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解决 IP QoS ，推进下一代网络与业务发展 —— 中国网通 IP QoS 策略

解决 IP QoS ，推进下一代网络与业务发展 —— 中国网通 IP QoS 策略. 刘红旗. 中国网络通信集团公司研究院. 2003 年 8 月. 议程. 互联网发展期待解决 IP QoS IP QoS 技术分析 网通集团 IP QoS 策略 总结. 议程. 互联网发展期待解决 IP QoS IP QoS 技术分析 网通集团 IP QoS 策略 总结. 网通集团 互联网业务发展. 2002 年底，中国网通集团公司北方十省的窄带拨号用户规模已经达到 1600 万， IP 专线用户规模达到 7000 户。

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解决 IP QoS ，推进下一代网络与业务发展 —— 中国网通 IP QoS 策略

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Presentation Transcript

  1. 解决IP QoS，推进下一代网络与业务发展——中国网通IP QoS策略 刘红旗 中国网络通信集团公司研究院 2003年8月

  2. 议程 • 互联网发展期待解决IP QoS • IP QoS 技术分析 • 网通集团IP QoS策略 • 总结

  3. 议程 • 互联网发展期待解决IP QoS • IP QoS 技术分析 • 网通集团IP QoS策略 • 总结

  4. 网通集团互联网业务发展 • 2002年底，中国网通集团公司北方十省的窄带拨号用户规模已经达到1600万，IP专线用户规模达到7000户。 • 国际出口带宽2.5 Gbps, 并开始建设海外节点 • 网通集团公司宽带用户发展迅猛，ADSL宽带接入用户发展尤为迅速。目前，网通的宽带用户数已达150万，预计到今年底将达300万，预计2006年将达800万。 • 宽带接入和宽带业务飞速发展 • 互联网进入第二次增长高潮

  5. 网络发展现状 • 宽带接入和应用的发展引起网络流量飞速增加 • 56k-512k(1M) • 宽带用户数量翻番 • 资源内容比较集中，主要在北京（网通集团）上海、广州（电信集团） • 网络压力增大，升级周期缩短，网络成本大幅增加 • 目前网通集团多个省份出省流量超过5G • 同中国电信集团约20G互联带宽已经满载（出入流量约1:1） • 国际近4G带宽满载

  6. 业务质量现状 • 仍以Besteffort方式为主 • 先来先服务（First Come First Service） • 服务质量模型适合窄带模式下的常用业务（WWW，Email，QQ等业务） • 各运营商均处于QoS部署的初级阶段

  7. 网络与业务发展需要IP QoS • IP网向多业务承载网络发展 • NGN • 3G • 大力发展基于互联网的各种增值业务，如VPN 、互联网语音、视频、企业数据传送、即时消息等 • 市场细分，对中高端用户实现差异化服务 • 从以互联网接入服务为主收入的经营格局，向以增值应用、内容管理、 个性化服务的经营方向过渡

  8. 拥塞的解决之道 • 两种技术解决途径 • 增加瓶颈点的链路带宽 • 实施IP QoS • 两种解决途径的对比结论: 实施IP QoS目前是适宜的

  9. IP QoS的可行性 • 高级的网络应用通常关心端到端时延、时延抖动及丢包率等指标 • 影响网络性能的因素有的属于不可调整因素(如传输时延、交换时延、CRC错误等)。另外一些属于可调整因素(如缓冲时延及包丢失等)。 • 网络运营商应针对可调整因素对网络进行优化，即实施IP QoS工程

  10. IP QoS的实际价值 • IP QoS的价值在于使有效的网络资源得到最有效的利用 • 为商业用户提供高价值的增值服务类别 • 使用户更有效的使用带宽 • 给用户提供端到端的服务质量等 • 下一代网络支持主要应用将是：宽带接入、电子商务、远程教学、远程医疗、数字图书馆、流媒体、多媒体会议等等 • 中国网通致力于大力推进下一代网络与业务的发展，QoS是下一代网络的重要研究课题，解决QoS是发展下一代网络的关键

  11. 议程 • 互联网发展期待解决IP QoS • IP QoS 技术分析 • 网通实施IP QoS的策略 • 总结

  12. ” 什么是QoS服务? QoS包含两方面的含义：性能保证与业务区分。前者主要解决带宽、时延、抖动、包丢失等方面的问题；后者则是为不同的应用提供不同的性能 目前广泛采用的QoS技术主要有：接纳控制、流量调度、队列管理、流量监管、流量整形、拥塞避免、拥塞控制、策略控制、基于约束的路由、MPLS流量工程等等

  13. QoS几个关键参数 • 时延: • 固定时延—交换、传输和序列化时延 • 可变时延—在拥塞过程中由于缓冲和排队数据包所造成的时延 • 抖动: • 拥塞使数据包先要被缓存, 并导致数据包最终传送到链路上时具有不定的时延 • 丢包率: • 路由器和交换机中的缓存被耗尽，导致丢包

  14. IP QoS 框架结构 • 目前主要有两种IP QoS框架结构 • 综合业务模式 (IntServ)（RFC1633） • 差别业务模式 (DiffServ)（RFC2474、RFC2475） • 综合业务模式的基本思想是在传送数据之前，根据业务的QoS需求进行网络资源预留，从而为该数据流提供端到端的QoS保证 • 差别业务模式的基本思想是将用户的数据流按照服务质量要求来划分等级，任何用户的数据流都可以自由进入网络，但是当网络出现拥塞时，级别高的数据流在排队和占用资源时比级别低的数据流有更高的优先权

  15. 综合业务模型 This App Needs16K BW and100 msec Delay • 通知QoS • 每流QoS • 每节点维护软状态 • 资源允许控制 • 端到端的QoS保证 Multimedia Station I Need 16KBW and100 msec Delay Handset Reserve 16KBW on this Line Handset PBX Multimedia Server

  16. 综合业务模型 Local Admission Control Remote Admission Control Local Admission Control • 资源预留协议(RSVP)用于识别某一应用（流）及通知该应用是否有足够的可用资源 • 接纳控制用于确定是否该应用可得到它所请求的资源 Policy Enforcement Point (PEP) request request request request reserve reserve reserve reserve reply request Policy Decision Point (PDP)

  17. 综合业务模型/RSVP的优势和缺点 • 综合业务模型/RSVP 的优势: • 端到端的QoS保证 • 针对每请求的策略允许控制 • 综合业务模型/RSVP的缺点: • 路由器需针对每个流存储、处理状态信息 • 可扩展性很差，难以在网络核心实施

  18. 差别业务模型 • 差别服务机制下，用户和网络管理部门之间预先商定服务等级合约（SLA），根据SLA,用户的数据流被赋予一个特定的优先等级，当数据流通过网络时，路由器会采用相应的方式（称为每跳行为PHB）来处理流内的分组。 • 差别业务特点 • 提供QoS保证 • 针对流会聚提供QoS • 网络只需维护少量的状态信息 • 实现简单，扩展性较好

  19. 差别业务模型结构 Ingress Node Interior Node Egress Node PHB TC PHB TC PHB Traffic Classification and Conditioning Classification/Marking/Policing Per-Hop Behavior (PHB) Queuing/Dropping

  20. 综合业务与差别业务比较 在目前的情况下，差分业务模式更加适合运营商网络

  21. 多协议标记交换(MPLS) • 传统IP包交换是根据数据包的目的地址来选择路由。数据包从源路由器到目的路由器之间的每个路由器上都要被检查目的地址并做路由选择。由于IP地址涉及子网结构，路由策略也很复杂，因此，数据包在每一跳的传送中都会引起较大时延 • MPLS是基于标记的IP路由选择方法。根据目的地址、某些规则或路由策略在数据包进入网络的第一个路由器上，为数据包增加一个标记，下一跳路由器根据标记而不是IP地址进行路由。十分方便路由的快速查找，而且不涉及复杂的路由分析，大大加快了数据包的传送速度。 • 多协议标记交换(MPLS)既可支持集成业务模型又可支持差分业务模型 • MPLS支持差分业务模型正在被标准化 (draft-ietf-mpls-diff-ext)

  22. MPLS 流量工程 • 基于约束路由计算显式路径 • 通过资源预留协议(RSVP)构建MPLS隧道 • 可以实现IP二层专线业务 • 针对现有资源做负载均衡 • 更有效解决IP QoS

  23. 具有QoS的MPLS 流量工程 DiffServ • 流量按照显式和基于约束路由进行选路 • 利用DiffServ在MPLS TE上可实现带宽超额订购 • 数据包根据EXP标记在每一跳进行调度,与LSP建立无关 CE PE MPLS PE P P P P PE PE CE DiffServ

  24. 带有QoS的MPLS VPNs • 在网络边缘，对每个VPN分别执行QoS策略 • 在网络核心，对所有VPN的数据包采用同样的MPLS QoS • QoS指标可以指从用户网络到局端网络 • QoS指标也可以指从局端网络到远端局端网络 CE PE PE MPLS P P CE PE PE CE CE P P

  25. 议程 • 互联网发展期待解决IP QoS • IP QoS 技术探讨 • 网通实施IP QoS的策略 • 总结

  26. 网通实施IP QoS的目标价值 • 能够优化运营成本, 总体减少Opex • 细分市场, 培育中高端客户市场, 实施SLA客户管理 • 促进市场良性竞争, 树立品牌的差别,避免简单价格战 ,最终客户\产业链\运营商的共赢,利于产业发展促进新的IP增值应用 • 为下一代网络业务发展打下基础

  27. 网通QoS 实施策略 • 总体采用MPLS+DiffServ 模型 • 从靠近用户点开始实施,在网络边缘的接入链路上进行标记和整形, 随后将QoS 策略部署到网络核心 • 与其它运营商之间的流量限制应尽量采用整形方式 • 在网络边缘部分采用高性能的IP QoS处理元件 • 优先级分类数量尽量不超过4级 • 合理设置保证流量和普通流量的超额订购比例 • 制订全网统一的IP QoS策略及IP QoS 计费/资费策略 • 最终实现全面的QoS管理：通过业务分类、速率限制、公平调度、拥塞控制、流量工程等技术实现完善的质量保障, 并建立相应的运维体系IP QOS OSS

  28. 网通IP QoS实施 出口路由器 国际SP 网通IP 骨干网 Other SP In China 业务控制实施节点1,基于IP TOS 或IP地址段的用户的流量调整 城域接入路由器 业务控制实施节点2,基于BGP或MPLS的流量调整 城域网 用户接入业务网关 业务控制实施节点3,基于IP TOS 或IP地址段的用户划分 JV, DIA 城域接入用户 CPN 其他城域网用户

  29. 网通SLA服务定义 • 针对国内和国际业务，定义三类不同的QoS服务： • 实时类别—保证带宽、时延小、无乱序包、数据不丢失。最适合于IP上的长途高质量话音及时间敏感性应用 • 商用类别—大带宽、数据丢失少。专门用于商业应用 • 普通类别—尽力保证服务。最适合于电子邮件、Web数据流量等

  30. 网通 IP VPN SLA服务 IP QoS-VPN • 向使用CNCG IP网的企业用户提供支持话音、视频的IP VPN业务, 为客户特定应用进行优先级分类，并采用相应的排队机制对其进行拥塞管理 IP QoS VPN 服务流程再造 • 产品及业务定义 • 定义客户需要购买的产品, 业务内容及响应的SLA • 订购管理 • 简化销售对业务的描述、订购记录和业务实现 • 流量识别 • 正确识别流量类型，并区分不同QoS的流量

  31. 当前IP数据市场 企业业务要求 重要业务需求 如银行交易 商业应用需求 如 ERM 通常用途 如. Web接入 无SLA业务收益 用户数

  32. 通过SLA细分的数据市场 企业业务要求 在细分市场上, 采取有利于提高收益的差异化策略，避免价格战 重要业务需求 如银行交易 金牌SLA收益 商业应用需求 如 ERP 银牌SLA收益 通常用途 如. Web接入 铜牌SLA收益 用户数

  33. 下一代网络：技术与应用 • 下一代网络(NGN)是一个广义的概念， 它包含了正在发生的网络构建方式的多种变革。一般而言，下一代网络是可以提供包括话音、数据和多媒体等各种业务在内的综合开放的网络构架 • ITU-T和ETSI认为，有关NGN应研究以下关键的技术领域 • 体系结构和协议 • 网络控制与端到端QoS • 业务平台 • 网络管理 • 网络安全 • 下一代网络的主要应用是：宽带接入、电子商务、远程教学、远程医疗、数字图书馆、流媒体、多媒体会议等等

  34. QoS与下一代网络 • 下一代网络要解决的问题 • 下一代IP协议 • 多协议标记交换 • 组播 • QoS保证 • 安全性 • 下一代IP网络需要能够支持QoS • 目前IP网络的尽力而为业务难以满足新业务(流媒体、多媒体会议等)的质量要求，迫切需要下一代网络提供QoS保证，并提供满足不同应用需求的QoS等级，解决QoS必将有力推动下一代网络业务发展

  35. 运营商对IP QoS的实施需求 • 必须全面提升IP QoS运营管理体系(以SLA/客户为中心) • 对产品营销体系的流程改造 • 进一步开放技术标准, 强调互操作性 • 设备制造商要满足IP QoS 性能/可扩展性/可管理性的电信级要求 • 建立产业联盟, 解决跨运营商的IP QoS问题 • 产业界的共同努力(运营商/设备供应商/行业标准组织等)

  36. 议程 • IP QoS是网通业务发展的实际需求 • IP QoS 技术探讨 • 网通实施IP QoS的策略 • 总结

  37. 总结 • 使用 QoS 不能创造带宽, 但能够在拥挤的网络上，在不增加成本的前提下，提供相对的质量属性 • 新业务的开展需要网络具有QoS能力 • 实施QoS 能够帮助运营商提供差异化服务 • 实施QoS将有力推动下一代网络业务发展 • 解决QoS需要产业界的共同努力

  38. 谢谢！

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