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演进中的IP-QoS电信网络架构

2003-10-08 00:00:00   作者:   来源:   评论:0  点击:




  目前,多数运营商对于电信业务网的承载主要采用IP专网的方式,如专门的VoIP网和专门的视频会议网。其主要思路是将IP专网直接架构在SDH或ATM网之上。这是非常浪费资源的方式,还加大了运维成本,不利于新业务的推出。另一种常用方法就是加大IP层之下SDH和ATM的传送能力,即“过带宽解决方式”。这种方式也是以牺牲运营商巨大投资为代价的。
  为此,电信运营商一直致力于采用基于Internet理念的IP网技术来作为下一代网络技术的统一平台,但随时间的推移,人们设想中的基于IP和MPLS的多业务网并未真正得以实施,QoS和流量管理都没有得到很好解决,多播几乎没有实施,安全性问题基本上没有解决,这些问题日益强烈地在冲击电信业务,简单的将Internet技术用于电信网也是行不通的。其根本原因是,现有的因特网只适合传送非实时的数据类业务,如www、FTP、E-mail等。而今,宽带接入的迅速增长已导致了运营商的IP网络架构得以膨胀式地扩张。几年前,VoIP业务首先被引入到IP网络中来,但其服务质量未得到解决。更进一步的是,运营商为增加赢利空间、拓展用户群,也正在尝试在此单一而庞大的IP网络上能够提供越来越多的新型增值服务,尤其是交互式的个人多媒体通信。然而,由于不同的应用会产生相当不同的需求。例如,对电子医疗应用而言,传送的精确性将比延时和抖动更为重要;而对于IP电话应用而言,抖动和延迟是至关重要的,应当被尽力减少。
  各运营商和设备提供商都在积极开展相关研究并达成了一致结论:实现统一的支持QoS能力的电信级多业务IP网络是发展的趋势。现存的解决方案包括RSVP、IntServ、DiffServ,、MPLS、TE、策略管理、QoS信令等,但这些解决方案并未能使得QoS的问题得以根本解决。而且,目前各设备制造商实现QoS的方式不尽相同,对QoS的理解也很不一致,成为端到端QoS未能得到有效保证的主要障碍。
  在IP网络中支持端到端QoS能力的标准化方面,IETF和ITU-T发挥了各自的作用,其中IETF致力于各种具体实施协议的制定,而ITU-T则更偏重于整体框架的制定和IP性能指标体系的构建。此外,MSF(城域网交换论坛)、Internet II和IPCablecom也提供了多种的多种端到端IP QoS解决方案。
二、IP QoS电信网络架构中的关键构件
  对电信营运商而言,现在面临的挑战是如何以一种非常有效而现实的方式来为不同的业务提供满意的端到端QoS保证,同时还要充分考虑到整个网络的性能。电信运营商拟采用的承载级QoS架构需要具备可扩展性、可靠性、可操作性和可管理性。
  IP QoS架构中的关键在于形成一组通用的网络运行机制来控制网络对某一业务需求进行正确的响应。具体可体现为一网络元素,或用于网络元素间的信令,或用于控制和管理穿越网络的业务流。IP QoS电信网络架构的关键构件可归属于三个平面,即控制平面、数据平面和管理平面。如图1所示。

图1 IP QoS电信网络通用架构

  其中,控制平面包含了与业务流行走路径相关的机制,这些机制包括了允许控制、QoS路由及资源预留;数据平面包含了与用户数据流处理相关的机制,这些机制包括了缓存器管理、拥塞避免、包标记、队列和调度、业务流分类、业务流策略和流量整形;管理平面包含了与运营、管理相关的机制,这些机制包括了服务等级合同(SLA)、业务流恢复,计量和记录。

图2 集中管理下的预配置叠加MPLS网络为基础的IP QoS电信网络架构

  在图2中,这一架构由三层组成: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。

图3、LBN示例

  一个逻辑承载网络(LBN)由边界路由器、中间汇接路由器和节点间的LSP组成(如图3所示)。边界路由器可以被视为本地交换机。汇接路由器可以被视为汇接交换机;根据容量规划的结果,其中某些被指定为核心路由器。域边界路由器被视为长途交换机。路由器间的标记交换路径(LSP)可以被视为中继(trunk),在汇接路由器处完成加入(joint)及汇聚(converge)。


  很明显,无论从业务开展还是从技术实施的角度出发,服务质量(QoS)保证都是在IP网络上支持各种实时应用所需考虑的最重要因素。由于IP网络固有的无连接的特征, 使得在IP网络中保证端到端的QoS成为一项艰难的工作。目前,VoIP、视频服务及NGN、3G中各种交互式多媒体业务的开展已经成为电信运营商能否成功运营这些业务的关键所在。同时,QoS也已成为当今网络技术研究、标准化工作的一个极为活跃课题。有鉴于此,国内的电信运营商和设备制造商会持续跟踪这一领域的进展,通过研制和试商用具有实用性的解决方案来析解决这一电信业的难题。

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