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PTN网络中业务传输质量保证

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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。
 

来源:电信网技术

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