中國移動通信集團北京有限公司 | 虞春鳴 黃河 李彬

通過精細化流量管控助力全業(yè)務帶寬經營

中國移動通信集團北京有限公司 | 虞春鳴 黃河 李彬

北京移動與華為公司深度合作，在城域PTN網絡全面部署HQoS策略，通過精細化流量管控，提供差異化服務，為高價值用戶提供帶寬保障的同時，實現(xiàn)帶寬利用的最大化，從而降低了每BIT的傳輸成本，為北京移動的全業(yè)務帶寬經營提供了有效的支撐。

在全業(yè)務帶寬經營的環(huán)境中，如何能在提高帶寬利用率的同時還能保證業(yè)務的傳送質量,從而降低每Bit的傳輸成本，是影響各運營商能否在競爭中勝出的重要因數(shù)。適應分組業(yè)務為主的承載需求，中國移動采用分組交換為內核的PTN網絡來承載3G、LTE和以太網專線等分組業(yè)務。不同的業(yè)務對承載網提出不同的需求，譬如時延特性和帶寬特性等。在PTN網絡部署中，我們能夠通過什么樣的精細化流量管控技術來滿足這些需求呢？

PTN網絡實施精細化流量控制的必要性

移動公司的PTN網絡除了承載移動自有的3G、4G、WALN和OLT上行等自有業(yè)務外，還承載了集團客戶專線等業(yè)務，不同的業(yè)務一起競爭PTN網絡的帶寬資源。要保證業(yè)務的傳輸質量，一種思路是寄希望于承載資源的極大豐富，不斷擴大節(jié)點處理能力，也就是“當?shù)缆方ㄔO無限加寬時，車隊到達速度都將得到保障”，這種方式會造成網絡整體帶寬利用率偏低，網絡建設成本過高；另一種思路是在承載網中區(qū)分不同的業(yè)務流，為不同的業(yè)務流提供不同的帶寬分配機制、不同的業(yè)務等級和不同的轉發(fā)策略，通過精細化流量管控，來達到提高帶寬利用率的同時還能保障業(yè)務的質量的目標。

LTE業(yè)務是移動未來發(fā)展的核心業(yè)務，LTE業(yè)務將為用戶提供高清視頻點播、在線互動游戲、高清視頻會議、VoIP語言等豐富的業(yè)務類型。這些業(yè)務本身對傳送網的承載要求是有差異的，所以LTE提供的不同業(yè)務之間也需要通過精細化流量管控技術，即區(qū)分不同的業(yè)務等級和不同的轉發(fā)策略來保障用戶的體驗。

4G時代的用戶對于網絡性能關注點已經由過往的功能性（能不能用），轉移到現(xiàn)在的網絡綜合性能所帶來的卓越體驗（好不好用）。卓越的用戶體驗建立在LTE提供豐富的業(yè)務類型與差異化的業(yè)務保障基礎之上。

PTN網絡如何來實現(xiàn)精細化流量管控

1、HQoS的實現(xiàn)機制

HQOS(Hierarchical QoS)也稱為層次化 QoS,通過DiffServ、IntServ、MPLS流量工程相結合，為承載的業(yè)務提供差異化服務，構建承載網流量經營能力。HQoS模型如圖所示.

首先，按照區(qū)分服務（DiffServ）的思想，對進入網絡的用戶數(shù)據(jù)流按照服務質量要求來劃分等級，當網絡出現(xiàn)擁塞時，級別高的數(shù)據(jù)流在排隊和占用資源時比級別低的數(shù)據(jù)流有更高的優(yōu)先權，實現(xiàn)相對優(yōu)先級策略。

其次，借助于集成服務（IntServ）的理念，根據(jù)業(yè)務的服務帶寬需求，端到端進行帶寬規(guī)劃，通過網絡帶寬資源預留的方式，實現(xiàn)端到端的業(yè)務帶寬保障。為業(yè)務提供絕對有保證的QoS，提供確定的服務質量保證。

最后，通過MPLS流量工程為MPLS管道合理分配帶寬，根據(jù)業(yè)務類型，分別提供剛性管道與柔性管道，實現(xiàn)實時業(yè)務對時延和抖動的QoS要求。

通過DiffServ、IntServ、MPLS流量工程相結合，采用多級隊列調度機制，實現(xiàn)層次化HQoS （Hierarchical Quality of Service），精細區(qū)分不同用戶和不同業(yè)務的流量，提供差異化的帶寬保障。

圖 HQoS模型

2、HQoS部署策略

在現(xiàn)網部署中，可以根據(jù)實際的業(yè)務場景來提供不同的部署策略。

在大客戶專線的部署中，用戶報文在網絡中傳輸需要增加MPLS報文頭，這個增加的長度是固定的。為了保證客戶數(shù)據(jù)流在任意包長的情況下都能實際享用到約定帶寬，需要按照最短用戶報文的封裝效率來分配網絡側MPLS隧道帶寬。在這種配置情況下，用戶報文長度越長，則用戶實際享受的帶寬超出約定帶寬的比例越大。如何才能實現(xiàn)對大客戶專線的精確限速呢？首先，我們可以在業(yè)務入口處（UNI）針對用戶裸報文部署限速，限速帶寬值為用戶實際申請的帶寬值，保證進入移動網絡的客戶流量與租用帶寬一致；然后，我們在網絡側按最大帶寬比例端到端部署MPLS隧道帶寬，保證用戶在最短包情況下（即封裝利用率最低情況下）也能在網絡側享用約定帶寬，從而端到端保障大客戶業(yè)務的高品質體驗。

針對移動回傳業(yè)務的特點，北京移動在PTN承載網全網部署HQoS來保障用戶體驗。在入口處設置流分類，區(qū)分業(yè)務類型，根據(jù)業(yè)務報文的優(yōu)先級進不同的優(yōu)先級隊列，并映射MPLS優(yōu)先級EXP。針對高優(yōu)先級報文（如：語音、信令、控制等報文）端到端分配固定帶寬的硬管道，針對其他業(yè)務端到端部署MPLS-TP隧道的CIR與PIR，實現(xiàn)統(tǒng)計復用，為不同的業(yè)務提供差異化服務。

同時，北京公司采用的華為SPTN解決方案，可以支持網管自定義HQoS模板，簡化了HQoS的部署方案，提升HQoS部署效率。

3、未來HQoS的技術演進——SDN

目前，PTN通過流分類、隊列調度、帶寬限速實現(xiàn)層次化QoS，為不同的業(yè)務端到端提供差異化的服務，提升整網帶寬利用率。未來HQoS仍然需要在某些關鍵技術上取得突破，例如帶寬靈活的動態(tài)調整。目前在HQoS部署前需要充分評估業(yè)務帶寬，業(yè)務保證帶寬CIR的確定本身具有很大的主觀性，譬如，一個111站型的TD-LTE基站的理論峰值（PIR）是可以通過計算來獲得的，而CIR值得確定是有很大主觀性的，而CIR值將直接影響網絡的配置容量，譬如一條GE的鏈路，如果你把每條電路的CIR定為100M，則該鏈路最多可以開10條這樣的電路，而如果你把每條電路的CIR定為200M，則該鏈路最多只能開5條這樣的電路。如果部署完成后能根據(jù)網絡能根據(jù)實際流量大小動態(tài)調整配置帶寬，則必將極大地提升資源利用率，同時改善用戶體驗。

SDN的出現(xiàn)，能否可以解決以上的關鍵技術呢？隨著SDN的發(fā)展，網絡控制層面和轉發(fā)層面實現(xiàn)分離，控制平面HQoS將不再局限于網絡設備上分層調度，逐漸演進為基于網絡的帶寬虛擬化。基于全網虛擬化帶寬資源，實現(xiàn)網絡管道化，從全網的視角調度帶寬資源，到達全局最優(yōu)帶寬資源利用。同時，支持自動靈活的業(yè)務流量與流向動態(tài)調整，前期主要采用集中式觸發(fā)，未來將演進為分布式觸發(fā)。

SDN網絡帶寬資源虛擬化，端到端實現(xiàn)網絡管道化，將從根本上解決網絡時延、擁塞等質量問題，實現(xiàn)具有端到端業(yè)務質量保障的網絡及其關聯(lián)的應用系統(tǒng)。自動靈活的動態(tài)調整能力，將為網絡質量提供更可靠的質量保障。

總結

北京移動與華為公司深度合作，在城域PTN網絡全面部署HQoS策略，通過精細化流量管控，提供差異化服務，為高價值用戶提供帶寬保障的同時，實現(xiàn)帶寬利用的最大化，從而降低了每BIT的傳輸成本，為公司的全業(yè)務帶寬經營提供了有效的支撐。