PTN网络QoS技术应用分析

肖嘉熙

(中邮建技术有限公司，江苏 南京 210012)



PTN网络QoS技术应用分析

肖嘉熙

(中邮建技术有限公司，江苏 南京 210012)

摘要:PTN网络服务能力较强，能够根据客户业务特性平衡服务质量和带宽耗用。PTN网络以分组交换为核心，将传统的分组城域网改变成端对端的运用级传送网。PTN网络研究对提高网络服务质量、促进网络技术发展具有重要意义。PTN网络支持层次化的QoS技术应用，能够提高网络服务质量。

关键词：PTN网络 ；QoS技术；应用分析

1　PTN网络概况

传统的SDH/MSTP网络平台已经不能满足高带宽与高速率的网络业务传输需求，PTN网络作为新型的分组传送技术为城域网带来了新的发展方向。PTN网络是一种通过在IP业务和光传输媒介之间设置层面的光传送网络架构技术。针对分组业务的流量突发性和统计复用传送要求进行设计，不仅支持核心分组业务，还提供了多业务服务。作为面向多业务的统一传送网络，PTN除了传统业务以外还承载时效性强、高带宽的基站回传业务。PTN网络具有高实用性、高效带宽服务及流量工程、高安全性等传统优势，使用成本相对较低，能够更好地适应高带宽的传送需求。PTN网络以分组交换业务为基础，通过双向点对点连接开展业务服务，根据IP业务的特性提供特有的传输管道，能够有效提高网络的服务能力。

PTN网络不仅能够满足各种粗细颗粒的业务需求，还具有高效保护倒换性能，这是PTN分组传送网的重要特征。当网络出现故障时能实现电信级业务保护倒换，恢复传输业务工作能力。PTN具有SDH技术操作管理能力和维护机制工作能力，能够进行点对点连接并具有保护切换、网络通道监控和错误检测等能力，继承了IP核心业务，利用底层传输通道实现了与IP多形式互连。PTN完善的维护机制使它能进行准确的故障定位和业务隔离，在保护光纤资源的同时还保护了业务安全性。PTN业务具有多样性，因此需要根据业务特性平衡网络带宽和耗用，结合GMPLS还能实现资源自动配置从而提高网状网的生存性。

2　PTN网络QoS技术分析

2.1　QoS技术

QoS技术是指联网服务质量，属于网络安全机制，通常用来解决网络延迟和阻塞问题。在网络通信中允许用户在时延、抖动、带宽等方面获得可预期的服务水平。对于类似于web的应用系统，如果处于特定的无时间限制网络时，一般不需要使用QoS技术。但当网络运行的应用系统过载或者出现网络阻塞时需要使用QoS技术对重要业务进行保护，防止重要业务量被丢弃或延迟，从而提高网络运行效率。

QoS技术是在网络连接中应用的通信或程序类型的优先技术。QoS技术作为网络服务要求能够保证联网服务质量，只有满足服务要求才能保证数据传输工作的正常运行。QoS技术可以将网络电视类的现代生活需求纳入网络带宽使用中，使其更有效地使用网络带宽，确保充足的网络资源，为共享网络提供类似于专业网络的服务级别。

PTN网络包括Best-Effort、IntServ、DiffServ三种QoS技术模型：(1)Best-Effort模型属于基础类型，没有Qos技术，不具有时延性和可靠性方面的保障能力；(2)IntServ属于集成服务模型，是指根据业务要求向网络申请特定的QoS服务，网络根据具体条件预留资源以满足该服务需求。该模式能够提供端到端的QoS技术，但是可拓展性比较差，对大型网络并不太适用；(3)DiffServ是目前运用较为广泛的一种模式，它能根据IP优先级、报文目的地等指定报文的QoS,再根据报文的QoS提供特定服务，当网络出现堵塞问题时，根据业务的具体服务等级进行有区别的流量控制以解决网络阻塞问题。一般IP骨干网络通常采用DiffServ模型，IP边缘网络采用Diffserv或IntServ模型。

2.2　HQoS技术

当PTN作为网络边缘节点时可以支持层次化的QoS(Hierarchical QoS， HQoS)技术，PTN设备下的HQoS技术具有多级调度机制、多级流量控制机制、支持多种QoS策略等特点。其中多级调度机制实现了基于端口、PW、业务的调度；多级流量监控机制实现了基于端口、业务和PW等的流量控制；支持多种QoS技术策略是指支持端口QoS、ATM策略、PW策略、WFQ策略等多种策略，以避免网络设备都进行QoS处理，一定程度上能够减轻网络运行的负担。每个业务支持一级CAR并支持对报文进行染色，对入网元和出网元进行限制，最多只支持四级带宽限制。

3　PTN网络QoS技术应用

QoS技术是关于网络设备设计、带宽链接设计、流量监管等工作的关键性技术之一，能够充分利用网络资源从而提高提高网络性能。现在的QoS技术运用主要是区分服务模型，可以利用PQ和CBQ技术保障语音视频类应用的带宽和时延，因为PQ需要手动设置，不能根据IP优先级安排队列所以很难控制流量，经常会出现关键流量无法传输的情况，所以目前网络中常用的是QoS技术和CBQ队列调度技术。CBQ队列技术能够根据业务优先级进行业务分类，从而保证语音视频类应用的带宽和时延，同时还能对该类应用带宽进行限制，防止因该类带宽占用过多流量而影响其他应用的运行。此外，QoS技术也常应用在业务带宽调整和带宽规划等方面。

(1)业务带宽调整

业务带宽调整存在实时带宽接近物理带宽、大于物理带宽或小于物理带宽三种可能性。一般实时带宽小于物理带宽时不使用QoS技术，但如果实时带宽远远小于收敛比时，可以通过提高业务配置以保证带宽，从而提高网络利用率。如果实时带宽接近物理带宽，可以考虑降低业务配置从而保证带宽，以保证优先级较高的报文不被丢弃。若实时带宽大于物理带宽时会采用QoS技术进行业务优先级调度。带宽调整时要考虑实时流量和收敛比，还要根据某一时间段内的网络统计进行综合分析，以避免带宽调整产生较大误差。

(2)带宽规划

PTN网络业务可以分成8组服务等级，采用QoS技术时，为了保证业务能够及时转发，带宽的取值不应大于物理带宽。峰值带宽大于物理带宽时，对超出部分要进行QoS调整，以保证优先级较高的报文能够继续转发，而优先级较低的报文则被系统处理或丢弃。

部署QoS时要考虑网络中流量的使用特点，利用五元组和优先级对网络流量进行分类标记，有利于对QoS部署进行优化并减轻其对网络效率的影响。可以通过以Diffserv模型为基础的QoS技术进行报文分类标记、监管整理、堵塞处理工作。

a.分类标记

QoS技术的分类与标记是将报文分成多个不同的服务类别，根据分类结果进行模块处理和着色，以供核心网络分类使用。报文染色模式分为色盲模式和色敏感模式，这两种模式都能根据令牌桶的CIR和PIR与报文的速率进行比较，进而对报文进行染色处理。对超过PIR的报文染为红色，低于CIR的报文染成绿色，超过CIR但低于PIR的报文染成黄色。如果报文本身并没有颜色的话，会和报文自身的颜色比较后选取更深的颜色。通过颜色处理能够对报文进行分类和标记，方便信息读取处理。

b.监管整理

QoS技术的监管整理能力是通过流量监管限制进入网络的流量，如果某个网络连接的报文流量偏大，流量监管就可以采取丢弃报文或重置报文的优先级别等措施对报文进行处理。一般是通过CAR处理染色后的报文，默认设置的处理方式为：黄色、绿色报文即通过，红色报文丢弃。通过流量监控使报文能够均匀发送。在令牌桶和队列技术的控制下，将发射速度较快的报文暂时缓存在队列中，之后再以均匀的发送速度发送报文。

c.堵塞处理

当网络运行的关键系统过于拥挤时可能发生网络阻塞现象，而阻塞处理功能就是当网络堵塞时，按照报文发送的优先级将报文缓存进不同的队列中，之后再按照调度算法安排报文发送次序，从而调整网络速率。除了解决网络堵塞问题以外，QoS技术还能避免堵塞，通过对网络资源的使用情况进行监管，当出现堵塞现象时主动丢弃报文，从而调整流量避免网络过载。在丢弃报文时可以和源端的流量监控设置进行配合，提高网络吞吐量和利用率，从而降低报文丢弃率。

现代网络运用中QoS技术的部署应用没有固定的模式，相对更加灵活，能够根据不同的应用需求使用不同的技术组合来保证关键业务的通信质量。QoS技术在当前的网络应用中有很多优点，已经成为了组

网中必须考虑的关键技术。随着网络各类应用的出现，QoS技术为了满足不断变化的网络应用需求，得到了新的发展并逐渐走向完善。虽然合理的QoS部署不能完全消灭网络异常现象和网站攻击现象，也难以避免内部攻击对网站的破坏，但是QoS技术能够大幅度地减少这类现象的出现，对网络运行质量的服务能力是毋庸置疑的。作为网络服务的技术基础，QoS在现代网络运用中有着无可替代的地位。

4　结束语

PTN网络QoS技术是区别于传统的SDH/MSTP传送网的核心技术，为PTN网络提供了更为安全可靠的业务服务。本文针对PTN网络QoS技术展开了分析，介绍了PTN网络和QoS技术的概况，以及PTN网络QoS技术的应用分析，在一定程度上有利于促进该类网络技术水平的发展。

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通信技术

Analysis of Application of QoS Technology in PTN

XIAO Jia-xi

(China Communications Technology Co., Ltd., Nanjing 210012, China)

Abstract:Packet Transmission Network (PTN) is very powerful and it can balance quality of service against bandwidth occupancy according to customer service features. With fundamental feature as packet switching, PTN changes traditional Packet Metropolitan Networks (PMN) into end-to-end applicable transmission network. Research on PTN has significance in improving service quality of network and promoting development of network technology. PTN supports hierarchical QoS technology which can improve service quality of network.

Key words:Packet Transmission Network (PTN); QoS technology; application analysis

中图分类号：TP393

文献标识码：A

文章编号：1009-3664(2015)02-0101-02

作者简介：肖嘉熙(1984-)，男，本科，江苏南京人，通信工程师，主要从事光网络通信工作。

收稿日期：2014-12-5