中国联通宽带数据网实现电信级 Qos 策略与实施田文科

中国联通数据与固定部 总经理2003 年 8 月

目 录1. 概述；2. 技术方案的选择；3. 电信级 QOS 的策略与实施；4. MPLS 的尝试；5. 实践的结果；6. 今后的打算；

一、概述1999

联通决定加快启动固定与数据通信业务的发展并将移动业务、长途业务以及数据通信业务作为公司发展重点

摆在联通面前的问题：建网方案的选择建网方案的选择 如何实现电信级如何实现电信级 QOSQOS

20005 月 信息产业部批准联通在全国范围经营固网（长途）、数据及互联网业务

摆在联通面前的问题： --- 建网方案的选择建网方案的选择传统电信运营公司 新型电信运营公司一个业务建一个网络优点：成熟、有经验

一个统一网络平台，同时提供多种业务

缺点：没有现成的技术及经验可以借鉴，风险大

优点：节省建设投资；维护成本低，提供新业务快缺点：投资大，建网速度慢

二、技术方案的选择电路交换分组交换 路由器技术ATM 技术

技术方案选择的原则：业务定位

联通的业务定位语音业务：收入的主要来源数据业务： VPN 100 /（中继、电路仿真、 ）：北美 亿美元 年

互联网业务：增长迅猛，已成为社会及生活中不可缺少的一部分视频业务： I P基于 ，自我控制、操作，会议、教育、医疗可视电话：巨大的市场机遇，解决带宽资源过剩的最有效途径CDMAI X： PDSN其它：其它业务的进一步融合

1996 年 -2002 年全国固定电话用户发展情况

4071 5495 7031 8742 1088114441

179031424 15361711

2139

35603462

4081

0

5000

10000

15000

20000

25000

1996年 1997年 1998年 1999年 2000年 2001年 2002年

固 定 用 户（万户） 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002原有用户 4071 5495 7031 8742 10881 14441 17903

新增用户 1424 1536 1711 2139 3560 3462 4081

达到 5495 7031 8742 10881 14441 17903 21984

八年间 ,年增长率 :18%

全国长途电话去话时长

0

200

400

600

800

1000

1200

(亿分钟） 344.8 433.1 528.4 620.8 641.2 702.5 832.7 1100.4

1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002

八年间 ,年增长率 :18%PS

TN

长途和I

P电话

市场发展趋势

加速了数据网的发展进程 ，预计 2000 年数据业务流量将赶上传统交换的话音业务流量

0

50

100

150

200

（亿元） 29.2 46.5 85 131 181

1998年 1999年 2000年 2001年 2002年（预

数据通信业务收入五年间 ,年增长率 :58%

010002000300040005000

（万户） 1 4 16 58 302 902.1 1736.4 3975.9

1995年 1996年 1997年 1998年 1999年 2000年 2001年 2002年

全国互联网用户发展情况 ( 根据信息产业部统计资料 )

年均增长率 :264%注册用户+专线用户

流行做法：•足够带宽，忽略成本；基于带宽如空气的假设，可运营否？•尽力而为，基于增殖业务的假设，有谁买单？联通的选择：•统一网络；•可运营，适当带宽，能赢利；•电信极的可靠性和服务；•电信级的 QOS 保证；

技术选择：什么技术能满足联通统一网络平台的要求单一的路由器技术单一的 ATM 技术

应用广泛无法满足带宽需要的 Qos有 Qos适应不了 IP业务的迅猛发展

联通的策略：选择 ATM+IP 的技术方案，通过 ATM 的 Qos 保障机制，解决多种业务对 Qos 的不同需求的问题，同时兼顾IP技术应用广泛的优势。

中国联通承载网结构示意图中国联通承载网结构示意图Infrastructure of Unicom NetworkInfrastructure of Unicom Network

第三层交换（ MPLS ）

长途传输网 城域传输网 用户接入网 IP+ATM

用户虚拟专网（ VPN ） / 组播

CES（ DDN ） ATM FR IP 网

专线

VToA FToA VoFR

FoFR LAN 互连

专线 专线

电话中继电子商务

虚拟主机，主机托管

用户虚拟专网（ VPN ） / 组播专线

IP 传统业务

VoIP/FoIP（ 1791x 网）

165 网

VoIP承载网

三、电信级 Qos 策略与实施1 、 ATM 的分级 Qos 保障机制：满足不同业务对带宽、时延、抖动和丢失率的不同要求。

为每种业务提供相应的 Qos 级别的端到端路由，路由决策不再是简单的物理拓朴，而必须基于一系列约束机制。

将不同的业务归类于不同的 Qos 级别中，如： 绝对的 Qos （ Absolute ）， IP 电话， VIDEO ； 相对的 Qos （ Relative ） , DATA ； 尽力而为的 Qos （ Best effort ） .INTERNET ；

（续）

三、电信级 Qos 策略与实施 2 、 ATM 的路由迂回机制 利用 ATM 的遇故障自动迂回控制机制，策略路由和负载均衡等特性，实现电信级的 QOS 策略。 扩充 OSPF 协议，从原来的四种类型的路由信息扩展有关服务质量的路由信息，如交换机及中继电路的有关信息并随时将这些网络状态信息传播到相应节点。

（续）

三、电信级 Qos 策略与实施3 、 ATM 的抗冲击机制：

减少内存消耗，更小的链路状态、路由表和名称 降低 CPU 负荷 Dijkstra算法开销为 0 （ LKLog(n) ) L 为中继链路数， n 为节点数 保护中继震荡对网络稳定的冲击（隔离在分区内）

采取分区设计路由的原则 网络容量要求： 400 个节点， 1000条中继线（ OSPF 交换机网络） 1000 个节点以上， 10000条中继线以上 减小交换机路由表； 减少网络路由协议流量

（续）

三、电信级 Qos 策略与实施4 、网络拓朴结构设计原则：

网络拓朴结构设计的原则是在满足网络容量、性能、安全等要求的前提下，通过合理布置交换机的位置、种类、数量，以及中继线的带宽、数量以使网络建设投资最省。

三、电信级 Qos 策略与实施5 、网络拓朴结构设计模型：

三、电信级 Qos 策略与实施6 、网络拓朴结构设计要求：

网络时延、传输时延、交换时延（处理时延、串并 /并串时延网络安全：同时坏几台节点、几条中继电路，不会全网瘫痪网络可扩性：新增节点尽量对原网络拓朴设计影响小

（续）

三、电信级 Qos 策略与实施

三层结构：•大区层：网状连接；•汇接层（省）：与两个以上大区节点相连；•接入层（地市）：星型连接到省；

联通的思路：

武汉

西安 沈阳

上海

广州成都

北京

西宁

郑州

锦州锦州哈尔

滨长春呼和浩特

石家庄

北京国际局太原

乌鲁木齐

银川兰州

重庆长沙

昆明南昌贵阳

广州国际局

南宁 海口深圳厦门

上海国际局

合肥杭州

温州福州

天津济南

青岛 南京无锡

622Mb/s

155Mb/s4x2Mb/s

2Mb/s

中国联通数据骨干网拓扑图China Unicom backbone Data Network topology

四、初步尝试— MPLS ：1 、多协议标记交换（ MPLS ）技术

99 年 MPLS 许多标准尚未完成，业界对其前景尚有争议目前 ITU 和 IETF 已将 MPLS GMPLS 作为运营级多业务承载网的核心技术，目前尚处于小规模实验阶段联通的尝试：在边缘节点实验 MPLS ，用 MPLS 的 LSP （标记交换路径）和 MPT （多点树）策略机制实现 QOS 保障。

（续）

四、初步尝试— MPLS ：2 、标记交换路径 LSP ：

把不同的 IP数据流映射不同 Qos 的标记交换路径上（ LSP ）使不同的 IP业务具有不同的 Qos ，如： 策略 QosLSP (Policy Qos LSP) 按需 QosLSP (Qos on Demand LSP) 尽力而为 QosLSP (Best effort Qos LSP)VoIP IPVPN 具有带宽保证机制的较高级别的 Qos充分利用 ATM 交换机具有的高度智能、高效的路由迂回功能，使网络自愈能力很强 .

( 接上页 )

四、初步尝试— MPLS ：3 、多点树（ MPT ）技术：

尽力而为 QosLSP (Best effort Qos LSP) ；

165 互联网 IPVPN 尽力而为的 Qos ；（续）

四、初步尝试— MPLS ：4 、多协议标记交换（ MPLS ）技术

联通的 MPLS 是采用虚拟路由器（ VR）技术来实现 IPVPNATM 交换机通过运行 OSPF 进程和交换机端口构成的路由器称为虚拟路由器所以联通的 ATM+IP 的统一网络平台方案不是由 ATM 设备再加上路由器设备构成，这种技术方案设计使整个网络投资大大节省。

( 接上页 )

五、实践的结果：1 、网络规模及业务目前统一网络平台已覆盖 330 多个城市，全网开通的业务有：VOIP语音业务：卡、直拨、 IP 话机、去话已超过 9 亿分钟/月互联网业务： 800万用户，上网时长已超过 40亿分钟 /月FR 、电路仿真业务： 20万个等效 64K基于 IP 的可自我控制、操作的视频会议、远程教育，远程医疗系统基于 IP 的可视电话系统，超过 4000 的终端；各种质量的虚拟专用网 VPN 、 IPVPN 、 VPDN

五、实践的结果2 、网络质量

数据业务 中国建设银行进行评测中国电子科学研究院进行评测新华社进行评测VOIP 语音业务互联网业务

信息产业部委托传输所组织评测广东电信管理局组织评测福建电信管理局组织评测信息产业部组织评测

五、实践的结果3 、投资效益年份 收入( )亿元 营业利润( )亿元

2000 15.5 3.72

2001 44.8 7.03

2002.6 31.3 9.4

统一网络平台带来的效果 建设费用 建设周期 维护管理费用 新业务新应用开放迅速方便 为用户提供语言、数据、 互联网、视频会议，可视电话 （一根线一个帐单）

五、实践的结果统一网络平台带来的效果建设费用

建设周期

维护管理费用

新业务新应用开放迅速方便为用户提供语言、数据、互联网、视频会议，可视电话一根线一个帐单

六、今后打算1 、统一网络平台进一步发展

承载 CDMA1X的移动数据业务 根据技术进步的情况有计划、有步骤的将 固定、移动、传统话音网进一步融合 为承担 3G移动业务作准备

六、今后打算2 、将北京、上海、广州、天津、重庆、四川进行 的软交换实验完成好。目的： 对核心网实验进一步融合其它业务的技术的可行 性及经济性

对本地网实验在开发新业务、新应用方面成熟性、 方便性、经济性 实验并寻求对各种业务控制管理及可维护性方面 的方案 有关体系结构标准

谢 谢