Cisco CCIE QOS OVER ATM 技术资料

QOS OVER ATM

ATM概述

ATM是一种大小固定的信元交换和多路复用技术，它是面向连接的，任何用户数据在两个更多ATM连接设备之间传输之前，都必须建立虚电路 （SVC/PVC）

ATM的数据链路层

l         ATM适配层（AAL,ATM Adaptation Layer）

l         ATM层

上层将用户信息以比特的形式传下传给AAL层，用户信息被封装为AAL帧，然后ATM层将这些信息分段为ATM信元，接收端会执行反向操作，这种过程叫做 分段和重组（SAR Segment and Reassembly）





The IP to ATM CoS feature is supported on Cisco 2600, Cisco 3600, Cisco 7200, and Cisco 7500 series

routers equipped with the following hardware:

• Cisco 2600 and Cisco 3600 series: ATM OC-3, T1 IMA, or E1 IMA port adapter

• Cisco 7200 series:

– NPE-200 or higher (NPE-300 recommended for per-virtual circuit (VC) class-based weighted

fair queueing (CBWFQ)

– One of the following Enhanced ATM port adapters (PA-A3): T3, E3, DS3, or OC-3

• Cisco 7500 series:

– VIP2-50

– One of the following Enhanced ATM port adapters (PA-A3): T3, E3, DS3, or OC-3

IP to ATM CoS supports configuration of the following features:

• Single ATM VCs

• VC bundles

• Per-VC Low Latency Queueing (LLQ), WFQ, and CBWFQ





ATM的应用方式

l         RFC2684,针对多个上层协议的手工方式。

l         RFC2225（经典的ip协议），针对IP应用的动态方式

l         采用局域网仿真（LANE）用于第2层的动态方式

l         采用ATM上的多协议（MPOA）针对所有 L2 L3的动态方式



ATM信元类型


                          ATM UNI 信元              ATM NNI信元

GFC：通用流量控制（只有在ATM UNI 信元包含）控制用户本地（端节点到网络）流量，

1.         未控制模式（未使用GFC字段）一般是这样使用

2.         控制模式（使用GFC字段）

VPI：虚路径标识符（VP的标识），ATM具有本地标识的地址部分，UNI为8bit，NNI为12bit

VCI：虚信道标识符（VC的标识），ATM具有本地标识的地址部分，ATM交换机通过PVC转换表来转发ATM信元（手动配置的）

PT：有效负载类型（操作/管理/维护）

CLP：信元丢弃优先级，在网络拥塞时，优先级低的信元被丢弃的可能性更大。（1/0）

HEC：报头差错控制



l         UNI（user to network interface）

l         NNI（network to node interface）









ATM的服务类型

l         AAL1：固定比特率（CBR constant bit rate）\

l         AAL2：可变比特率（VBR variable bit rate）

l         AAL3：面向连接的数据通信

l         AAL4：面向非连接的数据通信

l         AAL5：未指定比特率（UBR unspecified bit rate）



信元丢弃策略

当信元超出VC的通信合同规定时，ATM的流量控制机制把信元的CLP位设置为1，当ATM网络的部分发生拥塞的时，CLP位为0和1的信元都有可能被丢 弃，虽然CLP位被标记的信元首先被丢弃。

策略：

l         PPD（partial packet discard）部分分组丢弃

  ATM交换机在缓冲区溢出的时候开始丢弃信元，当大型分组的一个信元被丢弃时，PPD便开始丢弃该分组的其他信元（直到交换机发现ATM信元头中设置 的参数表明该信元时分组的最后一个信元，分组的最后一个信元本身不会被丢弃，由于AAL5不支持同一个VC上分组同时多路复用，所以可以用这个来划分分组 边界），不再继续传送该组其他部分的信元了，因为这会在拥塞的链路上增加不必要的通信，在这种情况下，目的地无法将信元重组为原来的分组，因此必须通过高 层的协议重传整个分组。



l         EPD(early packet discard) 早期分组丢弃

分组在被允许进入输入队列的之前将执行EPD，当新的分组到达的时候，EPD检查输出缓冲区的使用情况，如果使用的缓冲区小于配置的门限值，ATM交换机 就知道缓冲区空间不会被耗尽，分组的所有信元都将进入队列。否则，ATM交换机就会认为缓冲区空间要被耗尽，无法将整个分组加入队列中，这样，交换机就会 丢弃整个分组。因此，EPD要么将分组的所有信元加入队列中，要么丢弃整个分组。



VP整形

l         与ATM VC的ATM的服务类似，ATM的整形也可以应用于VP，以限制整个VP的流量，在被整形的VP中，所有的VC仍然可以时UBR，她传输尽力而为通信，对 流量没有任何限制。

案例研究：提供abr服务的pvc

In atm0/0/0

Ip add 192.168.12..1 255.255.255.0

Pvc 0/34

Abr 10000 1000 (abr服务的pcr和mcr是10m/s 和1m/s，pcr和mcr的默认值是线路速率和0)

Atm abr tate-factor 8 8(将接口配置为收到网络的rm控制信息时，提高或者降低信元传输速率，当rm信元从网络收到反馈后，abr速率的增加或者降低因子为8，默认的因子是 16)



在ATM上维持IP QOS的两种方案

（1）单个PVC将所有的ip通信传送到目的地，在atm的网络入口处，超过atm pvc参数和服务的ip通信被加入队列中，当由于网络拥塞而建立队列的时候，诸如wred和wfq等ip qos技术将被应用于队列。
wred确保高优先级通信比低优先级通信的损失低，wfq确保高优先级通信获得更高的带宽，因为它更频繁的调度高优先级通信
PS：在pvc上运行CBWFQ时，可以根据通信类来分配带宽

committed access rate (CAR) or policy-based routing (PBR), to classify and mark different IP traffic by

modifying the IP Precedence field in the IP version 4 (IPv4) packet header. Subsequently, Weighted

RandomEarly Detection (WRED) or distributed WRED (DWRED) can be configured ona per-VC basis so that the IP traffic is subject to different dropprobabilities (and therefore priorities) as IP traffic

coming into a router competes for bandwidth on a particular VC。

Enhanced ATM port adapters provide the ability to shape traffic on each VC according to the

ATM service category and traffic parameters employed. When you use the IP to ATM CoS feature,

congestion is managed entirely at the IP layer by WRED running on the routers at the edge of the ATM

network.

（2）一个VC束（多个PVC组成）将ip通信传输到目的地，将OQS（实时，非实时，尽力而为）不同的通信传输到向他的目的地，使用多个PVC可以让每 个IP通信类都用单独的PVC传输，每个VC都提供一种ATM服务,为关键通信类提供了通信隔离，使用PVC束前要先在网络中实施流量工程，才能使束中所 有PVC的使用情况最佳，否则会出现在高优先级通信的PVC出现拥塞，而低优先级通信的PVC则相对空闲。当传输高优先级通信的PVC出现拥塞时，不能将 高优先级的通信转到其他PVC中，使用单个PVC时，可以启用CBWFQ。
--------VC束中每个VC都用来传输具有特定IP优先级值的通信，一个VC可以对应一个或者多个IP优先级，但需要注意的是，每个PVC束只能有 一个路由对等体（邻居）
-------可以使用ATM OAM或 过渡本地管理接口（ILMI,Interim local management interface）来监视VC的完整性，如果一个束的高优先级VC出现故障，可以将其通信转发给束中的低优先级VC或宣布整个束出现故障。
-------束中每个VC都有一个单独的队列，可以在每个VC队列上应用IP QOS技术WRED和WFQ。



1.         根据分组的IP优先级值将他们映射到VC。

2.         每个VC都用于所有通信类的单ABR PVC,单个PVC的WRED和WFQ。





Config Task List

• Single ATM VC with WRED Group and IP Precedence Example
interface ATM1/1/0.46 multipoint

ip address 200.126.186.2 255.255.255.0

no ip mroute-cache

shutdown

pvc cisco 46

encapsulation aal5nlpid

random-detect attach sanjose

!

random-detect-group sanjose

precedence 0 200 1000 10

precedence 1 300 1000 10

precedence

precedence 3 500 1000 10

precedence 4 600 1000 10

precedence 5 700 1000 10

precedence 6 800 1000 10

precedence 7 900 1000 10

• VC Bundle Configuration Using a VC Class Example
router isis

net 49.0000.0000.0000.1111.00

vc-class atm bundle-class

encapsulation aal5snap

broadcast

protocol ip inarp

oam-bundle manage 3

oam 4 3 10



vc-class atm control-class

precedence 7

protect vc

vbr-nrt 1000 5000 32



vc-class atm premium-class

precedence 6-5

no bump traffic

protect group

bump explicitly 7

vbr-nrt 20000 10000 32



vc-class atm priority-class

precedence 4-2

protect group

ubr+ 10000 3000



vc-class atm basic-class

precedence other

protect group

ubr 10000



interface a1/0.1 multipoint

ip address 10.0.0.1 255.255.255.0

ip router isis

bundle new-york



protocol ip 1.1.1.2 broadcast

protocol clns 49.0000.0000.2222.00 broadcast

class-bundle bundle-class



bundle san-francisco

protocol clns 49.0000.0000.0000.333.00 broadcast

inarp 1

class-bundle bundle-class

pvc-bundle sf-control 307

class-vc control-class

pvc-bundle sf-premium 306

class-vc premium-class

pvc-bundle sf-priority 304

class-vc priority-class

pvc-bundle sf-basic 301

class-vc basic-class



bundle los-angeles

protocol ip 1.1.1.4 broadcast

protocol clns 49.0000.0000.4444.00 broadcast

inarp 1

class-bundle bundle-class

pvc-bundle la-high 407

precedence 7-5

protect vc

class-vc premium-class

pvc-bundle la-mid 404

precedence 4-2

protect group

class-vc priority-class

pvc-bundle la-low 401

precedence other

protect group

class-vc basic-class

• Per-VC WFQ and CBWFQ on a Standalone VC Example
class-map class1

match access-group 101

class-map class2

match access-group 102

policy-map policy1

class class1

bandwidth 500

queue-limit 30

class class2

bandwidth 1000

interface ATM1/1/0.46 multipoint

ip address 200.126.186.2 255.255.255.0

pvc cisco 46

vbr-nrt 2000 2000

encap aal5snap

service policy output policy1

• Per-VC WFQ and CBWFQ on Bundle-Member VCs Example
bundle san-francisco

protocol ip 1.0.2.20 broadcast

encapsulation aal5snap

pvc-bundle 0/35

service policy output policy1

vbr-nrt 5000 3000 500

precedence 4-7

pvc-bundle 0/34

service policy output policy2

vbr-nrt 5000 3000 500

precedence 2-3

pvc-bundle 0/33

vbr-nrt 4000 3000 500

precedence 2-3

service policy output policy4

pvc-bundle 0/31

service policy output policy2