PTN傳送網的Qos策略探討

摘要：分組傳送網（PTN）是中國移動適應IP化發展而引入的面向各類基站回傳和各類客戶承載的新一代城域傳送網。文章首先介紹了PTN網絡的Qos指標，然后根據業務類別的劃分，對PTN傳送網中的Qos策略進行了探討，從而為統一規劃全業務時代的PTN網絡Qos策略提供參考。

關鍵詞：PTN；Qos；傳送網；全業務

中圖分類號：TN915.09 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2012）23-0091-02

伴隨著移動互聯網、IMS、LTE等業務的蓬勃發展，大量視頻和數據IP化業務的不斷涌現，原來SDH/MSTP傳送網存在著帶寬靜態分配的巨大缺陷，無法滿足IP數據流量爆炸性增長的實際需求。中國移動為了滿足業務多樣化、IP化、寬帶化及時間同步的需求，從2009年開始規模引入分組傳送網（PTN），PTN繼承了SDH電信級網和以太網高效統計復用的優點，以分組的內核實現端到端業務調度、監控保護、Qos保證等類似SDH的電信級性能，其應用場景和PTN傳送網要為各類基站（2G、TD-SCDMA及未來的TD-LTE）提供回傳，為各類客戶提供語音、數據、視頻等新型業務的綜合承載，還用來為GPON等寬帶接入網提供上聯路由。

1 PTN網絡的Qos指標

PTN網絡引入了帶寬統計復用的功能，實現了傳送網絡的動態帶寬，可以在有限的帶寬內傳送更多的業務，這就使得傳送網絡可能出現網絡擁塞，這時就需要Qos確保特定業務的正常。

Qos是網絡的一種安全機制，它的目的在于向用戶提供端到端的服務質量保證，即在跨越多種底層網絡技術（ATM、Ethernet、SDH等）的網絡上，為特定的業務提供其所需要的服務。Qos并不能提高帶寬，但它可以通過使用報文分類、流量監管、擁塞管理、擁塞避免、隊列調度、流量整形等技術（圖1），對網絡資源進行合理分配與監控，最大限度地減少網絡延時與抖動，確保關鍵業務的質量。

Qos指標實際上是業務質量的技術化描述，對于不同的業務，Qos缺乏保障時，所呈現出來的業務表象是不同的。一般而言，Qos主要包括五個技術指標，分別是可用帶寬、時延、時延抖動、丟包率和業務可用性。下面進行詳細的敘述：

①可用帶寬。可用帶寬指的是網絡的兩個節點之間特定應用業務流的平均速率，主要衡量用戶從網絡取得業務數據的能力，所有的實時業務對帶寬都有一定的要求，如對于視頻業務，當可用帶寬低于視頻源的編碼速率時，圖像質量就無法保證。

②時延。時延指的是數據包在兩個參考點間從發送到接收的時間間隔。它包括了發送時延、傳播時延、處理時延、排隊時延（時延=發送時延+傳播時延+處理時延+排隊時延）。所有實時性業務都對時延有一定要求，如VoIP業務，時延一大，通話就會變得無法忍受。

③時延抖動。時延抖動指的是經同一路由發送一組數據包，在接收側收到該組數據包的時間時隔差異，其主要是由于業務流中相繼分組的排隊等候時間不同引起的，由于隊列、緩沖的不確定性，所以時延抖動也是隨機產生的。當帶寬資源有限而又需要在其中混傳不同優先級業務的時候，抖動就不可避免，只要抖動落在規定容差之內就不會影響服務質量。某些業務類型，特別是話音和視像等業務，對時延抖動是非常敏感的，稍許的時延抖動就會導致業務質量迅速下降，利用緩存可以克服過量的抖動，但這將增加時延，造成其他問題。

④丟包率。丟包率指的是在網絡傳數據包時丟棄數據包的最高比率，用來衡量網絡正確轉發用戶數據的能力。數據包丟棄一般是由網絡擁塞引起，在MSTP傳送網中，由于傳輸資源是預占的，所以正常情況下丟包率應該為0，而PTN網絡中，不同優先級的業務是混傳的，當網絡擁塞時，必然會出現低優先級業務的丟包現象。不同業務對丟包的敏感度不同，在多媒體業務中，少量丟包就可能使圖像出現馬賽克現象。

⑤業務可用性。業務可用性指的是業務有保證的正常運行時間。可用性主要是設備可靠性和網絡存活性相結合的結果。對它起作用的還有一些其他因素，包括軟件穩定性以及網絡演進或升級時不中斷服務的能力。

2 PTN傳送網的Qos策略

2.1 Qos設計原則

在確保優先處理高優先級業務的前提下，滿足其他業務處理的公平性。在滿足業務傳送的QoS基礎上，盡量簡化QoS配置，盡量避免QoS配置降低系統性能，減少對業務傳送時延的影響。

2.2 Qos規劃思路

PTN使用DiffServ（差分服務）QoS模型來為不同等級的業務和不同級別的用戶提供差異化服務。DiffServ模型在網絡入口處根據服務要求對業務進行分類、流量控制，同時設置報文的DSCP域；在網絡中根據QoS機制并依據分組的DSCP值來區分每一類通信，為之服務，包括資源分配、隊列調度、分組丟棄策略等，統稱為PHB（per-hop behavior）。DiffServ域中的所有節點都將根據分組的DSCP字段來遵守PHB。

PTN設備完整實現了標準中定義的BE、AF1、AF2、AF3、AF4、EF、CS6、CS7八組PHB，使運營商可為用戶提供具有不同服務質量等級的服務保證，實現同時承載數據、語音和視頻業務的綜合網絡。在不需要QoS保證或不進行流分類或報文通過流分類沒有相匹配規則時，對報文作盡力轉發BE處理。為了保證業務傳送質量，需要進行綜合Qos規劃，一般情況下，Qos的規劃包括以下幾個部分。

①流分類。通過ACL進行分類，根據業務類型，采用Port、Port+Vlan或Port+Vlan+Pri方式進行流分類。

②流量監控。建議啟用三色雙速率令牌桶算法，著重對于流量的控制，根據業務流量的需求設置合理的CIR（承諾信息速率）和PIR（峰值信息速率）。

③隊列調度。由于PTN網絡是同時承載數據、語音和視頻業務的綜合網絡，建議采用SP（嚴格優先級）+WRR（加權輪詢），避免高級別業務過多時，低級別業務被完全丟棄。

④擁塞避免。經過適當的Qos控制，基本可以保證業務數據在PTN網絡中不丟包，但為了避免后期業務量膨脹時可能產生的網絡擁塞，建議默認啟用WRED（加權隨機先期檢測）在擁塞時進行隨機公平調度。

2.3 Qos策略方案

目前，PTN網絡承載的主要業務包括基站業務和以太網專線業務。各類業務對網絡指標的要求各不相同，所以PTN網絡需要啟用Qos功能，主要進行業務優先級設置和CIR/PIR設置，以保證其傳送質量。

2.3.1 基站業務

基站業務可以分為非IP化基站和IP化基站業務。

①非IP化基站包括傳統2G基站和未進行IP化改造的TD基站，這類基站的業務數據均統一打包在E1結構內，無法對其中的話音和數據進行分類識別，所以將其設為最高優先級，預留帶寬進行直接透傳。

②IP化基站指的是IP化的TD基站，這類基站的業務在PTN網絡的入口處采用Port+Vlan進行流分類，然后根據不同的業務進行差異化服務，其業務類型劃分及優先級設定如表1所示。

按照一個GE接入環接入15個3G基站，并保留部分帶寬用做專線等其他業務使用進行測算，建議每個3G基站業務設置CIR=30M，PIR=80M。

2.3.2 以太網專線業務

以太網專線業務可以分為出租專線業務、CMNET專線接入業務和WLAN業務。

①出租專線業務，這類業務在PTN網絡的入口處采用Port進行流分類，PW優先級設置為EF，PIR=CIR=客戶簽約帶寬。

②CMNET專線接入業務根據客戶等級劃分為金牌、銀牌和普通客戶，這類業務在PTN網絡的入口處采用Port進行流分類。金牌客戶業務的優先級為EF，PIR=CIR=客戶簽約帶寬；銀牌客戶業務的優先級為AF4，PIR=CIR=客戶簽約帶寬；普通客戶業務主要有通過OLT上聯的業務，優先級設為AF2，不進行PIR和CIR設置。

③WLAN業務在PTN網絡的入口處采用Port+Vlan進行流分類，業務等級與IP化TD基站基本相同，因此不再贅述。根據熱點區域的不同，設置不同的PIR/CIR，正常情況下建議A類區域（如高校）設置CIR=100M，PIR=100M；B類區域（如機場、火車站和大型會展中心等公共區域）設置CIR=50M，PIR=100M；C類區域（根據用戶需求加強覆蓋的區域，如酒店、商務寫字樓等半封閉場所）設置CIR=50M，PIR=50M。

3 結 語

為了更好地承載數據業務，PTN技術首次在傳送網中引入了Qos的概念，利用Qos的差分化服務特性，運營商可以根據業務種類和級別來分配傳送資源，制定不同的轉發策略，這樣不僅能提供多等級區分的服務以滿足用戶對服務質量的不同要求，還能充分利用有限的傳輸網絡資源來滿足數據業務高速發展的需求，有助于提高用戶滿意度和企業運營收益。

參考文獻：

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