基于电信ip承载网的qos研究与实现

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堕塞坚皇奎堂堡主竺塑生堂竺丝苎整三主主里壁望!呈垄塾塑g!!璺堡塑量网络可靠性设计：尽量缩短故障切换保护时间，提高用户满意度，设计过程中主要考虑因素包括故障影响范围、故障保护技术复杂度和故障保护技术能够达到的效果；技术实现上采用协议快速收敛、路由计算和FRR等可靠性技术，解决可扩展性问题。通过本期项目建设，中国联通总部将拥有一个高品质、高可靠性、高安全性和高QoS、符合先进网络技术发展趋势的IP承载网，并为基于NGN的长途软交换业务核心承载平台演进打下坚实的基础。2．2联通IP承载网QoS指标定义●2．2．1QoS指标定义从狭义意义上看，IPQoS是指IP网络的一种通信质量保证能力，即在IP网络上，为特定的业务提供其所需要的服务。中国联通IP承载网承载了对于服务质量要求非常高的语音、信令业务，未来还需要承载3G的移动多媒体业务。所以网络的QoS设计十分关键，衡量狭义范围下IPQoS的技术指标包括如下几个重要的参量：(1)带宽／吞吐量：指网络的两个节点之间特定应用业务流的平均速率i(2)时延：指数据包在网络的两个节点之间传送的平均往返时间；(3)抖动：指时延的变化；(4)丢包率：指在网络传输过程中丢失报文的百分比，用来衡量网络正确转发用户数据的能力；中国联通IP承载网QoS的指标，时延、抖动、丢包率要求见2．1表2．1中国联通IP承载网QoS参数表 南京邮电大学硕士研究生学位论文第二章中国联通IP承载网QoS总体部署2．1．2网络高可靠性指标定义网络的高可靠性是广义范畴下QoS性能指标n3。IP承载网可靠性包括设备本身可靠性和网络可靠性，承载层设备本身必须达到99．99996可靠性要求，网络切换保护能力核心层具备50ms级别故障保护能力，全网具备小于700ms的端到端故障切换保护能力，网络应达到表2．2指标要求：表2．2联通IP承载网协议收敛时间参数曩曩IGPIS—IS全网性收敛<700msMPLSFRR当主用路由器宕机时，业务切换时间<100msMP—IBGP在正常负载情况下本端故障恢复时间<700mS媒体网关等’在正常负载情况卜．本端接入CE设备倒换<700ms同时IP承载网必须具有完善的故障定位、故障排查等功能，为网络日常维护监控管理、网络优化提供依据，同时应提供VPN策略部署工具，简化管理、提升系统的可维护性。2．3联通IP承载网Qo$体系架构2．3．1数据转发层OoS体系架构根据中国联通实际业务部署情况，IP承载网以链路轻载方式为主、以区分服务(Diff-Serv)技术为辅实现OoS保证。高带宽设计满足绝大部分情况下业务流量突发的要求；区分服务(Diff—Serv)提供不同等级的服务；满足高等级业务的突发，确保高等级的业务不受低等级业务的影响；从而将不同业务放在同一网络上承载，降低相互之间的影响。在联通IP承载网内所有的核心层路由器(CR：CoreRouter)、省汇聚路由器(PR：ProviderRouter)、接入路由器(AR：AccessRouter)的互联端口上实施队列调度，在所有AR的入端口上实施标记。IP承载网不信任其他Diff—Serv域的QoS标记‘引。6 南京邮电大学硕士研究生学位论文第二章中国联通IP承载网QoS总体部署2．3。3网络控制层OoS体系结构在目前QoS技术不完善的情况下，良好的网络控制机制是十分重要的，高可靠性的设备、冗余度高的网络体系架构也是必须的。“结构决定功能"几乎是自然界内一条法则，有什么样的结构，决定什么样的功能，中国联通IP承载网也遵循这一规律。电信级IP承载网结构规划与传统的互联网结构规划是大不相同的，在体系结构上灵活采用了BGP协议中的双团体(COMMUNITY)属性叠加本地优先属性(LOCAL_PREF)，使一张物理网络形成两张逻辑双平面网络，采用相互备份的工作机制。●在电信级IP承载网内为了得到高可靠性和高可用性：使网络中各节点的流量和工作负荷从整体上达到均衡；使网络中任何一条中继链路或节点设备出现故障时具备良好的冗余性，业务流量能够在规定的时间内快速切换，在宏观控制层面上引入QoS策略路由属性、MPLS流量工程(TE：Traffic．Engineer)和快速重路由(FRR：FastReroute)等技术是必要的。7 南京邮电大学硕士研究生学位论文第三章数据转发层QoS部署3．1数据转发技术的发展历程传统IP报文转发是基于逐跳式的，每个转发数据的路由器都要根据IP包头的目的地址查找路由表来获得下一跳的出口，这是一个繁琐又效率低下的工作过程，主要有如下两种因素造成：(1)传统路由的查询必须对路由表进行多次查找、递归搜索；(2)因路由匹配遵循最长匹配原则，迫使路由器的交换引擎必须用软件来实现，用软件实现的交换引擎和ATM交换机上用硬件来实现的交换引擎在效率上无法相抗衡。在数据通信领域，IP和ATM曾经是两个互相对立的技术，各个IP设备制造商和ATM设备制造商都曾努力占主导地位，最终这两种技术逐渐走向融合，相互取长补短，迅速推动了MPLS(Multi—ProtocolLabelSwitching)技术的诞生。MPLS技术结合IP技术信令的灵活性和ATM交换引擎高效的优点。MPLS是一种多协议标签交换技术，在数据转发层面上它兼有第二层交换的分组转发技术和第三层路由选择技术的优点，旨在解决当前IP网络环境中存在的许多问题。MPLS的实质是当IP包进入MPLS网络时被分配一个短小、长度固定、具有本地意义、能区别于其他信息流的标签作为MPLS头来封装这个IP包，MPLS网络转发机制依据这个标签，该标签告诉分组路径上的交换节点如何处理和转发数据，在离开MPLS网络时解封装MPLS头。MPLS头包括一个二十比特的标签，一个三比特的扩展域(最初被定义为扩展，现在使用为CoS-B艮务类型域)，一个比特的标签栈指示，还有八个比特的TTL(time-to-live)域。MPLS技术不用改变现有的路由协议。MPLS技术综合了第二层的交换和第三层路由的功能，将第二层的快速交换和第三层的路由有机地结合起来，第三层的路由在网络的边缘实施，在MPLS网络核心层采用第二层交换。这样各层协议可以互相补充，充分发挥第二层良好的流量设计管理以及第三层”Hop-by-Hop”路由的灵活性，实现端到端的QoS保证Ⅱ1。 南京邮电大学硕士研究生学位论文第三章数据转发层QoS部署3．2MPLS网络环境下的QOS部署作为下一代电信级承载网络的备选方案，MPLS技术是迄今为止保证QoS能够顺利在IP网络中部署的最主要技术¨1。MPLS的服务质量概括来说就是要提供有一定带宽保证、时延限制和服务等级要求的标记交换路径(LSP-LabelSwichingPath)，对于整个网络来说就是要实现资源的可知、可管控。中国联通IP承载网成功引进基于MPLS的QoS技术，其根本原因是基于MPLS多协议标签交换特点，短而固定的分组位于链路层包头和网络层包头之间，其中3个实验(EXP：Experimental)比特位通常用于服务等级(COS=ClassofService)。Diff-Serv对服务质量的分类和标识机制和MPLS的标签分配十分相似，MPLS通过将差分服务点码(DSCP：DifferentiatedServicesCodePoint)中的类别选择点码(CSCP：ClassSelectorCodepoint)映射到MPLS标签中的EXP来实现Diff-Serv∞1。这样在MPLS转发数据时，‘依据EXP字段信息来执行QoS策略，EXP字段信息向上可传递到DSCP中，向下可传递到priority中，同IP层和链路层的QoS策略保持一致。同时MPLS是一种面向连接的叠加模型，可以较好地支持差分服务。MPLSDiff-Serv能够方便地将各种聚合行为(BA：BehaviorAggregate)映射到LSP隧道上。通过Diff-Serv，可以顺利实现中国联通IP承载网内端到端的QoS，实现过程图3．1联通IP承载网MPLS标签协议架构设计示意图西 塑室坚皇奎堂堡主堑窒竺堂垡丝苎：箜三兰鏊塑堑垄星旦!!塑量中国联通IP承载网在设计规划上采用了端到端MPLS_vPN的技术来构建LSP逻辑链路，接入层的MGW、SGSN、GGSN等网元直接对接到PE(ProviderEdgeRouter)路由器上，不存在非MPLS标签交换的环节。MPLS将三层非面向连接的路由机制映射为二层面向连接方式的标签交换机制，形成由一串标签确定的LSP。标签的分发是基于转发等价类(FEC：ForwardingEquivalenceClass)，FEC是基于目的地址报文集合。在分组转发之前就已经有了一条从源端到目的端的LSP路径，这让QoS的保证可以建立在全程全网的范围内，为实现端到端的QoS提供了良好的网络结构基础，其实现过程如图3．2所示：图3．2联通lP承载网LSP隧道示意图在专网方式下，用户和业务流量是可预测、可规划的，因此可以和PSTN一样规划IP网络带宽，使IP专网的业务流均能得到严格的QoS保证：3G电路域、分组域、大客户专线等被封装在不同的VPN内，接入路由器根据入端口报文的不同QoS要求将流量分别导入不同的VPN中。3．2．1MPLS标签协议相关技术(1)LDPLSP标记分发协议(LDP=LableDistributionProtocal)是MPLS路由器分发标签和维护标签路径的基础协议，目前广泛的应用在VPN服务的提供上，它具有组网简单、配置容易、可以提供路由拓扑驱动建立LSP、可以支持大容量LSP等优点。LDPoverRSVP使用的LDPLSP，是LDP通过RemoteSession创建的LSP，它的出接口是Tunnel的出接口。。 南京邮电大学硕士研究生学位论文第三覃数据转发层QoS部署(2)RSVPTE资源预留协议(RSVP；ResourceReserveProtoc01)是一种基于TCP／IP的传送层协议。通过RSVP协议，主机可以向网络申请特定的QoS，为特定的应用程序提供有保障的数据流服务。同时，RSVP在数据流经过的各个路由器节点上对资源进行预留，并维持该状态直到应用程序释放这些资源。RSVP—TE协议对RSVP进行了扩展，能够携带带宽、部分明确路由、着色等约束参数，通过流量工程的约束路由计算建立满足这些约束条件的LSP，完成链路，节点备份，负载均衡等功能。(3)LDPOVERRSVP在RSVPTE域建立好隧道，同时使能了LDP的RemoteSession，并且开启IGPFA，让路由以TE的隧道接口作为出接口。这样，LDP就会通过RemoteSession发送LabelMapping消息，把LSP建立起来，使LSP的出接口为TE的隧道接口∞3。(4)MPLSL3VPNMPLSL3VPN是一种基于路由方式的MPLSVPN解决方案，ITEFRFC2547中对这种VPN技术进行了描述，MPLSL3VPN也被称作是BGP／MPLSVPNs。MPLSL3VPN采用32位长的VPN标识符嵌入到IP包中，形成一个VPNIP地址。BGP路由协议可以对VPN-IP地址进行路由寻址，但转发数据包则要求多协议标签交换技术MPLS。基于BGP扩展实现的三层VPN，其标准是基于RFC2547及相关草案。BGP／MPLSVPN用于解决用户网络IP层互连问题、地址隔离问题VRF—PE设备上多个路由表，保证用户路由独立性／私有性。通过MP-BGP协议分发VPN路由和标记，通过Route-Target实现VPN拓扑发现、并过滤不同VPN的路由n1。3．2．2基于MPLS的集成服务(Int-Serv)Int-Serv主要引入了一个重要的网络控制协议RSVP。RSVP的引入使得IP网络为应用提供所要求的端到端的QoS保证成为可能。Int-Serv尽管提供QoS保证，但其扩展性差。因为其工作方式是基于每个流的，这就需要保存大量的与分组队列数成正比的状态信息。此外，RSVP的有效实施必须依赖于分组所经过路径上的每个路由器。在骨干网上，业务流的数目可能很大，因此要求路由器的转发速率很高，这使得Int—Serv难于在骨干网上得到实施。 南京邮电大学硕士研究生学位论文第三章数据转发层QoS部署3．2．3基于MPLS的区分服务(Diff-Serv)Diff-Serv采用边缘监管、分配和业务优先级的结合，为不同QoS要求的应用分配不同的服务优先级，从而满足不同业务的QoS要求。其基本思想是在网络的入口处为每个数据包分类，并在数据包中标记相应的区分服务代码点DSCP，用于指示数据包在网络转发路径的中间节点上被处理的方式。在网络内部的核心路由器中只保存简单的DSCP与每跳行为(PHB：Per-HopBehavior)的对应机制，根据数据包头部中的DSCP值对数据包进行相应优先级转发，而业务流状态信息的保存与流量控制机制的实现都在网络边界节点进行，内部节点是与状态无关的。这种“边缘分类，内部转发”的设计避免复杂性，具有良好的可扩展性。目前，IETF推荐的实施IPQoS的模型是基于RFC2475的不同等级的区分服务(Diff-Serv：DifferentiatedServices)结构。它采用IP报头中的ToS字节中的六位来区分不同等级的IP报，这六位称DSCP；剩下的两位是显式拥塞标志(ECN：ExplicitCongestionNotification)嘲，在两边终端的TCP层面进行拥塞控制，避免丢报。RFC2475同时还定义了网络中要实施IPQoS网络设备的行为，对每一个IP数据报采取的一系列动作，包括：分类(Classifier)、条件判断(Conditioner)和队列(Queues)。在实际的网络中，分类和条件判断通常是相结合的，简称为标记，它的作用是将不同的数据流分类并打上标记，下一级设备往往可以利用上一级设备的标记，因此，在一个运营商的网络中，通常是在与用户直接连接的设备上进行标记，也称边缘标记。队列是实现等级服务的基本手段，网络中的每一台设备都必须支持相同的队列算法和方式，整个网络才能达到预设的等级服务。中国联通IP承载网工程中采用Diff-Serv架构。在MPLS网络中，标签交换路由器(LSR：LableSwitchRouter)是根据MPLSshim报头作转发的，所以在IP报头的DSCP数值需要映射到网络内部，MPLS报头分配了3bit的CoS字段，如何将6比特的DSCP字段映射到3比特的CoS字段中去?有如下两个解决方案：●(1)MPLSE—LSP模式E-LSP模式是在标签边缘路由器(LER：LableEdgeRouter)上将IPDSCP部分字段映射至UMPLS的EXP位，通过EXP位向LSR表示分组的QoS要求，这样一个LSP最多可支持8个服务等级；LSR根据标签和EXP对分组进行队列调度，根据EXP进行报文丢12 南京邮电大学硕士研究生学位论文第三章数据转发层QoS部署弃，同一LSP中的分组可能被分到不同的队列，E-LSP方案将一个或多个DSCP值映射到一个CoS值，CoS值又对应待定的PHB(调度和丢弃优先级)，转发过程中标签决定转发路径，CoS字段决定PHB。CoS值的设定可以是根据DSCP字段中的数值来映射获得，也可根据业务具体需求自定义：一条E_LSP最多可以传送8个级另UPHB的数据包。此方案映射过程简单：一条LSP上最多承载8个级另jIJPHB有利于节约标签；由于PHB信息由CoS字段携带，无需信令传递，所以不需要新的信令，更易于控制。但存在6比特DSCP空间大于3比特CoS的空间，在映射过程中丢失了一些信息，使MPLS网络无法更加细致地感知上层网络的服务质量要求。8个等级的PHB对中国联通未来3年的业务应用已经够用了。中国联通IP承载网采用的是E_LSP模式，体系结构如图3．3所示：广@誓翌霎蚕鋈曩委豳，一⋯⋯⋯，、PL@鍪互瑟覆笺誓圆，·一一一一一一一一一一一’、、《-____∞o____—-_“‘o=o---_“基于用户／业务的分：广C二二二二二二=二二二卫韶忙：]睹耸曲IWF1(_。：．—_————_—_——nQ类、标记等oS策略，I”。L一i)、．。、f。，￡：_．LS、、j一一，’一一一⋯一一一。、：CAR进行流量限制，：重新标记业务的优{l先级。图3．3联通IP承载网E—LSP隧道示意图但随着对业务的深度感知，承载网在传送不同业务时也需要更为细化的QoS等级。为了全面的支持PHB等级，于是有了L-LSP方案。(2)MPLSL_LSP模式L-LSP模式是在LER上将DSCP字节映射为一个LSP，通过Label和EXP位向LSR表示分组的QoS要求；LSR根据Label对分组进行队列调度，根据EXP进行报文丢弃，同一LSP中的分组被分到同一个队列；L-LSP需要通过约束路由标签分发协议(CR-LDP)或RSVP扩展来建立。同时DSCP映射至ULable+CoS字段。在转发过程中，标签决定数 南京邮电大学硕士研究生学位论文第三苹数据转发层QoS部署据包转发的LSP路径并为其分配调度行为，而CoS字段则是数据包丢弃优先级信息。因此，PHB是由标签和CoS共同决定的。此时，一条L_LSP可以传送单--PHB的数据包，或者具有相同调度政策、不同丢弃优先级的多个PHB的数据包。此方案完全支持6比特DSCP，但标签与PHB有着密切联系，在建立LSP时需要传送PHB的信息。相对E_LSP来说，这时候用到了更多的标签，而且由于标签不但携带了路径信息而且还具有调度策略，会影响标签的合并，需要使用更多的标签，保存更多的信息，影响其扩展性。同时要支持L_LSP需要在对标签分发协议进行扩展，将会增加信令的复杂度。3．3数据转发层QoS策略部署．根据中国联通实际业务情况，IP承载网以链路轻载方式为主、以区分服务(Diff-Serv)技术为辅实现OoS保证。高带宽设计满足绝大部分情况下业务流量突发的要求；区分服务(Diff—Serv)提供不同等级的服务；满足高等级业务的突发，确保高等级的业务不受低等级业务的影响；从而将不同业务放在同一网络上承载，降低相互间的影响。本次所有的CR、PR、AR的互联端口上实施队列调度，在所有AR的入端口上实施标记。IP承载网不信任其他Diff-Serv域的QoS标记。IP承载网中QoS的实施达到以下的目标：(1)带宽保证：各队列所配置的带宽要得到保证。绝对优先队列优先使用带宽，优先保证其带宽，但该队列应该有最高带宽限制。后来实践证明，高优先级别的队列是可以得到保证。(2)带宽分配：各队列的空闲带宽可以被其他队列使用；各队列按照优先级顺序(或原带宽分配比例)使用空闲带宽，同时对PQ进行限速。为高等级业务提供的网络性能指标总体上优于低等级的网络性能指标。(3)速率限制：可以对出方向和入方向的业务流量分别进行限制。3．4数据转发层QoS的具体实现3．4．1数据转发层QoS分类和标记策略Diff-Serv技术体系中，将QoS需求相近的业务流分成一类，减少调度算法所处理的队列数，减轻路由器的处理压力。需要在网络边缘对业务流量进行分类和标14 南京邮电大学硕士研究生学位论文第三章数据转发层QoS部署记，以便网络中的每一台设备能够根据这个标记执行相同的PHB(Per—HopBehavior)，获得端到端的OoS质量保证。网络体系结构如图3．4所示：双向的优先级保障图3．4联通IP承载网QOS部署示意图3．4．2OoS业务等级规划结合IP承载网自身特点，IP承载网定义8个标记，8个业务等级，具体对应关系如表3．1所示。QoS的策略必须与业务需求和规划完全一致，否则就不能完全体现业务的需求。其中带宽预留参数是根据各类优先等级业务所占用网络容量的百分比来预留链路的带宽，为了防止PQ队列抢占其余队列的带宽，甚至抢占网络控制队列的带宽，所以对PQ进行限速。IP承载网以轻载为主，单条链路的流量不超过链路带宽的50％。3．4．3IP承载网分类和标记IP承载网中设备识别业务并实现QoS分类的依据是各种标记字段、端口(物理端口、逻辑端口和子端口)、源／目的MAC地址、源／目的IP地址、IP层协议端口、应用层源／目的端口和BGP属性等。使用IPPrecedence、IPDSCP、MPLSEXP和802．1p等字段标识QoS等级。IPPrecedence、MPLSEXP和802．1p等字段均为3位8个等级，IPDSCP则有8位64个等级。使用IPDSCP的前三位来标识8个等级，后三位均设为0。以上几个字段标识的映射关系如表4所示。本次工程不对客户端(CE：Customeredge)路由器、交换机实施标记分类和队列调度。连接公众用户的CE交 妻室墅皇奎堂堡主堕壅生堂垡丝壅兰三童墼塑堕垄星旦!!塑墨换机端口根据实际情况进行限速，连接软交换媒体网关的CE交换机端口不做限速。对电信级业务、网管、计费、视频等内部业务，基于端口进行分类和标记，具体标记值见规划表3．2；对大客户VPN业务可以根据多种方式根据协议进行标记和分类。表3．1联通IP承载网OoS业务等级规划表羹嚣羹麟繁蘩鬻纂臻。势鍪荔黪，黧裁灞㈣瓢一善二雾誊鹫⋯删何，彩盖囊豢霪鬓i覆篓§囊黍l蘑i≮錾貔枣磐垂。“j。。i．荔薹鬃高等级队列，带宽保证值为(CIR)5％，PIR网络控制管理控制流量7，6为80％2G／3G信令5高等级队列，带宽保证值(CIR)为10％，PIR业务为90％2G／3G语音4高等级队列，带宽保证值(CIR)为60％，PIR业务为90％2G／3G视频业务、移低等级队列，带宽保证值为8％，，PIR为90增值业务3动增值分组业务％低等级队列，带宽保证值为12％，，PIR为金业务公众VPN业务240％低等级队列，带宽保证值为4％，PIR为40银业务．公众VPN业务1％低等级队列，带宽保证值为1％，，PIR为40铜业务公众VPN业务0％表3．2联通IP承载网OoS分类和标记囊鬃警霪囊隧隧篷羹鬟鬃纛藏鬃!繁l纛缀鬻鬻霪囊戮二蒸i荔簇鬟攀保留给控制平面7111000(CS7)7保留给控制平面6l10000(CS6)6服务类型1(实时服务)5101110(EF)5服务类型2(符合SLS)4011010(AF31)4服务类型2(不符合SLS)3011100(AF32)3服务类型3(符合SLS)2001010(AFI1)2服务类型3(不符合SLS)1001100(AFl2)l1服务类型4(尽力而为)00(缺省)O016 南京邮电大学硕士研究生学位论文第三章数据转发层QoS部署对IP分组在IPPrecedence字段上做标记，以便于与MPLSEXP标记字段之间进行相互转换，兼容仅支持IPPrecedence的设备。对于仅支持IPDSCP的设备，要求按照表4在IPDSCP字段上做相应的标记。具体实现过程如图3．5所示：ip2mp&push!dscp40mpls2mp￡spopi’磊聪_mpLs一2ippo⋯p国嚣。伊t崦⋯⋯⋯⋯。图3．5联通IP承载网LSP隧道示意图在图3．5中，可以看到移除标签是，上层标签的EXP值将向下拷贝，在倒数第二跳路由器移除最后的标签时，将EXP值带入IPDSCP。前面介绍的QoS技术都是在IP层上实施的，在链路层上同样需要QoS技术保证，如果在链路层上得不到QoS技术保证，分组在链路层上的传输质量已经恶化，在IP层处理时，再好的QoS技术也是无济于事。QoS技术不仅需要端到端的保证，也需要自上而下的保证，只要分组在传输过程中经过这些层次处理，相应的层次必须有QoS保证。802．1Q协议在以太网的链路层头部定义了_个4字节的字段，里面包含有3比特的字段表示优先级信息，称为priority，CSCP和IP_precedence的定义与priority保持兼容，在二层转发时可根据priority信息作QoS保证，不需要分析三层报头。分组在链路层和IP层之间传递时相互拷贝信息，保持链路层和IP层QoS策略的一致性。．Diff-Serv模型与Int—Serv不一样，应用程序在发送分组前无须预先向网络申请带宽资源，它通过携带在IP分组头部的QoS参数信息，来通告自身的服务类别。网络中的各个节点只需根据这个分组头中的QoS参数信息进行相应的处理。Diff—Serv体系中定义3类服务，它们是FE类(ExpeditedForwarding加速转发类)，这类分组有着最高的优先级别，得到最优先转发处理；AF类(AssuredFordwarding保证转发类)，这类分组有着较高的优先级，将得到保证转发处理；一SO一8霪一口～霉薷i纯一；，■ 南京邮电大学硕士研究生学位论文第三章数据转发层QoS部署BF类(BestForwarding尽力转发类)，这类分组优先级最低，只作尽力而为的转发；在提供服务时，为属于同一类服务类别的分组提供同样的服务策略。Diff-Serv模型以流的“聚合类"(具有相同QoS服务类别的分组集合)为服务对象，对分组进行“粗粒度”的分类服务。如果分组已被正确标记了服务类别，下游节点只需对这些类别进行识别，按类处理，一般无须再进行复杂的流分类。在网络规模扩大时，无须增加额外的处理，因而具有良好的可扩展性，适宜于在骨干网络中应用。在Diff-Serv中，将传统IP分组中ToS字段重新定义为DS字段，通过标记分组的DS字段来申请不同等级的服务。DS字段的第0～5为称为DSCP，这6个字节中又分为2部分，第0～2位定义了服务类别，3比特代表8个服务码点，Diff-Serv体系将8个服务码点分为3类标准服务，5～7表示EF类；1"-4表示AFl～AF4类(统称AF类)，0表示BF类，服务码点的优先顺序与原来的ToS优先顺序保持一致。第3、4位定义了三类服务的丢弃优先级，即通常说的着色标记，共定义了3个丢弃优先级，最低的丢弃优先级代表绿色标记，最高的丢弃优先级代表红色标记，·．在流量超限时被丢弃。中间的丢弃优先级代表黄色标记，根据流量超限的程度做转发或丢弃处理。第5位固定为0，第6、7位保留。具有相同DSCP值的分组集合称为聚合行为(BA-BehaviorAggregate)。路由’器保存DSCP到每跳转发行为PHB的映射，PHB是指满足某类转发需求的行为，如流量监管、流量整形、队列管理等QoS行为。分组进入路由器时，根据其DSCP标记划归到一个BA并选取特定的PHB进行转发。在提供QoS服务时，网络边界路由器‘与内部路由器功能有所侧重，并像一个整体一样相互协作。Diff-Serv体系将复杂．的流分类和流量控制都推至边界路由器来完成。边界路由器主要完成复杂的流量分类、为分组打DSCP标记、流量的接入速率监管、访问控制等动作。区域内部路由器只需进行简单的流分类，对BA实施流量控制。这样做避免了Int-Serv模型中的基于每个流的复杂流分类及流控，从而使得DS网络内部的转发操作可以得到高效的实现。QoS的分类和标记策略，根据联通IP承载网的实际需要，详细定义了7类具体业务、1类缺省业务。7类业务对应不同的QoS标记，同时说明了QoS技术不仅需要端到端的保证，也需要自上而下的保证，事实上也实现了链路层的802．1Q优先级，IP层IP』recedence信息和基于MPLS的L2,SP链路的EXP信息自上而下的相’18 南京邮电大学硕士研究生学位论文第三章数据转发层QoS部署互映射和转换，最终保证中国联通IP承载网内的7类关键业务得到了全方位的QoS保证。3．5数据转发层流量管理在数据转发层面上，流量管理技术主要包括以下几个方面的内容：流分类、流量监管、流量整形、拥塞管理、拥塞避免。3．5．1流分类依据一定的匹配规则识别特定约束条件的分组。流分类是实施差异化服务的前提。一个流可以根据IP五元组和DSCP字段进行分类，也可以根据MAC地址进行分类，以及某个协议的端口号或子类型进行分类，如根据ICMP的TYPE、CODE数值分类。或者是多个条件的组合分类，访问控制列表和前缀列表都是常用的分类方法。3．5．2流量监管：对进入某个端口的某一类流进行流量管理，当流量超出限额时，可以采取一定的措施，降低优先级或丢弃，以保护业务流量永远处在可控范围之内，流量监管常用的措施是对某一类流或某个端口进行限速，3．5．3流量整形’流量整形(shaping)是一种主动调整流量输出速率的措施。对分组进行缓存，在有可用带宽时将数据发送出去，流量整形与流量监管的主要区别在于，由于整形对数据进行缓存，会增加延迟，而监管不会缓存数据，超规格的分组会被丢弃，上层会重传这些数据。流量整形只用于分组发送，流量监管多用于分组接受。3．5．4拥塞管理对于拥塞管理，通常是采用队列调度技术，每种队列调度技术都有相应的算法和调度策略，使得不同分类的流得到不同优先级的处理。队列调度技术可以解决特定业务的网络流量问题，并对带宽资源的分配、延迟、抖动等有着较大的影响。除先进先出队列(FIFO：FirstINFirstoUT)外，队列调度技术只用于数据的发送，以下是几种常见的队列调度技术：19 南京邮电大学硕士研究生学位论文第三章数据转发层QoS部署(1)FIFOFIFO是一种最简单最基本的队列技术，所有种类的分组都按时间顺序进入队列，先进入队列的分组被先转发出去，优点是处理简单快速，缺点是无法根据流分类做不同优先级的处理。一些对时延敏感的业务得不到保障。严格地说FIFO称不上是队列调度技术，FIFO是收发分组最基本的处理方式，不管上层采用何种队列调度技术，在芯片的底层，待发送数据和新接受数据都是放在FIFO内的，也可以这样理解，FIFO是没有采用任何调度技术的队列。(2)PQ优先级队列(PQ-PriorityQueueing)将分组分类4类，分别高优先级队列(top)、中优先级队列(Middle)、正常优先队列(normal)和低优先级队列(bottom)，它们的优先级依次降低。缺省情况下，数据流进入normal队列。在进行队列调度时，PQ严格按照优先级从高到低的次序，优先发送较高级别的队列中的分组，当较高优先级队列为空时，再发送较低优先级队列中的分组。这样，将关键业务的分组放入较高优先级的队列，将非关键业务的分组放入较低优先级的队列，可以保证关键业务的分组被优先传送，非关键业务的分组在处理关键业务数据的空闲间隙被传送。PQ队列的缺点时如果较高优先级别队列中长时间有分组存在，那么低优先级队列中的分组将可能一直得不到服务。(3)CQ用户定制队列(CQ-CustormQueueing)按照一定的规贝t将分组分成17类(对应于17个队列)，分组根据自己的类别按先进先出得策略进入相应得CQ队列。在CQ的17个队列中，O队列是系统队列，不可配置。l～16号队列是用户队列。用户可以配置流分类规则，指定16个用户队列占用接口带宽的比例关系。在队列调度时，系统队列中的分组被优先发送。直到系统队列为空，再采用轮询的方式按照预先配置的带宽比例依次从1到16号用户队列中取出一定数量的分组发送出去。这样，就可以使不同业务的分组获得不同的带宽，既可以保证关键业务能获得较多的带宽，又不至于使非关键业务得不到带宽。缺省情况下，数据流进入l号队列。CQ队列只能保证每个队列(业务)都有获得服务的机会，无法保证时延和抖动，也无法保证带宽。 南京邮电大学硕士研究生学位论文第三章数据转发层QoS部署(4)WFQ加权公平队列(WFQ-WeighFairQueueing)在计算分组调度次序时增加了优先权方面的考虑。从统计上，WFQ使高优先权的分组获得优先调度的机会多于低优先权的分组。WFQ能够按流的“会话"信息(协议类型、源和目的TCP或UDP端口号、源和目的IP地址、ToS域中的优先级别等)自动进行流分类，并且尽可能多地提供队列，以将每个流均匀地放入不同队列中，从而从总体上均衡各个流的延迟。在出队的时候，WFQ按流的优先级(precedence)来分配每个流应占有出口的带宽。优先级越低，所得的带宽越少；优先级越高，所得的带宽越多。与CQ队列相比，CQ采用顺序调度的方式，每次处理一个队列的一定数量的分组，队列很多时，一次循环需要较长的时间，使得对时延敏感的业务无法保证，而WFQ增加了高优先级队列的调度频率，WFQ在拥塞发生时能均衡各个流的延迟和抖动。(5)CBQ客户自定义带宽队列(CBQ：CustormBandwithQueueing)是对WFQ功能的扩展，为用户提供了定义类的支持。CBQ是一个复合队列，也是最复杂的队列技术。它是由FIFO、LLQ、WFQ队列组成。CBQ为每个用户定义的类分配一个单独的FIFO’预留队列，用来缓冲同一类数据。在网络拥塞时，CBQ对输出分组根据用户定义的类规则进行匹配，并使其进入相应的队列，在入队列之前必需进行拥塞避免机制(尾部丢弃或WRED)和带宽限制的检查。在分组出队列时，加权公平调度每个类对应的：队列中的分组。CBQ提供一个紧急队列，紧急分组入紧急队列，该紧急队列采用FIFO．调度，没有带宽限制。这样，如果CBQ加权公平对待所有类的队列，语音分组这类对延迟敏感的数据流就可能不能及时发送。为此将PQ特性引入CBQ，称其为LLQ(LowLatencyQueueing低延迟队列)，为语音分组这样的对延迟敏感的数据流提供严格优先发送服务。LLQ将严格优先队列机制与CBQ结合起来使用，用户在定义类时可．以指定其享受严格优先服务，这样的类称为优先类。所有优先类的分组将进入同一个优先队列，在入队列之前对各类分组进行带宽限制检查。分组出队列时，将首先发送优先队列中的分组，直到发送完后才发送其他类对应的队列的分组。在发送其他队列分组时将仍然按照加权公平的方式调度。为了不让其他队列中的分组延迟时间过长，在使用LLQ时将会为每个优先类指定可用最大带宽，该带宽值用于拥塞发．生时监管流量。如果拥塞未发生，优先类允许使用超过分配的带宽。如果拥塞发生，2l 南京邮电大学硕士研究生学位论文第三章数据转发层QoS部署优先类超过分配带宽的数据包将被丢弃。系统在为分组匹配规则时，总是先匹配优先类，然后再匹配其他类，对多个优先类，按照配置顺序逐一匹配，对其他类，也是按照配置顺序逐一匹配，对类中多个规则，按照配置顺序逐一匹配。3．5．5拥塞避免(CongestionAvoidance)过渡的拥塞会严重消耗网络资源，增加重传的概率，降低网络传输效率，必须采取有效措施解决拥塞问题。对拥塞避免就是通过监视网络资源(如队列或内存缓冲区)的使用情况，在拥塞有加剧的趋势是，主动丢弃分组，通过调整网络流量来解除网络过载。如果对分组不加选择的随机丢弃，队列同时丢弃了多个TCP连接的分组时，将造成多个TCP连接同时进入调整流量状态，加剧TCP传输的不稳定性，降低了TCP传输的效率(就会出现TCP全局同步的现象)。使用加权随机早检测(WRED：WeightedRandomEariy)，可以避免TCP全局同步现象，在WRED类算法中，为每个队列都设定一对低限和高限值，并规定：当队列的长度小于低限时，不丢弃分组。当队列的长度超过高限时，丢弃所有到来的分组。当队列的长度在低限和高限之间时，开始随机丢弃到来的分组，具体处理方法是为每个到来的分组赋予一随机数，该随机数与当前队列的丢弃概率比较，如果大于丢弃概率则被丢弃。该随机数是基于优先级生成的，优先级越高该随机数会越小，丢弃的概率越低。WRED通过随机丢弃分组避免了TCP的全局同步现象，当某个低优先级的TCP连接分组被丢弃，开始减速发送的时候，其他高优先级的TCP连接仍然有较高的发送速度。无论什么时候，总有TCP连接在进行较快的发送，提高了线路带宽的利用率。如图3．6所示：WRED随机提前丢包，对分组丢失敏感的TCP流会响应这个拥塞信号阳1。 南京邮电大学硕士研究生学位论文第三章数据转发层QoS部署h4_)．r-4量量．r-4占皇。铀厶1OO％MinMaXAverageOueueDePth图3．6加权随机早检测丢包趋势图3．6数据层QoS部署效果在数据转发层面，引入MPLS技术机制成功地解决了IP承载网内任意两点间端到端QoS标记和相互映射和传递的问题，使IP层和链路层的QoS策略保持一致性，最终形成高效的转发机制。纵向比较各种队列调度机制，结合中国联通IP承载网超大带宽的设计理念(中继链路永远处在轻载状态)，同时网上的业务流量模型可预测，并且种类明确且数量较少，所以队列调度机制采用PQ机制和加权轮循算法(WRR：WeightedRoundRobin)的算法进行队列调度是成功实施方案。PQ算法简单，能使路由器调动资源，为控制流量提供更好的保障，为实时业务提供更好的服务。但PQ算法有欠公平，容易发生低等级队列“挤占’’的情况，因此需要对高优先队列进行限速。同时在拥塞避免策略上，关键业务等级设置在绝对优先级队列，并预留了足够的带宽，且该业务等级中的控制流量不允许丢包，因此关键业务等级不实施WRED；对其它队联通列使用WRED调度。 南京邮电大学硕士研究生学位论文第四章网络控制层QOS部署第四章网络控制层QoS部署4．1基于控制层面QoS策略通信网络的qoS问题不单是网络发生拥塞时，在网络节点实施良好的调度算法和控制策略，更重要的还要在整体网络结构部署上，使网络中的流量分布合理，冗余度高、具备良好的切换和保护机制。当某些节点或中继链路出现故障时，网络具备自动保护性、快速自动收敛：当网络中业务流量或IP路由网段出现较大波动时，时延抖动是如何保障的，这些仍然是至关重要的qoS指标，针对这方面的问题，不再是在设备上实施某些调度算法和控制策略，而是通过对全网实施MPLS--TE流量工程、FRR特殊保护机制和QoS路由策略规划来实现。4．2基于QoS特性的路由组织策略路由设计对IP承载网来说是非常重要的，会直接影响到IP承载网的可靠性和安全性。大型网络是否具备快速收敛、设备链路失效时形成快速自动保护，良好的路由策略是不可缺少的必要条件。联通IP承载网的总体路由策略结构图如图4．1所示：．(Option—B)I城城网TASXXXXX遴#、0蠢荔j、i茜图4．1联通IP承载网路由策略结构示意图24 南京邮电大学硕士研冗生学位论文第四章网络控制层QOS部署从网络层次、节点数量、业务拓展、运营安全和维护管理等各方面综合考虑，中国联通IP承载网采用一个自治域(包括核心、汇接和接入)，AS号为AS38351。承载网域内IGP路由协议采用IS—IS，全网IS—IS路由采用扁平化结构设计，承载网路由器共同组成Level2区域，包含各AR、PR以及CR路由器。IS-IS路由协议仅承载骨干网设备loopback地址和互联地址、管理型CE的接口地址、网管中心地址，不做业务路由的承载。全网所有中继链路互联端口都启用了MPLS标签分发协议，其中7个核心节点(CR)的14个路由器和20个省会(不包含新疆：青海、海南)节点的40台路由器(PR)之间的互联接口启用RSVP—TE，在一个物理的Routingdomain中构成一个逻辑的TEdomain。而其他接口上同时启用LDP信令。外围区域的CR／PR、AR路由器采用IETF标准LDP协议实现标签分发，外围LDP互通经由TEDomain，即实现LDPOverRSVP。IP承载网作为VPN业务承载网，不需配置IPv4BGP，只部署MP-BGP，采用MP—BGP发布VPNIPv4私网路由。对内部AR，采用“j级RR+备份RR+异地分簇(DRC)"方案，全网设置3对MP—BGP的路由反射器RR，AR路由器与所在大区RR路由器、本省会城市ARI建立3个MP-BGP邻居。对内部AR，同一节点的2台AR发布相同路由时，采用不同的RD值，以加快路由的收敛速度；同一节点的2台AR发布路由时，所有的ARI带38351：2001community值，所有的AR2带38351：2002community值，ARI优选community38351：2001的路由，AR2优选community38351：2002的路由。这种采用BGP双团体属性再与BGP协议的LOCAL：PRE结合使用，就将联通IP承载网在逻辑上划分成两个对等的平面，可以确保网络在正常的情况，各类业务走在一个平面内，当网络上某些节点或某些中继链路出现故障时，业务流量会在50毫秒内自动切换到另一个备用平面上承载。对外部AR，全网设置一对MP-BGP的路由反射器。外部AR与外部RR(路由反射器)建立2个MP—BGP邻居。PE-ASBR(自主系统边界路由器)与外部网络之间采用MP—eBGP协议optionA方式。确保在任何情况下外部网络不会干扰到IP承载网内的路由。4．2．1路由自治域设计．关于IP承载网自治域的划分，主要有两种方案：全网采用一个自治域(单域)：和全网采用多个自治域(多域)的方案。就单域而言，承载网路由架构简单设计，方便路由协议全网统一规划，便于大规模实旌MPLSVPN、MPLSTE等。与多域相比，单域存在局部网络故障或调整会引 堕室坚皇奎堂堡主婴壅竺兰垡丝塞丝婴兰塑竺丝型星旦Q!墅量发全网路由收敛的风险，但可以通过有效的可靠性技术来实现单域网络的稳定运行，避免复杂的跨域技术实现。综合分析多种因素，在全网采用了单域方案，后来实践证明，采用单域的方案是完全可行的。4．2．2IGP路由策略部署‘全网IS-IS路由采用单域设计，采用扁平化结构，承载网路由器共同组成Level2区域，包含各AR、PR以及CR路由器。作为IGP(内部网关协议)路由协议，IS-IS仅承载骨干网路由，不做业务路由的承载，与IS-IS多Level设计相比，单层Level方式具有以下优点：(1)平面化的结构设计，技术成熟，针对LDPLSP无需配置L1／L2间的路由泄漏。(2)路由器IGP路由计算主要是针对LSP，因此LSP的数目对路由计算影响较大。中国联通IP承载网共有460多台设备和1000多条中继链路，LSP数最多不超过2000条，单Level域设计能够满足要求。通过使用工S—IS路由协议的PRC，ISPF，路由设备的压力亦可减小，路由器处理性能得到保障，单Level域所支持的路由器数量亦可满足今后网络的不断扩展。(3)随着业务的不断发展，目前采用扁平化路由结构设计，有利于今后网络的进一步优化扩容。能较好满足未来网络发展需要，向层次化路由结构的演进较容易，可以在不中断业务的前提下，划分区域，逐步割接到多层次化路由结构。·(4)IS—IS层次化和分区对TE会产生一定的影响，因为目前TE跨Area或者跨level标准化工作还没有完善。(5)单level域的主要问题链路或者节点波动和安全攻击会泛洪到全网，因此需要控制链路或者节点的故障，较小比例的波动对路由计算影响不大；通过采用链路Damping抑制等机制增加路由的稳定性。考虑到联通承载网是一个封闭的网络，安全攻击对网络的影响较小。后来实际运营实践证明中国联通IP承载网采用IS-IS扁平化结构，采用单域L2IS-IS的IGP路由设计策略是保证全网路由层面快速收敛的基本保障。4．3基于多重Qo$度量参数路由选择算法具有服务质量保证的QoS路由技术是为具有QoS要求的上层应用提供有保证的网络服务的核心要素。QoS路由技术由路由选择算法以及用于反映网络状态的路由度量参数的选择、获取与更新两部分内容组成。正确选取合适的度量参数是减小寻路开销，得到简单、具有扩展性的选路算法并获得满足业务要求的QoS路由的前提 堕室塑皇奎兰堡主婴壅皇堂垡丝茎兰粤兰旦垒塑型星g竺!塑墨和基础n叭。OoS路由的主要目标是基于网络状态为网络业务选择～条能满足其业务质量要求的传输路径，其技术主要围绕两个方面展开，一是获取、分析并在网络上传递网络状态信息，路由度量参数就是对网络状态的具体描述方式；二是利用获得的网络状态信息进行选路。4．3．1OoS路由度量参数的基本性质目前针对常用的IS—IS或OSPF选路协议，仅基于一个路由度量参数(链路代价Metric=链路带宽的倒数石106)。实际的网络业务通常会对网络的多个QoS指标提出要求，这就需要路由算法同时考虑对多个路由度量参数的优化。OoS选路过程不同度量参数间存在冗余信息，在多个度量参数相互关联的情况下将难以对每个度量参数的性质进行独立的讨论，对冗余信息的多次迭代评价将加大了路由选择算法的复杂度。选择的度量参数应在整个网络中有一致性的编码表示。基于以上要求，度量参数通常选择链路可用传输带宽、链路传输延时(链路固有的物理传输延时)、．传输成功率、路径跳数等。基于各种度量参数的性质不同，这些度量参数有多种合成形式，可以抽象成加性参数、乘性参数和凹性参数三大类。传输延时和跳数是常见的加性参数，其合成规律为整个传输路径的度量参数值即各个组成链路的度量参数值之和。如式(4．1)所示：nm(p)·T，竹(三f)：。·(4．1)式中m(Li)是链路Li上的度量参数取值，m(p)是从L1到Ln的11条链路组成的传输路径的总度量参数。传输成功率是常用的乘性参数，其合成规律为各链路度量参数值之乘积，如式(4．2)所示：行m(p)=0m(Li)(4．2)f■可用带宽、路由器缓冲区剩余容量等则是常用的凹性参数，其合成规律为路径的度量参数值为各链路度量参数值中最小的，如式(4．3)所示：m(P)=min【m(Li)】(4．3)也有一些度量参数不能直接归结以上3类，即传输差错率，其合成规律较为复杂，如式(4．4)所示，其中m(p)和m(Li)分别为全路径和链路Li的传输失败率。nm(p)=l一0【l～班(Li)】(4．4)i●I这种复杂的合成规律使其不易与其他度量参数同时使用，但如果将其转化为传27 堕塞坚皇奎堂堡主堑窒竺堂垡笙奎笙婴兰塑竺丝型星旦旦兰塑墨输成功率(1--m(p))，再对该式两端取对数，则可以归结为加性组合形式。如式(4．5)所示：．ig[1一m(p)】=培{0【l—m(Li)】}=0lg[1gm(Li)】(4．5)j■I■对于度量参数进行如上的分类便于从理论上对度量参数性质进行分析，同时为多个参数组合为单混合参数提供了标准。4．3．2QoS度量参数的常用选择方法按照业务对路由度量参数的约束要求，可以把基于度量参数的选路问题分为：参数受限和参数最优两种类型。参数受限是指业务要求某度量参数必须达到某个数值要求，如联通IP承载网硬性要求，任意两点之间的单向传输时延不得大于60ms等，参数最优是指业务并不对度量参数提出最小、最大的数值要求，而是期望得到目前网络能够的一条基于某度量参数的最好性能路径，如要求该路径具有最大带宽或最小延迟等。多个度量参数的选择问题可以分为如下4个基本类型：凹性参数受限、凹性参数最优、路径参数受限、路径参数最优(对于加性和乘性度量参数，路径总的度量参数为各组成链路参数的和或积，归一化为路径参数)。详细情况如表4．1所示：表4．1联通IP承载网多度量参数类型归纳震黧攀麓豳赫嬲爱搿；{j$赫‘．|二。d。，。#．一糍一j囊，oi．j戳妒曩㈡蠢籀嚣2。曩互．罐”i、：¨溪瓣鬻i磁镶蝴糍毵塞鬻；路径参数受缀爹爹≯赣cr错{l蓦；j搿麓《辑_I：1|蠢?嚣I；鼍_¨。≯瓤，算-j蛰．一jq，，州≯j。曩j‰毒彰’’?j鬈。藏巍磁爱i07冀i鬈搿i船w、尊强“∥i，囊。⋯一冀嚣勰0蒜i一謦’强锶弧j囝凹性参实例注1带宽受限一缓存容量●带宽最大一延迟注l数最优最大受限复杂度polynominal凹性参实例带宽受限一缓存带宽受限一缓存容量带宽受限一延迟数受限容量最大有限最小受限复杂度polynominal路径参实例注1带宽受限一延迟最小注l延迟受限一代价数最优最小(注2)复杂度p01ynominalNP—complete路径参实例带宽最大一延迟带宽受限一延迟受限延迟受限一代价延迟受限一延迟数受限受限最小(注2)抖动受限制复杂度polynominalNP—complete注l：多个参数最优的选路一般是不存在的，例如满足带宽最小的路径并不能一定满足延迟最小的要求。． 南京邮电大学硕士研究生学位论文第四章网络控制层QOS部署注2：这里“代价”指网络链路的某种加性度量参数，如路由跳数，人为设定的链路传输开销等。注3-polynominal代表存在多项式级复杂度的选路算法。大部分的QoS度量参数选择考虑2个参数选路，可以归结为上表中4种基本的参数选路类型组合。从上表中可以看出有凹性度量参数参与的双度量参数问题，都带有多项式级复杂度问题的选路算法，而对于路径参数选路问题，数学界已经证明：对于任意m个加性度量参数和n个乘性度量参数，当m+n>2时求解最优路由的选路算法是NP-complete问题¨¨。(NP是Non—deterministicPolynomial的缩写，NP’问题通俗来说是其解的正确性能够被很容易检查的问题，这里”很容易检查”指的是存在一个多项式检查算法。如著名的推销员旅行问题(TravelSalemanProblem)：假设一个推销员需要从香港出发，经过广州，北京，上海，⋯⋯等n个城市，最后返回香港。任意两个城市之间都有飞机直达，但票价不等。现在假设公司只给．报销$C块钱，问是否存在一个行程安排，使得他能遍历所有城市，而且总的路费小于$C?第一，虽然还没有找到解决NP-complete问题的高效算法，但是也没人证明解决它的高效算法不存在．换句话说，我们不知道究竟是否存在解决NP-complete‘问题的高效算法。第二，一系列的NP-complete问题有个显著的特征：如果对其中的任何一个存在高效算法，则对所有的NP-complete问题都存在高效算法。NP—complete问题之间的这种关系使得高效算法的短缺让众多的专家学者一直。在努力攻关。第三，一些NP-complete问题和一些已经有高效算法的问题很相似，但．是并不完全相同。如果对问题的描述稍作改变，就会在很大程度上改变这个众所周知的算法的效率。自1971年COOK证明NP--complete问题是客观存在的，但经过全球数学家40年的努力，迄今为止还没有找到一条最优解决所有NP—complete问题的统一而高效的算法，目前情况是：一些NP-complete问题在实际应用中经常被提出来．如果执意要找出解决NP—complete问题的算法，很可能会浪费了很长时间而一无所获．如果可以证明一个问题是NP-complete问题，更好的解决办法是找到一个’相对较好的算法，而不是最好的算法n羽。推销员旅行问题显然是NP的．对任意给出一个行程安排，可以很容易算出旅行总开销．但是，要想知道一条总路费小于$C的行程是否存在，在最坏情况下，必·须检查所有可能的旅行安排。这将是个天文数字。 ．塑室塑皇查堂堡主堕壅竺兰堡垒茎茎婴童堕鳌笙型星里旦!塑墨NP—complete问题是所有NP问题中最难的问题．它的定义是，如果可以找到一个解决某个NP—complete问题的多项式算法，那么所有的NP问题都将可以很容易地解决，显然这个数学问题还尚属于世界性难题，由此可见基于选路QoS的算法在理论上还不完全成熟。因此度量参数的选择应在满足业务QoS要求和所需的路由算法复杂度间采取一些折中，使得到的OoS路由算法对度量参数的选取有如下常用的形式：多个参数进行组合构成单混合度量参数和多度量参数问题，多度量参数问题要涉及到更多的参数，导致NP--complete算法过于复杂，相关理论和实验证明即使基于多度量参数的NP--complete方程有解，但计算速度可能较慢，还有可能得到的是一个开放的解，无法收敛成稳定的状态，从而加重了网络中路由器CPU的处理负担，反而会增加更大的选路延迟和增加网络的不稳定性，达不到业务QoS的要求，故这种方法在理论上目前不完全成熟，更没有实际应用n钉。基于单个度量参数的路由选择算法已经广泛应用，在常用的OSPF、IS-IS等路由协议中使用延时或网络带宽的倒数值等作为一个单一的链路代价，并利用Dijkstra或Bellman_Ford算法进行最短路径寻路，表现出了良好的性能。解决QoS路由的一个直接的方法即将多个QoS度量参数映射为一个单一参数，然后利用传统的算法进行选路。．单混合参数可以定义为多个QoS度量参数的函数。如式(4．6)所示：m(p)卜盟“。D(p)L(p)(4．6)式(4．6)的函数计算得到的参数值正比于可用带宽B(p)，反比于延时D(P)和丢失率L(P)。一条具有较大的m(p)的路径通常表现出更好的QoS性质，如具有较大的带宽和较低的延时和丢弃率。这样一个简单的单混合参数显然具有很低的运算复杂度，但过于简单的合成方式使其对单一的OoS质量要求无法提供保障。同时这种简单的组合没有考虑度量参数具有加性、乘性与凹性的组合性质，其组合规则及生成的单混合参数没有明确的意义。．但是单混合参数具有算法简单、可在现有的路由算法基础上方便地实现等优点，因此仍有不少改进的关于单混合参数选择的方法提出。例如对于链路传输延时D与丢包率L同时提出要求的QoS系统，由于丢包率的组合规则如式(4．4)比较复 塑室堂皇奎堂堡主堕窒竺堂垡笙苎．：笙婴兰旦塑丝型星旦旦!塑墨杂，可以利用式(4．5)将传输差错率转化为对传输成功率(1-L)的对数函数值绝对值的要求，即令P=llg[1-m(p)]I，从而D、P两者都是加性组合规律，可以设计加性组合的单混合度量参数：U=D4-P。在基于Diff—Serv体系的QoS·网络中，上述的单混参数还可以进一步优化，利用不同业务类别对服务质量要求的不同对传输延迟与传输出错率进行加权。对于第K种业务类型分别用加权系数Pwk和Dwk对P、D加权得到用于该业务流QoS选路的单混合度量参数，如式(4．7)所示：Uk=Dwk印+Pwk卯(4．7)通过调节PWk和Dwk取值，能够反映该业务类型对传输延迟及链路传输差错率的敏感度。单混合度量参数的一个主要优点在于它可以利用得到的单混合度量参数值作为链路代价而对现有的某一最短选路协议IS-IS进行改进得到新的基于QoS路由的机制，但这样的选路结果却对参数组合方法以及如式(7)中使用的加权系数敏感。应该选用什么样的组合函数和如何调整加权系数以满足业务特定的QoS需求尚无明确的指导方法，静态设置各度量参数的权重值有较大的随意性，通常只能通过计算机仿真的方法来进行实验得知。4．3．3IS—IS路由Metric权值设计(1)假设理想网络环境经过前面的理论分析，中国联通针对全国各节点间IS-IS路由参数metric的确定，在理论上是采用单混参数进行度量的，在确定具体的的单混参数值时，还要假设如下理想前提条件：(I)节点间的带宽是不受限制的，原因是在设计中，准且预测了各种业务的流量模型，并且在各入口处实施十分严格的运维管理制度，严格监控各入口处的业务流量，使得网上每条中继流量的利用率永远低于30％，即使备份链路在出现故障时，确保单条链路的带宽利用率不超过60％。(II)每条链路的延迟近似等于每条物理光纤维固定的通信延时，传输设备和路由器的转发延时往往相比毫秒还几个数量级，可以忽略不计。(111)链路的传输差错率可以定义一个稳定范围(目前光传输系统的误码率小于i0叫)。(IV)各节点设备的CPU、内存都假象是稳定的，不考虑设备运行不稳定带来 南京邮电大学硕士研究生学位论文第四章网络控制层QOS部署随机性通信延迟和抖动。(V)仅考虑节点间链路的物理距离通信延迟和链路本身的带宽参数。并且这两个参数是完全独立的，不存在任何相关性。(VI)POP点内流量遵循“接入交互)汇接交换)核心交互"的原则，即正常情况下。·核心POP点内部流量不经过任何其他POP点·汇接POP点内部流量不经过任何其他POP点·‘边缘POP点内部流量不经过任何其他POP点(V11)流量模型对称化设计：通过BGPCommunity策略实现AR之间流量引导，正常情况下两个接入POP点互访流量路径来回同路。·本接入点ARI<->对端接入点ARI·本接入点AR2<->对端接入点AR2根据上面的假设，再结合前面的理论分析和相关公式，中国联通IP承载网Metric数值由两类参数来确定：这样就成功规避了NP--complete问题的计算复杂度，事实证明这种方法在实际工程中是行之有效的方法。链路带宽(凹性受限参数)B=C／Ki(C常数，Ki为两点间N条链路中最小带宽的链路带宽数值，记为K。)延迟(加性参数)m(p)·Tm(Li)．。·(4．1)式中m(Li)是链路Li上的度量参数取值，m(p)是从Ll到Ln的n条链路组成的传输路径的总度量参数。根据公式(4．6)，在理想的情况下，可以将中国联通两个纬度的参数合成公式心p)兹(4．8)来得到网上节点间的Metrci数值，将公式(4．8)内的单混度量输入装有Simu2LationTool路由协议仿真软件计算机，最终得到了中国联通IP承载网内性能良好的Metric数值，如表4．2所示： 南京邮电大学硕士研究生学位论文第四章网络控制层QOS部署表4．2单混度量参数Metric数值基线表缫黼蘸礁麟诞翳隧线萄匿i荔缀簇ii缓鬻鬟鬻不同省份超级核心节点CR之间1000不同省份超级核心一普通核心CR之间10G链路1000不同省份超级核心一普通核心CR之间2．5G链路1100不同省份普通核心节点CR之间1000同省份核心节点CR之间50汇接PR与核心节点CR之间8000为基准线，根据接入模型进行设置同省内PR与AR之间20不同PR节点之间无直接连接无同省内PR与AR之间60007大核心节点CR与AR之间6000不同省份节点AR之间无直连无同接入节点AR节点之间10000ASBR与核心节点之间10000PR与核心节点CR之间20000表4．3联通lP承载网IS—IS协议Metric计算机仿真数值滋熬缀缓瓣鹣蒸隧戮阚1北京／北京北京60002上海／上海上海．60003广'N／广州广东、海南60004武汉／武汉湖北．60005沈阳／沈阳辽宁60006成都／成都四川‘60007西安／西安陕西60008北京／沈阳吉林、黑龙江沈阳8000，北京82009北京／上海河北、天津、山东北京8000，上海820010北京／武汉河南北京8000，武汉8650山西、内蒙、甘肃、1l北京／西安北京8200，西安8350青海、宁夏、新疆12上海／广州浙江、江西、福建上海8150，广州820013上海／武汉安徽、江苏上海8200，武汉815014广州／武汉湖南J。州8200，武汉800015广州／成都云南、贵州、广西广州I8650，成都835016武汉／成都重庆广州8000，成都834033 堕室塑皇奎堂堡主堕窒生兰垡笙奎堑婴兰旦竺丝型星皇旦!墅墨(3)核心节点间单混度量参数Metric数值表在表4．2的基础上，再考虑骨干节点设备的处理能力、物理线路传输时延等综合因素，对基线表的数值再进行仿真加权处理，最终得到表4．3中的数值，作为中国联通IP承载网骨干节点间IS-IS选路时的真实Metric数值。最终在网络中实现具有一定程度QoS路由选路机制，从很多程度上规避了当某条中继链路或节点设备出现故障，导致备份LSP路径出现较大的绕转，增加网络通信时延，大大增强了网络的可用性和可可靠性。由于涉及到流量的分担与分布，随着业务发展，视需要进行相应的调整和优化。Metric数值是目前作为IS—IS路由协议选路的唯一依据，正确规划全网间各类链路间的Metric度量值，是保证IS-IS协议良好运行的关键所在，应站在全局的角度出发，重点考虑了整个网络的组网的层次结构，局间中继链路的带宽容量，各节点间物理距离和各类设备在网络中所处的层次和地位，将全网划分成16类接入模型。详见图4．2所示：图4．2联通IP承载网IS—ISMetriC设计图基于多重QoS特性选路算法问题多年来一直业界激烈争论的焦点问题，真所谓是仁者见仁、智者见智，但鉴于算法的复杂性，能真正运用到实际网络中应用屈指可数，目前流行的办法是对各项动态参数作出二些理想性的假设，变复杂运算为简34 妻室塑皇奎堂堡主塑壅竺堂垡笙奎一．釜堕皇堕丝丝型星里旦兰塑墨单运算，尽量使网络在选路层面上具有较理想的QoS运行机制，以到达平衡网络流量，优化网络资源，最终向业务应用层面提供更好的QoS感知。4．4MPLS流量工程流量工程是一种可以用来控制网络资源，提高网络性能，优化全网资源利用的调控技术。它能从给定的基础实施中提取最佳的服务，也就是要对存在的网络资源进行优化。事实上，它是一种补充和完善措施，流量工程试图让实际的网络业务流量以一种最优的方式存在于物理网络之中。MPLS的流量工程侧重于测量和控制，它通过对资源的合理配置，对路由过程的有效控制使得网络资源可以得到最优的利用，在网络运行时使得LSP能够自动绕开网络故障、网络拥塞。从而有力地缓解了由于某些资源过渡使用而有些资源未被充分使用造成的延时，满足了实时业务对延时和抖动的QoS要求。MPLS实现流量工程包括四个主要功能部件：分组转发，就是MPLS节点：信息发布部件，由扩展了链路属性的IS-IS协议和流量工程数据库(TED：TrafficEngineerDatabase)组成；路径选择部件，每个LSP由EgressLSR应用最短路径优化算法以及TED数据确定最终的路径；信令部件，负责标签的分发和LSP的建立，主要是基于约束路由的标记分发协议(CR_LDP：Constraint_BasedRoutingLableDistributionProtocal)协议和RSVP__TE协议a．MPLS—TE的关键是要解决将LSP与流量中继之间的正确映射。在流量工程中，一个重要的技术就是约束路由，它是一种命令驱动并具有资源预留能力的路由算法。它可以根据多个约束条件计算出所有的可能路径并根据一定的优选策略选出一条最优的路径，实现网络性能的优化，主要是CR_LDP和RSVP—TE两种技术。TE主要用于优化网络的性能，它的一个主要目的就是在促进有效、可靠的网络操作的同时，优化网络资源的利用率和流量的性能。MPLS由于自身路由与转发分离的特点，非常适合与TE结合，形成了MPLS--TE技术。MPLs技术的优势在于它提供了路由层面和转发层面的完全分离。MPLS这种体系结构，可以方便地在物理网络拓扑上建立一个不依赖于路由的虚拟的拓扑，然后将流量映射到这个拓扑上。MPLSTE就是在网络中建立一条、数条甚至是全连接的LSP，对网络流量进行调节的方法实现了网络流量均衡。通常，网络中一些链路可能饱和甚至超载，另外_些链路的流量较少，在建立进行流量旁路的LSP时，应尽 南京邮电大学硕士研究生学位论文第四章网络控制层QOS部署量绕开负荷大的链路，而选择负荷小的链路，从而实现平衡网络流量的目的。4．4．1流量工程技术特征流量工程的核心思想就是实现全网流量的优化配置。它提供一定的技术手段将网络中拥塞链路上的流量转移到那些没有被充分使用的链路上去，提高已有网络设施的利用率。前面章节中基于QoS路由选路算法因假设很多理想条件，并不能解决很好地自动优化和平衡网络中各条链路的业务流量和设备负荷情况。要达到使业务流量均衡地分布在各条最初设计规划的链路上，最彻底的办法只能用基于MPLS—TE的技术来解决，来进一步提升全网QoS水准，满足电信级业务的需要。(1)流量工程的性能指标流量工程的主要性能指标分为如下两种：面向流量和面向资源类型的值班。面向流量的性能指标包括了增强流量QoS功能的各个方面。在单一QoS等级，尽力而为的Internet流量模型中，面向流量的性能指标包括：对分组丢失的最小化、对时延的最小化、对吞吐量的最大化以及对服务等级协定的增强等。在这一流量模型中，使分组丢失最小化是最重要的性能指标；在区分服务的IP承载网内，一些与统计数据有关的面向流量的性能指标(如时延抖动变化、丢包率等)将会越来越重要。面向资源的性能指标包括了优化资源利用的各个方面的问题。高效的网络管理是达到面向资源性能指标的重要途径。通常希望能够确保在其他路径上还有可用资源时，一条路径上的网络资源不会被过渡的使用。带宽是当前网络上一种非常重要的资源。因此，流量工程的一项中心任务就是对带宽资源进行有效的管理。无论是面向资源的还是面向流量的流量工程。它们的首要性能指标就是使网络拥塞最小化。(2)流量工程与QoS问题流量工程和QoS是两个非常容易混淆的概念，往往被混为一谈。从提供的功能来看，它们之间确实有共同点，都希望能够为端到端用户提供有高质量保证的服务。但对流量工程来说，这仅仅是他的目标之一，它更重要的目标是优化全网流量分布，优化整个网络资源的利用效率。从它们在技术实施的具体对象上看，有巨大的差异性，流量工程是一种宏观的控制技术，它从网络整体情况出发，从宏观上控制流量在网络上的分布情况，以期避免网络拥塞，而常见的QoS技术则往往着眼于某一条具体的数据流，通过各种手段提高这条流的QoS，流量工程是从优化网络资源和满足约束两个方面从根本上去解决业务流量与36 堕塞堕皇奎堂堡主堕塑竺堂垡丝苎笙婴兰塑竺笙型星旦旦!塑墨可用资源之间的映射效率不高而导致的QoS下降问题，弥补单纯的综合服务(Int—Serv)与区分服务(Diff—Serv)两种QoS模型在解决宏观网络资源利用方面的不足的问题。因此流量工程和QoS是两种非常紧密的技术，但决不能在它们之间划上等号或认为是一个属于另一个的关系n劓。(3)MPLS-TE总体功能流量工程基于RFC2702，作为MPLS技术的一个应用分支，可以通过多种方式来实现，分别适应不同的网络现状和用户需求。TE的总体功能包括：·提高、优化带宽利用率，延缓对带宽的扩容。·可实现不同于传统IGPMetric方式对带宽、流量、流向、负载分担实现控制，避免基于IGPMetric的针孔效应。‘·可应对突发事件、网络链路／节点故障导致拓扑变化造成的流量新格局。·对网络流量矩阵进行详细测量，及时了解带宽需求和网络资源状况，指导网络规划和链路升级。．4．4．2基于MPLS的显式路由MPLS网络中一个很重要的特点就是可以利用LDP很方便地建立显式路由LSP，这意味着当一条LSP建立起来后，可以很明确地知道这条LSP所经过的中间节点，’同时也可以改变LSP所要经过的中间节点。这一特性是解决传统IGP协议固有问题的有力工具。在IGP中路由是根据数据包的目的地址唯一决定的，而“最短路"的判断也是根据静态和流量特性无关的链路代价来决定的。这样会造成网络资源利用：不均衡，有些区域负债很重，而有些区域却负载很轻。有了显式路由LSP的支持，可以建立源与目的端的多条转发路径，从而把流量均衡地分配到整个网络中。采用显式路由LSP的另一个考虑就是最大程度地降低核心节点的处理负担，也就是核心节点只要按照设计好的LSP转发即可。流量测量、计算、分配等具体操作都可以在．边缘节点完成。流量工程目前被公认为是MPLS网络中最重要的应用之一。在传统的IP网络中，数据的转发是由路由器按照hopbyhop的方式完成，每个路由器独立地决定数据转发的策略，无法要求其它路由器按照指定的路径传输。而在～IPLS网络中，数据的转发沿着LSP进行，只要使LSP按照指定的路径建立，就可以符合TE的要求。MPLS所提供的显式路由能力为流量工程的实施提供了得天独厚的条件。MPLS‘技术允许在入口路由器处指定流量流经网络的路径，这种方法使我们可以在整体上37 塑室堕皇奎兰堡主竺窒竺堂垡丝奎釜婴兰塑竺丝型星里竺受塑量实现对网络资源的确定分配，这样便有利于控制网络的流量和资源的映射关系，从而实现资源和流量的最佳映射。在传统的路由技术中每个路由器对流量的流向的自主决定能力使我们在很多程度上丧失了对流量和资源映射的管理。通过MPLSTE技术，确保了IP承载网内流量分布均衡，完成达到了预先的规划效果n钔。4．4．3MPLSTEFRR机制通过MPLSTE，可以在IP承载网内精确地控制流量的流经路径，从而避开拥塞节点，彻底解决了一部分链路过载，而另一部分链路空闲的问题，使得带宽资源得到充分利用。同时，MPLSTE在建立LSP隧道的过程中，可以预留资源，保证服务质量；为保证服务的连续性。为了使网络具有高可靠性，当网络内部出现节点失效，链路发生通信故障时，对网络的影响最小，对正在进行端到端通信的电信业务流不发生中断，仍然能达到电信级QoS要求，还必须要求在MPLSTE环境下引入路径备份和快速重路由的机制(FRR)。可以在链路或节点出现问题时进行快速切换。基于MPLSTE的FRR可提供50ms级别的链路、节点失效切换保护“射。在联通承载网设计中，由于每条链路的峰值带宽利用率小于50％，带宽相对充足，TE对提高带宽利用率、缓解网络拥塞的作用并不明显也不迫切，因此部署TE的目的实现FRR快速保护。MPLSTEFRR(快速重路由)是MPLSTE中一套用于链路保护和节点保护的机制。当LSP链路或者节点故障时，在发现故障的节点进行保护，这样可以允许流量继续从保护链路或者节点的隧道中通过，以使得数据传输不至于发生中断。FRR的工作原理如图4．3所示：黪收敛后转发路径>快速重路由技术预先设定主各路径。建立绑定关系l>通过设备故障快速蓐知发现故障后，直接切换到备份路径。优先于IGP的收敛．图4．3联通IP承载网FRR工作原理图38 南京邮电大学硕士研究生学位论文第四章网络控制层QOS部署MPLSTE快速重路由是MPLSTE中一套用于链路保护和节点保护的机制。当LSP链路或者节点失败时，在发现失败的节点进行保护，这样可以允许流量继续从保护链路或者节点的隧道中通过，使数据传输不至于发生中断。故障节点就可以在数据传输不受影响的同时继续发起主路径的重建。FRR的最终目的就是利用Bypass隧道绕过失败的链路或者节点从而达到保护主路径的功能n町。采用这种保护机制，在切换速度上明显高于传统的基于IP重路由的切换，具体切换速率详见表8：表4．4联通IP承载网FRR收敛时间鬻震震鬻瓣鬻震瓣赣矮IPFRR逐点保护lOOmsLDPFRR逐点保护50ms逐点保护50msTEFRR端到端保护20ms从上表可以明显看出，基于TEFRR技术，不仅能够做到逐点的保护，这种方式主要是用来保护节点设备，更重要的是TEFRR还能提供端到端的保护，这正是电信业务所需要的，其他保护方式目前还不能很好地支持端到端的切换保护。4．4．4MPLSTEFRR保护方式：FRR主要存在两种实现方式：Facility和Detour方式。Facility基于标记堆栈技术，可实现l：N的保护，主要实现对链路的保护，对节点进行保护需要额外的配置，其实现过程如图4．4所示；Detour基于每一条LSP单独进行保护，其实现过程如图4．5所示，可同时实现对链路和节点的保护，但由于其只能提供l：l方式，其扩展性不如Facility。由Facility方式延伸而产生的保护是“一跳式”，保护，这在实际网络中有大量部署，是TEFRR应用最多的方式。在目前DWDM系统没有实现对信道保护的情况下一跳式FRR的作用就显得更为重要。39 南京邮电大学硕士研究生学位论文第四章网络控制层QOS部署Faciliq方式謦il：链路失败T游LSR2：切换所有LSP的流量到bypassIspi，从而实现4-u詹肌图4．4联通IP承载网TRFRRFaciIity模式示意图Detour方式DetourtoskipA-BDetourtoskipC-ODetourtoskipE-F矿学一镳尹唆尹学一端DetourtoskipB-CDetourtoskipD-E图4．5联通IP承载网TRFRRDetour模式示意图Detour方式实现了每条LSP的保护，相对需要更大的开销。Facility保护方式可以有钎对性地设置备份隧道，消耗较少备份资源，并且可以共享备份隧道，具有更好的扩展性，得到更广泛的应用。，中国联通IP承载网采用Facility方式。4．4．5联通IP承载网MPLSTE／FRR实施方案基于TE的网络保护有多种形式，总体分为全局保护和局部保护两大类。全局是针对端到端TE隧道的保护，该方案实现需要建立端到端的fullmesh的LSP， 南京邮电大学硕士研究生学位论文．第四章网络控制层QOS部署需要配置的LSP数目是N移(N—1)(其中N是AR的总数)：这种方案对网络维护、网络的扩展性、设备性能(RSVP协议维护软状态机)存在着较大的压力，因此在现阶段暂不部署，在相关自动部署工具、计算工具和相关技术具备后再考虑进行部署。联通承载网进行MPLSTEFRR的部署。在承载网7大核心CR路由器和20个省份(不包含新疆、青海、海南)PR路由器之间部署TETunnel，实现“一跳式FRR’’保护，组网结构如图4．6所示：CR2POP内链路POP间链路、曦。》—皿一誊。爹，AR2：ARl主用隧道。———。—。’。‘。。。。-．备份隧道”””””””””⋯””卜图4．6联通IP承载网TRFRR。一．跳式”保护实现示意图根据网络实际运营的情况和相关理论可以得出如下结论：(1)7个核心节点的14台路由器之间和20个省会的40台路由器的互联接口启用RSVP-TE信令，包括POP内部互联接口以及节点之间的互联接口。在联通IP承载网全网一个完整的Routingdomain中构成一个逻辑的TEdomain。(2)根据理论依据和初验阶段的配置试验，。节点保护的节点保护可扩展性低，而且目前节点设备的可靠性远远高于链路，可以在第一阶段不提供节点保护。n力(3)利用TEFRRFacility方式提供核心POP节点间物理链路保护。在核心层CR之间的链路采用“一一对应’’的方式部署主用TELSP，并在核心层网络同平41 南京邮电大学硕士研究生学位论文第四章网络控制层QOS部署面部署其FRRBypassLSP，实践证明这种方式是行之有效的、是最经济的。(4)主用TELSP及其FRRBypassLSP均采用“严格显式"的方式进行配置，并不为其预留带宽。(5)TE隧道发起端采用ForwardingAdjacency方式，将TE作为逻辑链路则引入了工S—IS，网络所有节点感知，采用这种方式，当主用TE中断时，可以达到小于50ms的保护倒换。(6)使用该保护方式可以实现在核心链路失败的情况下，达到50ms以下的收敛时间；但在节点失败的情况下，需要依赖于．IGP的收敛时间，根据目前中国联通目前的网络规模和相关部署，测试结果表明可以到达小于150ms的收敛，对双节点设备同时发生宕机的概率是相当低的，基本可以满足电信级的组网要求。4．4．6保护LSP方案保护LSP的设计原则为：(1)主LSP为所有CR之间的直连链路建立严格的显式LSP，要求所配置的显式路径(bypassLSP)使用严格(strict)的路由、并且与主隧道不能使用重复的传输电路；．(2)对同一条被保护链路，双方向ByPassLSP经过的节点一致；(3)ByPass路径选择经过长途链路的跳数最少的路径，在跳数相同的情况下选择实际传输记录最短的路径；(4)备份路径和主路径不能使用相同的传输方向；(5)尽量平衡一个节点同时为多个节点备份的数目．‘4．4．7FRR保护和传输保护的互动IP保护和传输保护之间配合可以采用两种方式：传输优先保护：故障情况下，传输保护，保护时间一般50ms以内，IP层面设置等待传输保护；传输保护成功，IP层面不保护，业务中断时间一般小于50ms，传输保护失效或者无法保护的故障依赖IGP快速收敛，一般在200秒秒以内。IP优先保护：故障情况下，POS接口设置参数，使得IP层面优先保护，TEFRR保证小于50ms，同时传输开始保护，传输保护成功，IP层面可以恢复到原来链路；42 南京邮电大学硕士研究生学位论文第四章网络控制层QOS部署如果传输保护失败或者传输无法保护的故障，一直选择IP层面的保护链路，直到故障恢复。传输优先保护，以减少承载网的收敛。如果在传输不具备保护条件的链路上，可使用IP优先保护的方式。4．4．8VPNF'RR技术MPLSTEFRR技术、IGP路由快速收敛技术都无法解决在CE双归PE的网络中，PE设备节点故障时的端到端业务快速收敛的问题。华为公司提出了VPNFRR技术用于解决CE双归网络模型的端到端业务收敛问题，将PE节点故障情况下的端到端业务的收敛时间控制在200毫秒以内【181。本期工程中结合实施过程对有关参数进行调校，如针对IGP、BGP、LSP、RSVP．TE等收敛情况进行调试。VPNFRR可实现PE路由器节点故障情况下，快速保护，保护能力可小于700ms。VPNFRR技术主要解决的是PE整机故障时VPN路由收敛的问题，传统的解决方案是依靠BGP路由重新计算得到新的下一跳站点及所用MPLS标签。传统解决方案存在收敛时间长的问题，而且其收敛时间还会随着VPN路由数量的增多而延长。VPNFRR利用基于VPNV4的路由快速切换技术，通过预先在远端PE中设置指向主用PE和备用PE‘的主备用转发项，并结合PE故障快速探测，当收到对端主用PE故障的消息时，快速地切换到事先配置的备份下一跳PE去，同时转发标签也做相应的调整。对端PE故障可以依靠IGP／BFD进行检测，在联通IP承载网中采用IGP触发。采用MPLS．TIE的技术，从宏观上精确控制流量在网络上的分布，弥补了单纯采用基于流的QoS技术的不足；引入TEFRR的技术，当网络在出现故障时，通过小于50ms级的切换保护，还能使网络继续提供端到端的通信服务，并能满足电信业务的QoS要求(单向延时小于60ms)，这一点是十分重要的。43 南京邮电大学硕士研究生学位论文第五章IP承载网性能测试网络现场测试无论对实际的网络工程建设，还是对项目研究，都是至关重要的必备环节，进行科学而全面的测试，是进一步验证科技成果和查找问题的重要途径，在中国联通IP承载网工程的验收过程中，我本人牵头负责武汉大区的全部测试任务，测试遵循《中国联通m承载网测试规范》和相关要求n91。经过大量的测试，详细分析各项基础数据，验证各项QoS指标在实际网络运行中的真实情况，进一步验证了相关理论的正确性和局限性。下面就相关QoS测试项目进行详细分析和论证。5．1网络测试场景(1)测试点和测试路径选择测试选点采用科学的抽样方法，选出的测试节点既要全面覆盖关键节点，又要有充分的代表性，测试选点应该满足以下原则：·选点应覆盖所有的网络接入模型：超级核心本地接入、普通核心本地接入、上联两个超级核心的省会接入和上联一个普通核心和超级核心的省会接入。·选点应尽量涵盖所有的AR设备类型；·选点应尽量涵盖尽量多的中继链路类型如lOG、2．5G、622M和155M。·选点应充分考虑节点传输和地理位置，测试节点的传输组网应涵盖主要的传输路径，具备最恶劣和最优的中继传输链路。(2)背景流量设置为使测试数据尽量真实地反应m承载网运营时各种性能表现，并保证测试结果的有效性，口承载网全网测试应在全网充分模拟各种电信业务负载。根据中国联通m承载网的设计目标和有关建设规范，拟定采用测试仪表模拟50％的背景业务流量。。 南京邮电大学硕士研究生学位论文第五章m承载网性能测试5．2网络测试总体拓扑图多业务电信级IP承载网，该网络将用于满足软交换、3G电路域、3G分组域以及大客户业务承载的需求。测试网络拓扑如图5．1所示：图5j1联通IP承载网总体测试拓扑示意图说明：1．按照网络测试点的选取原则，其拓扑如图15所示。每项测试内容都按照该拓扑进行测试，但在每个具体测试项目中，为表述上的简洁清晰采用部分拓扑进行描述。2．在测试之前，所有的设备均应按照最终网络开展业务的设计需求进行完整配置，在测试过程中不更改设备上的基本配置。45 南京邮电大学硕士研究生学位论文第五章伊承载网性能测试5．3IP承载网QoS指标测试5．3．1数据转发层QoS测试根据先期的设计，要使中国联通m承载网内任意两点间的往返通信时延小于120毫秒，采用抽样的方法，具体特定时间段内双向往返时延的测试过程如下：(1)定制测试拓扑图根据集团公司的统一规划，针对“特定时间段双向往返时延"测试项目，特选取A点(武汉ARI／ARl)、B点(济南ARI／AR2)、C点(西安ARl／AR2)、D点(长春ARI／AR2，测试拓扑结构如图5．2所示：+⋯⋯⋯I．控制流+⋯⋯一+测试流图5．2lP承载网双向通信时延测试拓扑结构图针2(2)测试方法和步骤为了模拟网络真实的运行环境，采用业界最先进的Imix背景流量发生仪，华为公司N2000综合网管平台测试探针、报表生成器和日志记录服务器等有效工具套件。Imix背景流量发生仪负责模拟将来3G网络实际运行环境中业务流量模型，采用混合包长的测试方法，混合包比例遵照40字节10％、80字节25％、256字节25％、1500字节40％。在测试时间内分别加入占链路带宽50％、90％的Imix背景流；●46 南京邮电大学硕士研究生学位论文第五章lP承载网性能测试在武汉大区华为N2000网管平台配置测试探针N2000-IP—tools，以A节点为源，分别向B、C、D节点发次IMCP测试报文。测试时间为1小时。日志服务器记录丢包率、时延和抖动最大值与平均值。(3)测试结果根据预设的测试条件，武汉N2000综合网管平台报表生成器统计结果如表5．1所示：表5．1联通IP承载网数据转发层OoS实测指标隧慈漂鬟骥鎏i。《l薰瓣搿缆戮瑟臻继”鬻i藜鬻蕈纂辫鹱隰．|蘸警=v荽菇。0磐，簿。曩，j等武汉ARI济南ARlO37．122．43600武汉AR2济南AR2O37．12．63600武汉ARl西安ARl038．143．23600武汉AR2西安AR20．000138．132．83600武汉ARl长春ARl052．123．63600武汉AR2长春AR2052．143．63600注：配置ICMP测试包时，使探针与Imix流量发生仪混合包比例遵照40字节10％、80字节25％、256字节25％、1500字节40％：(4)结果分析按照计算机网络通信延迟计算方法：计算机网络单向通信时延=传输光纤线路延迟(逐段累加)+各节点设备转发延迟(各节点累加)㈨。按照中国联通IP承载网拓朴，AR之间转发跳数在5跳以内，本次工程所购置路由器设备在轻载情况下转发延迟都在微妙级乜¨，其设备转发时延基本忽略，两点间通信时延可以近似等于两点间传输线路固有的光通信物理时延。传输中继延迟传统基本参考公式如下：一般为5ms／lOOOkm。按端到端单程最大1000km距离计算，参考ITUG．826的routelength计算公式盟21：●ifDkm<1000km，thenRkm=I．5xDkm。●if1000kln区Dkm这1200km，thenRkm=1500km●ifDkm>1200km。thenRkm=1．25xDkm 南京邮电大学硕士研究生学位论文第五章m承载网性能测试1000km的中继电路延迟传统估计值如下：RI(1Il=1．5X1000km=1500km，线路延迟为1500kmx5ms／lOOOkm=7．5ms，超过1200km的中继电路延迟传统估计值如下：绝大部分的设备之间的传输距离在6000公里之内，1250x5／1000=6．25ms，6X6．25=37．5(小于最小单向时延50ms)，最长距离在9000公里之内，9x6．25=56．25满足中国联通工P承载网最大单向时延的理论要求。根据表5．1中的实测数据，整体网络在不存在大路径传输绕转的情况下(网络在具有QoS路由属性的作用下，在理论和实际上不存大路径绕转的情况出现)，实际网络间任意两点间通信时延指标十分接近两点间物理光纤线路的固有时延数值。完全达到了预期的设计目标。网络丢包率和抖动在多重QoS技术作用下整体上也达到了设计要求。表5．I中的各项基础数据进一步证实了联通IP承载网在数据转发层面上的三个关键QoS参数均达到预期的效果，满足预期的设计目标。通信时延的变化随着实际物理线路距离的增加而线性增加，丢包和时延抖动均在正常的设计范围之内，能够满足中国联通综合电信业务承载的需要。5．3．2差分服务质量测试测试中国联通IP承载网内任意两点差分服务环境下的时延、抖动和丢包情况。(1)定制测试拓扑图根据集团公司统一规划，针对“差分服务质量测试"项目，选取A点(武汉ARI／ARI)、‘B点(济南ARt／AR2)、C点(西安ARI／AR2)，拓扑结构如图5．3所示：弩_审／j√争＼露＼’‘。‘、D～一一’IP承载网图5．3IP承载网差分服务质量测试拓扑结构图瞎r眵c南厂，拶国皂嚏H眵B 南京邮电大学硕士研究生学位论文第五章IP承载网性能测试(2)测试说明·．为模拟网络将来的真实运行环境，采用业界最先进的Imix背景流量发生仪，华为公司N2000综合网管平台内测试探针、报表生成器和日志记录服务器、QoS策略配置tools等有效工具套件。Imix背景流量发生仪负责模拟将来3G网络实际运行环境中业务流量模型，采用混合包长的测试方法，混合包比例遵照40／46字节10％、80字节25％、256字节25％、1500字节40％。在武汉大区华为N2000网管平台配置测试探针N2000一IP—tools，以A节点为源，分别向B、C发送IMCP测试报文。测试时间为1小时。日志服务器记录获取的异常信息：记录网元型号、转发路径、重启状况等信息，不同优先等级的数据流在轻载、重载和超载环境下的QoS指标数值。QoS策略工具：下放IP报文优先等级配置，预先定义配置流量、接收端过滤策略，设备配置相应优先级保障；在媒体流VPN中定义两种不同优先级的数据流(IPprec=5和IPprec=0)。(3)测试方法和步骤。按图连接测试网络，配置路由器和测试仪器；将测试仪器放置在不同的节点，可以考虑节点之间的地理位置有近有远，并且考虑传输的条件；。设定测试仪A、B节点设备GE端口向测试仪C节点设备GE端口发送流量：分别测试轻载、重载、超载情况下的时延指标；轻载，发送测试流量的带宽为50％，符合设计要求；重载，发送测试流量的带宽为90％。超载情况下总共发送带宽为200％(端口A、B端口各100％，其中EXP5为40％，其余为其它EXP流量；每路径重复测试60次，每次持续60秒，并利用N2000报表服务器生产相关报表。对每个工P地址的测试都连续发送10个测试包，源和目的地址为AR设备loopback地址，测试帧(以太帧)大小分别为64、128、256、1518及IMIX平均包长187byte，测试数据包间的间隔为20ms，分别对IPprec--5和IPprec=O进行测试。(3)测试结果根据预设的测试条件，武汉N2000综合网管平台报表生成器统计结果如表5．2所示：49 南京邮电大学硕士研究生学位论文第五章IP承载网性能测试表5．2联通IP承载网数据转发层差分服务质量实测指标j；『l鋈越纂；塞l藕葡醺蓬{!封廷辑动i蒸籀j纛蘩鬻≥朔骜粪；荔i：j藜亵蕈垂鹜荔缓鬻藕鹚骥i一囊瓣攀襞鬻i鬻乒(刍褡蘸谚i蒸灏稀～藜袋誊簇筵鞠|攀武汉ARl济南／LRlO．00％37．24ms2．4ms0．00％37．122．8武汉AR2济南AR2O．009637．24ms2．5ms0．00％37．12．8武汉ARI西安ARI轻载O．009638．14ms3．imsO．00％38．863．2武汉AR2西安AR20．00％38．16ms2．9ms0．009638．132．8武汉ARI长春ARlO．00％52．16ms3．8ms0．00％52．123．4武汉AR2长春AR20．00％52．14ms4．OmsO．00％52．193．8武汉ARl济南AI【10．18％38．9ms6．7ms2．20％87．34ms12．4武汉hR2济南AR20．14％39．4ms8．9ms2．00％91．23ms32．6武汉ARI西安ARl重载0．16％40．12ms9．2ms2．20％65．45ms23．2武汉AR2西安AR20．17％41．08ms10．2=s2．40％64．34ms22．8武汉ARl长春ARl0．18％54．12ms10．2as3．20％91．23ms13．6武汉AR2长春AR20．16％54．68=s8．6ms3．40％90．18ms23．2武汉ARl济南ARI3．20％48．23ms13．8ms4．30％96．12ms52．4武汉AR2济南AR22．309648．49ms14．9ms4．809697．ims22．6武汉ARI西安ARI超载2．40％51．23ms19．9ms3．80％108．14ms33．2武汉AR2西安AR22．60％52．08ms20．0Ires4．00％98．13ms42．8武汉ARI长春ARl2．80％60．12ms20．9ms4．80％102．12ms53．6武汉AR2长春AR22．209661．34ms28．Ims4．90％102．14ms23．6注：配置ICttP测试包时，使探针与Imix流量发生仪混合包比例遵照40字节10％、80字节25％、256字节25％、1500字节40％。(4)结果分析根据表10中的实测数据，进一步证实了联通IP承载网运行在轻载状态下，在数据转发层面上在不同优先级别下的三个关键QoS参数均能满足电信业务承载的要求，各项性能指标从统计上观察基本一致；当网络运行在重载状态下，prec=O的数据流相比prec=5的数据流有明显的优先转发优势，pre=O的业务相比pre=5的业务，通信时延长前者相比后者要低出平均40个百分点，丢包率前者相比后者要平均小45％，．时延抖动前者比后者小50％，具备明显的业务转发优势。但在网络运行在重载状态下时，即使prec=O最为优先的数据流，其丢包已经超过了0．1％的设计目标：当网络运行在超载状态下时，各项QoS性能指标均发生了明显的恶化，Prec=O优先级最高的数据流丢包率超过2％，时延抖动超过20ms，均超过了设计目标，不能满足电信业务的应用。Prec=5的数据流QoS性能指标更加糟糕，完全不能满足电信业务的应用。综上所述，当网络运行在轻载状态下时，不同优先级的QoS参数性能指标几乎一致，当网络运行在重载或超载状态下时，尽管prec=O的数据流相比prec=5的数据流有明显的转发优势，当均超出了设计目标数值，不能满足电信业务的承载需求，●S0。 南京邮电大学硕士研究生学位论文第五章IP承载网性能测试由此可见，在目前的技术条件下，确保网络运行在轻载状态下，是保证IP承载网满足电信级业务承载需要的最重要条件。5．3．3网络核心层可靠性测试测试中国联通IP承载网内任意两点中继链路或核心节点设备出现故障时的倒换情况。(1)定制测试拓扑图根据集团公司的统一规划，针对“差分服务质量测试”测试项目，特选取A点(武汉ARl／ARl)、B点(济南ARl／AR2)、C点(西安ARl／AR2)，测试拓扑结构如图5．4所示：ABIP承载网D图5．4IP承载网可靠性测试拓扑结构示意图(2)测试说明为模拟网络将来的真实运行环境，采用业界最先进的Imix背景流量发生仪，华为公司N2000综合网管平台内测试探针、报表生成器和日志记录服务器。在武汉大区华为N2000网管平台配置测试探针N2000-IP—tools，以A节点为源，分别向B、C发送IMCP测试报文。测试时间为1小时。分别插拔CR—CR和CR—AR之间的出口光纤和入口光纤，记录丢包、乱序及倒换时间；配置日志服务器分别记录网元型号、转发路径、重启状况等信息。关闭A节点(武汉)CRl／CR2设备电源，记录丢包、乱序及倒换时间；配置日志服务器记录网元型号、转发路径、重启状况等信息。‘(3)测试方法和步骤1、测试拔光纤对Ⅲ转发层的影响 南京邮电大学硕士研究生学位论文第五章m承载网性能测试测试过程如下：’．(I)按图连接测试网络，配置路由器和测试仪器；(II)拔掉通路上CR之间的光纤(在近端路由器设备上)，包括出口和入口；(111)记录流量的中断时间；(IV)继续发送流量，恢复故障点，观察主用路径恢复对传送的影响。2、核心节点设备故障对IP转发层的影响测试过程如下：·(I)按图连接测试网络，配置路由器和测试仪器；(II)将测试仪器替代TMG的位置，放置在不同的节点，可以考虑节点之间的地理位置有近有远，并且考虑传输的条件：(III)依次A点拔掉CRI／CR2上的电源(在近端路由器上)；(IV)记录流量的中断时间；‘(V)继续发送流量，恢复故障点，观察主用路径恢复对传送的影响。(3)测试结果根据测试步骤，武汉N2000综合网管平台报表生成器统计结果如表5．3所示：表5．3联通lP承载网核心层可靠性实测指标(拔纤)蓊l§蘑继链貉蹶攥鬻囊鬻鬻灞黧溺缫麓黧鬃瀚黝麟戮：倒获黼觏鬻黪i篱鬻攀鬻攀攀武汉ARl济南ARI38．12ms0武汉AR2济南AR2不发送倒换0武汉ARI西安ARI34．65msO武汉CRl一武汉ARI武汉AR2西安AR2不发送倒换0武汉ARI长春ARI41．06msO武汉AR2长春AR2不发送倒换0武汉ARI济南ARI38．68msO武汉AR2济南AR232．43ms0武汉ARl西安ARl36．48ms0武汉CRl一武汉CR2武汉AR2西安AR2不发送倒换0武汉ARI长春ARI38．08ms0武汉AR2长春AR2不发送倒换0武汉ARI济南Al{l不发送倒换O武汉AR2济南AR241．28msO武汉ARI西安ARl不发送倒换O武汉CR2一武汉AR2武汉AR2西安AR234．06ms1武汉ARI长春ARI不发送倒换O武汉AR2长春AR238．96msl注：配置ICMP测试包时，使探针与Imix流量发生仪混合包比例遵照40字节10％、80字：节25％、256字节25％、1500字节40％。52 南京邮电大学硕士研究生学位论文第五章IP承载网性能测试表5．4联通IP承载网核心层可靠性实测指标(断电)鬃溺嘲鹚簇瓣黼瀚戮缝渤麓熬隧缓溺锄黼獭撼糕麟麓獠藜骥麟鬻骥武汉ARl济南ARl38．12ms1武汉AR2济南AR2不倒换O武汉ARl西安ARl34．65ms1武汉CRl断电重启武汉AR2西安AR2不倒换O武汉ARl长春ARl41．06msl武汉AR2长春AR2不倒换O武汉ARl济南ARl不倒换0武汉AR2济南AR237．84ms0武汉ARl西安ARl不倒换0武汉CR2断电重启武汉AR2西安AR238．68msO武汉AI{l长春ARl不倒换O武汉AR2长春AR238．68ms1武汉ARl济南ARl35．45msO武汉AR2济南AR2不倒换0武汉ARl西安ARl46．32ms1武汉ARl断电重启武汉AR2西安AR2不倒换0武汉ARl长春ARl不倒换0武汉AR2长春AR238．96ms1武汉ARl济南ARl不倒换0武汉AR2济南AR234．68ms0武汉ARl西安ARl不倒换0武汉AR2断电重启武汉AR2西安AR229．83ms1武汉ARl长春ARl不倒换0武汉AR2长春AR238．96msl注：配置ICMP测试包时，使探针与Imix流量发生仪混合包比例遵照40字节10％、80字节25％、256字节25％、1500字节40％；．(4)结果分析从表5．3和表5．4统计的基础数据观察，中国联通IP承载网在MPLS流量工程、。显式路由、FRR等QoS技术共同作用，当承载网内任意一条中继链路或一台节点设备出现故障时，网络均能在小于50ms的时间内自动触发保护切换，能够满足电信业务的承载要求。这个问题也在后来网络日常的运行实践中得到无数次证实，中国联通IP承载网内计划每个月均会发生长途中继传输电路中断或设备断电重启的情况，但网络中所承载的最为敏感的长途语音业务和3G视频均不受影响，用户完全感觉不到低层网络所发生切换和延迟。网络运行实践进一步证实了在网络宏观控制．层面上，基于MPLS的流量工程、显式路由技术、FRR等技术的应用是完全成功的。5．4QoS指标测试总结上面是对武汉节点采集的基础数据为例进行分析，为了更进一步了解网络运行的真实情况，作者本人后来又调用了联通集团公司收集的全国各地测试采集点所有53‘ 南京邮电大学硕士研究生学位论文第五章IP承载网性能测试的有关QoS参数测试的基础数据，通过大量的对比分析，几乎与武汉测试点的情况一致，从统计学的观点上看，武汉节点所采集的基础数据能够代表网络运行的实际情况。综上所述，中国联通IP承载网在数据转发层面上，当在网络运行在轻载状态下，各项QoS指标均达到了预期的设计目标：当网络运行在重载状态或超载状态下，尽管不同优先级的数据流在数据转发层面上存在明显的不同转发优势，但都不能很好地支持实时性高的电信业务的承载需要。所以QoS技术实现上以链路轻载方式为主、以区分服务(Diff-Serv)为辅，还需要利用拥塞控制技术(W砒渺)、队列调度技术(如WFQ／PQ)；全网宏观层面上的QoS路由技术、MPLS．TE和TEFRR等多种技术协同工作。 南京邮电大学硕士研究生学位论文结论第六章结论6．1全文总结本文从多个层面论述了QoS技术在电信m承载网中的应用。关于QoS的论点，在业界真所谓是仁者见仁、智者见智，每年新出来的专著可以说是汗牛充栋。但真正能实际应用网络中去的成果又是凤毛麟角，由此可见在IP网络实施真正意义上的流量工程是非常困难的，但电信网络的发展，越来越朝着IP化的方向发展，又要求我们必须重视在IP网络上部署较完善的Qos策略。MPLS技术的日益成熟，使得在传统的m网络的基础上增加了面向连接的特性，从而使得采用网络优化的理论和方法的流量工程可以得到实现。我本人正是在这种背景下，始终站在网络工程实践的角度上，对网上投入实际应用的QoS技术作了一些研究。本文完成的主要工作和贡献如下：(1)IPQoS技术即使发展到今天，也不存在这样一种技术可以提供类似于PSTN的全网范围的、端到端的、基于流的QoS，原因涉及到P网络业务、技术和设备等多方面的因素。要彻底解决IP网络的QoS问题，需要详细分析网上各类业务的流量模型、业务模型，详细分析现有网络的各个环节，找出影响网络QoS的关键因素所在，充分运用各种QoS技术从口承载网、业务终端和应用程序和网络管理等方面入手，提供综合的QoS解决方案。(2解决m承载网的QoS，仅仅依靠数据转发平面的每个数据流基于Diff-Serv和MPLS优先级标识和调度这两种技术仍然是不够的，还需要拥塞控制技术(WRED)、队列调度技术(如WFQ／PQ)；全网宏观层面上的QoS路由技术、MPLS．TE和TEFRR等技术协同工作。(3)对于基于QoS路由的调度算法问题，在本质上都归属于组合数学问题，在解决这些问题时，如果要达到理论上的最优，经常是NP—hard或NP—complete问题，计算量和计算时间往往都很大。，反而会严重影响网络延迟，当前典型的做法是采用一些近似或等效的工程方法来实现。(4)在实际的网络中过分追求理想化的QoS机制(无论是那个层面)都是不现实的，至少在目前的技术背景下，要达到满足各项基本电信业务要求的QoS指标，单纯依靠技术肯定是不行，目前通常的做法是：通过严格的运维监控、管理，扩容