長光通信淺談通過精細化流量管控助力全業(yè)務(wù)帶寬經(jīng)營
時間:2014-07-17 10:52:34 來源：
在全業(yè)務(wù)帶寬經(jīng)營的環(huán)境中，如何能在提高帶寬利用率的同時還能保證業(yè)務(wù)的傳送質(zhì)量,從而降低每Bit的傳輸成本，是影響各運營商能否在競爭中勝出的重要因數(shù)。適應(yīng)分組業(yè)務(wù)為主的承載需求，中國移動采用分組交換為內(nèi)核的PTN網(wǎng)絡(luò)來承載3G、LTE和以太網(wǎng)專線等分組業(yè)務(wù)。不同的業(yè)務(wù)對承載網(wǎng)提出不同的需求，譬如時延特性和帶寬特性等。在PTN網(wǎng)絡(luò)部署中，我們能夠通過什么樣的精細化流量管控技術(shù)來滿足這些需求呢？
PTN網(wǎng)絡(luò)實施精細化流量控制的必要性 OPGW光纜
移動公司的PTN網(wǎng)絡(luò)除了承載移動自有的3G、4G、WALN和OLT上行等自有業(yè)務(wù)外，還承載了集團客戶專線等業(yè)務(wù)，不同的業(yè)務(wù)一起競爭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，不斷擴大節(jié)點處理能力，也就是“當(dāng)?shù)缆方ㄔO(shè)無限加寬時，車隊到達速度都將得到保障”，這種方式會造成網(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制、不同的業(yè)務(wù)等級和不同的轉(zhuǎn)發(fā)策略，通過精細化流量管控，來達到提高帶寬利用率的同時還能保障業(yè)務(wù)的質(zhì)量的目標(biāo)。
LTE業(yè)務(wù)是移動未來發(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播、在線互動游戲、高清視頻會議、VoIP語言等豐富的業(yè)務(wù)類型。這些業(yè)務(wù)本身對傳送網(wǎng)的承載要求是有差異的，所以LTE提供的不同業(yè)務(wù)之間也需要通過精細化流量管控技術(shù)，即區(qū)分不同的業(yè)務(wù)等級和不同的轉(zhuǎn)發(fā)策略來保障用戶的體驗。
4G時代的用戶對于網(wǎng)絡(luò)性能關(guān)注點已經(jīng)由過往的功能性（能不能用），轉(zhuǎn)移到現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)綜合性能所帶來的卓越體驗（好不好用）。卓越的用戶體驗建立在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)如何來實現(xiàn)精細化流量管控
1、HQoS的實現(xiàn)機制
HQOS(Hierarchical QoS)也稱為層次化 QoS,通過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)營能力。HQoS模型如圖所示.
首先，按照區(qū)分服務(wù)（DiffServ）的思想，對進入網(wǎng)絡(luò)的用戶數(shù)據(jù)流按照服務(wù)質(zhì)量要求來劃分等級，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)擁塞時，級別高的數(shù)據(jù)流在排隊和占用資源時比級別低的數(shù)據(jù)流有更高的優(yōu)先權(quán)，實現(xiàn)相對優(yōu)先級策略。
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，端到端進行帶寬規(guī)劃，通過網(wǎng)絡(luò)帶寬資源預(yù)留的方式，實現(xiàn)端到端的業(yè)務(wù)帶寬保障。為業(yè)務(wù)提供絕對有保證的QoS，提供確定的服務(wù)質(zhì)量保證。
最后，通過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，實現(xiàn)實時業(yè)務(wù)對時延和抖動的QoS要求。
通過DiffServ、IntServ、MPLS流量工程相結(jié)合，采用多級隊列調(diào)度機制，實現(xiàn)層次化HQoS（Hierarchical Quality of Service），精細區(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)實際的業(yè)務(wù)場景來提供不同的部署策略。
在大客戶專線的部署中，用戶報文在網(wǎng)絡(luò)中傳輸需要增加MPLS報文頭，這個增加的長度是固定的。為了保證客戶數(shù)據(jù)流在任意包長的情況下都能實際享用到約定帶寬，需要按照最短用戶報文的封裝效率來分配網(wǎng)絡(luò)側(cè)MPLS隧道帶寬。在這種配置情況下，用戶報文長度越長，則用戶實際享受的帶寬超出約定帶寬的比例越大。如何才能實現(xiàn)對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）針對用戶裸報文部署限速，限速帶寬值為用戶實際申請的帶寬值，保證進入移動網(wǎng)絡(luò)的客戶流量與租用帶寬一致；然后，我們在網(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。
針對移動回傳業(yè)務(wù)的特點，北京移動在PTN承載網(wǎng)全網(wǎng)部署HQoS來保障用戶體驗。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)報文的優(yōu)先級進不同的優(yōu)先級隊列，并映射MPLS優(yōu)先級EXP。針對高優(yōu)先級報文（如：語音、信令、控制等報文）端到端分配固定帶寬的硬管道，針對其他業(yè)務(wù)端到端部署MPLS-TP隧道的CIR與PIR，實現(xiàn)統(tǒng)計復(fù)用，為不同的業(yè)務(wù)提供差異化服務(wù)。6芯光纜
同時，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，簡化了HQoS的部署方案，提升HQoS部署效率。
3、未來HQoS的技術(shù)演進——SDN
目前，PTN通過流分類、隊列調(diào)度、帶寬限速實現(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，例如帶寬靈活的動態(tài)調(diào)整。目前在HQoS部署前需要充分評估業(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111站型的TD-LTE基站的理論峰值（PIR）是可以通過計算來獲得的，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)實際流量大小動態(tài)調(diào)整配置帶寬，則必將極大地提升資源利用率，同時改善用戶體驗。
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，到達全局最優(yōu)帶寬資源利用。同時，支持自動靈活的業(yè)務(wù)流量與流向動態(tài)調(diào)整，前期主要采用集中式觸發(fā)，未來將演進為分布式觸發(fā)。
SDN網(wǎng)絡(luò)帶寬資源虛擬化，端到端實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)管道化，將從根本上解決網(wǎng)絡(luò)時延、擁塞等質(zhì)量問題，實現(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)。自動靈活的動態(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，通過精細化流量管控，提供差異化服務(wù)，為高價值用戶提供帶寬保障的同時，實現(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)營提供了有效的支撐。
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