3G QoS总体解决方案袁伟Word格式.docx
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1999/01/30
1.00
初稿完成
作者名
1引言
5
2IP骨干网络的QoS组网方案
6
2.1QoS模型及相关分析
2.1.1QOS技术
2.1.2DiffServ模型
7
2.1.3DiffServ适用于3G骨干网的原因分析
8
2.1.4流量工程
2.1.5基于OSPF的流量工程vs基于MPLS的流量
9
2.23GQoS组网方案（DiffServ+MPLS）
10
2.3分阶段实施方案
11
2.4新技术的引入--DiffServ-awareTE
3分组域的QoS解决方案
3.1分组域QoS体系结构
3.2SGSN/GGSNQoS基本解决方案思路
12
4PDPContext的QoS协商过程
4.1UMTS参数定义
4.2R97/98与R99UMTSQoS参数的映射
13
4.2.1R99QoS参数到R97／98QoS参数的映射
4.2.2R97/98QoS参数到R99QoS参数的映射
14
4.3PDPContext激活过程
15
4.1RAB的建立以及UMTSQoS到RABQoS参数的映射
16
4.1.1RAB的建立
4.1.2RABQoS参数格式
17
4.4签约QoS的校验
5接纳控制（带宽管理）实现方案
18
5.1接纳控制算法
5.2SGSN的资源（带宽）管理
6DiffServ的边界标记功能
7流量监管及整形
19
7.1流量监管
7.2令牌桶算法
20
7.3双漏桶算法
7.4整形
21
8支持DiffServ的队列结构
22
8.1队列结构
8.2队列管理算法（RED）
8.2.1active队列管理的必要性
8.2.2RED算法
23
8.2.3CLI格式
28
8.3队列调度算法
8.3.1PQ+DRR算法
8.3.2WFQ算法
30
8.3.3SCFQ算法
8.3.4WF2Q+算法
32
8.3.5MD－SCFQ算法
33
MD-SCFQ算法的伪代码
34
8.4各个设备上的队列结构
36
8.5队列结构的配置命令
93G核心网与外部PDN网络的互通
37
9.1情形1：
UE不支持IPBSMANAGER
9.1.1CLI命令定义
38
9.2情形2：
UE支持DIFFSERV
39
9.3情形3：
UE支持IntServ/RSVP和DIFFSERV
9.4情形4：
UE支持IntServ/RSVP
42
9.5情形5：
UE在PDPContext中提供授权TOKEN，GGSN提供与DIFFSERV的互通
43
9.6情形6：
UE通过PDPCONTEXT传递授权TOKEN,GGSN支持RSVP互通
44
10GGSN互通中的RSVP资源预留
46
10.1情形3&
4的资源预留
10.2情形6的资源预留
47
11GGSN的策略管理
11.1体系结构
11.2QoS交互流程
48
11.2.1授权QoS资源
11.2.1批准QoS执行（ApprovalofQoSCommit）
49
11.2.2禁止媒体流
50
11.2.3释放UMTS资源授权
11.2.4PDPCONTEXT撤销
51
11.3COPS协议中传递的信息
11.4Gate定义与实现
6.3.2ResourceReservationMessageFlows
52
3GQOS总体解决方案
关键词：
3GPP,QoS,SGSN,GGSN,DiffServ,队列调度,RED,策略管理
摘要：
本文基于3GPP标准,针对3GR4/R5核心网提出一个一个基于DiffServ模型的QOS解决方案,并详细讨论了各种相关的实现技术。
缩略语清单：
参考资料清单：
参考资料清单
名称
编号
发布日期
查阅地点或渠道
出版单位（若不为本公司发布的文献，请填写此列）
QoSConceptandArcchitecture
3GPP
TS23.107
V5.00
2001-04
TS23.207
V2.00
2001-06
1引言
QoS的主要要素：
带宽，时延，抖动，丢包。
QoS需求的两个原因:
I多媒体实时业务的IP承载的QoS需求以及数据业务中按质论价的需求。
3GALLIP的发展趋势：
R4/R5的主要特征是控制与承载的分离，承载技术向着统一的IP承载方向发展．统一IP承载的好处：
IP网络带宽利用率高，扩展性好。
统一的IP网络承载将大大节约运营商的管理成本。
对于运营商而言，全IP网络有几个优点：
1）简单且降低费用---统一的网络便于管理，需要较少资金，降低运营成本；
2）传输增益---基于分组的技术可以更有效的使用链路；
3）有利于子层技术的发展---新的更好的传输和链路解决方案可以容易地引入到网络中；
4）新的收入源泉---一个统一的网络层可以刺激应用的发展和促进接入；
5）IP远程接入---安全的VPN可以产生牢固的公司和住宅用户群；
目前存在的问题:
由于没有固定的连接保障，IP网络不可避免地存在丢包、抖动、传输时延大等特点，直接影响语音以及其他多媒体实时业务的服务质量.目前尚未有成熟的IP网络的QoS解决方案.
所需解决的问题：
•3G电路域语音的QoS问题
解决R99方案中两次编解码转化带来的语音损伤；
MGW的IP承载的丢包，时延，抖动以及带宽问题；
•多媒体域实时业务的端到端QoS问题
GGSN处UMTSQoS与PDN网络的QoS机制间的互通
UMTSQoS在Iu和Gn接口上的映射
•各功能实体间信令的IP传输的QoS
包括MAP,GTP-C,H.248,SS7的IP承载等
信令IP传输的实时性和可靠性要求
精确预测及规划网络的业务是非常困难的，因此对于网络，确保在一般情况下网络具有最好的使用效率、实时业务具有较小时延，在恶劣情况下保证关键业务得到应有的网络服务，是QoS技术方案要解决的主要问题。
2IP骨干网络的QoS组网方案
QoS模型及相关分析
QOS技术
QoS问题的根据来源是IP网络中不可避免的拥塞问题。
DiffServ和ntServ/RSVP这些QoS模型是研究在发生拥塞时通过队列调度等机制如何解决拥塞。
另一个解决解决QoS问题的途径是尽可能避免和减少拥塞的发生，相关的技术包括：
基于WRED的包丢弃技术和流量工程。
网络的过量配置也是避免拥塞的一个手段，但是这个方法不经济，所以需要结合采用流量工程和队列调度以及包丢弃等手段。
下图描述了解决骨干网QOS问题的各种方法：
QoS的解决途径
1、解决拥塞的措施
在IP网中可供采用的主要QOS模型包括：
DiffServ和IntServ/RSVP，其中DiffServ用于提供可区别的服务，RSVP和IntServ配合使用，提供可保证的服务。
单纯从使用效果来看，per-flowRSVP技术可以切实保障用户使用的带宽，从而保证其他QoS参数。
由于需要为每个呼叫进行资源预留操作，从而对于骨干网中的路由器而言将需要维护大量数目的队列。
因为一般路由器可能要处理成千上万个流，这么多的资源预留会消耗过多的CPU资源。
由于骨干路由器的处理能力的限制，per-flow的RSVP方法在目前是不实际的。
DiffServ采用聚合的类来区分服务类别，具有良好的可扩展性，从而更适合应用于IP骨干网络。
目前一个新的发展方向是聚合RSVP，在DiffServ路由器的控制面采用RSVP信令来动态配置DiffServ的带宽设置，从而在保留DiffServ的可扩展性的同时解决了DiffServ的带宽设置问题。
2、避免拥塞的措施
流量工程的根本出发点是通过为不同的数据流选择不同的路由，从全网角度出发均衡网络的负载，从而减少了拥塞发生的可能性，提高了网络的利用率。
基于WRED的包丢弃技术仅对类似TCP的弹性数据流起作用。
通过在拥塞发生之前随机丢包，引起TCP的发送端降低数据的发送速率，从而避免拥塞或者使得拥塞状况得以减轻，进而保证了QoS。
DiffServ模型
由于WWW技术的出现，Internet网络及应用发展迅速。
各种基于Internet的网络应用层出不穷，特别是商业应用对Internet提出了QoS的要求。
Internet正在走向商业应用，EverthingOverIP，商业应用是Internet持续发展的动力。
Internet目前只能提供无任何服务质量保证的"
Best-Effort"
服务，不能满足商业应用的需求。
有鉴于此，IETF在96年提出了以RSVP为核心的IntServ服务模型，希望使用此模型的网络能够向用户提供端到端的服务质量保证。
根据此模型，网络上的每个节点必须保存每个连接的状态和QoS需求，节点必须识别、控制连接的状态，不具备良好的扩展性，难于在高速骨干网络中实现；
此模型需要使用信令维护端到端的连接操作，与传统Internet服务模型存在较大的差异。
IETF认识到了IntServ模型的不足，于1998年提出了DiffServ服务模型。
此模型将数据包中的ToS域重新定义为DS域，携带数据包的QoS类别信息，节点根据数据包的QoS类别进行转发处理。
此模型由于支持QoS类的聚合和不需要维护连接的信息，具有良好的规模扩展性，与传统Internet服务模型兼容，可以利用现有的技术实现，已经成为公认的Internet骨干网络QoS技术解决方案。
DiffServ模型的基本思路：
采用相对优先权机制有区别地来控制不同信息流分组聚类，从而在保证服务质量和解决拥塞之间取得一个良好的折衷。
DiffServ模型的特征：
（1）DSCP值确定了IP分组是如何进行转发的
（2）DiffServ聚合类的处理方式避免了IntServ模型所需per-flow状态和每一跳的RSVP协议，进而可获得良好的可扩展性
（3）DiffServ模型采用静态方式来进行网络资源的配置
业务在进入网络时进行分类和调整，并被分配给不同的行为集合，该行为集合由DS编码来标识。
在网络核心，报文是根据DS编码所标识的PHB（per-hopbehavior）属性来转发的。
多个业务流可以会聚成一个行为集合（BehaviorAggregate），在路由器上使用相同的PHB进行转发处理，由此简化了
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