IP over WDM网光层QoS业务映射模型设计

0 引言

随着光网络技术的不断发展，网络的QoS问题越来越受到关注，在IP网络中已经有不少成熟的QoS模型，如集成模型（Int-Serv）和区分服务模型（Diff-Serv）。目前光网络作为承载网络，对接入业务采取一视同仁的服务策略，虽然在上层可以采取业务分级或QoS的区分，但是光网络作为底层传送网络并不能了解这些信息，因此可能会导致优先等级较高的业务在光网络中并没有得到相应优先级的传送。所以在IPover WDM网络中，如何在WDM光层提供具有QoS保障的服务是非常关键的。

近年来，人们也开始陆续提出了一些光域中QoS的解决方案。但是由于在光域中，数据传输的速度很快（一般至少155Mb/s），颗粒度比较粗，而且逻辑性光器件尚未成熟，因此，直接在光域中处理QoS是难于实现的。文献[1]提出了区分光服务（DOS）概念，即借鉴较为成熟的IP网络中的QoS的处理办法，在光域中为不同的业务流量提供不同的路径选择，为WDM网中感知IP层的QoS信息提出一种解决方案。我们就这种方案结合具体Diff-Serv流量的QoS参数，围绕基于跨层业务映射在光层中感知QoS，划分QoS参数及等级，为不同流量汇聚、建立不同QoS要求的光通路。

1 光QoS模型建立

在IP over WDM光网络中，来自IP层的业务在与光网的接口处汇聚，网络边缘要为不同的业务建立不同的光通道，一个波长对应于一个用于交换的光通道。图1是典型的IP over WDM光网络。

图1 IP over WDM光网络

在IP over WDM光网络中建立QoS模型首先要考虑几个问题：①在光域中颗粒度比较粗糙，而IP层业务颗粒度较细，所以不可能直接将IP业务汇聚到光域中，这将大大浪费光域资源；②在电域中路由器/交换机具有存储转发功能，而光域中的光存储器技术可作为一种排队缓冲技术的替代方法，但是不能充分提供典型QoS模型中的缓冲能力；③光域中逻辑性器件尚未成熟，所以在光域中直接对业务进行分类处理是不可能的，只有充分利用电域中强大的处理能力，在光电的汇合点加以处理，也就是网络的接口部分，来自IP网络的流量在光网络边缘接口汇聚，接口负责汇聚和映射这些流量，把电层中的QoS参数转化成光域中QoS参数，同时为不同QoS要求的流量建立不同QoS要求的光通路。

来自IP层的Diff-Serv业务在光层的接口处汇聚后，为了保障业务流量在光层传输时的QoS，这里采用DOS模型，DOS模型通过捕获一组光参数和行为作为评价光路径质量和可靠性的标准，根据光传输质量、可靠性和其他可选参数来为每条可选光路径分类，DOS模型包括以下4个功能组件：①框架结构模型定义了DOS域的边界，包括接口模块（分类入口流量）；②根据一组参数和功能行为特征对服务类别的定义；③在网络边缘建立流量类型和服务分类的映射关系；④在光域中的信令和资源预留分配的实施。

如图2所示，图中所示为DOS模型中个功能组件的实现。通过网络边缘设备的流量分类器对数据包进行分类，光资源分类器位于入口交换机上，来区分网络所支持的流量，光资源分配器对路径QoS参数，光网器件进行监控。除了策略和分级控制信令和资源预留也是重要的控制功能，是光资源分配和配置流量分类器的依据。通过网络管理实时分析，统计流量，容量定额和网络整体性能的优化，实现端到端的监控。

图2 DOS模型功能组件实现

2 WDM网光层业务映射和区分服务

2.1 WDM层的业务映射

由于IP网络和WDM网络是两种不同的网络，所以两种网络提供业务的方式和对业务的处理方式也不同。IP网络中QoS参数为：传输带宽、丢包率、时延、抖动、安全性和恢复时间等，而在WDM光网络中，光连接的QoS参数通常用光信噪比、误码率、传输速率、可用度，恢复时间和安全性等来衡量。所以要划分两种不同网络的QoS参数进行业务映射。

首先划分IP层QoS参数，在IP网络中应用Diff-Serv服务，IP中QoS的分类信息被包含在IP报文头中，Diff-Serv体系使用了IP报文头的TOS中的前6个比特来携带报文的分类信息，设置IP网络中的区分服务代码点（DSCP）域（取值为0~63），区分来自IP网络中的Diff-Serv流量。我们设定IP网络中的Diff-Serv流量分为4种：A、B、C、D。分别设定4种流量的QoS参数，同时设定IP分组头的DSCP域值为：0x2c、0x1e、0x12、0x00。如表1所示。