运营级以太网服务质量保证

2020-10-26 16:38:11 云杰通信 100

运营级以太网服务质量保证

  当前运营商承载的主流业务已经由传统的TDM逐步转向了分组化的IP业务。此时传统SDH技术显得灵活性不足,成本高。以太网技术以其易用、低成本、高带宽等特性得到了众多运营商的关注,但要应用于运营网络,还必须在安全性、可扩展性、QoS、可管理性等诸多方面加以改进,使之具有“电信级”的性能。

  传统SDH专线QoS

  传统SDH技术中,专线为端到端刚性管道,对各种业务有固定的信道,可以完全保证业务的QoS质量,这种方式适合实时业务的传输,如传统的语音类业务。如图1所示,当承载各个业务的数据流进入各自的专线后,SDH传输技术可以很好保证其数据报文以极低的延迟、抖动和丢包率到达远端,给用户以良好的业务体验。单从业务QoS保证角度而言,SDH技术基本上无可挑剔。

  但是随着IP化分组业务越来越多,包括语音业务的IP化后,这种刚性管道的弊端逐步体现出来。主要表现为带宽利用率低、扩容困难、同一专线内缺乏细分业务的能力、只支持点到点连接、运维成本高等。

  运营级以太网QoS

  以太网与SDH技术相比,能够低成本地提供多种速率的数据接口,包括100 Mb/s、1 Gb/s、10 Gb/s等。而且以太网技术简单,具有即插即用的灵活性,它不仅支持点对点,而且支持多点到多点连接。在城域范围内采用以太网技术可以减少不同传输协议间的转换,提高带宽利用率和数据转发效率,同时带宽升级容易,极大地降低整体建网成本,更适合于未来业务流量分组化的发展趋势,满足站点快速增长对高速接入和灵活带宽提供业务的需求。

  为了使以太网达到“可运营”的目的,标准组织和设备厂商特别是城域以太网论坛(MEF)针对以太网技术和业务进行了大量工作,提出了“运营级以太网”的概念,明确了在运营商网络中应用的以太网技术的基本要求。在MEF的网络参考模型中,重点引入了两个术语:UNI和EVC。这两个术语在传统以太网领域很少涉及,但是在通信网中应用较多。引入UNI(User Network Interface,用户侧网络接口)主要是为了强调运营商网络与用户之间的定界问题,从而为以后的业务控制、OAM等功能提供明确的功能分界点。EVC(Ethernet Virtual Connection,以太虚拟连接)这种逻辑管道的概念在电信级以太网技术中扮演着非常重要的角色,依靠在有限的网络资源里构建统计复用的逻辑管道,可以有效地隔离流量,并通过对逻辑管道及其中的流量施加相应的控制,使电信级以太网具有比较完备的流量控制能力,从而能够很好的对用户进行分类管理,以及对于同一用户的不同应用进行区分化的服务。

  运营级以太网的QoS技术

  相比传统以太网技术,电信级以太网则通过业务识别、颜色标记、分层调度等手段实现端到端的业务保障。

  1. 分层的速率保证

  以太网本身虽然提供了FE/GE/10GE的高带宽物理接口,但实际上用户申请的带宽通常都会低于这个速率。在MEF的定义中,运营级以太网UNI接口限速包括如下三个层次,如图3所示:

  基于UNI接口。也是基于物理端口的限速,是最粗狂的限速方式,适合一个UNI接口连接一个用户的情况,如果用户本身没有特殊要求,只需要对UNI限速就可满足用户的要求;

  基于EVC逻辑通道。在以太接口主要体现为基于端口+VLAN的限速,适合于一个物理端口内存在多个逻辑通道(EVC)且需要对逻辑通道进行限速的情况。在某些场景中,诸如运营商通过一个物理端口连接企业总部,但物理端口内通过多个EVC(在以太网中为体现为VLAN)连接不同的企业分支机构,运营商可以基于端口+VLAN进行限速,从而实现对总部和各分支连接的限速;

  基于COS ID的限速。是针对同一EVC内部数据流的COS值不同来进行限速,在以太网中可以理解为对同一VLAN内的不同业务分别限速。

  这三种限速机制在实际部署中是可以组合使用的,如连接企业总部的速率为60M,其中对每个分支企业限速为20M,而保证每个企业分支内部的视频业务为4M、语音业务为128K,其他为数据业务。可以看出,这需要运营商能够分层次的限速,而传统QoS技术本身在入方向通常只是简单的端口限速或基于流的CAR,无法实现分层次的限速。为了达到对用户和业务细致区分限速的目的,针对不同应用场景,可以有两种手段实现:分层QoS和分层CAR。

  分层QoS

  分层QoS的典型应用场景是运营商通过多个UNI接口连接多个企业,对这多个企业分配总带宽,同时对每个企业和企业内部的业务又进一步限速。如图4组网中,QoS业务分类有三级,第一级为物理端口,第二级使用VLAN ID区分用户,第三级使用IP COS区分不同的业务类型,

  电信级以太网技术通过在QoS的种种改进,不仅可以提供不弱于传统SDH专线的业务体验,而且在带宽升级、带宽利用率、多点互连、业务细分和控制上更是优于SDH传统专线,同时保留了成本低、维护简单、扩展灵活等以太网传统优势。随着技术的进一步成熟和IP以太网业务量的日益增加并成为主导,运营级以太网技术将成为多业务运营、城域网络优化的主要解决方案。