層次化Ｑｏｓ技術在現代化生活中的需求及應用

[摘要] 層次化QoS（Quality of Service）技術是按照業務分層模型，對業務進行逐級分層調度的技術。層次化Qos通過兩級調度來實現。本文介紹了關于層次化Qos的關鍵技術及其在現代生活中的典型應用。

[關鍵詞] H-Qos 層次化Qos 兩級調度

一、引言

隨著網絡技術發展的日新月異，IP網絡上新應用的不斷出現，對IP網絡的服務質量也提出了新的要求，例如VoIP（Voice over IP，IP語音）等實時業務就對報文的傳輸延遲提出了較高要求，如果報文傳送延時太長，將是用戶所不能接受的（相對而言，E-Mail和FTP業務對時間延遲并不敏感）。為了支持具有不同服務需求的語音、視頻以及數據等業務，要求網絡能夠區分出不同的業務，進而為之提供相應的服務。在傳統的IP網絡中，所有的IP報文都被無區別地等同對待。每個IP設備對IP報文均采用先進先出（FIFO）的策略進行處理，它盡最大的努力（best-effort）將報文送到目的地，但對報文傳送的可靠性、傳送延遲等性能不提供任何保證，因此在運營網絡的IP設備部署和應用過程中提出了服務質量QoS（Quality of Service）的需求。QoS的本質是針對用戶的不同需求，向他們提供不同層次質量的服務。

QoS技術的誕生解決了單設備節點IP報文轉發的服務質量。但在復雜的組網和分層的業務模型中，如何解決下級節點的報文擁塞，如何實現端到端的報文轉發質量，需引入層次化QoS技術。(以下簡稱H-Qos)

二、關鍵技術

H-Qos通過兩級調度來實現，下面分別對這兩級調度進行說明：

第1級調度支持給每個用戶配置帶寬，實現了對每個用戶總帶寬的控制，保證了在擁塞發生時每個用戶的帶寬能得到保證。

第2級優先級調度（8種優先級，BE、AF1－AF4、EF、Cos6、Cos7）支持兩種方式：

1.PQ ( Priority Queue )

PQ隊列調度是一種絕對優先級隊列，配置此調度方式后，在發生擁塞時，只容許優先級最高的報文通過，低優先級的報文將被丟棄，PQ隊列不能對于每種優先級配置帶寬。

2.CBPQ(Confirmed Bandwidth Priority Queue )

CBPQ是一種基于帶寬保證的優先級隊列，此種調度方式能在對優先級進行保證的情況下最大限度的使用帶寬資源，如下說明CBPQ實現了怎么樣的隊列調度：

a．可以對每種優先級單獨配置帶寬，并在擁塞發生時進行帶寬保證。

b．對于一種優先級流F1，如果其流量大于自己配置帶寬，那么小于等于的部分流量會首先通過，對于那些暫不能通過流量，先稱其為F2，就會進入如下的選擇，每種隊列都有一個開關來控制F2這樣的流到底是Remark到BE流進行調度還是直接Drop。

c.對于多種流Remark成BE后采用的調度方式是PQ，也就是說，同時有多種優先級流F2進入PQ調度，則最終能搶占到剩余帶寬將是優先級最高的流。

d．對于一種優先級流F1，如果此流并沒有配置帶寬保證，則直接進入BE進行PQ調度。

3.CBFQ(Confirmed Bandwidth Fair Queue)

CBFQ與CBPQ類似，也是一種基于帶寬保證的優先級隊列，此種調度方式能在對優先級進行保證的情況下最大限度的使用帶寬資源，CBFQ與CBPQ不同之處在于對各個流進行帶寬保證后，如何利用剩余帶寬。如下詳細說明CBFQ實現了怎么樣的隊列調度：

e．可以對每種優先級單獨配置帶寬，并在擁塞發生時進行帶寬保證。

f．對于一種優先級流F1，如果其流量大于自己配置帶寬，那么小于等于的部分流量會首先通過，對于那些暫不能通過流量，先稱其為F2，就會進入如下的選擇，每種隊列都有一個開關來控制F2這樣的流到底是Remark到BE流重新進行調度還是直接Drop。

g．對于多種流Remark 成BE后采用的調度方式是無優先級地公平搶占BE帶寬，也就是說，同時有多種優先級流F2 REMARK時，所有的流都能搶占到剩余帶寬。

h．對于一種優先級流F1，如果此流并沒有配置帶寬保證，同REMARK的部分一樣，無優先級地共享BE流的帶寬。

三、H-Qos在現代生活中的需求及應用

1.Multi Play業務中H-Qos技術的需求

一個家庭擁有多種終端。通常的需求是VoIP業務需要較少的帶寬，但要嚴格保證時延。

BTV業務需要保證較大的帶寬，但對時延不敏感；普通的上網業務對時延和帶寬要求不敏感，在保證前兩種業務的前提下得到最大的帶寬利用率。

使用普通的QoS不能解決家庭業務間帶寬的互相擠占和鏈路資源的合理共享。H-Qos可解決這個問題：同一家庭高優先級業務可擠占低優先級業務；設置整個家庭的帶寬，對家庭的各種業務進行統一調度。

2.MPLS VPN業務中H-Qos技術的需求

PE路由器的CE側包括企業的不同分支機構，不同的分支機構有不同的帶寬要求，整個企業有出口流量的限制要求。PE路由器間的隧道承載多個企業的流量，不同的企業有不同的服務質量要求，隧道也有帶寬限制。

對于CE側，普通的QoS只能解決各分支機構的服務質量，不能對PE設備上同一企業的流量和分支機構流量進行統一管理。對于PE間的隧道，普通QoS只能對隧道內的企業或隧道進行QoS管理，不能將隧道和隧道內的企業流量進行關聯。

H-Qos可滿足VPN業務模型的服務質量要求。

四、結束語

普通的QoS改變了IP盡力而為的無質量轉發特征，層次化QoS進一步解決了分層業務模型下的報文傳送問題。隨著未來電話網，有線電視，Internet的三網合一，數據設備越來越多的用于承載語音，視頻等一些實時、時延敏感業務，層次化Qos必將作為一項重要的Qos特性擔任越來越重要的角色。大大提高了服務商的網絡運營管理能力和服務質量，為寬帶業務的快速發展做出了貢獻。

參考文獻:

[1]S. Blake et al.， An Architecture for Differentiated Services， RFC2475， December 1998

[2]林闖單志廣盛立杰吳建平:Internet區分服務及其幾個熱點問題的研究，計算機學報， 2000， 23(4): 419～433