IP-QoS原理介绍

IPQoS技术现状与发展趋势HUAWEI1IPQoS的发展历程华为IPQoS技术介绍华为IPQoS解决方案汇报提纲2传统的IP网络承载数据业务当前的IP网络承载多种业务（VOIP、VPN、ERP）IPQoS的业务需求3IPQoS的定义IPQoS(QualityofService)是指IP网络的一种能力，即在跨越多种底层网络技术（MP、FR、ATM、Ethernet、SDH、MPLS等）的IP网络上，为特定的业务提供其所需要的服务IPQoS的内涵带宽/吞吐量时延抖动丢包率可用性IPQoS的定义4SLA（ServiceLevelAgreement）服务等级协定签订双方：客户（华为公司）运营商（中国电信）时间：2002/1/1~2002/12/30POP位置：北京（华为大厦）——深圳（华为用服大厦）带宽：10Mbps时延：小于70毫秒时延抖动：小于20毫秒丢失率：小于0.1%可用性：大于99.9%判断标准：源IP地址-10.110.10.10目的IP地址-10.110.20.20费用：20000元/月，按月付费服务等级协定-SLA5有效控制网络资源及其使用为在单一IP网络上提供多种业务提供了可能使得网络在提供诸如VPN等新型业务奠定了重要的基础能够在现有网络上细分客户，针对不同的客户需求提供差别业务实施IPQoS的优点6无QoSBestEffort原始的IP服务基于流的QoSIntServ/RSVP在IPQoS的第一次尝试基于类的QoSDiffServ/DSCP为寻求扩展性和简易性时间MPLSDS-AwareTE考虑端到端的SLA及带宽优化199820021994基于聚合流的QoSQoS等级/服务模型IPQoS的发展历程7IntServ（IntegratedService）IntServ域Path消息：建立预留带宽的路径Resv消息：预留带宽集成服务8DiffServ（DifferentiatedService）用户设备DiffServ域用户设备在网络入口对分组进行分类、流量控制，设置DSCP在网络中根据分组的DSCP值，进行队列调度、分组丢弃PHBPHBPHBPHB差分服务9DSCP（DiffServCodePoint）VersionLengthLenIDOffsetTTLProtoFCSIP-SAIP-DADataToS1Byte07123456DSCP07123456IPPrecedence目前未用ToSIPv4报文头目前未用RFC1349RFC2474差分业务编码点-DSCP10DSCP的定义向前兼容IPPrecedence支持IPPrecedence和DSCP之间的转换IPPrecedence和DSCP都有实际的应用IPPrecedencevsDSCP11PHB（Per-HopBehaviors）DefaultPHB，DSCP为“000000”Class-SelectorPHB，DSCP为“XXX000”，X为0或1ExpeditedForwardingPHB，DSCP为“101110”AssuredForwardingPHB丢包优先级AF1AF2AF3AF4低中高001010001100001110010010010100010110011010011100011110100010100100100110单中继段行为-PHB12IntServDiffServIntServ与DiffServ的互通集成业务与差分服务13MPLS与IntServ结合MPLS与DiffServ结合-MPLSCoSE-Infered-LSPL-Infered-LSPMPLSQoS14通过EXP向LSR表示分组的QoS要求E-LSPLSREFAF1LERLERE-Infered-LSP15通过Label和EXP向LSR表示分组的QoS要求L-LSPLSRLERLEREFAF1L-Infered-LSP16IGP存在的问题MPLS流量工程R8R1R5R2R3R4R7R6R917PacketsoutIS-IS/OSPFroutingLink-statedatabasePacket-forwardingcomponentPacketsinSignalingcomponentLSPpathselectionIGProuteselectionLSPsetupInformationfloodingTraffic-engineeringdatabaseMPLSTE的工作原理MPLS流量工程18MPLSTE隧道拥塞链路MPLSTE隧道主路径备份路径用户设备用户设备运营商网络LSRLERLERMPLS流量工程隧道19DS-TE（MPLSDiffServ-AwareTE）用户设备用户设备运营商网络LSRLERLEREF资源AF资源BE资源MPLSDiffServ-AwareTE20PE/GWMPLS骨干网DS-TE隧道（EF类型）MPLS/BGPVPNPE/GWPBXPBXPPP/ETH/ATM/FRPPP/ETH/ATM/FRDS-TE隧道(AF类型)MPLSL2VPNDS-TE的应用21BestEffortIPIntServIPDiffServMPLSIntServMPLSDiffServE-LSPMPLSDiffServL-LSPMPLSTEMPLSDiffServ-AwareTEIPQoS发展历程的总结22对于低档设备及链路使用QoS技术仍无法满足业务质量随着宽带技术的发展网络将无需QoS管理DiffServ只能提供不同业务间相对的服务质量现实情况下无法提供端到端的QoS关于IPQoS的几种观点23IPQoS的发展历程华为IPQoS技术介绍华为IPQoS解决方案汇报提纲24全面提供对IPDiffServ解决方案的支持全面提供对MPLSDiffServ解决方案的支持即将提供对MPLSDS-TE的支持VRP-VersatileRoutingPlatform华为IPQoS技术发展路线25StructureQoSCliMPLSDS-TE、MPLSVPNIP转发引擎MPLS转发引擎FRTS、FR业务映射FRF.12ATM业务映射802.1p业务映射GTSSPDCAR&ISPKeeperLRWRED/RED/尾丢弃FIFO/PQ/CQ/WFQ/CBWFQ/LLQ/RTP优先队列链路层物理层CAR&ISPKeeperLFIcRTPSNMP接收报文发送报文VRPQoS总体框架26IPQoS的发展历程华为IPQoS技术介绍基本IPQoS技术第2层QoS及与IPQoS的融合MPLSQoS及与IPQoS的融合QOS的管理华为IPQoS解决方案汇报提纲27流量调节器包括CAR、GTS、ISPKeeper等拥塞避免和管理拥塞避免策略包括尾丢弃、RED、WRED等，拥塞管理方法包括FIFO、PQ、CQ、WFQ、RTP实时队列、CBWFQ/LLQ等链路有效机制包括LFI、cRTP、LR等结构化QoS命令行包括Class定义、Policy定义、Service-Policy应用等基本IPQoS技术28流量调节器流量调节器是网络边界所需的各种QoS功能，用于对用户的流量进行分类，并控制接入网络的用户流量与协定相符，同时设置DSCPCAR，承诺的接入速率GTS，通用流量整形ISPKeeper，智能流量控制流量调节器29分类器标记器测量单元IP&MPLS报文丢弃发送令牌桶令牌桶......CAR-流量监管30分类器IP&MPLS报文发送测量单元令牌桶令牌桶............队列GTS-流量整形31IP报文丢弃测量单元A发送智能分类器测量单元B丢弃令牌桶令牌桶令牌桶令牌桶........ISPKeeper-智能流控32拥塞管理通常采用队列调度技术来解决拥塞问题，VRP提供的队列调度技术包括FIFO、PQ、CQ、WFQ、RTP实时队列、CBWFQ/LLQ拥塞避免通常采用丢包技术来实现拥塞避免，VRP提供的丢包策略包括尾丢弃、RED、WRED拥塞避免和拥塞管理33队列尾丢弃丢弃发送入队出队调度队列是否满IP&MPLS报文尾丢弃34队列尾丢弃发送入队出队调度丢包概率平均队列长度01l-minl-max平均队列长度丢弃队列长度0L时间t0t1平均队列长度IP&MPLS报文RED-随机早期检测35丢包概率平均队列长度01l-minl-max丢包概率平均队列长度01l-minl-max丢包概率平均队列长度01l-minl-maxIPPre、DSCP或EXP为XIPPre、DSCP或EXP为YIPPre、DSCP或EXP为ZWRED-加权随机早期检测36丢包策略丢弃发送入队出队调度IP&MPLS报文FIFO-先进先出队列37丢包发送入队出队调度丢包丢包丢包分类器IP&MPLS报文highmediumnormallowPQ-优先队列38丢包.入队出队调度丢包丢包分类器IP&MPLS报文1216.....发送CQ-定制队列39丢包.入队出队调度丢包丢包HASHIP&MPLS报文122^N.....发送WFQ-公平队列40丢包入队优先出队调度分类器IP&MPLS报文发送RTP实时队列RTP报文其他队列机制，如：FIFO、PQ、CQ、WFQ、CBWFQ\LLQ测量丢弃RTP实时队列41IP&MPLS报文发送入队出队调度分类器.丢包LLQ1BQ63BQ.....丢包64FIFO/WFQRTP实时队列测量丢包丢包测量测量测量二层协议队列CBWFQ\LLQ42链路有效性机制链路有效性机制，用于改善链路的性能，间接提高网络的QoS，如降低链路发包的时延（针对特定业务）、调整有效带宽LFI，链路的分段及交叉cRTP，IP/UDP/RTP报文头压缩LR，物理端口限速链路有效性机制43RTP实时队列或LLQ其他队列机制入队分类器IP&MPLS报文二层协议报文出队调度发送队列管理及拥塞避免模块TempQLFI-链路的分段与交叉44IPUDPRTP载荷IPUDPRTP载荷设备A设备B载荷低速链路报文到达40字节ID及校验2~4字节20~160字节IP1UDP1RTP1ID1IP2UDP2RTP2ID2...IPnUDPnRTPnIDnIP1UDP1RTP1ID1IP2UDP2RTP2ID2...IPnUDPnRTPnIDncRTP-RTP报文压缩45IP&MPLS报文二层协议报文出队调度发送队列管理及拥塞避免LR令牌桶回插不满足LR-物理端口限速46结构化QoS命令行SQC对QoS策略配置做了高度的抽象，通过定义一组配置原语，大大降低了QoS配置的步骤和时间，统一了所有QoS特性的配置风格class-map，定义一个通信类policy-map，将一组动作与通信类绑定service-policy，在接口上应用策略结构化QoS命令行-SQC47class-map[match-any|match-all]class-name1.创建类policy-mappolicy-map-name2.创建与类对应的策略service-policy{input|output}policy-map-name3.策略应用到接口结构化QoS命令行-SQC481.CreateClassMapHuawei-ne(config)#class-mapC_VOIPHuawei-ne(config-cmap)#matchipprecedence5Huawei-ne(config-cmap)#exitHuawei-ne(config)#policy-mapP_VOIPHuawei-ne(config-pmap)#classC_VOIPHuawei-ne(config-pmap-c)#setmplsexperimental5Huawei-ne(config-pmap-c)#bandwidth3000Huawei-ne(config-pmap-c)#queue-limit30Huawei-ne(config-pmap)#exitHuawei-ne(config)#inter