長(zhǎng)光通信淺談通過(guò)精細(xì)化流量管控助力全業(yè)務(wù)帶寬經(jīng)營(yíng)
時(shí)間:2014-07-17 10:52:34 來(lái)源：
在全業(yè)務(wù)帶寬經(jīng)營(yíng)的環(huán)境中，如何能在提高帶寬利用率的同時(shí)還能保證業(yè)務(wù)的傳送質(zhì)量,從而降低每Bit的傳輸成本，是影響各運(yùn)營(yíng)商能否在競(jìng)爭(zhēng)中勝出的重要因數(shù)。適應(yīng)分組業(yè)務(wù)為主的承載需求，中國(guó)移動(dòng)采用分組交換為內(nèi)核的PTN網(wǎng)絡(luò)來(lái)承載3G、LTE和以太網(wǎng)專線等分組業(yè)務(wù)。不同的業(yè)務(wù)對(duì)承載網(wǎng)提出不同的需求，譬如時(shí)延特性和帶寬特性等。在PTN網(wǎng)絡(luò)部署中，我們能夠通過(guò)什么樣的精細(xì)化流量管控技術(shù)來(lái)滿足這些需求呢？
PTN網(wǎng)絡(luò)實(shí)施精細(xì)化流量控制的必要性 OPGW光纜
移動(dòng)公司的PTN網(wǎng)絡(luò)除了承載移動(dòng)自有的3G、4G、WALN和OLT上行等自有業(yè)務(wù)外，還承載了集團(tuán)客戶專線等業(yè)務(wù)，不同的業(yè)務(wù)一起競(jìng)爭(zhēng)PTN網(wǎng)絡(luò)的帶寬資源。要保證業(yè)務(wù)的傳輸質(zhì)量，一種思路是寄希望于承載資源的極大豐富，不斷擴(kuò)大節(jié)點(diǎn)處理能力，也就是“當(dāng)?shù)缆方ㄔO(shè)無(wú)限加寬時(shí)，車隊(duì)到達(dá)速度都將得到保障”，這種方式會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)整體帶寬利用率偏低，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本過(guò)高；另一種思路是在承載網(wǎng)中區(qū)分不同的業(yè)務(wù)流，為不同的業(yè)務(wù)流提供不同的帶寬分配機(jī)制、不同的業(yè)務(wù)等級(jí)和不同的轉(zhuǎn)發(fā)策略，通過(guò)精細(xì)化流量管控，來(lái)達(dá)到提高帶寬利用率的同時(shí)還能保障業(yè)務(wù)的質(zhì)量的目標(biāo)。
LTE業(yè)務(wù)是移動(dòng)未來(lái)發(fā)展的核心業(yè)務(wù)，LTE業(yè)務(wù)將為用戶提供高清視頻點(diǎn)播、在線互動(dòng)游戲、高清視頻會(huì)議、VoIP語(yǔ)言等豐富的業(yè)務(wù)類型。這些業(yè)務(wù)本身對(duì)傳送網(wǎng)的承載要求是有差異的，所以LTE提供的不同業(yè)務(wù)之間也需要通過(guò)精細(xì)化流量管控技術(shù)，即區(qū)分不同的業(yè)務(wù)等級(jí)和不同的轉(zhuǎn)發(fā)策略來(lái)保障用戶的體驗(yàn)。
4G時(shí)代的用戶對(duì)于網(wǎng)絡(luò)性能關(guān)注點(diǎn)已經(jīng)由過(guò)往的功能性（能不能用），轉(zhuǎn)移到現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)綜合性能所帶來(lái)的卓越體驗(yàn)（好不好用）。卓越的用戶體驗(yàn)建立在LTE提供豐富的業(yè)務(wù)類型與差異化的業(yè)務(wù)保障基礎(chǔ)之上。
PTN網(wǎng)絡(luò)如何來(lái)實(shí)現(xiàn)精細(xì)化流量管控
1、HQoS的實(shí)現(xiàn)機(jī)制
HQOS(Hierarchical QoS)也稱為層次化 QoS,通過(guò)DiffServ、IntServ、MPLS流量工程相結(jié)合，為承載的業(yè)務(wù)提供差異化服務(wù)，構(gòu)建承載網(wǎng)流量經(jīng)營(yíng)能力。HQoS模型如圖所示.
首先，按照區(qū)分服務(wù)（DiffServ）的思想，對(duì)進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)的用戶數(shù)據(jù)流按照服務(wù)質(zhì)量要求來(lái)劃分等級(jí)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)擁塞時(shí)，級(jí)別高的數(shù)據(jù)流在排隊(duì)和占用資源時(shí)比級(jí)別低的數(shù)據(jù)流有更高的優(yōu)先權(quán)，實(shí)現(xiàn)相對(duì)優(yōu)先級(jí)策略。
其次，借助于集成服務(wù)（IntServ）的理念，根據(jù)業(yè)務(wù)的服務(wù)帶寬需求，端到端進(jìn)行帶寬規(guī)劃，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)帶寬資源預(yù)留的方式，實(shí)現(xiàn)端到端的業(yè)務(wù)帶寬保障。為業(yè)務(wù)提供絕對(duì)有保證的QoS，提供確定的服務(wù)質(zhì)量保證。
最后，通過(guò)MPLS流量工程為MPLS管道合理分配帶寬，根據(jù)業(yè)務(wù)類型，分別提供剛性管道與柔性管道，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)對(duì)時(shí)延和抖動(dòng)的QoS要求。
通過(guò)DiffServ、IntServ、MPLS流量工程相結(jié)合，采用多級(jí)隊(duì)列調(diào)度機(jī)制，實(shí)現(xiàn)層次化HQoS（Hierarchical Quality of Service），精細(xì)區(qū)分不同用戶和不同業(yè)務(wù)的流量，提供差異化的帶寬保障。
2、HQoS部署策略
在現(xiàn)網(wǎng)部署中，可以根據(jù)實(shí)際的業(yè)務(wù)場(chǎng)景來(lái)提供不同的部署策略。
在大客戶專線的部署中，用戶報(bào)文在網(wǎng)絡(luò)中傳輸需要增加MPLS報(bào)文頭，這個(gè)增加的長(zhǎng)度是固定的。為了保證客戶數(shù)據(jù)流在任意包長(zhǎng)的情況下都能實(shí)際享用到約定帶寬，需要按照最短用戶報(bào)文的封裝效率來(lái)分配網(wǎng)絡(luò)側(cè)MPLS隧道帶寬。在這種配置情況下，用戶報(bào)文長(zhǎng)度越長(zhǎng)，則用戶實(shí)際享受的帶寬超出約定帶寬的比例越大。如何才能實(shí)現(xiàn)對(duì)大客戶專線的精確限速呢？首先，我們可以在業(yè)務(wù)入口處（UNI）針對(duì)用戶裸報(bào)文部署限速，限速帶寬值為用戶實(shí)際申請(qǐng)的帶寬值，保證進(jìn)入移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的客戶流量與租用帶寬一致；然后，我們?cè)诰W(wǎng)絡(luò)側(cè)按最大帶寬比例端到端部署MPLS隧道帶寬，保證用戶在最短包情況下（即封裝利用率最低情況下）也能在網(wǎng)絡(luò)側(cè)享用約定帶寬，從而端到端保障大客戶業(yè)務(wù)的高品質(zhì)體驗(yàn)。
針對(duì)移動(dòng)回傳業(yè)務(wù)的特點(diǎn)，北京移動(dòng)在PTN承載網(wǎng)全網(wǎng)部署HQoS來(lái)保障用戶體驗(yàn)。在入口處設(shè)置流分類，區(qū)分業(yè)務(wù)類型，根據(jù)業(yè)務(wù)報(bào)文的優(yōu)先級(jí)進(jìn)不同的優(yōu)先級(jí)隊(duì)列，并映射MPLS優(yōu)先級(jí)EXP。針對(duì)高優(yōu)先級(jí)報(bào)文（如：語(yǔ)音、信令、控制等報(bào)文）端到端分配固定帶寬的硬管道，針對(duì)其他業(yè)務(wù)端到端部署MPLS-TP隧道的CIR與PIR，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)計(jì)復(fù)用，為不同的業(yè)務(wù)提供差異化服務(wù)。6芯光纜
同時(shí)，北京公司采用的華為SPTN解決方案，可以支持網(wǎng)管自定義HQoS模板，簡(jiǎn)化了HQoS的部署方案，提升HQoS部署效率。
3、未來(lái)HQoS的技術(shù)演進(jìn)——SDN
目前，PTN通過(guò)流分類、隊(duì)列調(diào)度、帶寬限速實(shí)現(xiàn)層次化QoS，為不同的業(yè)務(wù)端到端提供差異化的服務(wù)，提升整網(wǎng)帶寬利用率。未來(lái)HQoS仍然需要在某些關(guān)鍵技術(shù)上取得突破，例如帶寬靈活的動(dòng)態(tài)調(diào)整。目前在HQoS部署前需要充分評(píng)估業(yè)務(wù)帶寬，業(yè)務(wù)保證帶寬CIR的確定本身具有很大的主觀性，譬如，一個(gè)111站型的TD-LTE基站的理論峰值（PIR）是可以通過(guò)計(jì)算來(lái)獲得的，而CIR值得確定是有很大主觀性的，而CIR值將直接影響網(wǎng)絡(luò)的配置容量，譬如一條GE的鏈路，如果你把每條電路的CIR定為100M，則該鏈路最多可以開(kāi)10條這樣的電路，而如果你把每條電路的CIR定為200M，則該鏈路最多只能開(kāi)5條這樣的電路。如果部署完成后能根據(jù)網(wǎng)絡(luò)能根據(jù)實(shí)際流量大小動(dòng)態(tài)調(diào)整配置帶寬，則必將極大地提升資源利用率，同時(shí)改善用戶體驗(yàn)。
SDN的出現(xiàn)，能否可以解決以上的關(guān)鍵技術(shù)呢？隨著SDN的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)控制層面和轉(zhuǎn)發(fā)層面實(shí)現(xiàn)分離，控制平面HQoS將不再局限于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上分層調(diào)度，逐漸演進(jìn)為基于網(wǎng)絡(luò)的帶寬虛擬化。基于全網(wǎng)虛擬化帶寬資源，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)管道化，從全網(wǎng)的視角調(diào)度帶寬資源，到達(dá)全局最優(yōu)帶寬資源利用。同時(shí)，支持自動(dòng)靈活的業(yè)務(wù)流量與流向動(dòng)態(tài)調(diào)整，前期主要采用集中式觸發(fā)，未來(lái)將演進(jìn)為分布式觸發(fā)。
SDN網(wǎng)絡(luò)帶寬資源虛擬化，端到端實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)管道化，將從根本上解決網(wǎng)絡(luò)時(shí)延、擁塞等質(zhì)量問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)具有端到端業(yè)務(wù)質(zhì)量保障的網(wǎng)絡(luò)及其關(guān)聯(lián)的應(yīng)用系統(tǒng)。自動(dòng)靈活的動(dòng)態(tài)調(diào)整能力，將為網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量提供更可靠的質(zhì)量保障。
總結(jié)
北京移動(dòng)與華為公司深度合作，在城域PTN網(wǎng)絡(luò)全面部署HQoS策略，通過(guò)精細(xì)化流量管控，提供差異化服務(wù)，為高價(jià)值用戶提供帶寬保障的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)帶寬利用的最大化，從而降低了每BIT的傳輸成本，為公司的全業(yè)務(wù)帶寬經(jīng)營(yíng)提供了有效的支撐。
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