分组传送网简介(PTN)复习进程.ppt

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-,预选运输路线,（,FRR,）,-,（绕开障碍点或短线路，尽快回原线路）,（,LSP,）,-,（换另外新线路）,（双归，,MC-LAG,VRRP,等）,-,（具备双重出口）,+Diffserv -,分类、排队、高优先级先行,+TE -,排除塞车，提前预留安排好线路,+QoS -,分优先级，提供差别化服务,分组传送网,-,优化方式，灵活、低价、,快速、有保证,（可管可控可运营）,分组网的资源,类比,分组网资源,-,交通,线路带宽,-,路宽,接口,-,路口（如收费站）,缓存空间,-,队列数量及长度,处理能力,-,管控能力（如收费速度）,注：目前分组设备主要关注了带宽和端口等外部特性，而默认了设备的内部性能。,分组网的效率,分组设备“直观”解读,分组在分组节点被转发，类似要经过一道“门”转入到相应“出路”，但“门”的宽度有限（受制于芯片速度、背板总线等），流量较大时，分组需要“等候处理”通过,传统,IP,网的这一过程是不受控的（,Best effort,），分组设备则可以让流量排队，并对“队列”进行控制管理，只有一定数量的分组能够得到最短延迟转发（目前厂家建议的实时业务占比通常在,20%,左右）,优先队列、短队列可小延时通过,分组网的效率,分组设备“直观”解读,理想情况下，必须保证让“对延时敏感”的业务（实时业务）享受这“最短时延优先转发”的特权，这需要两个前提条件,：,（,1,）对业务进行准确分类，精确识别实时业务；,（,2,）控制实时业务所占比例。,如果不能对业务进行准确分类，为了保证服务质量，会把跟实时业务混在一起的业务都定义为“高等级”业务，这导致分组网的能力不能得到充分发挥,分组网的效率,在资源一定的前提下，分组网主要靠加强资源的管理、对业务分类适配，进行合理分配资源来提高其利用率,面向综合业务，不同等级业务搭配,资源紧张时，依据策略高级业务抢占低级业务资源,高级业务所占比例有一定限制,在只承载高等级业务的情况下，分组网要达到很高的带宽利用率是不现实的,分组网的效率,关于,CIR/PIR,CIR:Committed Information Rate,PIR:Peak Information Rate,EIR:Excess Information Rate,EIR=PIR CIR,无带宽保证业务（完全弹性），不设置；对于固定带宽业务，可设置,CIR=PIR=BW,（链路带宽）,;,一定弹性业务设置,PIRCIR,对,CIR,的两种理解：（有待进一步落实）,刚性，不能被抢占，即使自己不用或未用够,当有业务时，带宽被保证，直至,CIR,；无业务或有部分业务时，多余带宽亦可被抢占,当资源不够时，根据优先级设置，带宽受到挤压，业务会逐渐被丢包。,分组网的参照理解,假定一个模型：,在一根硬管道（,A,，尺寸为,W,）里敷设,2,层软管道（,B,、,C,），即,A,中有多根,B,，,B,中有多根,C,。在最内层软管道（,C,）里可以有水流过。,没水的时候，软管会塌下来，完全不占空间（忽略管壁的尺寸），空出来的空间，可以供敷设更多的管道。软管完全充满的时候，可以到一最大空间（类比峰值,PIR,）。这样的软管具有完全的弹性（,CIR=0,）。,B,与,C,能很好的配合（能同步的扩大和缩小），彼此间可以共享空间，从而达到最大的空间利用率。,如果,B,或,C,的数量较多，且大家同时充满的时候，将相互挤压，流量会相互影响，甚至某些管道会被挤扁（因为一旦有空间就会被挤占）,无管控、无分类、无优先级、自由抢占,分组网的参照理解,改进：,如果有流量需要始终完全保证。我们可以把相应的,C,管道换成硬管道。（,CIR=PIR),如果某根管道里的流量只需保证一部分。我们把相应管道换成具有一定弹性的管道，能优先保证一定空间的水流通过。但当大水流来的时候，可以被充满到更大空间。（,CIRPIR,）,保证措施：,CIR,（,C,管）,CIR,（,B,管）,CIR,（,B,管）,W,PIR,W,分组网的参照理解,改进：,在流量较小的时候，空间有富余，一般不会出现相互挤占。,流量较大时，会出现,2,个层面相互挤占：,B,管道之间、,C,管道之间,由于资源有限，为保证其中的某些重要流量，可以做差异化服务（,Diffserv,、,DS-TE,）：,在,C,管道内做流量分类，定优先级（,Diffserv,）,B,管道分优先级（,Diffserv,）,重要,B,管道资源预留（,RSVP-TE,）,B,管道空间分类并反映流量类型，协调流量类型动作（,DS-TE,的,CT,映射）,B,管道制定“建立优先级和保持优先级”,业务与管道分类,不同的层面有不同的分类标记位；,MPLS,标签可以嵌套，外层对应隧道，内层对应业务；,封装点是否做分类映射取决于传送策略；,通常要求业务分类可内层透传；,技术的处理与成熟度与设备技术有关,目录,注：,HSS-Home Subscriber Server/,归属用户服务器,PCRF-Policy and Charging Rules Function/,策略和计费规则功能,LTE,系统连接,LTE,核心网元,MME,是核心网唯一的控制面设备，主要功能是接入控制、移动性管理、会话管理、网元选择和存储用户承载信息,控制和承载分离使,MME,集中设置成为可能，不会给骨干面引入过多流量：,具有更好的扩展能力，实现快速扩容,具有更好网络性能，通过,POOL,组网能进一步提升业务范围，降低,MME,间位置更新和切换频率，适当集中部署并不会影响业务的接续速度,每个物理设备支持多个逻辑,MME,，其虚拟化支持“集中部署，分散运营”,LTE,核心网元,SGW,主要功能是进行会话管理、路由选择和数据转发、,QOS,控制、计费及存储信息,对每一个接入的,UE,，一次只能有一个,SGW,为之服务,需要综合考虑网络组织、容量、发展和周边配套等选择单独设置或与,PGW,合设,PGW,主要功能是用户,IP,地址分配、会话管理、,PCRF,选择、路由选择、数据转发、,QOS,控制、计费、策略等,是面向,PDN,终结于,SGi,接口的网关，如果,UE,访问多个,PDN,，,UE,将对应一个或多个,PGW,LTE,传输需求,结构,传输重点在,解决,S1接口和X2接口的需求，其中S1是基站与核心网元的连接，而X2的连接对象则是,其他基站，这是,LTE阶段,网络扁平化出现的新需求。,S1,接口采用,FLEX,连接方式，基站不固定连接某个核心网元，由系统根据负荷分布等因素控制,基站之间,有互联需求（,X2,），近期支持相邻站间切换，以后可能支持站间互通,接口,S1,接口传输带宽可达,300Mbps,以上，,X2,接口带宽约,10Mbps,，后期可能会有所增长,S1,、,X2,对承载延迟有严格要求,（,S1-MME:100-300ms,，,S1-U:5-10ms,，,X2:10-20ms),组网,LTE,传输需求,MME,、,aGW,早期全省集中设置（,1,个或多个省中心），需要,IP,承载网提供支持，后期随着业务发展如视频）可能向地市下沉,LTE,无线的链路预算要比现有体制低，导致覆盖同样的区域需要更多的基站,LTE,需要时间同步,面对视频业务（如移动,TV,），需要支持组播,设备要支持,IPV6,升级,LTE,传输需求,关注：,业务策略对网络的影响,由于目前数据业务多为互联网业务，能在本地终结的业务占比很少。,aGW,集中设置需要,IP,承载,B,网支持，分散下沉到地市，则需要,IP,承载,A,网的支持,视频业务对网络有较大影响，当业务量较大时，需要在本地设置节目源，,aGW,也需要相应下沉到地市,延时要求较高，尤其是,S1-U,：,5-10ms,对组网有较大压力。,该指标的适用条件和环境有待进一步落实；,如果,SGW,分散设置，下沉到地市，对减少,S1-U,延时有利；,如果,LTE,不开放话音类业务，延时指标是否可放松、可放松到多少,?,（这需要标准研究支持）,LTE,传输需求,关注：,X2,接口流量到底有多大，早期有说不超过,S1,的,3%,，,3%-5%,，,10%,的，有说未来会可能到,20%-30%,初期如果不部署,X2,接口，可降低,LTE,部署的复杂程度,如果早期,X2,接口仅要求支持相邻站切换，流量在,10M,左右；如果后期要开通站间互通，流量会增加,但后期,X2,接口流量如果达到,10%,以上，甚至,20%-30%,，则三层到边缘将成为必然选择，否则迂回路由将消耗大量资源如果需要支持站间互通，采用三层到边缘方案，边缘设备的性能可能需要做大幅提升（待研究），投资需求量大,目录,传输网方案,分组传送网总体方案,目前移动建议采用方案,C,；电信建议采用方案,B,；联通则采用方案,A,或,B,传输网方案,分组传送网总体方案,各运营商根据自身特点，经过多因素分析，选择自己的方案：,移动采用,PTN,单独组网（核心层增加,L3,功能）；,电信建议采用,IP RAN,与城域网综合组网（共城域骨干，,C,相当于,SR,；,D,相当于区域,SR/CE,）,联通主要采用新建,IP RAN,网（联通不设,C,设备），北方省份也有个别共用城域网方案,A,B,RNC,D,C,A,A,接入设备；,B,汇聚设备；,C-,区域汇聚设备；,D-,核心设备,环形,双归,传输网方案,LTE,分组传送网建议架构,本地网架构,传输网方案,LTE,分组传送网建议架构,为满足,LTE,需求，分组网组网采用扁平的、简洁的网络结构,核心层组网选择,2-4,个节点，不宜过多，结构采用全互联,汇聚层组网采用一对汇聚节点与一对核心节点进行“口字形”组网,边缘层采用环形或环加链，每环所带节点建议不超过,10,个,容量方面采用接口提速（环路升级）、裂环、叠加环、多链路等策略，根据实际情况择机选取,裂环,叠加环,多链路,网络保护,传输网方案,LTE,分组传送网建议架构,分组传送网与核心网元之间的连接,注：,1,、关于各地利用核心网,CE,的连接，需要,与核心网专业之间进行协商加以明确。,2,、非中心城市，如果需要传送网单独新建,CE,，,则需要与,IP,承载网进行协调。,网络容量应对,两个方向,扩路：为了满足业务的带宽需求，提高带宽保证。（但受当期的技术条件限制，会局限于某一水平）,提高利用价值,:,如何在有限的带宽资源下，保证网络的服务质量,随着网络的发展，数据业务将占主流，具有突发性和大带宽特性，为保证服务质量，需要启用汇聚收敛，发挥统计复用功能,流量工程,Diffserv,QOS,容量提升技术,网络演进应与技术发展适应，循序渐进,目录,流量工程（,TE,）,拥塞,是,影响网络性能的主要问题拥塞的原因可能是网络资源不足，也可能网络资源负载不均衡导致的局部拥塞。,流量工程,通过实时监控网络的流量和网络单元的负载，动态调整流量管理参数、路由参数和资源约束参数等，使网络运行状态迁移到理想状态，优化网络资源的使用，,避免负载不均衡导致的拥塞,。,流量工程（,TE,）,IP/MPLS,网络中的流量工程一般是通过,MPLS-TE,来实现的。,基本原理：通过结合,网络的拓扑,信息和网络的,负载信息,（流量工程数据库,TEDB,），建立一个,虚拟拓扑,，然后将,流量映射,到这个拓扑上。,MPLS TE,相关的技术包括：,多协议标签交换（,MPLS,），,进行了流量工程扩展的资源预留协议,(RSVP-TE),，,基于约束的标签分配协议,(CR,LDP),基于约束的路由协议（,QoS,路由技术）,：,CSPF,的计算过程就是针对,LSP,要求，先对,TEDB,中的链路进行剪切，把不满足,TE,属性要求的链路剪掉；再采用,SPF,算法，寻找一条到,LSP,出口的最短路径,进行了流量工程扩展的链路状态路由协议（,OSPF-TE,和,IS-IS TE,），,快速重路由技术,(FRR),。,流量工程（,TE,）,使用,RSVP-TE,建立的,LSP,都具有某种资源预留类型，在建立,RSVP,会话时，由接收者决定此会话使用哪种预留类型，从而决定可以使用哪些,LSP,。,目前设备支持以下两种预留类型：,FF,（,Fixed-Filter style,）：固定过滤器类型。为每个发送者单独预留资源，不能与同一会话中其他发送者共享资源。,SE,（,Shared-Explicit style,）：共享显式类型。为同一个会话的发送者建立一个预留，可以共享资源。,流量工程（,TE,）,CIR,、,PIR,设置的合理性很关键，需要建立合适的业务模型,通过配置,PW,和,LSP,的,CIR,，并满足连接允许控制的条件：,一条,LSP,中的所有,PW,的,CIR,之和必须小于等于该,LSP,的,CIR,；,一条链路中的所有,LSP,的,CIR,之和必须小于等于该链路的,CIR,；,在网络正常运行的情况下可以满足所有业务的,CIR,带宽需求。,流量工程（,TE,）,PTN,的流量工程,TE,作用主要体现在,2,个方面：,业务路由可控,LSP,的建立可以通过网管或控制平面实现，两种建立方式的,LSP,路由都是可控的。,业务带宽可控：设置业务的,CIR,、,PIR,，只对用户保障小于等于,CIR,的带宽，在网络拥塞时可以对突发流量（,EIR=PIR-CIR,）进行丢弃处理,流量工程（,TE,）,MPLS TE,隧道自动带宽调整,在基于,对,以往该,LSP,隧道上的流量统计基础上，自动带宽分配技术允许对该隧道占用的带宽进行调节，通过定时（如,5,分钟）采样，获得在一个采样周期通过该隧道的平均带宽。通过一段时间（如,24,小时）的多次采样然后，获得采样的最大值，然后用其作为带宽，发起建立一条新的,LSP,隧道。建立成功后，将流量切换到新的,LSP,隧道上，同时拆除原来的,LSP,隧道；如果建立不成功，则流量继续沿原来的,LSP,隧道转发，在下一个采样周期结束后再做调节。,为了减少不必要的调节，可以配置调节阈值。只有,当,变化达到一定的阈值,时,，才发起调节。,可以配置带宽的最小值和最大值,以固定调节范围,关注：应用场景和对业务的影响。,流量工程（,TE,）,由于存在可变速率业务的突发业务，因此即使使用了,TE,，网络中仍然可能会发生拥塞，此时如何保障所有业务都能得到其相应服务就需要使用差分服务。,差分服务（,Diffserv,）,差分服务的目的是为流量提供有区别的业务服务。,当数据流由客户进入,DiffServ,域时，边缘路由器通过标识字段（,DSCP:,6,个,bit,，范围为,063,），将,IP,包首先分为不同的服务类别，而网络中的其他传送转发路由器在收到该,IP,包时，则根据该字段所标识的服务类别将其放入不同的队列，并且由作用于输出队列的流量管理机制控制每一个队列，即给予不同的每一跳行为,(PHB),。其中最主要的就是对每个队列给出带宽分配，以及发生阻塞时如何丢包，这些资源的分配规则都是预先设定好的。,与集成服务相比，差分服务定义的是一个相对简单而粒度粗一些的控制系统另外，差分服务针对的是流聚合后的每一类,QoS,控制，而不是像集成服务那样针对每个流。因此，差分服务具有可扩展性，能够在大型网络上提供,QoS,服务,差分服务（,Diffserv,）,IETF,定义了,16,个标准的,PHB,：,BE,：不需要进行特殊处理的业务流量,AF1-AF4,：保证转发，每个级别有,3,种丢弃优先级，适用于需要速率保证，但不需要延迟或抖动限制的业务流量,EF,：快速转发，适用于延迟最小，丢包率低的业务流量，如语音和视频,CS6-CS7:,最高级别的服务等级，主要用于传送网管和信令。,服务提供商面对用户，根据流量通过网络时的体验来制定服务等级协议（,SLAService Level Agreement,，相当于服务合同），包含了服务质量参数、服务过程、故障恢复和赔偿部分；,网络的服务质量通常以,时延、抖动、丢包率、吞吐量、可靠性,等参数来表示；,网络的,QoS,工程的目地就是采取措施将网络的资源按需分配给各种业务，从而保证各种业务得到相应的服务,网络服务质量（,QoS,）,要满足,QoS,要求需要满足的两个条件：,（,1,）根据不同应用业务类型采用不同管理策略：调度、排队和丢弃方式等；（主要通过,DiffServ,实现）,（,2,）基于应用的带宽保证。（目前数据网主要采用,轻载,方式来避免拥塞，但浪费资源，同时在链路或节点故障时难以保证）,MPLS-TE,利用可用资源沿链路建立,LSP,，确保始终（故障与否）为特定流量提供保证带宽。由于,LSP,只是在资源许可条件下建立，因此理论上不需要轻载；可以不按最短路径来设计,LSP,，实现资源优化；可以通过链路保护和,FRR,等机制实现故障快速恢复。,网络服务质量,（,QoS,）,即使按每个业务等级预留资源，也正确标记了流量，仍然无法保证,SLA,；,需要进一步设置速率限制和访问许可控制等机制，以确保将流量控制在资源预留时设置的限制范围内。,网络服务质量,（,QoS,）,流量策略和,QOS,部署,Diffserv（Differentiated Service）：根据业务分类，分配优先级，保证高优先级业务优先转发，但是无法事先约定带宽，在流量超出带宽允许范围的情况下，只能通过对低优先级业务增大延时、提高丢包率来保证关键业务的高优先级转发，在极端情况下，甚至高优先级的关键业务也无法幸免延时和丢包。（通常采用Diffserv+轻载方式）,RSVP-TE：通过CSPF（Constraint Shortest Path First，约束最短路径优先）算法计算出一条最优的路径，并保证该路径不会拥塞，从而确保约定的TE隧道带宽。但是RSVP-TE没有识别业务的能力，隧道中各业务流量不区分优先级。TE隧道内一旦发生实际流量超出预约流量的情况，对QoS敏感的业务将直接受到影响,DiffServ-Aware TE将 MPLS 与 Diffserv、RSVP-TE等技术结合起来实现的流量控制技术，是网络级QOS 保证的主要技术。是指在一个大的LSP隧道上应用TE，而在隧道内的每个PW再采用Diffserv的模式，是区分服务和集成服务的一种融合。,DS-TE,带宽约束,DiffServ-Aware TE,，简称,DS-TE,，能够基于按服务类型划分的流量进行网络资源优化，即对不同的服务类型进行不同的带宽约束。概括来说，,DS-TE,将不同服务类型的流量与,LSP,进行映射，使流量经过的路径符合对其服务类型的流量工程约束条件。,相关概念,CT:DS-TE,将,LSP,的带宽划分为,1-8,个部分，每部分赋予不同服务等级，一条或一组,LSP,的相同服务等级的带宽集合称为一个,CT,一个,CT,只能承载一种业务类型的流量。有单,CT LSP,（如静态,LSP,）和多,CT LSP,之分，对于后者，必须所有,CT,带宽满足时，资源预留、,LSP,建立、带宽抢占才能成功。,TE-Class,：,CT,和,CR-LSP,抢占优先级的组合,DS-TE,带宽约束,IETF,定义了以下,DS-TE,带宽约束模型：,RDM,（,Russian Dolls Model,，俄罗斯套娃模型）,MAM,（,Maximum Allocation Model,，最大分配模型）,两种,DS-TE,模式：,自定义的,Prestandard,模式,，支持,2,种,CT,。支持,RDM,、,MAM,，互通可能存在问题,根据,RFC 4124,、,RFC 4125,、,RFC 4127,等,实现的,IETF,模式,，支持,8,种,CT,。,支持,RDM,、,MAM,和,extended,模型,，可互通,DS-TE,带宽约束,RDM,（,Russian Dolls Model,，俄罗斯套娃模型）,限制,CT,的共用带宽，允许,CT,间共享带宽,优点：有效利用带宽,RDM,与建立优先级,/,保持优先级配合，可以实现,CT,间的带宽隔离,RDM,比较适用于属于,CT,的流量不平稳、可能存在突发流量的情况。,*改进方式：切片,SAM,模型,-,减少抢占和重路由开销。,DS-TE,带宽约束,MAM,（,Maximum Allocation Model,，最大分配模型）,一个,BC,映射到一个,CT,，,CT,间不共享带宽,某,CT,所有,LSP,的带宽总和不超过相应,BC,所有,CT,的,LSP,带宽总和不超过链路最大可预留带宽,优点：不存在,CT,间的带宽抢占；缺点：可能存在带宽浪费。,MAM,不需要与建立优先级,/,保持优先级配合，就可以实现,CT,间的带宽隔离。,MAM,的特点是比较直观，配置较为容易。,MAM,比较适用于属于,CT,的流量较为平稳、不存在突发流量的情况。,DS-TE,带宽约束,Extended-MAM,：为了支持,E-LSP,而提出的一种带宽分配模式,与,MAM,的区别在于比,MAM,模型多支持,8,个隐式,TE-Class,（,CT0,和,8,个优先级的组合）,TE,模式示意,链路层,LSP,业务,PTN,PW,PW,业务,静态配置,LSP,、,PW,PW,、,LSP,设置,CIR,、,PIR,，根据一定规则约束,链路层,LSP,业务,MPLS-TE,VC,VC,业务,链路层,LSP,业务,DS-TE,CT,CT,业务,利用,RSVP-TE,建立,TE,隧道,根据策略，隧道预留带宽可以由同一会话中的,业务独享或共享,利用,RSVP-TE,建立,TE,隧道,将一条或一组,LSP,的同属性带宽定义为一类,CT,一类业务映射一个,CT,根据,TE-Class,、约束模型规划，有多种策略,流量策略和,QOS,部署,QoS:前期通常采用简化部署和预防性QoS策略，满足业务Qos透传和差异化传送能力,H-QoS（Hierarchical Quality of Service）:将调度策略组装成分层次的树状结构，不仅能够区分业务流量，而且还能够对多个用户、多种业务、多种流量等传输对象进行统一管理和分层调度,分层QoS与传统的一层QoS相比，最大的区别是可以将调度队列划分为如物理级别、逻辑级别、应用或业务级别等多个调度级别，每一级别可以使用不同的特征进行流量管理。例如，物理级别用于管理整个物理接口的带宽，而逻辑级别可以用于管理接口上各用户的带宽，业务级别可以用于管理某一用户各种不同业务的带宽。,流量策略和,QOS,部署,问题：,由于某些技术不成熟、缺乏网络实际数据支持等原因，引发疑虑。部署之前需要进行严格试验测试。,确立最终要达到的目标？,如何循序渐进？如何保证平滑升级？,对网络性能的影响？,对网络成本和维护成本的影响？,如何给业务配置合适带宽？多分配带宽能否贡献出来？,自动调整分配带宽？有何影响？,（需要探索一套成熟的、高效的、规范的策略和部署）,谢谢,2009,GCI Science&Technology Co.,Ltd.,