关键业务服务保证技术QoS理论和实践

QoS(服务质量)技术通过设置网络数据优先级来管理流量,确保关键业务的稳定性和效率。QoS的主要好处包括保障关键应用程序资源、优化网络管理、降低升级成本和提升用户体验。常见的QoS应用场景主要是企业广域网,通过丢包率、抖动、延迟和带宽等参数度量服务质量。QoS服务模型包括Best-Effort、IntServ和DiffServ。QoS机制如分类和标记、拥塞管理、拥塞避免和流量整形用于实现服务保证。部署QoS时需注意流量分类、选择合适的队列策略,并定期检查和调整策略,确保网络性能和应用需求的匹配。

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什么是QoS

        QoS(Quality of Service,服务质量)是指管理数据流量以减少网络上的数据包丢失、延迟和抖动的服务保证技术。QoS通过为网络上特定类型的数据设置差异的优先级来控制和管理网络资源。如果没有QoS,网络数据可能变得杂乱无章,在网络带宽阻塞情况下,数据的完整性和安全性有可能受到损坏,甚至会出现网络完全中断情况。QoS技术本身不会给网络增加带宽,而是在网络中有限的带宽资源下,如何平衡地在网络中为各种业务分配带宽,针对各种业务流量的业务价值需求,为其提供服务质量保证。换句话说,网络在一定时间内只能传输这么多信息。因此,QoS 工具以某种方式对数据包进行优先级排序,以确保在固定时间内使用带宽来提供可能的最佳服务。

QoS 好处

        QoS 它保证企业网络中运行的应用程序的可用性,通过部署QoS来满足关键业务、实时语音、视频等敏感应用的流量要求,使网络提供安全、高效的数据传输,并防止因数据包丢失、延迟、抖动而导致的质量下降。通过部署QoS让网络现有带宽资源得到有效合理利用,而不是一味的投入成本去升级网络基础设施来扩展网络带宽。具体的好处包括:关键业务应用程序可以得到它所需要的资源、网络管理员可以更好地管理网络中的流量、企业消除升级基础设施的需要来降低成本、用户的体验得到改善。

QoS通常运用场景

        企业的广域网通过租用运营商专线连接总部与各地分支机构,并配备冗余线路来提高网络可用性,由于运营商专线普遍采用带宽计价模式,所以广域网日常运营成本高昂。同时根据业务管理需要,企业一般会对广域网承载的流量进行管理和划分,一般会划分为语音、视频、生产、办公、测试、大数据传输等多个类似类型。由于广域网不同流量的业务价值不同,网络管控的要求不同,流量特点各异,对延时和带宽要求也各不相同;如何能够在广域网线路上合理的规划和分配线路资源,这时就需要使用QoS进行针对性的业务保障和管控。

QoS度量参数

        企业可以通过使用多个参数来定量测量,为关键业务提供服务保证,使其达到预期的服务水平,参数包括如下:

  • 丢包率:这是数据包在网络传输过程中丢失报文的百分比,当网络链路发生拥塞并且路由器和交换机开始丢弃数据包时,就产生了丢包率。当队列或等待发送的数据包溢出时,数据包被丢弃。数据包如果在实时通信(例如语音或视频通话)期间丢失,语音可能会出现不清晰、不连贯,视频可能会出现卡顿、失帧等。
  • 抖动:这是网络拥塞、定时漂移和路由更改的结果。过多的抖动会降低语音和视频通信的质量。
  • 延迟:这是数据包从源到目的地所需的时间,延迟应尽可能的小,如果IP语音呼叫有大量延迟,用户可能会感觉到回声和重叠音频情况。
  • 带宽:这是网络通信链路在给定时间内将最大量的数据从一个点传输到另一个点的能力。QoS 通过管理带宽和为具有更严格性能要求的高优先级应用程序提供比其他应用程序更多的资源来优化网络性能。
  • 平均意见得分 ( MOS ): 这是使用五分制对语音质量进行评级的指标,五分表示最高质量。

QoS三种服务模型

网络应用都是端到端的通信,两个主机进行通信,中间可能要跨越多个物理网络,经过多个路由器,要实现端到端的QoS,就必须从全局考虑。QoS的服务模型就是研究采用什么模式实现全局的服务质量保证。

  • 尽力而为服务模型(Best-Effort):最简单的QoS服务模型,网络中所有数据包都是相同的优先级,网络尽最大努力来发送报文,但并不保证数据包的交付;当网络中未配置 QoS 策略或基础设施不支持 QoS 时,业务流量将在 Best Effort中传输。
  • 综合服务 (IntServ):IntServ模型是指应用程序在发送报文前,需要通过信令(signaling)向网络描述它的流量参数,申请特定的QoS服务。IntServ模式是在网络上的特定路径保留带宽。应用程序向网络请求资源预留,网络设备监控数据包流以确保网络资源可以交付数据包。实施 IntServ 需要支持 IntServ 的路由器,并使用资源预留协议 ( RSVP ) 进行网络资源预留。但IntServ可扩展性有限,对网络资源消耗大。
  • 差异化服务 ( DiffServ ):DiffServ模型的是将网络中的流量分成多个类,每个类享受不同的处理,尤其是网络出现拥塞时不同的类会享受不同的优先处理,从而得到不同的丢弃率、时延以及时延抖动。例如,可以为语音流量分配比其他类型流量更高的优先级,使用差分服务代码点 (DSCP) 为数据包分配优先级以进行分类。与Intserv模型相比,DiffServ模型不需要信令。在DiffServ模型中,应用程序发出报文前,不需要预先向网络提出资源申请,而是通过设置IP报文头部的QoS参数信息,来告知网络节点它的QoS需求。网络不需要为每个流维护状态,而是根据每个报文流指定的QoS参数信息来提供服务,对报文的服务等级划分࿰
文档的内容涉及多个方面,包括**负载均衡测量、大型活动通信保障、5G网络优化等**。以下是对每个文档内容的详细总结: #### **1. 负载均衡测量与优化** 文档一详细介绍了负载均衡测量优化的重要性,特别是针对移动网络中的4G用户负载均衡。主要内容如下: - **概述**:随着移动互联广泛应用,运营商互联网深度结合,数据业务需求增加。扩容成为网络维护中的主要工作,保证用户感知负荷均衡成为关键问题。 - **算法介绍**:介绍了诺基亚从RL55开始引入的新的连接态负载均衡算法(AMLE),通过X2接口异频邻区交互实现小区间的负载信息交换,触发LB切换。 - **开通流程**:详细说明了LTE1841-Inter Frequency Load Balancing参数配置及其门限设置方法。 - **案例分析**:提供了多个实际案例,如某小区因未开启负载均衡功能导致PRB利用率过高的问题,通过开启负载均衡功能后得到了解决。 #### **2. 大型活动通信保障** 文档二描述了在大型食品博览会活动中的通信保障策略。主要内容如下: - **背景概述**:每年一届的食品博览会吸引大量商家游客,对通信压力较大。XX移动根据经验制定了详细的保障方案应急预案[^2^]。 - **容量需求规划**:对场馆内的容量需求进行了预算,并部署了Massive-MIMO特性应急设备[^4^]。 - **网络负荷预警监控**:建议实施实时监控RRC连接用户数PRB利用率负荷,以判断网络负荷并及时调整[^4^]。 - **应急参数提前部署**:提出了多种应急措施,如减小低负荷邻区的小区偏置,增大高负荷小区的最小接入电平等[^4^]。 #### **3. 5G网络优化** 文档三至文档十二涵盖了多个5G网络优化的案例策略。主要内容如下: - **虚拟栅格高载均衡优化**:通过虚拟栅格建模预测最优多频参数组合,降载增效[^3^]。 - **700M劈裂腾退RRU利用**:探讨了如何在广域低业务区覆盖需求场景下使用劈裂的700M RRU设备。 - **基于DPI的广义QOS保障游戏、视频业务**:通过DPI技术识别业务类型并提供不同优先级的调度,提高用户感知体验[^1^]。 - **VoNR语音质量EMI评估验证**:建立了一套后台评估VONR语音质量的指标体系,从整体网络统计角度评估语音服务质量[^1^]。 - **移动“配置智检”试点验证**:基于测量的精准邻区优化工具,减少基础冗余工作,提升准确性[^1^]。 - **居民区5G覆盖研究**:针对居民区场景进行深度覆盖研究评估体系研究,提升用户感知[^1^]。 综上所述,这些文档涵盖了从负载均衡测量到5G网络优化的各个方面,提供了丰富的理论实践指导,为提升网络性能用户体验提供了有力支持。
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