NGN网络QOS保障与实现分析

来源:用户上传      作者: 周梅涛侯莉

　　摘 要：随着IP技术与计算机通信技术的迅猛发展，NGN试验与商用网络规模的不断扩大，对NGN所提供综合业务的QOS（Quality of Service）需求也将会越来越突出。在这样的背景之下，以IP网为承载的NGN要提供的电信级业务，对于NGN QOS的研究便更具有重要的意义。本文结合实际工作提出了MPLS承载网上结合VPN，流量工程TE等技术来保障NGN网络QOS的解决方案。
　　关键词：NGN网络 QOS保障 MPLS Diff-serv
　　
　　NGN(Next Generation Network),也被称为软交换(Soft Swith)，是一个分组网络，包括电信业务在内的多种业务，能够利用多种宽带和具有QOS能力的传送技术，实现业务功能与底层传送技术的分离。QOS（Quality of Service）是各种存在服务供需关系的场合中普遍存在的概念，它评估服务方满足客户服务需求的能力。通常所说的QOS，是对分组投递过程中可为延迟、延迟抖动、丢包率等核心需求提供支持的服务能力的评估。
　　1.NGN QOS的目标
　　NGN QOS不同于传统的IP QOS，NGN QOS希望能在IP网络上为电信业务提供质量保证，从这一意义上说，NGN QOS可理解为电信级的IP QOS。NGN QOS需要解决的是多业务承载的QOS问题，而不是提供一个通用的IP流量的QOS解决方案。
　　2.NGN QOS的问题
　　随着DWDM与ASON等光传输技术的发展，底层的传输层可提供的链路带宽越来越宽，智能化水平越来越高，价格也越来越便宜，可通过过量提供宽带辅以一定的流量工程技术，使得NGN 的QOS在短期内得以实现，但长远看来，还存在一些问题：
　　（1）过量提供常会牺牲资源的利用效率，在网络建设与运营成本较高的情况下，不断升级会给运营商带来很大压力。
　　（2）时间的变化对于IP网络流量分布不均匀的影响很大，即时采用流量工程技术，也难以实现动态调节流量。
　　（3）QOS问题是一个端到端的问题，网络边缘的QOS往往更难以控制，因此过量提供无法解决边缘接入的QOS问题。
　　（4）用户流量的需求是无穷的，无论网络宽带增长有多快，都将很快被用户的流量消耗掉。
　　因此，在IP网络建立针对业务流量的QOS机制是当务之急，而不是依赖于简单的过量提供。
　　 3. NGN QOS的保障与实现
　　目前解决NGN的QOS的方法既不能单纯地采用IP过量宽带提供机制,也不能照搬PSTN/ATM的端到端QOS技术,而应该是两种技术的结合。只有在现有的IP的基础架构之上，结合电信网络的QOS机制与方法，才能够实现与满足业务需求的NGN QOS。
　　 对于业务的QOS保证可以在多个层面上采用多种技术相结合的方式来实现。一般可以采取以下的方法：
　　①为业务建立(IP)专网
　　②采用现有的、简单的QOS体系，比如IntServ/DiffSev,实现粗粒度的QOS；
　　③在应用层上解决问题，利用应用层技术（如内容分发网络CDN）缓解网络的QOS压力；
　　④改造网络层，包括容量扩充（实现过量提供）、部署流量工程；
　　⑤直接采用传输层技术，如利用ASON等智能光交换等技术实现。
　　以上所述的方法各有所长，①和③方法较为常见，④有实施难度但也被广泛应用，专网方式实现简单，可提供较好的QOS保证，但在多业务的支持与扩展性及灵活性会受到一定限制。
　　 笔者在此结合实际工作提出了MPLS承载网上结合VPN，流量工程TE等技术来保障NGN网络QOS的解决方案。
　　（1）ATM+IP+MPLS技术
　　利用ATM+IP+MPLS，实现网络第一层业务（如电路仿真、TDM类业务）、第二层传统数据业务（如ATM和VPN等业务）、第三层业务（如VOIP语音业务、因特网业务、IP VPN业务等）。
　　 多业务统一平台吸纳ATM技术中有关流量控制工程与操作维护管理（OMA）技术及思路，从而解决IP技术、IP应用无法满足语音、视频等多实时性要求很高的业务。采用虚拟路由器技术原理，即在ATM上运行OSPF路由协议与有关物理端口构成许多个虚拟路由器，使ATM技术适用于大量IP类业务的应用，并通过多协议标签交换(MPLS)技术将IP技术与ATM技术完美融合，使ATM与IP技术在性能上得到本质的提升，且获得更广泛的应用。
　　随着MPLS技术的逐渐完善，IP流量的迅速增加，已将大容量路由器增加了ATM技术中的流量控制工程功能，如增加了操作维护管理（OAM）功能，来解决路由器的通信质量问题；增加ATM和MLPS互通的功能模块来实现ATM和MLPS的互通，并实现ATM业务及各种传统数据业务MPLS设备上的传送。
　　（2）MPLS+VPN技术
　　由于不同业务有不同的QOS，通过划分虚拟专用网（VPN）而形成独立的逻辑业务网，在统一网络平台上来实现各种业务。
　　统一网络平台所采用的VPN具有两种方式：一种是ATM PVC组成的VPN，另一种是采用MPLS技术的IP VPN。通过这两种VPN技术的结合，实现了在一个平台上划分各个业务VPN的目的。
　　采用MLPS技术的IP VPN与采用ATM PVC技术的VPN相比，前者不但可以提供第二层服务，还可提供第三层服务，使得业务组网更加灵活，及通过网络中不同的IP端口组合起来形成逻辑上独立的一个IP交换网络，同其他的IP端口隔离开来，为某个用户组提供服务。这样，在一个物理的网络上，可通过IP VPN功能提供多个逻辑上的IP网络，保证数据的安全性与隔离性。增加新的IP VPN只需要通过网络对交换机配置就可以完成，不需要任何外部设备。
　　（3）TE+Diff-serv技术
　　电信运营商NGN网实际建设时，在MPLS承载网上主要从网络流量工程(TE)设计与Diff-serv技术两个方面保证QOS，网络流量工程TE设计根据现网的运行经验和话务流量模型，合理地设计网络拓扑和配置网络协议，规划流量的主要路径与备份路径，尽量保证在正常情况和单点故障情况下网络无阻塞转发；并通过基于MPLS的Diff-serv技术提供补充，在异常情况下严格保证高优先级业务额QOS，尤其是目前NGN的主要业务―语音业务。
　　目前保证QOS的较好方法是对重要的流量采取业务更高的传送优先权，这样，即使是在繁忙、拥塞的时候依然可以保证VoIP的质量，因此在现在可用的技术中，Diff-serv较适合NGN的要求：IP核心层可以采用Diff-serv等IP CoS技术，甚至可以采用MPLS VPN技术单独为NGN划分一个保证带宽的VPN网络。接入层可以在LAN交换机上采用VLAN技术专门为话音接入提供一个VLAN，如果用户通过宽带接入服务器（BRAS）接入，可以在BRAS上进行策略控制，通过在上联带宽上设置优先级，确保上联带宽优先分配给语音流。当通过IAD进行话音和数据的混合接入时，IAD上应该进行策略设置，以保证话音流优先，确保下挂的以太网接入流量不会对语音流产生影响。
　　4.结束语
　　NGN QOS的保障与实现，需要通过多种技术的结合。而对于电信运营商而言，面临的挑战是如何使用一种有效率而现实的方式来为不同的业务提供满意的端到端QOS保证，同时还要考虑全网的性能，从而实现网络的可管理，可控制和可运营。
　　
　　参考文献：
　　［1］赵宇红，姚越.下一代网络的QOS保证机制［J］.科技资讯,2008(32)
　　［2］王水恕.通信网新技术［M］.人民邮电出版社，2007
　　［3］林俐，朱晓洁等.下一代网络（NGN）组网技术手册［M］.机械工业出版社，2009

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