VoIP在基于MPLS集成模型里的QoS技术
时间：01-25
来源：c114
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3基于MPLS的集成模型
整个集成模型结构由边缘网络和核心网络构成。对MPLS来说，它实际上是一个提供VPN的承载网络，实现多节点QoS需求的无缝连结。边缘网络是一个Intserv域，支持综合服务，RSVP可为业务流提供较好的QoS管理粒度和资源预留，并且能够穿过核心网络区域。边缘网络通过核心网络实现端到端的QoS服务，核心网络是在MPLS之上的Diffserv域，由于MPLS与Diffserv对分组的处理及QoS支持比较相似，二者集成既可保留MPLS的便于流量管理、快速转发的优点，也可对Diffserv域的资源提供聚合传输控制，具有良好的扩展性。下面结合主机A、B实现定量的QoS通信为例，主要介绍几个部件的相关工作。
3.1 ER
ER是纯粹的Intserv路由器，在发送与接收间处理正常的RSVP信令信息，并预定的策略控制资源有效性。主机A产生RSVP PATH信令，该信令详细讲述了应用进程要求的QoS，并激活本地流量控制。经过正常的RSVP操作后，信令到达Intserv域边缘路由器ER。
3.2 BR/LER
BR/LER既是Diffserv域边界路由器，同时也是MPLS域中的标签边界路由器LER，结构和功能相对复杂。RSVP信令进入核心网络时，首先经过Diffserv域，在Diffserv域不识别RSVP的情况下，BR/LER作为纯粹的Diffserv边界路由器BR，将转发服务要求相同的一类微流聚合，组成一类以DSCP标识的行为聚合(behavior aggregate，BA)，并映射到MPLS LSP上进行转发，同时对流聚集进行监测、调度。在Diffserv域识别RSVP的情况下， LER实施接纳控制，建立LSP，另外对进入的分组还负责分类、申请(或者除去)MPLS标签，而BR则参加RSVP的信令过程并作为Diffserv域的接纳控制代理[5]。
入站分组通过BR/LER的分类器后，首先执行第三层的查找，若是没有标记的分组，将被标记并作为带标签的分组发送给核心网络的其他MPLS节点;若是带标签的分组，可以作为带标签的分组被转发给其他的MPLS节点，而对于目的地为非MPLS节点的，删除标签并执行第3层查找，由IP转发表发送出去;其余的作为纯粹的IP分组被转发给非MPLS节点。
3.3 CR/LSR
核心网络中内部的路由器CR，即MPLS域中的LSR，主要完成MPLS分组的标记交换和转发。CR/LSR结构比BR/LER要简单得多。当LSR收到一个标记过的数据包后，它就把这个标签在包含NHLFE的ILM(Incoming Label Map)表里当成索引。进入的标签被新出去的标签取代，包被转发到下一跳，最后，当MPLS包离开网络时LSR的出口解封装MPLS头。LSR还承载Diffserv流聚集的MPLS分组进行调度、整形、丢弃。
4 集成模型上传输VoIP的QoS实现技术
这种集成模型包括Intserv和Diffserv的集成以及Diffserv和MPLS的集成，前者的关键是经由边缘网络产生的含有一定的QoS的数据包如何被分类并确定DSCP的值，也就是如何将Intserv各种服务类型映射到Diffserv的PHB(per hop behavior);后者的关键是如何将Diffserv中的BA映射到MPLS中的LSP上。在这只考虑BA不多于八种的情况，Intserv、Diffserv和MPLS之间的服务映射见表一。下面结合集成模型上传输VoIP来对其QoS实现技术进行分析。
4.1 Intserv和Diffserv的集成
Intserv定义三种服务类型：
(1) 确保业务(Guaranteed Service, GS)：可提供一种端到端的严格固定队列延迟的服务，确保带宽。
(2) 可控负载服务(Controlled-load Service, CL)：比尽力服务要好，是一种相当于在负载不重的网络上进行的尽力而为的服务。
(3) 尽力服务(Best Effort，BE)：传统的服务，没有在QoS保障。
对于属于GS的VoIP分组，MPLS网络必须能够识别并将它们从网络中的数据分组中区分出来，才能在MPLS网络上提供特别QoS支持。在Diffserv网络里，定义一种替代的报头域，叫做DS域，它替代IPv4 TOS字节(RFC 791)以及IPv6流量类字节。DS被分割为一个六比特的DSCP字段和一个两比特的CU(current unused)字段，DS域使用DSCP去选择每一个接口的PHB，CU字段还没分配，是为ECN(explicit congestion notification)预留的，可以用于前向/后向拥塞通知，这在帧中继网络中非常有用。当决定PHB应用到一个已收到的数据包时CU的作用被相应的DS接口忽略。
依据DSCP设置标记包的系统的能力，以同样的DSCP设置收集的包或以一个特定的方向发送的包将被集合成BA。从多种信息源或者应用传送来的包可以属于同样的BA。换句话说，当用SLA(service level agreement)或者策略映射配置时，PHB指的是在任何给定的属于BA的包上对包进行排序，队列，管理或者对节点修整的形为。PHB有四种类型，分别为default PHB、Class-Selector PHB、Assured Forwarding(Afny) PHB、Expedited Forwarding(EF) PHB 。
RSVP作为Diffserv的组件，提供一个保证带宽的服务，VoIP需要这种健壮(robust)的服务。而作为Diffserv的关键组成部件EF PHB，支持这种健壮的服务，并提供低丢失、低延迟、低抖动以及确定的带宽服务，很好满足VoIP的QoS的要求。在使用优先排队(priority queueing，PQ)以及类(或者BA)上速率限制时执行EF。在Diffserv网络中执行EF PHB时，它提供虚拟专用线路，或者额外的服务。因此，EF PHB是对VoIP这样要求低带宽，保证带宽，低时延，低抖动的应用是最理想的。
这样，通过DS域的使用，能够在BR/LER对语音的有效负载流量和信令流量指定不同的优先等级。语音缺省的DSCP为101110(RFC 2598)，信令缺省的DSCP为011010(RFC 2597)。
整个集成模型结构由边缘网络和核心网络构成。对MPLS来说，它实际上是一个提供VPN的承载网络，实现多节点QoS需求的无缝连结。边缘网络是一个Intserv域，支持综合服务，RSVP可为业务流提供较好的QoS管理粒度和资源预留，并且能够穿过核心网络区域。边缘网络通过核心网络实现端到端的QoS服务，核心网络是在MPLS之上的Diffserv域，由于MPLS与Diffserv对分组的处理及QoS支持比较相似，二者集成既可保留MPLS的便于流量管理、快速转发的优点，也可对Diffserv域的资源提供聚合传输控制，具有良好的扩展性。下面结合主机A、B实现定量的QoS通信为例，主要介绍几个部件的相关工作。
3.1 ER
ER是纯粹的Intserv路由器，在发送与接收间处理正常的RSVP信令信息，并预定的策略控制资源有效性。主机A产生RSVP PATH信令，该信令详细讲述了应用进程要求的QoS，并激活本地流量控制。经过正常的RSVP操作后，信令到达Intserv域边缘路由器ER。
3.2 BR/LER
BR/LER既是Diffserv域边界路由器，同时也是MPLS域中的标签边界路由器LER，结构和功能相对复杂。RSVP信令进入核心网络时，首先经过Diffserv域，在Diffserv域不识别RSVP的情况下，BR/LER作为纯粹的Diffserv边界路由器BR，将转发服务要求相同的一类微流聚合，组成一类以DSCP标识的行为聚合(behavior aggregate，BA)，并映射到MPLS LSP上进行转发，同时对流聚集进行监测、调度。在Diffserv域识别RSVP的情况下， LER实施接纳控制，建立LSP，另外对进入的分组还负责分类、申请(或者除去)MPLS标签，而BR则参加RSVP的信令过程并作为Diffserv域的接纳控制代理[5]。
入站分组通过BR/LER的分类器后，首先执行第三层的查找，若是没有标记的分组，将被标记并作为带标签的分组发送给核心网络的其他MPLS节点;若是带标签的分组，可以作为带标签的分组被转发给其他的MPLS节点，而对于目的地为非MPLS节点的，删除标签并执行第3层查找，由IP转发表发送出去;其余的作为纯粹的IP分组被转发给非MPLS节点。
3.3 CR/LSR
核心网络中内部的路由器CR，即MPLS域中的LSR，主要完成MPLS分组的标记交换和转发。CR/LSR结构比BR/LER要简单得多。当LSR收到一个标记过的数据包后，它就把这个标签在包含NHLFE的ILM(Incoming Label Map)表里当成索引。进入的标签被新出去的标签取代，包被转发到下一跳，最后，当MPLS包离开网络时LSR的出口解封装MPLS头。LSR还承载Diffserv流聚集的MPLS分组进行调度、整形、丢弃。
4 集成模型上传输VoIP的QoS实现技术
这种集成模型包括Intserv和Diffserv的集成以及Diffserv和MPLS的集成，前者的关键是经由边缘网络产生的含有一定的QoS的数据包如何被分类并确定DSCP的值，也就是如何将Intserv各种服务类型映射到Diffserv的PHB(per hop behavior);后者的关键是如何将Diffserv中的BA映射到MPLS中的LSP上。在这只考虑BA不多于八种的情况，Intserv、Diffserv和MPLS之间的服务映射见表一。下面结合集成模型上传输VoIP来对其QoS实现技术进行分析。
4.1 Intserv和Diffserv的集成
Intserv定义三种服务类型：
(1) 确保业务(Guaranteed Service, GS)：可提供一种端到端的严格固定队列延迟的服务，确保带宽。
(2) 可控负载服务(Controlled-load Service, CL)：比尽力服务要好，是一种相当于在负载不重的网络上进行的尽力而为的服务。
(3) 尽力服务(Best Effort，BE)：传统的服务，没有在QoS保障。
对于属于GS的VoIP分组，MPLS网络必须能够识别并将它们从网络中的数据分组中区分出来，才能在MPLS网络上提供特别QoS支持。在Diffserv网络里，定义一种替代的报头域，叫做DS域，它替代IPv4 TOS字节(RFC 791)以及IPv6流量类字节。DS被分割为一个六比特的DSCP字段和一个两比特的CU(current unused)字段，DS域使用DSCP去选择每一个接口的PHB，CU字段还没分配，是为ECN(explicit congestion notification)预留的，可以用于前向/后向拥塞通知，这在帧中继网络中非常有用。当决定PHB应用到一个已收到的数据包时CU的作用被相应的DS接口忽略。
依据DSCP设置标记包的系统的能力，以同样的DSCP设置收集的包或以一个特定的方向发送的包将被集合成BA。从多种信息源或者应用传送来的包可以属于同样的BA。换句话说，当用SLA(service level agreement)或者策略映射配置时，PHB指的是在任何给定的属于BA的包上对包进行排序，队列，管理或者对节点修整的形为。PHB有四种类型，分别为default PHB、Class-Selector PHB、Assured Forwarding(Afny) PHB、Expedited Forwarding(EF) PHB 。
RSVP作为Diffserv的组件，提供一个保证带宽的服务，VoIP需要这种健壮(robust)的服务。而作为Diffserv的关键组成部件EF PHB，支持这种健壮的服务，并提供低丢失、低延迟、低抖动以及确定的带宽服务，很好满足VoIP的QoS的要求。在使用优先排队(priority queueing，PQ)以及类(或者BA)上速率限制时执行EF。在Diffserv网络中执行EF PHB时，它提供虚拟专用线路，或者额外的服务。因此，EF PHB是对VoIP这样要求低带宽，保证带宽，低时延，低抖动的应用是最理想的。
这样，通过DS域的使用，能够在BR/LER对语音的有效负载流量和信令流量指定不同的优先等级。语音缺省的DSCP为101110(RFC 2598)，信令缺省的DSCP为011010(RFC 2597)。
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