華為:HQoS確?;居啦坏艟€
LTE作為新一代寬帶無線移動(dòng)通信的領(lǐng)軍技術(shù),具備更高的數(shù)據(jù)傳輸率、更靈活的頻譜帶寬配置、更小的系統(tǒng)時(shí)延、更低的運(yùn)營成本、更多樣化的業(yè)務(wù)、以及無縫移動(dòng)性等特點(diǎn)。
在LTE階段,單基站/單載扇的峰值速率預(yù)計(jì)達(dá)到3G基站的10倍以上,而且峰值速率是均值速率的4-6倍。和比較3G相比,更容易發(fā)生擁塞,如果不部署QoS,信令、語音等高優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)得不到保證,造成業(yè)務(wù)中斷。
本文重點(diǎn)關(guān)注eNodeB和aGW之間移動(dòng)承載網(wǎng)絡(luò)相關(guān)QoS技術(shù)應(yīng)用。華為移動(dòng)承載方案采用ATN系列設(shè)備和CX系列設(shè)備構(gòu)建的無線接入網(wǎng),具備優(yōu)秀FMC承載能力和簡單靈活的組網(wǎng)形式。從CSG到RSG之間采用層次化的設(shè)計(jì),適合規(guī)模較大的網(wǎng)絡(luò)承載。組網(wǎng)示意圖如下所示: IP/MPLS QoS簡介
1、QoS模型
IP服務(wù)模型,是指一組端到端的QoS功能,通常QoS提供以下三種服務(wù)模型:
Best-Effort service(盡力而為服務(wù)模型)
Integrated service(綜合服務(wù)模型,簡稱Intserv)
Differentiated service(區(qū)分服務(wù)模型,簡稱Diffserv)
DiffServ模型,可以滿足用戶不同的QoS需求。與Integrated Service不同,它不需要信令,即在一個(gè)業(yè)務(wù)發(fā)出報(bào)文前,不需要通知路由器。對Differentiated Service,網(wǎng)絡(luò)不需要為每個(gè)流維護(hù)軟狀態(tài),它根據(jù)每個(gè)報(bào)文指定的QoS標(biāo)記(著色結(jié)果),來提供特定的服務(wù)。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)擁塞時(shí),根據(jù)不同的服務(wù)等級(jí)要求,有差別地進(jìn)行流量控制和轉(zhuǎn)發(fā)來解決擁塞。采用相對優(yōu)先權(quán)機(jī)制,有區(qū)別地控制不同信息流的分組聚類和轉(zhuǎn)發(fā)行為,從而在保證服務(wù)質(zhì)量和解決擁塞之間取得一個(gè)良好的折衷。
2、HQoS
傳統(tǒng)的QoS采用一級(jí)調(diào)度,單個(gè)端口只能區(qū)分業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí),無法區(qū)分用戶。只要屬于同一優(yōu)先級(jí)的流量,使用同一個(gè)端口隊(duì)列,不同用戶的流量彼此之間競爭同一個(gè)隊(duì)列資源,無法對端口上單個(gè)用戶的單個(gè)流量進(jìn)行區(qū)分服務(wù)。
HQoS即層次化QoS(Hierarchical Quality of Service),是一種通過多級(jí)隊(duì)列調(diào)度機(jī)制,解決Diffserv模型下多用戶多業(yè)務(wù)帶寬保證的技術(shù)。
HQoS采用多級(jí)調(diào)度的方式,可以精細(xì)區(qū)分不同用戶和不同業(yè)務(wù)的流量,提供區(qū)分的帶寬管理。為了實(shí)現(xiàn)分層調(diào)度,HQoS采用樹狀結(jié)構(gòu)的層次化調(diào)度模型,HQoS層次化調(diào)度中,可以只有一層中間節(jié)點(diǎn),實(shí)現(xiàn)三層調(diào)度結(jié)構(gòu);也可以有多層中間節(jié)點(diǎn),實(shí)現(xiàn)多層調(diào)度結(jié)構(gòu)。
3、MPLS QoS
在MPLS網(wǎng)絡(luò)中,路由器不會(huì)檢查IP報(bào)文頭的內(nèi)容,因此無法通過ToS或DSCP字段來進(jìn)行流量分類。一般目前網(wǎng)絡(luò)上提供最多4種類型的服務(wù),E-LSP就可以滿足了。
DiffServ體系結(jié)構(gòu)允許DS域內(nèi)的中間節(jié)點(diǎn)檢查并修改IP Preference、DSCP或Exp值,統(tǒng)稱COS(Class of Service)值,這會(huì)導(dǎo)致報(bào)文的COS值在IP網(wǎng)絡(luò)和MPLS網(wǎng)絡(luò)傳輸過程中都可能發(fā)生變化。
因此,在報(bào)文進(jìn)入MPLS網(wǎng)絡(luò)或從MPLS網(wǎng)絡(luò)離開進(jìn)入IP網(wǎng)絡(luò)時(shí),運(yùn)營商需要在MPLS邊緣路由器對COS(Class of Service)處理做出選擇:是否信任IP/MPLS報(bào)文已經(jīng)攜帶的COS信息。RFC3270中定義了三種COS處理模式:Uniform、Pipe和Short Pipe.
LTE QoS應(yīng)用
LTE無線層通過信令控制、資源預(yù)留等可端到端實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)層QoS控制,但隨著承載網(wǎng)的IP化,網(wǎng)絡(luò)擁塞、丟包、抖動(dòng)、延時(shí)等質(zhì)量問題將影響到LTE業(yè)務(wù)層的QoS質(zhì)量。無擁塞的IP承載網(wǎng)是不存在的,關(guān)鍵是發(fā)生擁塞之后,如何保障業(yè)務(wù)質(zhì)量。
LTE基站承載QoS有兩個(gè)關(guān)鍵需求:一個(gè)是保障高等級(jí)的業(yè)務(wù)優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā),這是傳統(tǒng)Differ-Serv的概念,另一個(gè)是保障在發(fā)生擁塞時(shí)重要基站業(yè)務(wù)可用(如災(zāi)難或者重大事件發(fā)生時(shí),政府機(jī)關(guān)、醫(yī)院、學(xué)校等重要區(qū)域的基站)。這就要求承載網(wǎng)能夠支持分層QoS(H-QoS)處理能力,能針對不同基站和不同業(yè)務(wù)執(zhí)行層次化的隊(duì)列調(diào)度能力,確保重要基站永不掉線。
eNodeB接口板傳輸?shù)臄?shù)據(jù)類型有以下四種:S1/X2接口業(yè)務(wù)(分為控制面和用戶面)、O
eNodeB分類業(yè)務(wù)的QoS需求:
用戶面業(yè)務(wù):
實(shí)時(shí)業(yè)務(wù):
QCI(QoS Class Identifier)類型為1~5的業(yè)務(wù)。實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)要求嚴(yán)格保證帶寬,QCI類型為1~4的業(yè)務(wù)要求保證GBR(Guaranteed Bit Rate),QCI類型為5的業(yè)務(wù)要求保證min_GBR.實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)不允許丟包,也不能大量緩存數(shù)據(jù)導(dǎo)致時(shí)延增加,否則會(huì)嚴(yán)重影響業(yè)務(wù)質(zhì)量。
非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù):
QCI類型為6~9的業(yè)務(wù)。非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)沒有GBR要求,帶寬不足時(shí)可以降低業(yè)務(wù)的吞吐率、進(jìn)行數(shù)據(jù)緩存,但是為了給非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)提供基本的業(yè)務(wù)質(zhì)量保證,也會(huì)為非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)預(yù)留min_GBR.
控制面業(yè)務(wù):
流量比較小,并且和各種網(wǎng)絡(luò)KPI(Key Performance Indicator)指標(biāo)關(guān)系密切。因此需要優(yōu)先保證其傳輸,防止丟包。
OM業(yè)務(wù):
OM MML(Man-Machine Language)業(yè)務(wù)為OM操作維護(hù)類業(yè)務(wù),流量較小,要求優(yōu)先發(fā)送;
OM FTP(File Transfer Protocol)業(yè)務(wù)為OM上傳/下載業(yè)務(wù),流量波動(dòng)較大,要求優(yōu)先級(jí)低于其他業(yè)務(wù),但要保證最小帶寬。
IP時(shí)鐘業(yè)務(wù):
包括控制報(bào)文和時(shí)鐘報(bào)文,流量較小,均要求優(yōu)先發(fā)送、保證帶寬。
共傳輸場景下的過路數(shù)據(jù)流:
此業(yè)務(wù)eNodeB無需額外處理,與本基站其他數(shù)據(jù)的處理方式相同,即根據(jù)其攜帶的DSCP進(jìn)行差分服務(wù)調(diào)度。
eNB業(yè)務(wù)流優(yōu)先級(jí)對照表: