下一代计算机网络技术：IP网络端到端的QoS实施策略

2023-10-18 理论教育版权反馈

【摘要】：6.5.1.1接入网络QoS控制策略接入网部分QoS保证的主要思想是，在IP接入网之上构建服务控制层，即在接入网中设置服务控制器，该服务器负责处理业务的QoS请求，并与位于IP接入网边缘路由器发送资源需求申请和协同工作，完成网络资源的动态分配和接纳控制。

6.5.1.1　接入网络QoS控制策略

接入网部分QoS保证的主要思想是，在IP接入网之上构建服务控制层，即在接入网中设置服务控制器，该服务器负责处理业务的QoS请求，并与位于IP接入网边缘路由器发送资源需求申请和协同工作，完成网络资源的动态分配和接纳控制。其过程如图6.10所示。

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图6.10　接入网部分QoS控制图

1.资源请求

服务控制层向边缘路由器发送一个包含诸如用户设备IP地址、流量描述、带宽需求服务优先级等参数的资源请求。资源请求由服务控制服务器的服务请求所触发，并由边缘路由器接收和处理。

2.接纳控制和资源分配

边缘路由器根据网络资源状态表和提交流量的终端设备的IP地址来为该流量寻找合适路径，并判断是否有足够的网络资源来接入该流量。如果可以接纳该流量，则边缘路由器向服务控制层发送一个接纳响应，并在网络拓扑和资源数据库中标记该流量所需要占用资源；如果不能接纳该流量，则拒绝该接入申请。

3.QoS参数配置

边缘路由器将流量描述、带宽和优先级等信息发往用户边缘设备。

4.流量分类、标记和转发

用户边缘设备根据流量描述来识别流量，根据优先级来分类流量、限制流量带宽以及标记和转发分组。未识别的分组作为尽力传送的类型进行处理。

6.5.1.2　核心骨干网络QoS控制策略

通过有效的允许控制机制来进行针对业务的逻辑资源隔离是一种有效的解决QoS的方法。其基本思想是，依据业务类型和QoS级别，请求QoS保证的业务被划分为若干类别。对于每一种业务类，业务管理者进行容量规划，具体包括现存的和预期的业务流模式、拓扑规划、路由设计等。根据容量规划的结果，应用MPLS技术来针对每种业务预先配置一个借助LSP配置和资源预留后叠加在IP网络上的一个逻辑网络即逻辑承载网络（Logical Bearer Networks，简称LBN）。

对于属于每种业务类的业务流而言，在统一LBN中需要完成路径选择、资源分配、允许控制和标记转发。对于没有服务质量要求的尽力转发（BE）业务流，仍采用传统的IP路由和转发方法来完成路由和转发。只是它们利用各LBN占据资源后的剩余资源。承载网资源管理器（Bearer Resource Manager，简称BRM）是用来在IP网络的每个管理域中负责管理所有的LBN。BRM分别记录和管理每个LBN的拓扑和网络资源表。BRM负责为相应LBN中的每个业务流选择路径、资源分配及允许控制。多种业务控制服务器（Service Control Server，简称SCS）负责控制各种业务请求（如语音呼叫信令），识别每种业务请求的起始和终止点，将号码（或名字）翻译成IP地址，请求BRM选择路径，分配资源及完成对应LBN的呼叫控制。如图6.11所示。(www.chuimin.cn)

在图6.11中，这一架构由3层组成：承载层、承载控制层和业务控制层。承载层被进一步在逻辑上划分为基本承载网络层和逻辑承载网络层。基本承载网络层是由边界路由器及核心路由器组成的IP骨干网络架构，用来传送各种Best Effort业务。

逻辑承载网络层由一个或多个LBN组成，叠加在基本承载网之上。该层是用MPLS LSP/TE技术进行配置。每个LBN承载一个特定类型的业务（如语音）或某一特定QoS级别的IP分组（例如，快速转发级）。

承载控制层由BRM组成，负责管理承载层的网络资源（包括带宽、处理器及缓冲器），并完成相应LBN中的路径选择、资源分配和允许控制任务，用来满足每个业务流的QoS需求。

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图6.11　基于MPLS网络为网络的QoS电信网络架构图

业务控制与管理层由业务控制服务器（SCS）来处理用户请求，用来决定每个业务流的QoS请求；然后将资源请求发送给承载控制层。SCS可以有多种表现形式，例如，软交换机、应用网关、应用代理、流媒体服务器、VOD服务器和其他应用服务器。同时，SCS通过业务管理服务器接受SLA服务器的指令，有效地用户SLA的要求。其具体工作流程如下几点：

（1）当接收到一个业务请求时（如一个VoIP呼叫建立），SCS（例如软交换机）负责处理业务信令和业务控制（如呼叫控制），在相应的LBN中请求BRM来选择路径和针对该业务流的控制允许。

（2）在接收到这一包含业务流QoS需求的资源请求时，BRM根据LBN的拓扑和资源表来完成路径选择、资源分配和允许控制。如果，该资源请求被许可的话，BRM将通知SCS并向入口边界路由器（PE）发送业务流的描述、路径和QoS参数。

（3）入口边界路由器（PE）通过该流的描述参数来识别进入的业务流分组，利用路径参数进行打标记，用QoS参数进行着色，接下来将其转发至相应的LBN。

（4）在该LBN中，核心路由器借助MPLS头中的路径参数来转发流分组，直至其抵达出口边界路由器（PE）。

（5）当接收到一业务终止消息时，SCS会指令BRM释放为该业务流所分配的资源。

（6）当接收到这一释放指令时，BRM会更新其所属LBN的拓扑和资源表。同时，BRM会指令入口边界路由器（PE）取消对应该流业务分类选项（包含流描述、路径、QoS参数）。

从资源管理的角度看，可以看作两层式资源管理。第1层，在每个域的内部，进行独立的资源调度和分配，每个独立的域是资源分配的单位。第2层是域间的资源管理，域之间的聚集流传送遵守服务级协议（SLA）。BRM既负责进行内部的资源控制，同时也负责域间的资源管理和流量控制。在域内，承载网资源管理器监控所有从用户和从应用程序发来的QoS请求，根据每个域内的不同资源策略来进行分配，这些资源策略根据域内的资源情况不同而不同。在域间，承载网资源管理器负责建立和维护与其他域的承载网资源管理器在边界点的QoS管理。BRM之间的SLA是以区分服务的类的方式来描述的，当域内的节点向域外提出资源请求时，承载网资源管理器收集QoS请求，并且创建SLA。同时，在资源发生变化的时候，承载网资源管理器可以根据需要对SLA做相应的调整。

下一代计算机网络技术：IP网络端到端的QoS实施策略

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