mSwitch-Qos培训教程.ppt

utstarcom ngn qos brief report,shenzhen mswitch fs group monking.dingutstarcom march. 2004,utstarcom confidential & property,2,qos是一个综合指标，指通信网络在承载业务时为业务提供的品质保证，用于衡量使用一个服务满意程度。qos性能特点是用户可见的，使用用户可理解的语言表示为一组参数，如传输延迟、延迟抖动、吞吐量和包丢失率。不同的业务对于每个参数的敏感程度是不同的。 数据业务通常对业务传递的可靠性要求非常高，不允许出现接收端和发送端数据的差异。为保证数据业务的可靠传输，数据网络采用逐包检验、出错重传的传输协议，如tcp协议。 语音和视频业务的特性是信息具有一定的延续性和相关性，所以它们对于网络的传输延迟和延迟变化指标的要求相对严格 。它可以通过适当的补偿措施恢复部分丢失的信息，但是过多的信息丢失也会造成通信品质的下降，所以它们对于网络的包丢失率指标有一定要求。,qos的含义,utstarcom confidential & property,3,qos应用手段和七层协议对应关系,utstarcom confidential & property,4,qos种类,utstarcom confidential & property,5,different qos levels,尽力而为型业务 best-effort service实际就是传统的internet所提供的业务，该业务不提供任何qos保证。 没有qos保障，最好的例子就是fifo队列;对包流的处理没有任何不同。 差分业务 differentiated service (diffserv)某一些包流优先于其他的包流，获得更快的处理，更多的带宽，更低的包丢失。 保证服务 guaranteed service (interserv)绝对的保留需要大的网络资源，通过rsvp等等实现。,utstarcom confidential & property,6,interserv,综合业务和带宽预留（inter-serve and rsvp） rfc2210对于综合业务模型（int-serv）进行了定义 对于每一个需要进行qos处理的数据流，通过一定的信令机制，在其经由的每一个路由器上进行资源预留，以便实现端到端的qos业务 要求，所有的网络节点全部支持inter-serve and rsvp,utstarcom confidential & property,7,diff-serv,差分业务（diff-serve） 为了解决骨干网络上的qos问题，业界提出了区别业务（diff-serv）模型。 diff-serv的基本机制是在网络的边缘路由器上根据某一业务的服务质量要求将该业务映射到一定的业务类别之中，随后利用ip分组中的ds字段唯一地标志这一业务所需的服务类别，网络中的各个节点将依据该字段对各种业务类别采取预先设定好的服务策略，保证相应的延迟、传送速率、抖动等服务质量参数。这样，对于一次会话中特定的数据流，在每次连接的过程中，将无须传递各种qos信息，从而避免了rsvp中高昂的建立成本,为何需要部署qos,应用程序易受到延迟，抖动及数据包丢失的影响 有不可调整的延迟,如传输延迟，交换延迟，crc错误 有可调整的延迟,如与链路拥塞相关的缓冲延迟，包丢失 某些拥塞现象在大多数网络中都可能发生 服务供应商能够从容应对状况并提供增值服务,过多的链路并不能解决问题,工程部门可能会设置过多的互联网/内部网pop链接 然而，站点到pop链接是由客户和销售部门来定义的。 供应商通常无法通过更多的链路设置来为客户解决端到端的qos,网络拥塞现象示例,时间,1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3,时间,1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3,100%,time,1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3,链路利用率,链路供应远大于需求 成本效率可能不高 无需部署qos，但有安全网络支持,100%,链路利用率,100%,链路利用率,瞬间拥塞 qos 可发挥最大效应,link 链路使用率极高 qos 可发挥一定效应，但要求更多的带宽资源,qos 适用性,分类,识别并将流量分成不同的类别,分级，保护并隔离流量,如果有必要则标记流量,警管,标记,排队 & 丢弃,整形,丢弃不良流量以保持网络完整性,控制突发并实现流量的一致性,路由器是怎样实现qos的？,qos 基本组件,分类,识别将接受服务的数据包组 利用二层以上协议实现对流量的分类。 在不同点的实际分类方法可能不同(如 acl, 目标, dscp, etc.),警管,限制某些流量的速率。 过量数据包可能被丢弃或特殊标记(优先丢弃),标记,包含数据包类别信息和/或丢弃优先级 简化网络内的分类 可与警管结合使用 用于第二 和三层 (如 fr de, atm clp, 802.1p/q, ip dscp, ip 预先级, mpls 实验字段),排队,保护和分离数据 每一个队列输出被分配相应的带宽和缓冲块 某一个队列可被保留用于低延迟要求的流量(如 voip) 多种实现机制(如 cbwfq, llq, mdrr),丢弃,默认情况下, 如果队列已满，则到达队列而排在尾部的数据包将被丢弃(尾部丢弃) 处于队列中的数据包可以具有不同的丢弃优先值。理想的情况是有一个丢弃策略。 wred 准许用户定义丢弃策略和实现丢弃的随意性。,整形,同警管一样限制流量速率 过量数据包不是同警管一样被丢弃或标记，而是被排队。 通常用于平滑流量, 防止被上游/下游的警管策略将数据包丢弃,utstarcom confidential & property,19,rsvp是第一个标准qos信令协议,它用来动态地建立端到端的qos. 它允许应 用程序动态地申请网络带宽等.rsvp协议不是一个路由协议,相反它按照路由 协议规定的报文流的路径为报文申请预留资源,在路由发生变化后,它会按照 新路由进行调整,并在新的路径上申请预留资源.rsvp只是在网络节点之间传 递qos请求,它本身不完成这些qos的要求实现,而是通过其他技术如wfq 、 cbwfq等技术来完成这些要求的实现。,utstarcom confidential & property,20,wfq 加权公平队列： 加权公平排队方式wfq weighted fair queueing wfq提供了动态的公平的排队方式，它基于优先级/权重 来区别流量，并根据会话的情况来决定每种会话可以占用带宽的大小。这样就保证了所有通信都能根据 分配给它的权重而受到公平地对待wfq对流量进行分类的依据有源地址目的地址源端口目的端口号及协 议的类型等 pq 优先队列 ： 符合某种类型的包先过， cq 定制队列 cq方式下带宽是按比例分配的 ，每个子队列定义一次可以传送的字节数。,qos常用的 集中队列机制,utstarcom confidential & property,21,加权随机早期检测(wred weighted random early detection) 的报文丢弃策略: wred与red的区别在于前者引入ip优先权、dscp值和mpls exp来区别丢 弃策略。采用wred时用户可以设定队列的阈值threshold ，当队列的长度小于 低阈值时不丢弃报文，当队列的长度在低阈值和高阈值之间时wred开始随机 丢弃报文。队列的长度越长，丢弃的概率越高。当队列的长度大于高阈值时丢 弃所有的报文,utstarcom confidential & property,22,ip包头的 tos字段,utstarcom confidential & property,23,攻击目录,precedence 000 routine 级别最低 delay： 0 ：normal 1： low throughput, reliability 0：normal 1：high 0 df mf 第一位恒定0 df ： 0 may fragment 1 dont fragment mf ： 0 last fragment 1 more fragment,utstarcom confidential & property,24,differentiated services code point (dscp) tos ip precedence tos： 如前所说，ip包头的字段； ip precedence 域 在ip数据包头的tos字节中，有三位被使用了，rfc 791对此进行了定义（从rfc的编号上可以看出年代久远）。使用ip precedence，网络管理员可以将网络中传输的数据分为从0到7的八个优先级，并进行标记，网络设备可以依次提供不同服务质量的服务，现今很多应用和路由器支持这一协议。 diffserv 利 用 了ipv4 数据包头的tos字段(或ipv6的cos字段)， 作为dscp(diffserv 编 码 点) 使用。 dscp使用了前面的6位。 dscp面临的一个问题是对这一协议支持的网络设备比较少，同时dscp与早先的ip precedence不兼容。.,utstarcom confidential & property,25,qos衡量标准,mos(mean opinion scores):根据itu-t建议的p.800，评估qos质量，15，5是最好的。 psqm(perceptual speech quality measurement):根据itu-t 建议的p.861，评估qos质量，06.5,0话音质量最好。,utstarcom confidential & property,26,utstarcom confidential & property,27,utstarcom confidential & property,28,传统tdm网络的qos 依靠试听主观判断语音质量 测试小组分别打分 mos, mean opinion score是测试标准 voip网络的qos 在承载网资源紧张的条件下的系列语音质量保障/测试技术 编码压缩率消耗带宽 网络拥挤产生的时延 因为数据队列引起的jitter 队列耗尽后的数据丢包 网络可靠性和故障恢复 避免流量拥塞 高可靠性的网络结构,语音 网络的qos,utstarcom confidential & property,29,交换核心网的qos 高效的dsp压缩技术 支持diffserv qos核心多层交换机 核心侧媒体dsp的丢包自动适应plc 接入网络的qos mpls vpn/mstp/private network 保证大客户业务质量 基于不可控接入网络的sbc计划: 根据接入网络质量的呼叫接入控制, 适应internet接入,mswitch qos 计划,utstarcom confidential & property,30,虽然mswitch系统侧的ip网络相对独立，功能单一，仅用于承载mswitch相关业 务,但是mswitch系统侧却承载了mswitch内部的各种媒体流、信令交互、数据 转移、维护和数据备份等的流量，每种流量都对mswitch系统侧的网络有一定 的qos指标要求。 就媒体流来说，它对mswitch系统侧的网络有较高的系统要求。,utstarcom confidential & property,31,影响网络qos质量的因素: 1.时延 2.抖动 3.丢包率 4.错包率 根据itu-t g.114标准以及yd-1171标准定义，对于voip和video conference等 应用的端对端(mouse-to-ear)网络qos指标要求是： 1） iptd ip分组传送时延150ms,即端对端(mouse-to-ear)的时延要求为小于150ms; 2） ipdv ip传送时延变化50ms,即网络时延抖动要求小于50ms; 3） iplr ip分组丢失率10-3 ，即网络丢包率要求小于千分之一； 4） iper 网络错包率10-4, 即网络错包率要求小于万分之一；,utstarcom confidential & property,32,端到端网络性能要求分解为三个部分: 1.系统侧(软交换侧) 2.接入网侧:(城域网侧) 3.广域网侧:以后的城市间互联,utstarcom confidential & property,33,我们考虑主要的因素:时延 时延由以下几点产生: 1.传播时延 2.打包时延 3.抖动时延 1抖动抑制缓冲区对时延的影响： 在mswitch系统中，针对网络抖动的抑制缓冲区会对时延产生影响。 简单来说，要解决50ms的抖动问题，就需要引入50ms的时延。但是 为了尽量减少缓冲区产生的时延，以给承载网预留更大的时延指标， 我们推荐的最大缓冲区时延值为20ms 。,utstarcom confidential & property,34,编码比较,utstarcom confidential & property,35,由此,大概算出核心网qos要求: jitter buffer 时延:我们系统缺省jitter buffer 缓冲10ms,引出20ms时延 编码,以g729为例子,打包编解码,引出时延50ms; 为了留出更多的时延给接入网,广域网, 我们大概得出mswitch 网络qos要求: 1） iptd10ms,即ip网络时延要求为小于10