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在ＮＧＮ网络体系和标准的设计过程中 均以业务网能 够承载于一个有救．安全 可靠的承载 为前提 如果没有 摘要：分析ＮＧＮ业务同时ＮＧＮ承裁网的需 求，在充分论述和理解ＩＰ Ｑｏｓ衡量指标和ＩＰ ０ｏｓ技术体系的基础上，提出ＮＧＮ １１＇承栽网 Ｑｏｓ方案设计的方法。认为设计ＮＧＮ最载网 的（）０Ｓ方案是一件复杂的工作，需要设计人 员充分理解各种ＩＰ Ｓ技术，平衡各种ＩＰ 符合要求的承载刚．ＮＧＮ业务网将无法完成业务的正常接 续和处理 图此，承载刚是ＮＧＮ业务网的基础，是ＮＧＮ网 络的重要组成部分． 令ＩＰ的ＮＧＮ网络是目前电信同络发展中菲常明确的 方向 承载网作为ＮＧＮ业务的载体。采用ＩＰ技术血已经很 明朗。ＴＰ技术良好的多业务支持性能、广阔的应用范围以及 锄ｓ技术的优劣，在摸清ＮＧＮ业务两磐需求 的基础上，钟对每一种业务需求进行细致的 设计 低廉的成本是其作为ＮＧＮ承载网技术晟充分的理由＝但是 要满足ＮＧＮ网络业务的多样性、实时性、安全性的要求，仪 靠传统的ＩＰ技术难以奏效 为＿『达到ＮＧＮ业务的要求，必 须在传统的ＩＰ技术基础 进行功能增强 在各种增强的功 能中，ＪＰ承载同的ＱｏＳ性能直接关系到ＮＧＮ业务的用户业 务体验．因此如何提高ｌＰ承载网的ＱＩＩＳ性能也就成为目前 业界关注最多的问题 本文将在充分沦述币¨理解ＩＰ Ｑｏｓ衡量指标和ＩＰ Ｏ 技 术体系的基础Ｉ：．提 ＮＧＮ ＩＰ承载同Ｑｏｓ方案设计的方 法 关键词：下一代网 业务网 承栽网 ＱｏＳ 设计 Ａｂｓｌｒａｅｔ：Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｄｅｍａｎｄ ｏｆ ＮＧＮ ｓｅｒｖ－ｉｃｅ ｎｅｔｗｏｒｋ ｔｏｗａｒｄ ＮＧＮ ｃａｒｒｙｉｎｇ ｎｅｔｗｏｒｋ． ．Ｍ＇ｔｅｒ ｄｉｓｃｕｓｓｉｎｇ ｔｈｅ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ａｎｄ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｌＰ Ｑｏｓ． ｉｔ ｐｕｔｓ ｆｏｒｉｌ＇ａｒｄ ｓｐｅｒｅ ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ ｒｃ￣ａ．￥ｕｒＬ，ｔ８ ｏｎ Ｑ０Ｓ ｓｃｈｅｍｅ ｏｆ ＮＧＮ ＩＰ ｃａｒｒｙｉｎｇ ｎｅｔｗｏｒｋ．Ｔｈｅ ａｕｔｈｏｒ ｈｏｌｄｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｑｏｓ ｓｃｈｅｍｅ ｏｆ ＮＧ ｅａｒｔＴｉｎｇ ｎｅｔｗｏｒｋ ａ ｅｏｍ ｃａｒｅｄ ｔａｓｋ ｗｈｉｃｈ ｒｅｑｕｉｒｅｓ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎｅｒｓ ｆｕｌｌｙ ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄ ｅａｃｈ ｋｉｎｄ ＮＧＮ承载网与ＮＧＮ业务网的关系 ＮＧＮ承载网与业务网的关系是承载与被承载的关系， 即ＮＧＮ承载网为业务网各种信息提供符合服务质量、安全 － 、０ｆ ＩＰ ＱｏＳ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．ｅｖａｌｕａｔｅ ｔｈｅｉｒ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ａｎｄ ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ，ａｎｄ ｃａｒｒｙ，ｏｕｔ ｄｅｔａｉｌｅｘ！ｄｅ．ｓｉｇｎ ｈａｓｅｄ Ｏｉｌ ｔｈｅ ｄｅｍ＆ｑｄｓ ｏｆ ＮＧＮ ５ｅｒｄｃｅ ｎｅｔｗｏｒｋ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＮＧＮ Ｓｅｒｖｉｃｅ ｎｅｔｗｏｒｋ 可靠性以及灵活性等标准的数据传送服务。ＮＧＮ承载网 ＮＧＮ、Ｉｋ务网剥 承载网的要求主要体现在服务质量、可 Ｃａｎ３ｄｎｇ ｒｍｔｗｏｒｋ Ｑ０ｓ Ｄｅｓｉｇｎ 与业务网络之间关系如围Ｉ所示。 靠性、安全性及灵活性等四个方面 其中服务质量方面的要 求是ＮＧＮ业务阿络对ＮＧＮ承载＿蚓最基本的要求，如果服务 一３６一 维普资讯 http://www.cqvip.com
括逻辑拓扑）优化及选路优化的 功能，因为这些功能从属于已有 的专门体系，如ＭＰＬＳ—ＴＥ属于 ＭＰＬＳ的技术范畴，基于条 件的选路属于ＩＰ路由范畴，降低 带宽利用率则属于网络容量设 图ｌ ＮＧＮ承载网与业务网的关系 质量不能满足要求，其他方面的 承载网ＱｏＳ技术须更加完善，更 要求也无从谈起。因此可以认为 加系统。而ＮＧＮ承载网作为一种 ＮＧＮ承载网的服务质量问题是 特殊用途的ＩＰ网络，其ＱｏＳ技术 ＮＧＮ承载网的核心问题。 也来源于ＩＰ网络的ＱｏＳ技术体 系。 ＩＰ网络ＱｏＳ衡量指标 在一些广义的概念中，ＩＰ网 络ＱｏＳ涵盖的范嗣较为广泛，任 ＱｏＳ技术旨在针对各种应用 何有利于改善ＩＰ网络服务质量 的不同需求，提供不同的服务质 的技术及功能都被涵盖在ＩＰ网 量。服务质量可以使用可用带 络ＱｏＳ体系中。例如ＭＰＬＳ—ＴＥ 宽、丢失率（或差错率）、时延以 的应用，基于条件的选路功 及时延抖动等指标来衡量。这些 能，甚至是降低带宽利用率等都 指标的描述如表１所示。 被视为能够显著改善ＩＰ网络的 服务质量，它们有时候也被看作 ＩＰ网络Ｑ０Ｓ技术体系 是ＩＰ网络ＱｏＳ体系中的一部分。 但是在更狭义的概念中，ＩＰ网络 与传统的ＩＰ网络相比，ＮＧＮ ＱｏＳ体系并不包含网络拓扑（包 表１ ＩＰ网络ＱｏＳ衡量指标描述 麓 露羹 可用带宽 指网络两个节点之间特定应用业务流的平均速率，主要衡量用户 从网络取得业务数据的能力 丢失率（或差错率） 指在网络传输过程中丢失报文或报文出错的百分比，用来衡量网 络正确转发用户数据的能力 时延 指数据包在网络的两个节点之间传送的平均单向或往返时间 时延抖动 指时延的变化 计的范畴。 本文内容按ＩＰ网络ＱｏＳ狭 义概念的范畴来进行论述。 １．ＩＰ网络Ｑ０Ｓ功能 为了支持具有不同服务需求 的语音、视频以及数据等ＮＧＮ业 务，要求网络能够提供必要的 ＱｏＳ功能，以区分出不同的通信， 进而为之提供不同质量保证的 服务。 ＮＧＮ承载网的ＱｏＳ技术需 要包含以下功能：报文分类 和着色、资源预留、队列管理及 调度、流量整形、ＱｏＳ相关指标测 量及统计、ＱｏＳ信令、ＱｏＳ评估及 信息发布、ＱｏＳ策略制定及部署。 根据各种功能的作用层次，ＱｏＳ 技术中的各项功能可划分为微 观层次的功能和宏观层次的功 能。 微观层次的功能主要在网络 中的某一个节点发生作用，是宏 观层次功能的具体实现。宏观层 次的功能作用在全网范周内，对 全网ＱｏＳ起统领、管理、监视作 用。ＱｏＳ评估及信息发布、ＱｏＳ策 略制定及部署是宏观层次的功 能，其他六种功能属于微观层次 功能。 ＩＰ网络各种ＱｏＳ功能的描 述如表２所示。 图２说明了上述ＱｏＳ技术各 种功能的关系。 ２．ＩＩ＇网络Ｑ０Ｓ服务模型 服务模型是指为实现一定服 务质量目标，由各种ＱｏＳ微观功 一３７— 维普资讯 http://www.cqvip.com
表２ ＩＰ网络ＱｏＳ功能描述 撅 参 ≯ 恻囔 报文分类着色 根据ＩＰ包在网络中应该享有的ＱｏＳ服务进行分类，在 ＩＰ包头的适当位置进行标记 资源预留 在网络中预留带宽以满足某类业务的资源需求 队列管理和调度 在网络节点出现队列的情况下，对队列中的报文进行 管理和调度 微观层次 流量整形 突发流量进行削峰处理，使其符合指定的ＱｏＳ带宽指 标要求 ＱｏＳ指标测量与统计 进行测量和统计 对网络中各节点的已用带宽、可用带宽、丢包率等指标 ＱｏＳ信令 为进行信道划分或发布ＱｏＳ指令而设计的信令系统 ＱｏＳ评估及信息发布 根据统计、测量得到的ＱｏＳ指标进行评估，并向指定实 体报告当前网络流量ＱｏＳ状态 宏观层次 ＱｏＳ策略制定及部署 Ｑ在大型网络进行结构化和系统化的ＱｏＳ策略部署，使 ｏＳ策略在各网络节点的微观层面得到切实体现 图２ ＩＰ网络ＱｏＳ体系 能组成的系统。通常ＩＰ网络提供 获得批准，也不需要通知网络。 以下三种服务模型： （２）综合服务模型 （１）尽力而为服务模型 综合服务模型（ＩｎｔＳｅｒｖ）可以 尽力而为服务模型（Ｂｅｓｔ—Ｅｆ＿ 满足多种ＱｏＳ需求。这种服务模 ｆｏｒｔ ｓｅｒｖｉｃｅ）是一个单一的服务模 型在发送报文前，需要向网络申 型，也是最简单的服务模型。应 请特定的服务，这个请求是通过 用程序可以在任何时候，发出任 信令来完成的。应用程序首先通 意数量的报文，而且不需要事先 知网络它自己的流量参数和需 一３８一 ２００６．Ｎ０．６ 要的特定服务质量请求，包括带 宽、时延等，应用程序一般在收 到网络的确认信息，即确认网络 已经为这个应用程序的报文预 留了资源后，才开始发送报文。 同时应用程序发出的报文应该 控制在流量参数描述的范围以 内。 从本质上说，使用信令技术 在ＩＰ网络上进行资源预留并维 护通道状态的技术都源自ＩｎｔＳｅｒｖ 服务模型。因此，本文将这类技 术归类于ＩｎｔＳｅｒｖ服务模型范畴。 这类技术包括：基于ＲＳＶＰ信令 的资源预留技术、基于ＲＳＶＰ信 令的ＭＰＬＳ技术以及基于ＣＲ— ＬＤＰ信令的ＭＰＩ￣技术等。 （３）区分服务模型 区分服务模型（ＤｉｆｆＳｅｒｖ）很 好地解决了ＩｎｔＳｅｒｖ扩展性问题， 但机理和ＩｎｔＳｅｒｖ截然不同。 ＤｉｆｆＳｅｒｖ采用边缘监管、分配和业 务优先级的结合，为不同ＱｏＳ要 求的应用分配不同的服务优先 级，从而满足不同业务的ＱｏＳ要 求。其基本思想是在网络入口 处，根据用户和服务商签订的服 务等级协定（ＳＬＡ：Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｌｅ・ｖｅｌ Ａｇｒｅｅｍｅｎｔ），为应用的分组分配 一个区分服务码点（ＤＳＣＰ：Ｄｉｆｆ＿ Ｓｅｒｖ Ｃｏｄｅ Ｐｏｉｎｔ）。该机制重新命 名了ＩＰｖ４报头的ＴＯＳ域和ＩＰｖ６ 报头的ＴＣ域，统一定义为ＤＳ 域。ＤＳ被分割为一个六比特的 ＤＳＣＰ字段和一个两比特的未用 字段（ＣＵ：Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｕｎｕｓｅｄ）字段。 每个ＤＳＣＰ值就对应了一种特定 的服务等级。在网络的核心处， 路由器就根据该ＤＳＣＰ值来决定 分组的逐跳行为（ＰＨＢ：Ｐｅｒ Ｈｏｐ Ｂｅｈａｖｉｏｒ）。具有相同ＤＳＣＰ值的 数据包将接收相同的处理，这些 维普资讯 http://www.cqvip.com
处理构成行为聚合（ＢＡ：Ｂｅｈａｖ— ｉｏｒ Ａｇｇｒａｇａｔｅ）。 包括以下几个问题： ・网络技术中三种服务模型的任 何一种都无法完全满足ＮＧＮ承 载网的设计要求，较为合理的解 决办法是综合三种基本的服务 承载网将来需要承载哪些 各种业务中是否还可以划 各种（或子类）业务的主要 服务模型是由各种ＱｏＳ微观 功能组成的系统。上述 种服务 模型包含的ＱｏＳ功能如表３所 不。 业务？ ・分为多种子类业务？ ・模型的优势，为ＮＧＮ承载网设计 ＱｏＳ解决方案。 以下是ＮＧＮ承载网ＱｏＳ服 比较ＱｏＳ服务模型主要从系 流量特征以及服务质量需求是 统功能、系统效率以及系统复杂 什么？ 度等几个方面来进行。表４对以 例如，某承载网设计目标是 上 种服务模型进行了比较。 要同时承载软交换业务、ＩｆｙＩＴＶ业 务以及互联网业务。软交换业务 ＮＧＮ网络的ＱｏＳ方案设计 可以再划分为实时交互语音业 务、实时交互视频业务、短消息 ＮＧＮ网络的ＱｏＳ方案设计 业务、网络浏览业务等子类业 基于上述关于ＩＰ网络ＱｏＳ技术 务。Ｉ ｖ业务可能还会根据用户 的理解。本文将ＱｏＳ方案设计分 的资费等级再划分成高、中、低 为ＱｏＳ需求分析、ＱｏＳ服务模型 质量子类业务。互联网业务都是 方案设计、ＱｏＳ策略部署方案以 尽力而为的业务。每一种子类业 及ＮＧＮ业务连接接纳控制方案 务都应该严格描述其流量特征 等四个方面。 以及服务质量需求。 １．ＱｏＳ需求分析 ２．ＱｏＳ服务模型方案设计 设计ＮＧＮ承载网的ＱｏＳ服 面对复杂多变的多业务多媒 务模型方案首先必须明确ＱｏＳ 体环境，同时也考虑到系统对复 服务模型的业务需求，这些需求 杂度的承受能力，如果只使用ＩＰ 表３三种服务模型的ＱｏＳ微观功能组成 囊 报文分类 无 有 有 资源预留 无 有 无 队列管理及调度 ｎＦ（】 分组调度 多种可选队列功能 流量整形 无 有 有 ＱｏＳ信令 无 有（ＲＳＶＰ） 无 ＱｏＳ相关指标测量及统计 粗略 精细 精细 表４三种服务模型的比较 ＢｅｓｔＥｆｆｏｒｔ 最低 最高 最低 ＩｎｔＳｅｒｖ 最高 最低 最高 Ｄｉ艘 ｎ 中等 中等 中等 务模型方案设计的一些经验或 原则： ・属于不同业务系统的业务 使用ＩｎｔＳｅｒｖ服务模型进行逻辑 隔离（即结合ＭＰＬＳ进行信道划 分和资源预留），并根据业务流 量需求情况预留网络资源； ・属于同一种业务系统内部 的不同类型业务，使用ＤｉｆｆＳｅｒｖ 服务模型进行服务优先等级划 分； ・业务系统内部无质量保证 的业务，使用ＢｅｓｔＥｆｆｏｒｔ服务模型 进行传送； ・为保证业务系统内部多业 务的扩展性，一般不建议使用 ＩｎｔＳｅｒｖ再进行子类业务的逻辑隔 离。但对无质量保证的业务，为 保证业务可用，可统一使用 ＩｎｔＳｅｒｖ服务模型进行最低网络资 源的预留。 ・在带宽充足的网络核心，为 减轻核心路由器的报文处理压 力，可在网络轻载的条件下，对 ＤｉｆｆＳｅｒｖ各种ＤＳＣＰ进行ＰＨＢ归 并处理，或使用ＢｅｓｔＥｆｆｏｒｔ服务模 型（可看作是将各种ＤＳＣＰ的 ＰＨＢ归并到ＥＦ ＤＳＣＰ ＰＨＢ处 理）。归并处理并不改变ＤＳＣＰ编 码，只改变排队及调度等的ＰＨＢ 处理方式。 ３．ＱｏＳ策略的部署方案 ＮＧＮ承载网的ＱｏＳ部署是 一个全局性、系统性的任务，承 载网络中的网络设备必须理解 一３９— 维普资讯 http://www.cqvip.com
并执行统一体系的ＱｏＳ策略才 能达到预期的ＱｏＳ性能指标。制 定并部署ＱｏＳ策略是承载网ＱｏＳ 解决方案中及其重要的环节 目前部署ＱｏＳ策略可分为手 丁部署和自动部署两种方式： ＱｏＳ策略的手工部署是利用 人工对每台网络设备进行手工 配置ＱｏＳ的方式。这种方式对于 小型承载网来说是经济可行的， 但是对于大型ＮＧＮ承载网，对每 一台网络设备进行手工ＱｏＳ配 置是一项非常复杂繁琐的工作。 依靠协议完成全网ＱｏＳ策略的 半自动部署是较为理想的大型 承载网ＱｏＳ部署解决方案。ＱｏＳ 策略的自动部署是利用集中管 理，集中控制，自动远程配置的 技术，以较少的人Ｔ对网络设备 进行ＱｏＳ配置的方式。通过自动 ＱｏＳ策略部署，网络运营商可以 很方便地将ＳＬＡ／ＳＬＭ（或服务质 量商业承诺）转化成对应的技术 指标，并通过自动配置技术在网 络中实现这些商业承诺。 经过多年的技术发展，许多 厂家都已经有了自己的ＱｏＳ策 略部署解决方案，如华为的ＱｏＳ Ｍａｎａｇｅｒ和思科的ＱＰＭ（ＱｏＳ Ｐｏｌｉｃｙ Ｍａｎａｇｅｒ）。这些解决方案在 同一厂家设备的网络中有较好 的实施效果。但就目前的情况而 言，ＱｏＳ策略的部署还不能达到 厂家之问的互通，主要的问题是 在对ＱｏＳ策略信息的定义和理 解上面，因此如果ＱｏＳ策略管理 中心和网络设备不是同一厂家 的设备就无法实现自动ＱｏＳ策 略部署。 ４．ＮＧＮ业务连接接纳控制 方案 有效的业务网连接接纳控制 ——４０—— 图３ 利用承载网中传送协议ＱｏＳ功能实现ＣＡＣ （ＣＡＣ）功能是通信网络保证在线 时延抖动信息，当时延比较大时 用户业务质量的必要条件。ＣＡＣ 拒绝新的呼叫。 技术一般是基于网络资源剩余 量来判断是否接纳连接申请，如 结 语 果网络资源充足，连接被接纳， 用户可以使用网络；如果网络资 设计ＮＧＮ承载网的ＱｏＳ方 源不足，连接申请就被拒绝，从 案是一件复杂的工作，需要设计 而保证正在使用网络用户的通 人员充分理解各种ＩＰ ＱｏＳ技术， 信质量。 平衡各种ＩＰ ＱｏＳ技术的优劣，在 由于ＮＧＮ业务网与承载网 摸清ＮＧＮ业务网络需求的基础 是相对的网络实体，业务网 上，针对每一种业务需求进行细 与承载网之间ＱｏＳ信息互通还 致的设计。设计ＮＧＮ承载网的 缺乏协议支持，因此业务网对承 ＱｏＳ解决方案看似繁琐，但也有 载网的ＱｏＳ状态目前还无法实 规律和方法可循。希望在ＮＧＮ 现精确感知。 承载网ＱｏＳ相关领域中工作的 虽然无法进行精确ＱｏＳ感 读者能够从本文得到有益的启 知，利用承载网中传送协议（如 发。圆 ＲＴＰ）的ＱｏＳ功能，也可以实现业 务网的ＣＡＣ功能。如图３所示。 周 华信息产业部电信研究院规 ＴＧ设备利用ＲＴＰ协议记录 划设计研究所工程师 的各局向时延及时延抖动等指 Ｚｈｏｕ ｌｔｕａ Ｅｎｇｉｎｅｅｒ，ｔｈｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ 标来判断各局向ＱｏＳ的状态。当 Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｐｌａｎｎｉｎｇ ａｎｄ Ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ， 所记录的某局向指标下降到某 ＣＡＴＲ ０ｆ ＭＩＩ 一门限的时候，就认为该局向网 络ＱｏＳ已经不足以接纳新的连 接。 对于公众用户ＩＡＤ接入，应 采用ＳＡＣ提供整网的ＣＡＣ控制 功能。ＳＡＣ感知呼叫的信令和媒 体流，检测ＲＴＰ媒体流的时延及
