国标》IP网络技术要求——网络性能指标分配.doc

lCS 3304040L78Y口中华人民共禾口 国通信行业标准YDT 2032-2009lP网络技术要求网络性能指标分配Distribution of Performance Objectives in I P Network2009-12-11发布2010-01-01实施中华人民共和国工业和信息化部发布目次前言 IIl范围 12规范性引用文件 l3缩略语l4概述25口网络的结构模型26 m网络性能参数及指标47D网络性能指标分配 5 附录A(资料性附录)公式推导过程说明 9前言本标准是“口网络技术要求”系列标准之一。本系列标准预计结构及名称如下：一YDT 1 149"-2001 IP网络技术要求计费一YDT 1 170"2001IP网络技术要求网络总体一YDT 1 171-2001P网络技术要求一网络性能参数与指标一YDT 1317-'2004 IP网络技术要求口网与PSTN、ATM、移动网互通一YDT 1381-2005IP网络技术要求网络性能测量方法一YDT 1382"-2005 IP网络技术要求流量控制一YDT 2031-2009 IP网络技术要求网络性能测量体系结构 一YDT 2032-2009 IP网络技术要求网络性能指标分配 本标准的附录A是资料性附录。本标准由中国通信标准化协会提出并归口。 本标准主要起草单位；工业和信息化部电信研究院、华为技术有限公司、中兴通讯股份有限公司、上海贝尔股份有限公司。本标准主要起草人z高巍、马科、田辉、陈国义、罗鉴、陈端。lP网络技术要求网络性能指标分配1范围本标准规定了m网络性能指标在一个运营商网络内部各网络层次之间，以及运营商间互联情况下各 运营商网络间的分配计算方法。本标准适用于采用m技术组网的网络。2规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准。然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不洼日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。YDT 1171-2001IP网络技术要求网络性能参数与指标 ITu-TM2301 IP网络性能规划和维护中的性能目标和程序 ITU-TY1541 基于IP的网络业务性能目标3缩略语下列缩略语适用于本标准。AS Autonomous System管理域DillServ Differenciated Service 区分服务体系结构DSLDigital Subscriber Line 数字用户线DSLAMDi#ml Subscriber Line Access Multiplexer数字用户线接入复用器ER Edge Router 边缘路由器FRR FastReroute快速重路由OOSNGateway GPRS SupportNode GPRs网关支持节点IPInternet Protocol 互联网协议 IPDVIP Packet DeIay Variation IP包时延变化 IPERIP Pacer Error Ratio IP包误差率IPLR IP Packet Loss Rate IP包丢失率IPTDIP Packet Trtmsfer DelayIP包传输时延rrUT Telecommunication Standardization Sector 国际电信联盟远程通信标准化组LANLocal Area Network局域网MIB Management Information Base 管理信息库MPLSMulti-Protocol LsbIe Switch多协议标记交换NAPNetwork Access Point 网络接入点或互联网交换中心NINetwork Interface网络接口OBGROperaWr B讲der Galway Router 运营商边界网关路由器PDSNPketDataServiceNodo 分组数据服务节点QoS Qmfity ofServi 服务质量 RMONRemote Network Monitoring 远程网络管理 SPRSpurious PBcket Ratio 虚假包比例SNMPSimple Network Management Pmtoc日l 简单网络管理协议TETerminal Equipment 终端设备voPVoiO惯P 通过球传送语音VPNVirmal Pdva=Ie Network 虚拟专用网 VTCVideo Teleconferen 可视电话会议 WLANWimless Local Area NetwoIl【 无线局域网4概述随着口技术的发展，m网络已经不仅仅是用来提供传统的hlt锄1et业务，同时也成为了电信级的多业 务承载网络，不仅传统电信网上的语音、专线等业务开始向m网络迁移，以多媒体为特征的各种数据化 音视频业务也将以理网络来承载。但各种电信级业务及多媒体业务对网络质量及可靠性等提出了更加严 格的要求为适应这些要求，当前的口网络从接入层到骨干层提供了Dif嚣e、MPLS VPN、FRR等多种 技术，这些技术可以保证在广域网范围内的IP网络能够提供电信级的多业务承载能力。在YD厂r 1171-2001中，给出了m网络不同级别的网络质量指标，而在现实网络中，不同层次及不同 地域的网络可能属于不同的网络管理部门。在我国的网络环境中，还存在两个运营商的骨干网络互联的情况，为了在这些情况下保证端到端的网络质量，需要对网络的不同层次或不同网络及其互联链路分别 提出性能指标。这样既可以对端到端的网络质量提供保证，同时也方便不同的网络管理机构对网络质量 的控制本标准主要规定的是口网络中不同层次之间。以及网络互联情况下不同运营商网络间的网络性能指 标的分配计算方法各种保障网络性能的技术或网络性能的测量方法不在本标准的讨论范围之内。5 IP网络的结构模型51端到端lP网络结构 一般来说，互联网用户的终端设备(TE)在进行通信时，需要穿越一个或多个运营单位(运营商)的网络，用户数据报文所穿越的端到端网络结构如图I所示。本标准中“端到端网络”是指图中NIl至N12的网络部分。 根据我国P网络互联互通的规定，各运营商的口网络之间必须通过骨干层进行互联，同时，不允许运营商口网络提供穿越服务，因此，在我国m网络的互联模型中只存在运营商m网络之间进行两两互联 这样一种情况。2YD厂r 2032-2009图1 IP网络的端到端月络结构5 2运营商咿网络结构 我国运营商的IP网络结构一般为三级结构或二级结构，三级结构包括：一级全国骨干网、二级省网和三级城域网；出于网络扁平化的考虑，也可划分为二级结构，即包括：一级全国骨干网、二级城域网。 运营商的IP网络结构如图2和图3所示。】q镕m【i目3 IP目络的二级月络结构在城域阿中，包含接八、忙聚、骨干三个层次：在省剜和全国目干网中，包括汇聚、骨干两个层次YD厂r 203220096 IP网络性能参数及指标61IP网络性能参数在YDT 1171-2001中，定义了5个口网络性能参数，包括：IP包传输时延(mTD)IP包时延变化(IPDV)IP包误差率(口ER)m包丢失率(IPLR)虚假包比例(sPR) 一般对于大多数互联网业务的质量来说，IP包传输时延、IP包丢失率和坤包时延变化三个参数较为重要。62IP网络性能指标表1所示是在n'U-T Y1541中规定的IP网络QoS等级定义和相应的网络性能指标。裹1 lTU-T Y1弱1中lP网络OoS等级的定义和网路性能的指标QoS等级 网络性能网络性能指标的含义等级5参数 等级。等级1 等级2 等级3 等级4未规定坤1D 平均IgrD上限100ms 400m100m 400ml 8 Ud口D IPTD不超过概率为卜10-3的上限减50m 50m U UU U去I!aTD的最小值口LR m包丢失率的上限1×lO-3bI×10-3b1xlO寸 I×10-31x10-3U 口ER m包错误率上限1×1俨U在对这些参数进行测量时，数据包信息字段的最大长度是1500字节。服务等级0和1的IPLR指标是基于以下的研究结果：在IPLR为lO_3时，高质量话音应用和话音编解码器并 未受显著影响。这一数值用于当高层协议对数据包的丢失较敏感时提供业务质量保证。4“u”表示“不加规范”或“无界”。 以上网络性能参数指标均为单向值需要说明的是，以上指标是根据一定的网络规模，在一定的假设参考路径上推算出来的，其假设参 考路径模型及指标的推算过程见ITu-T Y1541。根据这一推算方法，跨越全国范围(4000kin)的端到端 网络质量应可达到0级的水平，跨越洲际(220001an)的端到端网络质量应可达到l级的水平。各网络QoS等级对不同业务应用的适用性见表2。衰2网络Q08等级的应用QoS等级应用(举例)O 实时的，对抖动敏感的高质量互动(VoIP，VTC)l实时的，对抖动敏感的互动(VoIP，VTC)2 事务数据，高度的互动(信令)3事务数据，互动4仅要求低丢失率(短暂的交易、批量数据、电视媒体流)5默认m网络中传统的应用463lP网络性能参数的测量方法 最常见的网络性能测量方法有两类：主动测量和被动测量。这两种方法的作用和特点不同，可以相互作为补充。 被动测量是指在链路或设备(如路由器、交换机等)上对网络进行监测，而不需要产生流量的测量方法。被动测量利用测量设备监视经过它的流量，周期性地轮询被动监测设备并采集信息(在SNMP方 式时，从MIB中采集)，以判断网络性能和状态。这些设备可以是专用的，如Sniffer，也可以是嵌入在 其他设备(如路由器、防火墙、交换机和主机)之中的，如RMON、SNMP使能设备等。被动测量有时 也称无损伤测量。主动测量是在选定的测量点上利用测量工具有目的地主动产生测量流量注入网络，并根据测量数据 流的传送情况来分析网络的性能。主动测量在性能参数的测量中应用十分广泛。因为它可以以任何希望 的数据类型在所选定的网络端点间进行端到端性能参数的测量。最为常见的主动测量工具就是ping，它 可以测量双向时延、丢包率以及提供其他一些信息，如主机的可达性等。主动测量可以查验端到端的m 网络可用性、延迟和吞吐量等。因为一次主动测量只是查验了瞬时的网络质量，因此有必要重复多次， 用统计的方法获得更准确的数据。7 lP网络性能指标分配71IP网络性能指标分配的说明 口网络性能指标分配的目的是给出在满足一定网络QoS要求的情况下，端到端网络的各个部分需要达到的网络质量指标。 需要注意的是，接入技术对用户端到端质量会产生极大影响，而实际网络中的接入技术多种多样，数据接入速度及其他性能指标也千差万别。在采用一些低速接入技术的情况下(如336kbits的拨号接入) 端到端网络指标将无法达到较高QoS等级的要求。在本标准中，端到端网络性能指标的计算范围是从用户网络或终端设备接入运营商P网络边缘路 由器(ER)的NI接口之间，并不包括用户接入链路及驻地网络。在本标准中，对网络设备的性能指标估计均假设其处于正常运行情况下，对网络拥塞所导致的网络 质量下降情况不在本标准考虑的范围之内。本标准中对时延指标进行计算时均使用两点间的路由距离作为距离参数，对空间距离与路由距离的 换算方法如下：两点之间的空中距离为Dh，路由距离为Rh，则： 当Dh<1000虹，R虹=15×D虹 当1000D虹1200km，Rh=1500m 当Dh>1200km，Rh=125×Dm需要指出的是，为了方便计算的需要，以下对各网络段间性能指标的分配是基于网络性能参数具有可叠加性的假设，而实际上IPDV参数受网络中各节点的队列情况及排队策略的影响，并不具备完全的可叠加性。Y)I 2032-200972lP网络性能指标在一个运营商网络内的分配721 一个运营商网络内端到端路径结构 在运营商网络采用三级结构的情况下，一个端到端的用户数据传输路径由用户终端设备经三级城域网的汇聚路由器R3D、核心路由器R3c，和省网的汇聚路由器R2D和核心路由器R2c相连。再进入一级全国 骨干网的汇聚路由器Rm，经过全国骨干核心层，至另一省网，直至最终的目的用户终端设备。在二级网 络情况下，端到端路径中取消省网的汇聚路由器R20和核心路器；R2c。一个运营商网络内的端到端路径 如图4所示。图4一个运蕾商网络内的端到端路径722一个运营商网络内的QoS指标分配 全图性的运营商IP网络大多数采用各省使用各自不同的As号(公有或私有)，全国骨干层拥有独立As号的管理方式。因此一个全国性运营商网络的端到端路径可以视为3个自治域之间的连接。根据ITuT M2301，整个端到端性能指标的粥分配给各个自治域的内部网络，l，3分配给连接链路(包括图1中NI 与ER间的接入链路和自治域间的互联链路)，其中自治域间互联链路分配了全部连接链路指标的65。 在本标准中，接入链路(这里接入链路指用户驻地网或接入网络与运营商边缘路由器之间的链路)指标 计算入各自所属的自治域指标之中。根据以上原则，可以推导出以下公式：公式1：每个省网自治域所分配的性能指标计算公式 每个省网自治域所分配的性能指标=端到端性能指标X(23X l3+O35X 13×l2) 公式2：每两个自治域间的互联链路所分配的性能指标计算公式 每两个自治域间的互联链路所分配的性能指标=端到端性能指标X13XO65×1，2 公式3t骨干自治域所分配的性能指标公式 骨干自治域所分配的性能指标=端到端性能指标×23 X l，3根据公式1，可以推导出在一个运营商网络内，满足各QoS等级时，每个自治域所分配的性能指标，见表3。6裹3同一运蕾商嘲终内各自治域分配的性能指标 网络Qos等级网络性能性能 等级5 指标的含义等级0 等级1 等级2 等级3 等级4参数 未规定佃平均IFrD上 28ms 112ms 28m8 112ms 280msU限(省网自治域)(省网自治域) (省网自治域) (省网自治域)(省网自治域)22ms 89ms 22ms 89ms 222ms(骨干自治域)(骨干自治域)(骨干自治域)(骨干自治域)(骨千自治域)口D IFrD不超过 14ms 14ms UU UU概率为 (省网自治域) (省网自治域)1一lO-3的上 llms1Ims 限减去IPTD (骨干自治域) (骨干自治域) 的最小值口LR 口包丢失率 28×10-428xlOo2 8x1一28×lo-4 28×10-4 U的上限 (省网自治域)(省网tl治域) (省网自治域) (省网自治域)(省网自治域)22×l一22×10-422×1一22xlo-4，22x lo-'(骨干自治域)(骨干自治域)(骨干自治域)(骨干自治域)(骨干自治域)婵ER m包错误率 28×10-5(省网自治域)22x1015(骨干自治域)U上限注1t以上性能指标可视为运营商网络中各省网及全国骨干网的平均性能指标要求73 lP网络性能指标在两个运营商互联情况下的分配731互联情况下IP网络的结构 按照我国互联网互联互通的规定，运营商IP网络之间进行互联只能在骨干层面进行，同时不允许运营商间提供穿越服务，即运营商网络只能进行两两互联。按照以上规定，在互联双方网络均为三级结构 的情况下，双方用户终端设备之间的端到端路径将通过接入设备，经过三级城域网的汇聚路由器R。D、核 心路由器R3c，和省网的汇聚路由器Rm和核心路由器R2c，再进入一级全国骨干网的汇聚路由器RlD、互 联路由器OBGR，经过互联点(直联链路或NAP点)，至对方网络中的互联路由器OBGR，进入对方网 络，直至目的用户的终端设备。若运营商网络为二级网络结构，则无需经过省网的汇聚路由器R2D和核心 路由器R2c。运营商m网络互联情况下的端到端路径如图5所示。田5运营商咿网络互联情况下的蛸到螭路径732互联情况下端到端QOS指标的分配7YD厂r 20322009根据我国运营商只能两两互联的特点，可以将两运营商互联视为两个独立自治域互通的情况。根据 ITUT M2301，整个端到端性能指标的23分配给运营商网络，13分配给连接链路(包括图1中NI与ER 间的接入链路和运营商间的互联链路)，其中网间互联链路分配了全部连接链路指标的65。在本标准 中，接入链路指标计算入运营商网络指标之中。根据以上原则，可以推出以下公式；公式4：每个运营商网络所分配的性能指标计算公式 单个运营商网络的性能指标=端到端性能指标×(23+13XO35)×12 公式5：网间互联链路所分配的性能指标计算公式 网间互联链路的性能指标=端到端性能指标×13XO65 根据公式4，可以推导出在运营商互联的情况下，满足各QoS等级时，单个运营商网络所要达到的性能指标，见表4。寰4运营商间互联的情况下单个运营商网络性能指标 网络QoS等级性能 网络性能指标的含义 等级5 等级0 等级I 等级2 等级3 等级4参数 未规定DTD平均IFFD上限 35ms 140ms35m0 140m0 350msU 口DV IPTD不超过概率为卜10-317 5ms17 5msU U U U的上限减去IPTD的最小值IPLR IP包丢失率的上限 35xlo-4 35xlO-4 35×lO叶 35×lO-4 35×10-4 U 口ER IP包错误率上限 35x10-， U 在以上指标中未包含RIOBGR设备上互联链路出口队列所产生的性能损失。注z根据我国国土面积，每个运营商内部所能产生的最大空问距离约为5000km，即路由距离6250km，所产生的链路传输时延为3125ms即从接入设备至RIOBGR设备阃的所有网络设备应产生最大不超过375ms的时延。在三级网络结 构的情况下路径上每个网络设鲁产生的量大平均时延为053msi在=级网络结构的情况下，路径上每个网络设备产生 的最大平均时硪为O75ma这一要求在网络中未产生拥塞的情况下是可以实现的根据公式5。可以推导出在运营商互联的情况下，满足各Qos等级时，运营商间的互联链路所要达到 的性能指标，见表5。裹5运营商间互联链路的性能指标网络QoS等级性能 网络性能指标的含义 等级5 等级0 等级I 等级2 等级3 等级4参数 未规定DTD 平均IPTD上限22ms 88In8 22m8 88ms 220msUIPDVIFI'D不超过概率为卜1一ll mll msU U U U的上限减去IFrD的最小值IPLR D包丢失率的上限22×10_22×10-422×10-422x10-422xIOU口ER 口包错误率上限22x10-5U以上指标包含了RIOBGR设备上互联链路的出口队列以及互联链路或NAP点设备所产生的性能损失8YD厂r 2032-2009附录A (资料性附录) 公式推导过程说明A1一个运营商网络内的QoS指标分配公式的推导 将一个全国性运营商网络的端到端路径视为3个自治域之间的连接。因此有下式：每个省网自治域所分配的性能指标=接入链路性能指标+省网自治域内的性能指标(式1)此时考虑端到端路径中两个省网自治域所分配的性能指标相同，另根据ITuTM2301中整个端到端 性能指标的13分配给连接链路，其中自治域间互联链路分配了全部连接链路指标的65，即得到：每条接入链路性能指标=端到端性能指标×13X(1-065)×12=端到端性能指标×O35×13×12(式2) 根据ITuT M2301，整个端到端性能指标的23分配给各个自治域的内部网络，而端到端路径上有3个自治域(两个省网自治域和骨干自治域)，由此可得到： 每个省网自治域内的性能指标=端到端性能指标X23×13 (式3) 由以上三式可得公式4： 每个省网自治域所分配的性能指标=端到端性能指标×(23×13+035×13×12)(式4) 根据ITU-T M2301，整个端到端性能指标的13分配给连接链路，其中自治域间互联链路分配了全部连接链路指标的65，另在端到端路径中存在两条自治域间的互联链路，因此可得到公式5： 每两个自治域间的互联链路所分配的性能指标=端到端性能指标×I3×O65×12(式5) 根据ITuTM2301，整个端到端性能指标的23分配给各个自治域的内部网络，且骨干自治域不存在接入链路，因此可得公式6：骨干自治域所分配的性能指标=端到端性能指标×23×13(式6)A2互联情况下QoS指标分配公式的推导 根据我国运营商只能两两互联的特点，可以将两运营商互联视为两个独立自治域互通的情况。因此有下式：单个运营商网络的性能指标=接入链路性能指标+运营商网络内部性能指标(式7) 此时考虑端到端路径中两个运营商网络所分配的性能指标相同，另根据ITu-TM2301中整个端到端性能指标的l3分配给连接链路，其中自治域间互联链路分配了全部连接链路指标的65，即得到： 每条接入链路性能指标=端到端性能指标×13×(1-065)×12=端到端性能指标×035×13X12(式8)根据ITuT M2301，整个端到端性能指标的23分配给各个自治域的内部网络，而端到端路径上可认 为有两个自治域(每个运营商网络认为是一个独立自治域)，由此可得到：运营商网络内部性能指标=端到端性能指标×23×12(式9) 由以上三式可得公式10：单个运营商网络的性能指标=端到端性能指标×(+13×O35)X 12(式10)9根据删-T M2301，整个端到端性能指标的1，3分配给连接链路，其中自治域间互联链路分配了全部 连接链路指标的65，因此可得到公式11：网间互联链路的性能指标=端到端性能指标×13×O65(式11)10中华人民共和国 通信行业标准 IP网络技术要求网络性能指标分配YD，r 2032-2009人民邮电出版社出版发行 北京市崇文区夕照寺街14号A座 邮政编码：100061 北京新璃铭印刷有限公司印刷 版权所有不得翻印开本：880×1230 116 2010年1月第1版 印张：o75 2010年1月北京第1次印刷 宇散；25千字ISBN 978-7-115-19711033 定价：8元 本书如青印装质问题请与本社联系电话t(010)67114922