長光通信淺談通過精細化流量管控助力全業務帶寬經營
時間:2014-07-17 10:52:34 來源：
在全業務帶寬經營的環境中，如何能在提高帶寬利用率的同時還能保證業務的傳送質量,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。適應分組業務為主的承載需求，中國移動采用分組交換為內核的PTN網絡來承載3G、LTE和以太網專線等分組業務。不同的業務對承載網提出不同的需求，譬如時延特性和帶寬特性等。在PTN網絡部署中，我們能夠通過什么樣的精細化流量管控技術來滿足這些需求呢？
PTN網絡實施精細化流量控制的必要性 OPGW光纜
移動公司的PTN網絡除了承載移動自有的3G、4G、WALN和OLT上行等自有業務外，還承載了集團客戶專線等業務，不同的業務一起競爭PTN網絡的帶寬資源。要保證業務的傳輸質量，一種思路是寄希望于承載資源的極大豐富，不斷擴大節點處理能力，也就是“當道路建設無限加寬時，車隊到達速度都將得到保障”，這種方式會造成網絡整體帶寬利用率偏低，網絡建設成本過高；另一種思路是在承載網中區分不同的業務流，為不同的業務流提供不同的帶寬分配機制、不同的業務等級和不同的轉發策略，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務的質量的目標。
LTE業務是移動未來發展的核心業務，LTE業務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語言等豐富的業務類型。這些業務本身對傳送網的承載要求是有差異的，所以LTE提供的不同業務之間也需要通過精細化流量管控技術，即區分不同的業務等級和不同的轉發策略來保障用戶的體驗。
4G時代的用戶對于網絡性能關注點已經由過往的功能性（能不能用），轉移到現在的網絡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提供豐富的業務類型與差異化的業務保障基礎之上。
PTN網絡如何來實現精細化流量管控
1、HQoS的實現機制
HQOS(Hierarchical QoS)也稱為層次化 QoS,通過DiffServ、IntServ、MPLS流量工程相結合，為承載的業務提供差異化服務，構建承載網流量經營能力。HQoS模型如圖所示.
首先，按照區分服務（DiffServ）的思想，對進入網絡的用戶數據流按照服務質量要求來劃分等級，當網絡出現擁塞時，級別高的數據流在排隊和占用資源時比級別低的數據流有更高的優先權，實現相對優先級策略。
其次，借助于集成服務（IntServ）的理念，根據業務的服務帶寬需求，端到端進行帶寬規劃，通過網絡帶寬資源預留的方式，實現端到端的業務帶寬保障。為業務提供絕對有保證的QoS，提供確定的服務質量保證。
最后，通過MPLS流量工程為MPLS管道合理分配帶寬，根據業務類型，分別提供剛性管道與柔性管道，實現實時業務對時延和抖動的QoS要求。
通過DiffServ、IntServ、MPLS流量工程相結合，采用多級隊列調度機制，實現層次化HQoS（Hierarchical Quality of Service），精細區分不同用戶和不同業務的流量，提供差異化的帶寬保障。
2、HQoS部署策略
在現網部署中，可以根據實際的業務場景來提供不同的部署策略。
在大客戶專線的部署中，用戶報文在網絡中傳輸需要增加MPLS報文頭，這個增加的長度是固定的。為了保證客戶數據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絡側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。如何才能實現對大客戶專線的精確限速呢？首先，我們可以在業務入口處（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，保證進入移動網絡的客戶流量與租用帶寬一致；然后，我們在網絡側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）也能在網絡側享用約定帶寬，從而端到端保障大客戶業務的高品質體驗。
針對移動回傳業務的特點，北京移動在PTN承載網全網部署HQoS來保障用戶體驗。在入口處設置流分類，區分業務類型，根據業務報文的優先級進不同的優先級隊列，并映射MPLS優先級EXP。針對高優先級報文（如：語音、信令、控制等報文）端到端分配固定帶寬的硬管道，針對其他業務端到端部署MPLS-TP隧道的CIR與PIR，實現統計復用，為不同的業務提供差異化服務。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的技術演進——SDN
目前，PTN通過流分類、隊列調度、帶寬限速實現層次化QoS，為不同的業務端到端提供差異化的服務，提升整網帶寬利用率。未來HQoS仍然需要在某些關鍵技術上取得突破，例如帶寬靈活的動態調整。目前在HQoS部署前需要充分評估業務帶寬，業務保證帶寬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值將直接影響網絡的配置容量，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網絡能根據實際流量大小動態調整配置帶寬，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，能否可以解決以上的關鍵技術呢？隨著SDN的發展，網絡控制層面和轉發層面實現分離，控制平面HQoS將不再局限于網絡設備上分層調度，逐漸演進為基于網絡的帶寬虛擬化。基于全網虛擬化帶寬資源，實現網絡管道化，從全網的視角調度帶寬資源，到達全局最優帶寬資源利用。同時，支持自動靈活的業務流量與流向動態調整，前期主要采用集中式觸發，未來將演進為分布式觸發。
SDN網絡帶寬資源虛擬化，端到端實現網絡管道化，將從根本上解決網絡時延、擁塞等質量問題，實現具有端到端業務質量保障的網絡及其關聯的應用系統。自動靈活的動態調整能力，將為網絡質量提供更可靠的質量保障。
總結
北京移動與華為公司深度合作，在城域PTN網絡全面部署HQoS策略，通過精細化流量管控，提供差異化服務，為高價值用戶提供帶寬保障的同時，實現帶寬利用的最大化，從而降低了每BIT的傳輸成本，為公司的全業務帶寬經營提供了有效的支撐。
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