[摘要] 層次化QoS（Quality of Service）技術(shù)是按照業(yè)務(wù)分層模型，對業(yè)務(wù)進(jìn)行逐級分層調(diào)度的技術(shù)。層次化Qos通過兩級調(diào)度來實(shí)現(xiàn)。本文介紹了關(guān)于層次化Qos的關(guān)鍵技術(shù)及其在現(xiàn)代生活中的典型應(yīng)用。

[關(guān)鍵詞] H-Qos 層次化Qos 兩級調(diào)度

一、引言

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的日新月異，IP網(wǎng)絡(luò)上新應(yīng)用的不斷出現(xiàn)，對IP網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量也提出了新的要求，例如VoIP（Voice over IP，IP語音）等實(shí)時業(yè)務(wù)就對報(bào)文的傳輸延遲提出了較高要求，如果報(bào)文傳送延時太長，將是用戶所不能接受的（相對而言，E-Mail和FTP業(yè)務(wù)對時間延遲并不敏感）。為了支持具有不同服務(wù)需求的語音、視頻以及數(shù)據(jù)等業(yè)務(wù)，要求網(wǎng)絡(luò)能夠區(qū)分出不同的業(yè)務(wù)，進(jìn)而為之提供相應(yīng)的服務(wù)。在傳統(tǒng)的IP網(wǎng)絡(luò)中，所有的IP報(bào)文都被無區(qū)別地等同對待。每個IP設(shè)備對IP報(bào)文均采用先進(jìn)先出（FIFO）的策略進(jìn)行處理，它盡最大的努力（best-effort）將報(bào)文送到目的地，但對報(bào)文傳送的可靠性、傳送延遲等性能不提供任何保證，因此在運(yùn)營網(wǎng)絡(luò)的IP設(shè)備部署和應(yīng)用過程中提出了服務(wù)質(zhì)量QoS（Quality of Service）的需求。QoS的本質(zhì)是針對用戶的不同需求，向他們提供不同層次質(zhì)量的服務(wù)。

QoS技術(shù)的誕生解決了單設(shè)備節(jié)點(diǎn)IP報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)的服務(wù)質(zhì)量。但在復(fù)雜的組網(wǎng)和分層的業(yè)務(wù)模型中，如何解決下級節(jié)點(diǎn)的報(bào)文擁塞，如何實(shí)現(xiàn)端到端的報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)質(zhì)量，需引入層次化QoS技術(shù)。(以下簡稱H-Qos)

二、關(guān)鍵技術(shù)

H-Qos通過兩級調(diào)度來實(shí)現(xiàn)，下面分別對這兩級調(diào)度進(jìn)行說明：

第1級調(diào)度支持給每個用戶配置帶寬，實(shí)現(xiàn)了對每個用戶總帶寬的控制，保證了在擁塞發(fā)生時每個用戶的帶寬能得到保證。

第2級優(yōu)先級調(diào)度（8種優(yōu)先級，BE、AF1－AF4、EF、Cos6、Cos7）支持兩種方式：

1.PQ ( Priority Queue )

PQ隊(duì)列調(diào)度是一種絕對優(yōu)先級隊(duì)列，配置此調(diào)度方式后，在發(fā)生擁塞時，只容許優(yōu)先級最高的報(bào)文通過，低優(yōu)先級的報(bào)文將被丟棄，PQ隊(duì)列不能對于每種優(yōu)先級配置帶寬。

2.CBPQ(Confirmed Bandwidth Priority Queue )

CBPQ是一種基于帶寬保證的優(yōu)先級隊(duì)列，此種調(diào)度方式能在對優(yōu)先級進(jìn)行保證的情況下最大限度的使用帶寬資源，如下說明CBPQ實(shí)現(xiàn)了怎么樣的隊(duì)列調(diào)度：

a．可以對每種優(yōu)先級單獨(dú)配置帶寬，并在擁塞發(fā)生時進(jìn)行帶寬保證。

b．對于一種優(yōu)先級流F1，如果其流量大于自己配置帶寬，那么小于等于的部分流量會首先通過，對于那些暫不能通過流量，先稱其為F2，就會進(jìn)入如下的選擇，每種隊(duì)列都有一個開關(guān)來控制F2這樣的流到底是Remark到BE流進(jìn)行調(diào)度還是直接Drop。

c.對于多種流Remark成BE后采用的調(diào)度方式是PQ，也就是說，同時有多種優(yōu)先級流F2進(jìn)入PQ調(diào)度，則最終能搶占到剩余帶寬將是優(yōu)先級最高的流。

d．對于一種優(yōu)先級流F1，如果此流并沒有配置帶寬保證，則直接進(jìn)入BE進(jìn)行PQ調(diào)度。

3.CBFQ(Confirmed Bandwidth Fair Queue)

CBFQ與CBPQ類似，也是一種基于帶寬保證的優(yōu)先級隊(duì)列，此種調(diào)度方式能在對優(yōu)先級進(jìn)行保證的情況下最大限度的使用帶寬資源，CBFQ與CBPQ不同之處在于對各個流進(jìn)行帶寬保證后，如何利用剩余帶寬。如下詳細(xì)說明CBFQ實(shí)現(xiàn)了怎么樣的隊(duì)列調(diào)度：

e．可以對每種優(yōu)先級單獨(dú)配置帶寬，并在擁塞發(fā)生時進(jìn)行帶寬保證。

f．對于一種優(yōu)先級流F1，如果其流量大于自己配置帶寬，那么小于等于的部分流量會首先通過，對于那些暫不能通過流量，先稱其為F2，就會進(jìn)入如下的選擇，每種隊(duì)列都有一個開關(guān)來控制F2這樣的流到底是Remark到BE流重新進(jìn)行調(diào)度還是直接Drop。

g．對于多種流Remark 成BE后采用的調(diào)度方式是無優(yōu)先級地公平搶占BE帶寬，也就是說，同時有多種優(yōu)先級流F2 REMARK時，所有的流都能搶占到剩余帶寬。

h．對于一種優(yōu)先級流F1，如果此流并沒有配置帶寬保證，同REMARK的部分一樣，無優(yōu)先級地共享BE流的帶寬。

三、H-Qos在現(xiàn)代生活中的需求及應(yīng)用

1.Multi Play業(yè)務(wù)中H-Qos技術(shù)的需求

一個家庭擁有多種終端。通常的需求是VoIP業(yè)務(wù)需要較少的帶寬，但要嚴(yán)格保證時延。

BTV業(yè)務(wù)需要保證較大的帶寬，但對時延不敏感；普通的上網(wǎng)業(yè)務(wù)對時延和帶寬要求不敏感，在保證前兩種業(yè)務(wù)的前提下得到最大的帶寬利用率。

使用普通的QoS不能解決家庭業(yè)務(wù)間帶寬的互相擠占和鏈路資源的合理共享。H-Qos可解決這個問題：同一家庭高優(yōu)先級業(yè)務(wù)可擠占低優(yōu)先級業(yè)務(wù)；設(shè)置整個家庭的帶寬，對家庭的各種業(yè)務(wù)進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度。

2.MPLS VPN業(yè)務(wù)中H-Qos技術(shù)的需求

PE路由器的CE側(cè)包括企業(yè)的不同分支機(jī)構(gòu)，不同的分支機(jī)構(gòu)有不同的帶寬要求，整個企業(yè)有出口流量的限制要求。PE路由器間的隧道承載多個企業(yè)的流量，不同的企業(yè)有不同的服務(wù)質(zhì)量要求，隧道也有帶寬限制。

對于CE側(cè)，普通的QoS只能解決各分支機(jī)構(gòu)的服務(wù)質(zhì)量，不能對PE設(shè)備上同一企業(yè)的流量和分支機(jī)構(gòu)流量進(jìn)行統(tǒng)一管理。對于PE間的隧道，普通QoS只能對隧道內(nèi)的企業(yè)或隧道進(jìn)行QoS管理，不能將隧道和隧道內(nèi)的企業(yè)流量進(jìn)行關(guān)聯(lián)。

H-Qos可滿足VPN業(yè)務(wù)模型的服務(wù)質(zhì)量要求。

四、結(jié)束語

普通的QoS改變了IP盡力而為的無質(zhì)量轉(zhuǎn)發(fā)特征，層次化QoS進(jìn)一步解決了分層業(yè)務(wù)模型下的報(bào)文傳送問題。隨著未來電話網(wǎng)，有線電視，Internet的三網(wǎng)合一，數(shù)據(jù)設(shè)備越來越多的用于承載語音，視頻等一些實(shí)時、時延敏感業(yè)務(wù)，層次化Qos必將作為一項(xiàng)重要的Qos特性擔(dān)任越來越重要的角色。大大提高了服務(wù)商的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營管理能力和服務(wù)質(zhì)量，為寬帶業(yè)務(wù)的快速發(fā)展做出了貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn):

[1]S. Blake et al.， An Architecture for Differentiated Services， RFC2475， December 1998

[2]林闖單志廣盛立杰吳建平:Internet區(qū)分服務(wù)及其幾個熱點(diǎn)問題的研究，計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào)， 2000， 23(4): 419～433