层次化Qos

层次化Qos

[摘要] 层次化QoS（Quality of Service）技术是按照业务分层模型，对业务进行逐级分层调度的技术。层次化Qos通过两级调度来实现。本文介绍了关于层次化Qos的关键技术及其在现代生活中的典型应用。

[关键词] H-Qos 层次化Qos 两级调度

一、引言

随着网络技术发展的日新月异，IP网络上新应用的不断出现，对IP网络的服务质量也提出了新的要求，例如VoIP（Voice over IP，IP语音）等实时业务就对报文的传输延迟提出了较高要求，如果报文传送延时太长，将是用户所不能接受的（相对而言，E-Mail和FTP业务对时间延迟并不敏感）。为了支持具有不同服务需求的语音、视频以及数据等业务，要求网络能够区分出不同的业务，进而为之提供相应的服务。在传统的IP网络中，所有的IP报文都被无区别地等同对待。每个IP设备对IP报文均采用先进先出（FIFO）的策略进行处理，它尽最大的努力（best-effort）将报文送到目的地，但对报文传送的可靠性、传送延迟等性能不提供任何保证，因此在运营网络的IP设备部署和应用过程中提出了服务质量QoS（Quality of Service）的需求。QoS的本质是针对用户的不同需求，向他们提供不同层次质量的服务。

QoS技术的诞生解决了单设备节点IP报文转发的服务质量。但在复杂的组网和分层的业务模型中，如何解决下级节点的报文拥塞，如何实现端到端的报文转发质量，需引入层次化QoS技术。(以下简称H-Qos) 二、关键技术

H-Qos通过两级调度来实现，下面分别对这两级调度进行说明： 第1级调度支持给每个用户配置带宽，实现了对每个用户总带宽的控制，保证了在拥塞发生时每个用户的带宽能得到保证。

第2级优先级调度（8种优先级，BE、AF1－AF4、EF、Cos6、Cos7）支持两种方式： 1.PQ ( Priority Queue )

PQ队列调度是一种绝对优先级队列，配置此调度方式后，在发生拥塞时，只容许优先级最高的报文通过，低优先级的报文将被丢弃，PQ队列不能对于每种优先级配置带宽。 2.CBPQ(Confirmed Bandwidth Priority Queue ) CBPQ是一种基于带宽保证的优先级队列，此种调度方式能在对优先级进行保证的情况下最大限度的使用带宽资源，如下说明CBPQ实现了怎么样的队列调度： a．可以对每种优先级单独配置带宽，并在拥塞发生时进行带宽保证。

b．对于一种优先级流F1，如果其流量大于自己配置带宽，那么小于等于的部分流量会首先通过，对于那些暂不能通过流量，先称其为F2，就会进入如下的选择，每种队列都有一个开关来控制F2这样的流到底是Remark到BE流进行调度还是直接Drop。

c.对于多种流Remark成BE后采用的调度方式是PQ，也就是说，同时有多种优先级流F2进入PQ调度，则最终能抢占到剩余带宽将是优先级最高的流。

d．对于一种优先级流F1，如果此流并没有配置带宽保证，则直接进入BE进行PQ调度。

3.CBFQ(Confirmed Bandwidth Fair Queue) CBFQ与CBPQ类似，也是一种基于带宽保证的优先级队列，此种调度方式能在对优先

级进行保证的情况下最大限度的使用带宽资源，CBFQ与CBPQ不同之处在于对各个流进行带宽保证后，如何利用剩余带宽。如下详细说明CBFQ实现了怎么样的队列调度： e．可以对每种优先级单独配置带宽，并在拥塞发生时进行带宽保证。

f．对于一种优先级流F1，如果其流量大于自己配置带宽，那么小于等于的部分流量会首先通过，对于那些暂不能通过流量，先称其为F2，就会进入如下的选择，每种队列都有一个开关来控制F2这样的流到底是Remark到BE流重新进行调度还是直接Drop。 g．对于多种流Remark 成BE后采用的调度方式是无优先级地公平抢占BE带宽，也就是说，同时有多种优先级流F2 REMARK时，所有的流都能抢占到剩余带宽。

h．对于一种优先级流F1，如果此流并没有配置带宽保证，同REMARK的部分一样，无优先级地共享BE流的带宽。

三、H-Qos在现代生活中的需求及应用 1.Multi Play业务中H-Qos技术的需求 一个家庭拥有多种终端。通常的需求是VoIP业务需要较少的带宽，但要严格保证时延。 BTV业务需要保证较大的带宽，但对时延不敏感；普通的上网业务对时延和带宽要求不敏感，在保证前两种业务的前提下得到最大的带宽利用率。

使用普通的QoS不能解决家庭业务间带宽的互相挤占和链路资源的合理共享。H-Qos可解决这个问题：同一家庭高优先级业务可挤占低优先级业务；设置整个家庭的带宽，对家庭的各种业务进行统一调度。

2.MPLS VPN业务中H-Qos技术的需求

PE路由器的CE侧包括企业的不同分支机构，不同的分支机构有不同的带宽要求，整个企业有出口流量的限制要求。PE路由器间的隧道承载多个企业的流量，不同的企业有不同的服务质量要求，隧道也有带宽限制。

对于CE侧，普通的QoS只能解决各分支机构的服务质量，不能对PE设备上同一企业的流量和分支机构流量进行统一管理。对于PE间的隧道，普通QoS只能对隧道内的企业或隧道进行QoS管理，不能将隧道和隧道内的企业流量进行关联。 H-Qos可满足VPN业务模型的服务质量要求。 四、结束语

普通的QoS改变了IP尽力而为的无质量转发特征，层次化QoS进一步解决了分层业务模型下的报文传送问题。随着未来电话网，有线电视，Internet的三网合一，数据设备越来越多的用于承载语音，视频等一些实时、时延敏感业务，层次化Qos必将作为一项重要的Qos特性担任越来越重要的角色。大大提高了服务商的网络运营管理能力和服务质量，为宽带业务的快速发展做出了贡献。

参考文献:

[1]S. Blake et al., An Architecture for Differentiated Services, RFC2475, December 1998 [2]林闯单志广盛立杰吴建平:Internet区分服务及其几个热点问题的研究，计算机学报, 2000, 23(4): 419～433