接口,丢弃,CAR GTS,设定优先 级和带宽,拥塞避免,流量整形,1、语音信号对时延要求高，没有重发机制做保证正确传送。所以，将语音信号的优先级设为最高，通过优先传送来保证对语音业务的服务质量。 2、视频信号对时延要求比较高，也没有重发机制。视频信号的优先级仅次于语音信号。 3、数据业

15、务对时延要求不高，优先级最低。为了保证数据业务的服务质量，在带宽设计应保证在最不利情况下数据业务能得到一定的带宽保证。,三网合一QoS：语音/视频/数据流差别服务,语音、视频业务的呼叫控制报文流量较小，适合采用PQ队列优先处理 呼叫控制报文如果不优先处理的话，当网络发生拥塞时，即使语音、视频服务空闲，也很难建立起连接来。因此如果语音、视频服务要求的服务等级较高，呼叫控制报文应优先处理。,DT1,C3,1,2,可配置队列,缓冲的报文,DT4,C2,C3,C2,DT1,DT4,C3,C2,DT1,DT4,语音、视频呼叫的控制报文优先处理,队列分类,三网合一QoS：呼叫控制报文优先,在GK上配置某条

16、线路上最多支持的语音连接数量或语音总带宽，超出该数值的呼叫请求将被拒绝。这样，可以保证IP网络上的语音、视频等实时业务流量不会失控。否则，这些高优先级的实时业务流量很容易造成网络拥塞。,PSTN,IP网络,GK带宽管理,网关,三网合一QoS：网守进行带宽管理,基于H.323的会议电视（或会议电话）业务，在MCU上要进行混音和视频切换的操作。为了保证MCU输出的媒体流在IP网络上的传送质量，在MCU上要进行流分类并进行IP优先级的标记，以便于IP网络识别出不同的语音流和视频流，执行相应的QoS操作。,PSTN,IP网络,网关,三网合一QoS：MCU流分类及标记,MCU,支持 QoS 的华为产品,

17、Quidway R2500系列 R2501 R4001 R2509 R2511 企业分支路由器,Quidway R1600系列 -R1602 -R1603 -R1604 SOHO路由器,Quidway S2000系列 -S2403/2403F 边缘接入以太网交换机,Quidway R3600系列 -R3640/3640E -R3680/3680E 模块化企业中心路由器,Quidway R2600系列 -R2630/31/30E/31E -R2620 模块化接入路由器,Quidway S3000系列 -S3026/S3526 快速以太网接入交换机,Quidway NetEngine NE16E

18、NE08 企业核心路由器,Quidway S5000系列 S5016/S5516 企业中心交换机,Quidway 2500E系列 R2501-R2501E R4001-R4001E R2509-R2509E R2511-R2511E 增强型分支路由器,Quidway S8016系列 千兆核心多层交换机,Quidway LanSwitch,Quidway Router,Quidway NE 50/80 千兆交换路由器,iManager N2000 业务管理系统,议 程,QoS 基本原理 华为 QoS 措施 华为 QoS 典型组网应用,城域网QoS方案,Internet,622M PoS,NE80,S3680,S801