ipqos
IP-QoS-于晴晴 带宽通信PPT

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目录
➢ IP QoS的定义 ➢ 研究的意义 ➢ 研究现状 ➢ QoS技术 ➢ QoS技术的发展趋势
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IntServ/RSVP
• 基本思想
利用RSVP(Resource Reservation Protocol,资源预留协 议)协议在数据包转发之前通过协议信令协商预留资源, 是一种基于流的QoS技术。
• 缺点
不能保证每个流的绝对的服务质量;不能保证端到端的 QoS
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DiffServ
区分服务体系结构 SLA:服务等级协定 TCA:流量调整协定(业务分类准则、业务模型及相应处理的协 定)
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DiffServ
• DiffServ区( Region )则是由连续的DS区域构成。 • DS 字段和DSCP(不同的DSCP对应着不同的PHB)
宽带通信网技术
IP QoS
于晴晴
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目录
➢ IP QoS的定义 ➢ 研究的意义 ➢ 研究现状 ➢ QoS技术 ➢ QoS技术的发展趋势
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IP QoS 定义
• QoS(Quality of Service)
定义1:即服务质量,它是一个综合指标,用于衡量 使用一个服务的满意程度。
定义2:网络在传输数据流时要求满足的一系列服务 请求,具体可以量化为带宽、延迟、抖动、分组丢失率 和吞吐量等性能指标,定义中的服务是指数据流经过若 干网络结点所接受的传输服务。
送数据分组所能达到的速率
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目录
➢ IP QoS的定义 ➢ 研究的意义 ➢ 研究现状 ➢ QoS技术 ➢ QoS技术的发展趋势
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IP QoS研究的意义
主要有3条: 1. 对QoS有严格要求业务的出现,如交互式实时多媒体
14-IPQoS

网络与交换技术国家重点实验室 宽带网研究中心
金跃辉
2019/2/9
IP QoS/JYH2010
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主要内容
IP QoS问题的提出和研究现状 IP QoS主要技术
综合服务(Integrated Services) 区分服务(Differentiated services) QoS路由 (QoS Routing) 多协议标记交换(MPLS)
transfer and availability performance parameters
Y.1541:Network performance objectives for IP-based services
2019/2/9
IP QoS/JYH2010
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IETF有关QoS的定义
RFC2386
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RFC2330: RFC2678: RFC2679: RFC2680: RFC2681: RFC3393:
2019/2/9
IP QoS的可量化性能指标
业务可用性
分组传送时延(Latency/Delay)
用户到Internet业务之间连接的可靠性 可以用网络连接性(Connectivity)来度量 打包时延+传播时延+转发时延+排队时延 用于描述分组延迟的变化程度,定义为连续两个分组延迟的最大差值 规定了传输期间分组的丢失程度,通常是在特定时间间隔内丢失分组占 传输分组总数的比例 在不丢包的情况下,网络中发送数据分组所能达到的速率,可用平均速 率或峰值速率表示 用来描述给定介质、协议或连接的额定吞吐量,实际上是指分组流在网 络中传输时所需要传输资源的一个定量描述
IP QOS原理与实现机制

QOS机制-队列调度(续) 队列调度算法
PQ(Priority Queueing):算 法简单,有利于保障实时业 务。但欠公平,可能“饿死” 低等级队列,需要对高优先 队列进行限速。
WRR(Weighted Round Robin): 算法公平性好 ,可以弥补PQ算法在公 平性上的欠缺。
QOS机制应用
AF 确保型转发
EFD 允许丢包的加速型
BE 缺省型转发
DiffServ 模型-缺点
• 在拥塞发生时,区分服务模型只能采取 丢弃报文的方式。 • 对相同优先级的业务而言,设备在拥塞 时随机地丢弃报文,其结果是所有业务 的服务质量都受到影响。无法为用户提 供严格的QOS保证。
MPLS-帧结构
通常,MPLS包头有32Bit,其中有: 20Bit用作标签(Label) 3个Bit的EXP, 协议中没有明确,通常用作COS 1个Bit的S,用于标识是否是栈底,表明MPLS的标签可以嵌套。 8个Bit的TTL
QOS机制-拥塞控制(续) 丢包策略-Wred参数
• 平均队列长度大于最小阈值时,队列开始丢包; • 当平均队列长度达到最大阈值时,队列按照相应的丢包概 率对到达的分组进行丢包; • 当平均队列长度大于最大阈值时,队列丢弃所有的到达的 分组。
QOS机制-队列调度
队列调度
• 不同等级的分组放入不同的队列中,路由器按照一定的队列 调度算法,决定从哪个队列中取出数据分组进行服务。 • 队列调度算法直接影响路由器的性能和QOS效果。
拥塞控制
WRED& SARED
当某网络节点出现拥塞时,采用一种及时有效的手段来缓解 和排除暂时的拥塞,并对级别较高的付费业务进行保护
队列调度 Scheduler
网络IP的质量服务QoS和带宽管理

网络IP的质量服务QoS和带宽管理随着互联网的迅猛发展,我们已经进入了信息时代的浪潮。
作为信息传输的基础,网络IP质量服务(Quality of Service,QoS)和带宽管理成为了保障网络流畅性和用户体验的重要手段。
本文将探讨QoS和带宽管理的概念、原理以及应用。
一、QoS的概念和原理QoS即质量服务(Quality of Service),是通过一系列的策略和技术手段来保证网络传输在带宽有限的情况下,能够按照一定的优先级进行传输和处理。
QoS的主要目标是提高网络的稳定性、可靠性以及服务质量,使网络能够满足不同应用和用户的需求。
QoS的实现主要依靠以下几个关键技术:1. 流量分类:将网络流量按照不同的服务类型进行分类,如视频流、语音流、数据流等。
通过对不同类型的流量进行分类,可以根据其优先级进行不同的处理和调度。
2. 流量调度:根据流量分类的结果,对流量进行调度和排队。
通过设置不同的调度算法和队列机制,可以保证高优先级的流量得到优先处理,避免网络拥塞和延迟问题。
3. 带宽保障:QoS不仅关注流量的调度,还需要保证每个流量类型能够得到足够的带宽资源。
通过设置带宽限制和优先级,可以在有限的带宽资源中合理分配带宽,避免带宽资源浪费和冲突。
二、带宽管理的概念和原理带宽管理是指对网络中的带宽资源进行有效利用和合理分配的过程。
通过带宽管理,可以对网络流量进行控制,提高网络的传输效率和资源利用率。
带宽管理主要包括流量控制、流量优化和流量调度等技术手段。
1. 流量控制:通过设置流量控制策略来限制网络中的流量大小。
流量控制可以针对不同的应用和用户进行限制,避免因为某个应用或用户占用过多的带宽资源而导致其他应用或用户无法正常使用网络。
2. 流量优化:通过优化网络流量的传输路径和方式,减少网络拥塞和延迟问题。
优化网络流量可以通过使用缓存技术、压缩技术和数据分段等手段来提高网络传输的效率和速度。
3. 流量调度:根据不同的流量类型和优先级,对网络流量进行调度和排队。
IP-QoS讲解

-> 重传的包进一步加重拥塞
• UDP 应用: - 对延时敏感的应用 -> 长的传输时延使IP包超时而失 效
- 对丢包敏感的应用 -> 导致应用层的重传或性能降低 - 最坏情况下应用根本不能工作
• 提高服务质量有益于所有应用
• 某些应用在没有好的服务质量的网络中不可能实现, 如视频/音频等多媒体业务需要明确的QoS保障
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IETF关于区分服务的建议
• 区分服务(DiffServ)体系最早由 Nichols 1997 底提出
• IETF 成立了DiffServ工作组,提出一系列建议 和草案 – RFC 2474,2475(体系结构) – RFC 2597,2598(PHB定义) – RFC 2697,2698...(标记算法)
IP网的服务质量
北京邮电大学 程控交换与通信网国家重点实验室
提纲
• IP QoS问题的提出和研究现状 • IP QoS 机制
– 综合服务(Integrated Services) – 区分服务(Differentiated services) – QoS路由 (QoS Routing ) – 多协议标记交换(MPLS) – 各种机制之间的关系 • 结论和进一步研究课题
个分组序列
• 流量控制
– 接纳控制(Admission Control)
• 确定设备是否能够支持特定业务流的QoS
– 分类器(Classifier)
• 根据IP分组头中的特定字段鉴别和选择业务利用类型
– 调度器(Scheduler)
• 在设备的输出链路上提供所需的QoS服务
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IntServ模型(续)
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IP QoS问题的提出和研究现状
路由器使用技巧设置IPQoS

路由器使用技巧设置IPQoS随着互联网的发展,越来越多的人开始使用路由器。
路由器为家庭网络的稳定和流畅提供了关键支持。
为了进一步优化路由器的性能,我们需要掌握一些使用技巧,例如设置IPQoS。
本文将介绍路由器使用技巧以及如何设置IPQoS来提升网络体验。
一、什么是IPQoSIPQoS,即IP Quality of Service,是一种网络管理机制,用于提高特定应用程序和服务的数据传输质量。
它通过为不同的数据流分配带宽和优先权,确保重要数据能够优先传输,从而提高网络的稳定性和性能。
二、设置IPQoS前的准备工作在设置IPQoS之前,我们需要先查看路由器的型号和操作系统版本。
不同品牌和型号的路由器设置方式可能略有不同。
另外,还需要了解家庭网络中的网络设备数量和每个设备所需的带宽,以便更好地配置IPQoS参数。
三、通过Web界面设置IPQoS大多数常见的路由器都提供了Web界面来进行设置。
首先,我们需要打开浏览器,输入路由器的IP地址进入路由器的管理页面。
在管理页面中,我们需要找到“设置”或“高级设置”选项。
然后,点击“IPQoS”或“QoS”选项进入IPQoS配置页面。
在IPQoS配置页面中,我们可以看到一些参数选项,如带宽控制、优先级设置、流量分配等。
根据家庭网络的需求,我们可以设置上行和下行的带宽限制,以确保每个设备可以得到足够的带宽。
此外,根据设备的重要性和需求,我们还可以设置不同的优先级,以确保关键应用的网络传输质量更高。
四、设置IPQoS的注意事项在设置IPQoS时,有几个注意事项需要我们注意。
首先,我们需要根据家庭网络的整体需求进行合理的带宽分配,避免某个设备占用过多的带宽而影响其他设备的正常使用。
其次,我们需要根据设备的重要性和需求进行优先级的设置,确保重要的应用和服务能够优先获得带宽。
最后,我们还需要定期监测和调整IPQoS的参数,以适应网络环境的变化。
五、其他优化家庭网络的技巧除了设置IPQoS,我们还可以采取其他一些优化家庭网络的技巧来提升网络体验。
IPQoS剖析

RSVP的预留方式
• WF〔Wildcard-Filter〕方式: • 全部发送方共享预留的资源,适用于 会
议 • FF(Fixed-Filter)方式: • 接收方选择特定发送方独占资源 • SE(Shared Explicit)方式: • 接收方可以选择多个发送方共享预留的
资源
IntServ的优缺点
分组调度算法
• 分组调度算法的作用是:依据对分组流通信量 的标准要求,在每个分组转发结点承受相应的 排队算法调度排队的分组流,满足该分组流要 求的传输带宽和传输延迟指标,实现该分组流 要求确实保效劳和受控负载效劳。
• 分组算法包括: • 刻划分组流通信量特征的漏桶模型; • 实现保证效劳和受控负载效劳的排队算法
IETF关于综合效劳的建议
• 综合效劳〔IntServ〕/RSVP(最早由MIT 93年提出)
• IETF: • Intserv: RFC1633; • RSVP: RFC2205, RFC2211,RFC2212
IETF 的综合效劳网络
• 根本思想是为用户供给多种效劳类型,依据客 户的质量要求供给不同的效劳, 相应地收取费 用
• 单向预留:只预留从发送者到接收者方向的资 源
• 独立于路由协议:QoS的建立与路径建立相独 立,RSVP适用于任何路由协议
RSVP根本操作
• 建立路径过程:发送方沿单播或者多播 路由发送PATH报文,携带流标准,接收 方沿PATH报文路径返回RESV报文,携带 流标准和过滤器标准,并且在中间结点 预留资源
IP QoS的业务需求
传统的IP网络
承载数据业务
当前的IP网络
承载多种业务 〔VOIP、VPN、ERP〕
有效把握网络资源及其使用
IP QoS原理介绍

结构化QoS命令行 命令行 结构化
包括Class定义、Policy定义、 Service-Policy应用等
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流量调节器
流量调节器
流量调节器是网络边界所需的各种QoS功能,用于对用户的 流量进行分类,并控制接入网络的用户流量与协定相符,同 时设置DSCP CAR,承诺的接入速率 GTS,通用流量整形 ISPKeeper,智能流量控制
MPLS DiffServ-Aware TE
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关于IP QoS的几种观点 关于 的几种观点
对于低档设备及链路使用QoS技术仍无法满足 技术仍无法满足 对于低档设备及链路使用 业务质量 随着宽带技术的发展网络将无需QoS管理 随着宽带技术的发展网络将无需 管理 DiffServ只能提供不同业务间相对的服务质量 只能提供不同业务间相对的服务质量 现实情况下无法提供端到端的QoS 现实情况下无法提供端到端的
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IP QoS的发展历程 的发展历程
QoS等级 服务模型 等级/服务模型 等级
无QoS 基于类的QoS 基于聚合流的QoS 基于流的QoS
Best Effort 原始的IP服务 原始的 服务
1994
IntServ/RSVP 在IP QoS的第一次尝试 的第一次尝试 DiffServ/DSCP 为寻求扩展性和简易性 MPLS DS-Aware TE 考虑端到端的SLA及带宽优化 考虑端到端的 及带宽优化
丢包优先级 低 中 高 AF1 001010 001100 001110 AF2 010010 010100 010110 AF3 011010 011100 011110 AF4 100010 100100 100110
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集成业务与差分服务
IntServ DiffServ IntServ与DiffServ的互通 与 的互通
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Which Applications Have Which QoS Requirements?
Inner Mongolia University
Why IP QoS?
Application X is slow. Video broadcast occasionally stalls. Phone calls over IP are no better than over satellite. Phone calls can have very bad voice quality. ATMs (the money-dispensing type) are nonresponsive.
Priority Queuing (PQ) Custom Queuing (CQ) Strict Priority MDRR IP RTP Prioritization Class-Based Low-Latency Queuing (CBLLQ)
Compress the Payload
Compressed Packet
9 Inner Mongolia University
Processing, Queuing, and Propagation Delay
Forwarding
Bandwidth andwidth Propagation Delay
Inner Mongolia University
IP
IP
IP
IP
Processing Delay
IP Quality of Service
Objectives
Upon completing this module, you will be able to:
Describe the need for IP QoS Describe the Integrated Services model Describe the Differentiated Services model Describe the building blocks of IP QoS mechanisms (classification, marking, metering, policing, shaping, dropping, forwarding, queuing)
12 Inner Mongolia University
How to Reduce Delay?
TCP Header Compression RTP Header Compression cRTP Data
Compress the Headers IP UDP RTP Data
FIFO Queuing Fancy queuing
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Inner Mongolia University
Available Bandwidth
IP
IP
IP
IP
512 kbps 256 kbps 10 Mbps 100 Mbps
BWmax = min(10M, 256k, 512k, 100M)=256 kbps BWavail = BWmax /Flows
Propagation Delay (P3) Processing and Queuing Delay (Q3)
Propagation Delay (P4)
Delay = P1 + Q1 + P2 + Q2 + P3 + Q3 + P4 = X ms End-to-end delay equals a sum of all propagation, processing, and queuing delays in the path. Propagation delay is fixed; processing and queuing delays are unpredictable in best-effort networks.
13 Inner Mongolia University
How to Prevent Packet Loss?
Weighted Random Early Detection (WRED)
IP
Data
Dropper
Fancy queuing FIFO Queuing
Custom Queuing (CQ) Modified Deficit Round Robin (MDRR) Class-Based Weighted Fair Queuing (CBWFQ)
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Packet Loss
Forwarding
IP
IP
IP
IP
IP
Tail-drop
Tail-drops occur when the output queue is full. These are the most common drops which happen when a link is congested. There are also many other types of drops (input queue drop, ignore, overrun, no buffer, etc), which are not as common and which may require a hardware upgrade. These drops are usually a result of router congestion.
Maximum available bandwidth equals the bandwidth of the weakest link. Multiple flows are competing for the same bandwidth, resulting in much less bandwidth being available to one single application.
Upgrade the link—the best solution but also the most expensive.
• Guarantee enough bandwidth to sensitive packets. • Prevent congestion by randomly dropping less important packets before congestion occurs.
Stacker Predictor
Upgrade the link—the best solution but also the most expensive.
• Forward the important packets first. • Compress the payload of Layer-2 frames (it takes time). • Compress the header of IP packets.
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Inner Mongolia University
What Causes ...
Lack of bandwidth?: Multiple flows are contesting for a limited amount of bandwidth. Too much delay?: Packets have to traverse many network devices and links. Variable delay?: Sometimes there is a lot of other traffic, which results in more delay. Drops?: Packets have to be dropped when a link is congested.
8 Inner Mongolia University
End-to-End Delay
IP
IP
IP
IP
Propagation Delay (P1) Processing and Queuing Delay (Q1)
Propagation Delay (P2) Processing and Queuing Delay (Q2)
FIFO Queuing Fancy queuing
Compressed Packet
Stacker Predictor
Upgrade the link—the best solution but also the most expensive.
• Take some bandwidth from less important applications. • Compress the payload of Layer 2 frames. • Compress the header of IP packets.
Inner Mongolia University
Introduction
Objectives
Upon completing this lesson, you will be able to:
Describe different types of applications and services that have special resource requirements List the network components that affect the throughput, delay, and jitter in IP networks List the benefits of deploying QoS mechanisms in IP networks Describe typical enterprise and service provider networks and their QoS-related requirements