3G QoS总体解决方案袁伟Word格式.docx

1、1999/01/301.00初稿完成作者名1引言52IP骨干网络的QoS组网方案62.1QoS模型及相关分析2.1.1QOS技术2.1.2DiffServ模型72.1.3DiffServ适用于3G骨干网的原因分析82.1.4流量工程2.1.5基于OSPF的流量工程 vs 基于MPLS的流量92.23G QoS组网方案（DiffServ+MPLS）102.3分阶段实施方案112.4新技术的引入-DiffServ-aware TE3分组域的QoS解决方案3.1分组域QoS体系结构3.2SGSN/GGSN QoS基本解决方案思路124PDP Context的QoS协商过程4.1UMTS 参数定义4.

2、2R97/98与R99 UMTS QoS参数的映射134.2.1R99QoS参数到R9798 QoS参数的映射4.2.2R97/98 QoS参数到R99 QoS参数的映射144.3PDP Context激活过程154.1RAB的建立以及UMTS QoS到RAB QoS参数的映射164.1.1RAB的建立4.1.2RAB QoS参数格式174.4签约QoS的校验5接纳控制（带宽管理）实现方案185.1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197.1流量监管7.2令牌桶算法207.3双漏桶算法7.4整形218支持DiffServ的队列结构228

3、.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238.2.3CLI格式288.3队列调度算法8.3.1PQ+DRR算法8.3.2WFQ算法308.3.3SCFQ算法8.3.4WF2Q+算法328.3.5MDSCFQ算法33MD-SCFQ算法的伪代码348.4各个设备上的队列结构368.5队列结构的配置命令9 3G核心网与外部PDN网络的互通379.1情形1：UE不支持IP BS MANAGER9.1.1 CLI命令定义389.2情形2：UE支持DIFFSERV399.3情形3：UE支持IntServ/RSVP和DIFFSERV9.4情形4：

4、UE支持IntServ/RSVP429.5情形5：UE在PDP Context中提供授权TOKEN，GGSN提供与DIFFSERV的互通439.6情形6：UE通过PDP CONTEXT传递授权TOKEN, GGSN支持RSVP互通4410 GGSN互通中的RSVP资源预留4610.1情形3&4的资源预留10.2情形6的资源预留4711GGSN的策略管理11.1体系结构11.2QoS交互流程4811.2.1授权QoS资源11.2.1批准QoS执行（Approval of QoS Commit）4911.2.2 禁止媒体流5011.2.3 释放UMTS 资源授权11.2.4 PDP CONTEXT

5、撤销5111.3 COPS协议中传递的信息11.4 Gate定义与实现6.3.2Resource Reservation Message Flows523G QOS 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3G R4/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）QoS Concept and Arcchitecture3G

6、PPTS23.107V5.002001-04TS23.207V2.002001-061 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。3G ALL IP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）

7、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UMTS QoS与

8、PDN网络的QoS机制间的互通UMTS QoS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。2 IP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

9、。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-flow RSVP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

10、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

11、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，Everthing Over IP，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Be

12、st-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

13、。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-hop behavior）属性来转发的。 多个业务流可以会聚成一个行为集合（Behavior Aggregate），在路由器上使用相同的PHB进行转发处理，由此简化了