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【摘 要】近年来吉比特无源光网络（GPON）技术以其高带宽、高可靠性和强大的OAM能力成为用户接入网的主流技术。分层QoS（HQoS）与传统的一层QoS相比，最大的区别是可以将调度队列划分为如物理级别、逻辑级别、应用或业务级别等多个调度级别，每一级别可以使用不同的特征进行流量管理。这样通过不同级别的队列调度，实现了多层次的流量管理，从而可以更好地帮助运营商实现多用户、多业务的服务管理。
【关键词】吉比特无源光网络（GPON） 网络服务质量QoS Hierarchical QoS 带宽控制 队列调度
引言：GPON在业务接入方面提供了足够大的带宽，一个PON口可达上行1.25G、下行2.5G速率。随着用户数的巨增，带宽瓶颈出现在与上层网络接口上，即上联口，在不同的时间段，带宽的使用率不同，尤其是晚上20：00点至23：00点这个时期段，流量高峰期可能超过端口最大速率，产生丢包，严重影响网络质量，在这个时间段如何保证重要客户业务，给用户提供更优质的服务，需要启用QoS策略。然而，传统的QoS基于端口进行流量调度，单个端口只能区分业务优先级，无法区分用户和不同用户之间的业务。只要属于同一优先级的流量，使用同一个端口队列，彼此之间竞争同一个队列资源，因此，传统的QoS无法对端口上单个用户的单个流量进行区分服务中。当带宽有限出现拥塞时，会影响重要的用户业务。随着用户规模的扩大，业务种类的增多，要求以太网设备不仅能够进一步细化区分业务流量，而且还能够对多个用户、多种业务、多种流量等传输对象进行统一管理和分层调度。显然，这些应用对于传统的QoS技术来说，是很难实现的，为了达到分层调度的目的，需要引入HQoS。
一、HQoS的原理
如图所示，图中每个节点旁边标识的VLAN范围就是该节点的分类规则，指向上游节点的箭头中的SP（Strict Priority，严格优先级）、WRR（Weighted Round Robin，加权轮询）、GTS（Generic Traffic Shaping，通用流量整形）表示该节点的控制参数，当图中最上方的调度策略应用到接口后，就可以对进入接口的流量进行多次分类和管理了。
为了达到分层调度的目的，HQoS（Hierarchical Quality of Service，分层QoS）技术将调度策略组装成了分层次的树状结构。树状结构的节点类型共有三种：根节点、分支节点和叶子节点。根节点是流量的汇聚点，与一个调度器（Scheduler）相对应；处于最底层的每个叶子节点都分别与一个调度队列（Queue）相对应；处于中间层次的每个分支节点都分别与一个调度器相对应。调度器可以对多个调度队列或者多个调度器进行调度。每个节点上还需要配置分类规则和控制参数。分类规则决定了流量的走向；控制参数决定了对于通过此节点的流量所作的控制动作。
二、HQoS应用模式
GPON网络中HQoS业务模型就是给CP提供一条端到端的二层专线，始于终端ONT，终于OLT，业务通过S+C进行转发。HQoS业务模型如图所示。
ONT根据端口或者业务类型先打上不同的CVLAN用于区分用户，业务上行到OLT侧后先根据PON口信息将CVLAN切换为C'后再根据业务添加统一的SVLAN，系统用SVLAN+CVLAN'来唯一区分这条业务。然后业务转发到HQoS处理板的某个端口上和CP网络对接。HQoS处理板按照该端口CP的规划要求将SVLAN+CVLAN'切换为SVLAN'+CVLAN”。
三、HQoS的实现过程
HQoS特性核心就是在SPUA针对业务做两级CAR：
第一级CAR针对HQoS用户做基于优先级的CAR，同时按照业务流量着色，解决用户之间各个业务的公平调度，并确保用户的CIR。
第二级针对同一个CP下的同一种业务做基于颜色的CAR，解决同一种业务在整个CP阻截带宽的占用问题，保证业务的公平调度，确保业务的CIR，在带宽许可的情况下满足业务PIR的需求。
HQoS在单板中的实现方式
（1）流分类：在SPUA的上行口先按照Port+SVLAN+CVLAN区分出HQoS用户；
（2）对HQoS用户做基于优先级的CAR：根据此HQoS用户的CIR、PIR参数，对此HQoS用户的报文进行颜色标记，CIR以内的为绿色，CIR到PIR之间的为黄色，高于PIR的直接丢弃，做颜色标记时同时考虑优先级，优先级高的优先享用此HQoS用户的CIR和PIR；
（3）对HQoS用户组做基于颜色的CAR：绿色报文通过，黄色报文若不超过带宽，可以通过，否则丢弃；黄色报文不能升级为绿色报文。
（4）最后在出口将所有HQoS用户入同一个优先级队列，此队列要实现基于颜色的WRED，在达到拥塞门限后开始丢弃黄色报文。
分层QoS与传统的一层QoS相比，最大的区别是可以将调度队列划分为如物理级别、逻辑级别、应用或业务级别等多个调度级别，每一级别可以使用不同的特征进行流量管理。通过不同级别的队列调度，实现了多层次的流量管理，从而可以更好地帮助运营商实现多用户、多业务的服务管理。GPON网络用户数量不断扩大，接入业务有集团客户语音和数据、家客语音和数据、WLAN业务，对不同用户的不同业务进行QoS管理，实现对重要客户、重要业务的优先保证服务。
参考文献：
[1]陈雪.无源光网络技术.第1版（2006年1月1日）.出版社：北京邮电大学出版社.
[2]张国清.QOS在IOS中的实现与应用.2010年5月1日.出版社：电子工业出版社.
【关键词】吉比特无源光网络（GPON） 网络服务质量QoS Hierarchical QoS 带宽控制 队列调度
引言：GPON在业务接入方面提供了足够大的带宽，一个PON口可达上行1.25G、下行2.5G速率。随着用户数的巨增，带宽瓶颈出现在与上层网络接口上，即上联口，在不同的时间段，带宽的使用率不同，尤其是晚上20：00点至23：00点这个时期段，流量高峰期可能超过端口最大速率，产生丢包，严重影响网络质量，在这个时间段如何保证重要客户业务，给用户提供更优质的服务，需要启用QoS策略。然而，传统的QoS基于端口进行流量调度，单个端口只能区分业务优先级，无法区分用户和不同用户之间的业务。只要属于同一优先级的流量，使用同一个端口队列，彼此之间竞争同一个队列资源，因此，传统的QoS无法对端口上单个用户的单个流量进行区分服务中。当带宽有限出现拥塞时，会影响重要的用户业务。随着用户规模的扩大，业务种类的增多，要求以太网设备不仅能够进一步细化区分业务流量，而且还能够对多个用户、多种业务、多种流量等传输对象进行统一管理和分层调度。显然，这些应用对于传统的QoS技术来说，是很难实现的，为了达到分层调度的目的，需要引入HQoS。
一、HQoS的原理
如图所示，图中每个节点旁边标识的VLAN范围就是该节点的分类规则，指向上游节点的箭头中的SP（Strict Priority，严格优先级）、WRR（Weighted Round Robin，加权轮询）、GTS（Generic Traffic Shaping，通用流量整形）表示该节点的控制参数，当图中最上方的调度策略应用到接口后，就可以对进入接口的流量进行多次分类和管理了。
为了达到分层调度的目的，HQoS（Hierarchical Quality of Service，分层QoS）技术将调度策略组装成了分层次的树状结构。树状结构的节点类型共有三种：根节点、分支节点和叶子节点。根节点是流量的汇聚点，与一个调度器（Scheduler）相对应；处于最底层的每个叶子节点都分别与一个调度队列（Queue）相对应；处于中间层次的每个分支节点都分别与一个调度器相对应。调度器可以对多个调度队列或者多个调度器进行调度。每个节点上还需要配置分类规则和控制参数。分类规则决定了流量的走向；控制参数决定了对于通过此节点的流量所作的控制动作。
二、HQoS应用模式
GPON网络中HQoS业务模型就是给CP提供一条端到端的二层专线，始于终端ONT，终于OLT，业务通过S+C进行转发。HQoS业务模型如图所示。
ONT根据端口或者业务类型先打上不同的CVLAN用于区分用户，业务上行到OLT侧后先根据PON口信息将CVLAN切换为C'后再根据业务添加统一的SVLAN，系统用SVLAN+CVLAN'来唯一区分这条业务。然后业务转发到HQoS处理板的某个端口上和CP网络对接。HQoS处理板按照该端口CP的规划要求将SVLAN+CVLAN'切换为SVLAN'+CVLAN”。
三、HQoS的实现过程
HQoS特性核心就是在SPUA针对业务做两级CAR：
第一级CAR针对HQoS用户做基于优先级的CAR，同时按照业务流量着色，解决用户之间各个业务的公平调度，并确保用户的CIR。
第二级针对同一个CP下的同一种业务做基于颜色的CAR，解决同一种业务在整个CP阻截带宽的占用问题，保证业务的公平调度，确保业务的CIR，在带宽许可的情况下满足业务PIR的需求。
HQoS在单板中的实现方式
（1）流分类：在SPUA的上行口先按照Port+SVLAN+CVLAN区分出HQoS用户；
（2）对HQoS用户做基于优先级的CAR：根据此HQoS用户的CIR、PIR参数，对此HQoS用户的报文进行颜色标记，CIR以内的为绿色，CIR到PIR之间的为黄色，高于PIR的直接丢弃，做颜色标记时同时考虑优先级，优先级高的优先享用此HQoS用户的CIR和PIR；
（3）对HQoS用户组做基于颜色的CAR：绿色报文通过，黄色报文若不超过带宽，可以通过，否则丢弃；黄色报文不能升级为绿色报文。
（4）最后在出口将所有HQoS用户入同一个优先级队列，此队列要实现基于颜色的WRED，在达到拥塞门限后开始丢弃黄色报文。
分层QoS与传统的一层QoS相比，最大的区别是可以将调度队列划分为如物理级别、逻辑级别、应用或业务级别等多个调度级别，每一级别可以使用不同的特征进行流量管理。通过不同级别的队列调度，实现了多层次的流量管理，从而可以更好地帮助运营商实现多用户、多业务的服务管理。GPON网络用户数量不断扩大，接入业务有集团客户语音和数据、家客语音和数据、WLAN业务，对不同用户的不同业务进行QoS管理，实现对重要客户、重要业务的优先保证服务。
参考文献：
[1]陈雪.无源光网络技术.第1版（2006年1月1日）.出版社：北京邮电大学出版社.
[2]张国清.QOS在IOS中的实现与应用.2010年5月1日.出版社：电子工业出版社.