PTN网络中业务传输质量保证

1  引言

在电信业务IP化趋势推动下，传送网承载的业务从以TDM为主向以IP为主转变。未来的市场业务不只是单纯的话音，视频、Internet、在线游戏等新业务也将层出不穷。各类业务对服务质量的要求差别很大，话音、视频通话等实时业务对报文的传送延迟、丢包率等提出了较高的要求，Internet和内容下载对服务质量的要求低一些。运营商的城域网络（SDH/MSTP，以太网交换机等）对语音、视频、数据等具有不同要求的业务缺乏差异化服务的机制。

PTN技术是IP/MPLS，以太网和传送网三种技术相结合的产物，具有面向连接的传送特征，适用于承载电信运营商的无线回传网络、以太网专线、L2VPN以及IPTV等高品质的多媒体数据业务。为了支持具有不同服务需求业务，传送网络必须能够区分出不同的业务类型，进而为之提供相应等级的服务。

2  端到端QoS

（1）PTN设备主要提供的QoS过程

PTN中考虑QoS要针对整个网络来进行，实现端到端的QoS，PTN设备主要提供以下一些QoS过程：

●流量分类

入口流量分类功能主要是完成对客户流的分内功能，PTN的分类依据非常多，如物理端口，802.1p，802.1Q，IPv4 TOS，IPv4 DSCP等。对入口客户流进行分类后，后段PTN根据分类结果提供不同的服务质量。

●流量监管

流量监管功能一般位于流量分类功能后面，负责对分类后的客户业务进行Metering和Marking，通过流量监管，可以限制进入网络的某业务的流量与突发。在报文满足一定的条件时，如某个连接的报文流量过大，流量监管就可以对该报文采取不同的处理动作，丢弃或设置报文的颜色等。通常的用法是使用令牌桶来限制某类报文的流量，例如限制VLAN为100的报文不能占用超过10Mbit/s的带宽。目前，常用的流量监管方法有单速率令牌桶算法和双速率令牌桶算法。

（2）拥塞避免

通常采用丢包技术来实现拥塞避免，丢包策略包括尾丢弃，RED，WRED等；PTN设备支持多种拥塞控制机制，可以根据客户具体业务情况来选择配置。

（3）拥塞管理

拥塞管理一般使用调度机制来实现，PTN网络中通过H-QoS（HierarchicalQoS，层次化QoS）策略，对不同业务级别进行调度，队列调度决定了拥塞时系统的反应是否满足实际的需求，由于通过流量分类区分出的不同业务流具有不同的优先级，因此缓冲这些业务流的队列也存在着高低优先级之分。调度时，既要考虑高优先级队列的优先保证，也应适当顾及低优先级队列享用带宽的公平性。一个理想的调度器应具有的特性是：能够给每一种等级的业务公平地分配带宽（公平性）；使用相同输出端口的各优先业务具有最低带宽保证，避免饿死（保护功能）；允许业务使用其他优先级业务未使用的带宽（共享性）；可以方便地使用硬件实现相应算法（易实现）。

（4）流量整形

对分组流量进行限制，并对超出流量约定分组进行缓冲，在合适的时候再将分组发送到PTN网络中，从而减少PTN网络中的突发流量，提高PTN网络QoS的服务质量。

（5）各层QoS的映射和复用

可以将客户层的用户优先级特征映射到信道层和通道层，其QoS映射信息可以根据网络管理者的需求分类。

（6）DS-TE

网络侧支持DS-TE机制。为平衡网络流量，尽量保证业务质量，DS-TE机制中每种"管道"都支持8种业务优先级，实现特定SLA业务流的端到端配置，提供端到端的告警性能等维护手段。

3  OAM和保护

如图1所示，PTN支持多层次的OAM，包括客户层OAM，信道层OAM，通道层OAM和段层OAM。每一层都提供故障和性能的OAM。

图1  PTN支持多层次的OAM

故障相关的OAM提供了连接的检测，服务层缺陷时对客户层告警的压制，双向连接的检测，网络故障的定位，吞吐量测试，客户层信号失效等功能。性能方面的OAM提供了丢包率测试和链路时延和时延变化测试功能。还有一些其他方面OAM功能，如用于保护倒换得APS等。

PTN的保护倒换利用传送平面的OAM机制，不需要控制平面的参与就能提供＜50MS的保护。PTN的保护主要提供以下一些功能：

（1）线性保护倒换

线性保护倒换（包括路径和子网）支持1+1，1：1的保护。在1+1保护中，对于每个工作路径，保护路径都是专用的，业务在源端永久被输入到工作和保护路径中，并通过工作和保护路径传送到宿端，在宿端根据一些规则（缺陷指示等）选择从工作或保护路径接受业务。在1：1保护中，对于每个工作路径，保护路径都是专用的，业务在源端通过源端桥接器传送到工作路径或保护路径。

（2）环网保护

支持Steering和Wrapping机制。能够节省光纤资源，类似于SDH复用段共享保护环，在环上同时建立工作和保护路径，环网保护分为环回（Wrapping）和转向（Steering），其功能与SDH共享保护环标准类似。

●在Wrapping的情况下，当网络上检测到故障，通过APS协议的计算，故障侧相邻节点将业务倒换至保护方向，而避过失效的节点或链路。

●在Steering的情况下，当网络上检测到故障，通过APS协议的计算，每个连接的源节点会将业务倒换到保护方向，而避过失效得节点或链路。

4  结束语

PTN具备完善的业务类型识别手段和QoS灵活调度机制，应用基于流分类的DiffServ服务模型（通过CAR，队列，调度和拥塞管理等技术实现）完整实现了EF（Expedited Forwarding），AF（Assured Forwarding），BE（Best-Effort Forwarding）等各种类型和子类的PHB（Per-hop Behavior），提供具有不同服务质量等级的服务保证；PTN还提供点对点连接的完整OAM，保证网络具备保护切换、错误检测和通道监控能力。