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PTN业务QoS介绍
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前 言
QoS （Quality of Service,服务质量)就是指网络通信过程中，
允许用户业务在丢包率、延迟、抖动和带宽等方面获得可预
期的服务水平。
本课程介绍了QoS的基本技术原理以及是怎么实现的。
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目 录
1. QoS基本概念
2. QoS的应用
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QoS的基本概念
报文分类和着色
网络拥塞管理
网络拥塞避免
流量监管和流量整形
QoS（Quality of Service）技术，顾名思义就是对各种服务
提供传输质量保证的技术。任何能够对传输质量进行保证的
技术我们都可以称之为QoS技术。QoS旨在针对各种应用的
不同需求，为其提供不同的服务质量，例如：提供专用带宽、
减少报文丢失率、降低报文传送时延及时延抖动等。为实现
上述目的，QoS提供了下述功能 ：
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应用场景－带宽限制
IP
我要100M
我要30M 我要2M
10M
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QoS 三种模型
Best-Effort 模型：是目前Internet的缺省服务模型，主要实现
技术是先进先出队列(FIFO)
IntServ模型：业务通过信令向网络申请特定的QoS服务，网
络在流量参数描述的范围内，预留资源以承诺满足该请求
DiffServ模型：当网络出现拥塞时，根据业务的不同服务等
级约定，有差别地进行流量控制和转发来解决拥塞问题
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Best-Effort 模型
Best-Effort是单一的服务模型，也是最简单的服务模型。
应用程序可任意发送任意报文，不需要事先得到批准或通知
网络
网络尽最大可能发送这些报文，但对时延，可靠性等性能不
提供任何保障
Best-Effort service是目前Internet的缺省服务模型，主要实现
技术是先进先出队列(FIFO)
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IntServ 模型
为应用提供可控制的、端到端的服务
网络单元支持QoS的控制机制
应用程序向网络申请特定的QoS服务
信令协议在网络中部署QoS请求
RSVP是主要使用的信令协议
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RSVP原理
我要预留
2Mbps带宽
OK！
我要
预留
2Mb
ps带
宽
我要预留2Mbps带宽 我要预留
2Mbps带宽
OK！ OK！ OK！
开始通信
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RSVP的问题
要求端到端所有设备支持这一协议
网络单元为每个应用保存状态信息，可扩展性差
周期性同相邻单元交换状态信息，协议报文开销大
不适合在大型网络中应用
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DiffServ模型
DiffServ 域（又称DS 域）由一组提供相同服务策略，实现相同PHB（Per
-Hop Behavior）的网络节点（DS 节点）组成。
DS 节点可分为DS 边缘节点和DS 内部节点。DS 边缘节点需要对进入DS
域的流量进行分类，对不同类型的业务流量标记不同的PHB 服务等级。内部
DS 节点则基于PHB服务等级进行流量控制。
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QoS的主要技术
分类标记技术：DSCP、IP优先级、 、EXP
拥塞管理机制：FIFO、PQ、WFQ、CBWFQ
拥塞避免机制：尾丢弃、RED、WRED
拥塞调节机制：策略、整形、LR
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报文分类及标记
报文分类及标记是QoS 执行服务的基础，分为简单流分类和复杂流分类
报文分类使用技术：ACL和IP优先级
根据分类结果交给其它模块处理或打标记（着色）供核心网络分类使用
ACL , IP优先级
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流量监管
drop
令牌桶
流
分
类
CAR (Committed Access Rate):约定访问速率
令牌桶算法
对流量进行控制
整形（shaping）使业务流输出的速率符合业务模型的规定
丢弃（dropping）根据特定规则丢弃分组
打标记（marking）设置报文的DS域（或IP优先级）
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流量监管示例
没有流量监管没有流量监管
有流量监管有流量监管
bpsbps
TimeTime
bpsbps
TimeTime
Rate LimitRate Limit
Rate LimitRate Limit
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流量整形
队列
流
分
类 令
牌
桶
256Kbps 128Kbps
FRFR
128Kbps
GTS (Generic Traffic Shaping): 解决链路两边的接口速率
不匹配
对报文的流量进行限制,对超出流量约定的报文进行缓冲
流量整形可能会增加延迟
令牌
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流量整形示例
没有流量整形没有流量整形
使用流量整形使用流量整形
bpsbps
TimeTime
bpsbps
TimeTime
Rate LimitRate Limit
Rate LimitRate Limit
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物理接口总速率限制
LR (Line Rate): 在一个物理接口上，限制接口发送报文（包括紧急报文）
的总速率
LR采用了令牌桶进行流量控制, 所有经由接口发送的报文首先要经过LR的
令牌桶进行处理
利用QoS丰富的队列来缓存报文
流
分
类
令
牌
桶
256Kbps
128Kbps
QoS队列
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拥塞管理
网络拥塞时，保证不同优先级的报文得到不同的QoS待遇，包
括时延、带宽等。
将不同优先级的报文入不同的队列，不同队列将得到不同的调
度优先级、概率或带宽保证
算法：
FIFO（ First In First Out ）
PQ（ Priority Queue ）
CQ（ Custom Queue ）
WFQ（ Weighted Fair Queuing ）
输出队列
流
分
类
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先进先出队列
FIFO (First In First Out): 算法简单，转发的速度快
所有报文统一对待，先进先出，没有任何区别分
Internet 的默认服务模式－Best-Effort采用的队列策略
转发数据包
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优先队列
PQ (Priority queuing): 优先队列，可以保障高优先级队列的服
务质量
PQ分为四个队列：High，Medium， Normal，Low
较高的优先级的队列优先调度
drop
流
分
类
MediumMedium
NormalNormal
HighHigh
LowLow
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定制队列
CQ (Custom queuing): 定制队列，用户可配置队列占用的带宽比例关
系
CQ共分为17个队列: 0号队列为系统队列，优先调度; 1-16为用户队列，
轮询调度
各队列在统计规率上满足用户配置的带宽比例
drop
流
分
类
…
Queue 0
Queue 1
Queue 2
Queue 16
… …
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加权公平队列
WFQ (Weighted fair queuing): 加权公平队列，保证相同优先级
业务间公平，不同优先级业务间加权
最大队列数目可配置(2-256)
权值依赖于IP报文头中携带的IP优先级
drop
流
分
类
…
Queue 1
Queue 1
Queue 2
Queue N
… …
N=16,32…2048,4096
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拥塞避免
传统的尾丢包在网络发生拥塞时对报文全部丢弃，并不加以区分
TCP慢启动导致全局同步化
进行拥塞避免，在网络没有发生拥塞以前根据队列状态进行有选择性的
丢包
算法：TD、RED、WRED
时间 t
带宽利用率
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拥塞避免
WRED (Weighted Random Early Detection): 加权随机早期检测
采用随机丢弃的策略，避免了尾部丢弃的方式而引起TCP全局同步
根据当前队列的深度来预测拥塞的情况
根据优先级定义不同的丢弃策略，定义上限阈值和下限阈值
相同的优先级不同的队列，队列长度越长丢弃概率越高
drop
流
分
类
…
Queue 1
Queue 1
Queue 2
Queue N
… …
N=16,32…2048,4096
下
限
阀
值
上
限
阀
值
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目 录
1. QoS基本概念
2. QoS的应用
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PTN产品中QoS的基本概念
在配置PTN的QoS 策略之前，需要掌握QoS 的基本概念以
及PTN 设备支持的QoS 策略。
DiffServ
DiffServ 作为一种实现端到端的QoS 控制模型，具有实现简单，易于扩展的特点。
HQoS
PTN 设备作为边缘DS 节点应用时，支持层次化的QoS（HQoS，Hierarchical
QoS）控制。
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HQoS
PTN 设备作为边缘DS 节点提供了多层次的QoS 作用点，实现了HQoS 控制功能。
与传统的QoS 相比，PTN 设备提供的HQoS 具有以下优点：
1. 多级的调度机制，实现了基于端口、业务、PW 或QinQ 的调度，更加细化了QoS
的控制粒度。
2. 多级的流量控制机制，实现了基于端口、业务、PW 或QinQ 链路的流量控制，更
全面地控制业务的QoS 质量。
3. 可配置WFQ、WRED 策略，提高QoS 控制的灵活性。
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PTN产品中QoS的应用
QoS 的应用包括QoS 配置流程、基于Tunnel 的QoS 控制，
基于端口、业务、PW、QinQ等多种QoS 策略的应用。
1. Tunnel 的QoS
PTN 设备支持基于Tunnel 的QoS 控制，对Tunnel 带宽进行限制。
PTN 设备在网络的入口/出口处支持PWE3功能，将不同的业务分别适配到
不同的PW 上，再将PW 承载到Tunnel 中传送。一个Tunnel 中可以承载多
条去往同一目的地的PW。PTN 设备支持对Tunnel 的带宽进行控制。承载
在Tunnel 中的PW 总带宽不能超过该Tunnel 允许的带宽。
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PTN产品中QoS的应用（续）
2. QoS 策略
PTN 设备支持配置QoS 策略包括:
业务优先级与PHB 转发类型的映射关系
端口QoS 策略
ATM策略
V-UNI Ingress/Egress 策略
PW（Pseudo Wire）策略
QinQ 策略
WFQ（Weighted Fair Queuing）调度策略
WRED（Weighted Random Early Detection）调度策略
此外，PTN 设备提供ATM 业务时，支持通过配置ATM 策略实现对ATM 流量的
控制。
谢谢
