广域网流量调度方案发展与应用
随着企业信息业务的不断丰富，数据大集中已经成为IT建设的趋势，在广域网带宽紧张、成本昂贵的情况下，解决带宽与业务之间的矛盾，构建快速、稳定、高质量的广域网络，保障关键业务传输质量，实现链路资源的充分利用，成为广域网解决方案的重要组成部分。
1、广域网流量与带宽的矛盾
广域网覆盖范围广、接入用户多、承载业务复杂。随着政府、企业等信息化的不断发展，尤其是近年来数据大集中带来的业务整合，高清视频、IP语音、公共资源平台等应用上线，推动广域网数据类型、数据流量、网络规模的快速增加。
相对于园区网、城域网和数据中心，广域网跨越距离远，线路资源有限，高速带宽费用昂贵。快速增加的业务流量与有限的带宽资源之间的矛盾，使得广域网上的流量很容易产生拥塞，导致业务延时增加、流量抖动，甚至丢包。如图1所示。
广域网的上述矛盾决定了广域网业务质量的“不可靠”性，也使得流量控制始终是广域网方案设计的核心内容。
2、流量控制方案
随着线路类型以及网络产品和技术的发展，在广域网上进行流量控制的技术主要分为三种。
l InterServ方式
集中服务方式，主要应用于早期的广域网专线，如ATM、FR，通过将线路划成多个PVC**(Permanent Virtual Circuit，永久虚电路，例如ATM线路的VPI/VCI、FR线路的DLCI等)，每个PVC分配所需的保证带宽(CBR)，将线路的实际带宽在PVC上进行分配。通过将不同类型的业务映射到对应的PVC上，使用PVC的分配带宽，实现不同类型业务的传输带宽和时延质量保证。
该种方式要求网络中的所有节点(包括核心节点)都记录并保留每个类型业务流的资源预留状态，同时为每个类型的业务流设置单独的内部虚电路资源，以保证业务流的带宽。因而该方式对于可划分PVC的ATM、FR等线路比较容易实现。
然而现在广域线路以POS、E1、以太网为主，采用共享带宽方式，在线路上已经不能进行虚拟电路划分。另外，在大型网络中，业务流数量非常庞大，对网络节点设备的处理能力有着非常高的要求。同时，由于必须在所有节点上都保留每个类型业务流的资源状态，整体网络设计和部署的可扩展性也较低。
因此，IntServ方式主要在早期的广域网线路中应用，而不再适应当前以IP为主的广域网线路，以及日益增多的应用业务，它逐渐被DiffServ方式所替代。
l DiffServ方式
区分服务方式，是IETF工作组为了克服InterServ的可扩展性差而提出的服务模型，目的是制定一个可扩展性相对较强的方法来保证IP的服务质量。在DiffServ模型中，业务流被划分成不同的区分服务类。一个业务流的区分服务类由其IP包头中的区分服务标记字段(Different Service Code Point，简称DSCP)来表示。在实施DiffServ的网络中，每一个节点路由器都会根据数据包的DSCP字段执行相应的PHB(Per Hop Behavior)行为，主要包括EF、AF、BE三类：
1. Expedited Forwarding (EF)：主要用于低延迟、抖动和丢包率的业务，这类业务一般运行一个相对稳定的速率，需要在路由器中进行快速转发。
2. Assured Forwarding (AF)：这类业务在没有超过最大允许带宽时能够确保转发，一旦超出最大允许带宽，则允许根据不同的丢弃级别丢弃报文。
3. Best Effort (BE)：尽力转发，主要用于对时延、抖动和丢包不敏感的业务。
区分服务只包含有限数量的业务级别，状态信息的数量少，因此扩展性较好。目前，区分服务是业界认同的IP骨干网的QoS解决方案。尽管IETF为每个标准的PHB都定义了推荐的DSCP值，但是设备厂家可以重新定义DSCP与PHB之间的映射关系，用户可根据网络实际需要进行灵活定义。
l MPLS TE方式：
Diffserv是基于流分类的逐跳行为，但是不能选择路径。MPLS TE流量工程是将InterServ方式应用到IP网络中，进行资源预留和流量分担，从而提高线路带宽利用率，对网络资源的使用进行优化。但是TE的实现机制比较复杂，对设备的功能和性能要求很高;同时TE主要应用于运营商骨干网络，适合于网状或者半网状网络结构，对于企业级的星形、层次化网络结构并不适合。因此MPLS TE在企业级广域网中应用比较少见。
在以上三种方式中，目前较为常用的是DiffServ方式，采用流量分类、流量监管(限速)、拥塞管理(优先级队列)等QoS技术，对不同类型流量执行不同的流量控制策略，保证高优先级关键业务的传输质量。
3、流量调度需求
流量控制方案虽然能够保证关键业务的传输质量，但随着广域网上业务类型的增加，面临多样化的业务流量控制需求，逐渐显现一些不足，主要体现在以下几点。
l 不能全局协调
DiffServ方式的出发点就是通过PHB的方式，每个节点独立执行流量控制策略。目前广域网的双节点、双链路组网方式已经成为主流，这种基于单节点、单链路的PHB控制策略，无法充分利用主、备链路带宽。例如，当主链路业务流量突发超过主链路带宽时，根据主链路节点设备的流量控制策略，即使备链路有空闲带宽，仍然会对主链路上过载流量进行丢弃，导致同一网络节点上的链路资源没有得到充分利用。备链路很可能仍有一定的空闲。根据主链路节点的流量控制策略，主链路上必然产生流量丢包，备链路上的空闲资源没有得到有效利用。
图2 双链路流量控制
如图2所示，主、备链路带宽均为10M，主链路流量突发(达到12M)，而备链路流量正常(6M)。由于R1、R2的流量控制策略是独立部署和执行的，根据路由器R1的流量控制策略，会有2M流量被丢弃，而R2所在链路还空余4M的链路带宽，主、备链路压力和利用率不均衡。
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