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智能小区带宽管理解决方案.doc

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智能 小区 带宽 管理 解决方案
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智能小区带宽管理解决方案XX工程公司年月日目录A. 前言B. 智能小区网络供应商可能面对的机遇和挑战C. 潜在问题的根源D. Packeteer 公司的技术, 产品和方案1. 公司背景2. TCP 整形技术3. 产品与功能4. 方案和增值服务5. 其它竞争技术6. Packeteer 成功案例和国内用户E. 介绍F. 报价G. 售后服务H. 附带资料A.前言应 XX 公司邀请,ZZ 公司联同美国 Packeteer 厂家,就 XX 的 YY 智能小区带宽管理项目提交解决方案。按 XX 的要求,这份方案将首先分柝网络提供商面对的挑战和服务需求、潜在的问题和根源,然后提出一个满足目前服务需求,技术上可行,又能为 XX 提供将来增值服务的解决方案。这份文件后半部提供了产品报价和成功案例,为了保护集成商、厂家和第三方用户的利益和隐私权,在此敬请各位阅读此文件后能尊重各方利益,不向外透露文件内容。B. 智能小区网络供应商可能面对的机遇和挑战随着智能小区宽带接入项目在全国如火如荼地展开,为智能小区宽带接入提供服务的供应商面对着巨大的商机。与此同时,这些服务商也会有可能面对其他网络供应商已经遇到的挑战。这些挑战包括:1. 如何在网络接入带宽使用中维持公平原则;对于一群每月交付相等服务月费的客户来说,经常由于一些先上网用户占去大量带宽而引至上网速度不稳定,使用带宽没保障,这是不公平的。2. 如何限制个别用户免费大量占用带宽;由于 TCP 协议的突发特性,个别用户的应用可以轻易地占用大量超出他们所付费用的资源。服务商需要有效和温和的手段以控制这种行为但同时不希望引起这些应用的中断。3. 怎样向客户提供分等级和增值服务对于那些有特殊要求或愿意多付服务费的用户,服务商希望能提供等级服务,供应额外的资源以满足用户的需求。服务商还希望能为如 IP 语音和 IP 视像等特殊应用提供特别收费服务以增加收入。4. 如何提高小区和骨干网之间链路使用效率由于 TCP 通讯协议的大突发量,通讯管道可以被少数量的讯流严重堵塞而实际效率降低。如下图所示,篮色部分资源被浪费:5. 端到端 QOS 的实施对于宽带营运商,网络营运商和电讯营运商来说,实施真正针对用户和应用的端到端 QOS 要面对的最大挑战是如何在广域网上依据 IP 协议从局域网内所带出来的QOS 信息(如 COS,TOS,DiffServ 等)作相应的支持(如安排相应的路由和分配带宽资源,承诺和保障响应时延等服务水平协议 SLA)。我们一直没有一套完整的机制去实施能跨越局域和广域的 QOS。多协议标签交换(MPLS)技术的产生和实施为问题的解决带来了曙光。Packetshaper 能支持 COS,TOS,DiffServ 和 MPLS,可以对带有这些信息的 IP 信息包进行识别,跟踪,分类,筛选,设值和改标。这样一来,Packetshaper 就可以在广域网边缘根据用户和营运商的需求针对不同的用户,机器和应用进行 QOS标记,再将带有这些特定 QOS 信息标记的信息包发往广域网,实现真正的端到端QOS。为营运商的增值服务提供强有力的工具。C. 潜在问题的根源以上种种挑战和问题为网络服务商进一步提供更好服务的实施带来困难和阻碍。本来,不少路由器本身带有 QoS 机制,但是这些机制一直不能有效地发挥作用,也不能从根本上解决问题。关键问题有以下几点:1. 路由器的设计是为了做路由,随着路由表的不断加大,路由器本身做路由所费精力就很大,要路由器再加重负担去处理其他如 QoS,流量分类等工作, 路由器就自然慢下来。一般路由器在网络繁忙时会引入 30-40 毫秒时延;2. 网络对信息源(包括服务器和客户机)向网络发放数据的量、时间和频率完全缺乏控制。每一对信息源的一方只根据对方的要求而毫无节制地向对方发送数据,完全不顾及网络是否有足够资源或对方的连接速率是否能承受。当网络中所有机器都以这种行为发放数据时,网络自然堵得水泄不通。网络来不及处理的信息包都堵在路由器上排队。3. 路由器所采取的 QoS 机制都是通过所谓的“队列”技术来实现。也就是说,路由器通过广域网链路来不及发送的信息包都在路由器内以不同优先等级来排队。当队列过长时,路由器只好把处理不来的信息包扔掉,引起 TCP 的大量重发,一些会话(Session)会因此而中断。要为网络建立真正和有效的服务质量(QoS)机制,以上问题的根源必须得到根治。D. Packeteer 公司的技术, 产品和方案Packeteer 公司的技术和产品为以上的问题带来一个完整的解决方案。以下是有关Packeteer 公司的背景、技术、产品和方案简述。1. 公司背景成立于硅谷的 Packeteer 公司是具领导地位的带宽管理设备提供商之一。Packeteer 公司运用了其在许多领域内的专业知识,如“应用程序 DNA”、网络技术,以及业界发展趋势等以开发解决方案来满足日益复杂的带宽管理需求。今天,Packeteer 公司的产品已经被世界上 Fortune 1000 强企业以及遍布全球的服务供应商广泛采用,公司在世界五十余个国家建立起了由 100 多家增值零售商、分销商和系统集成商组成的市场网络。Packeteer 公司在美国纳斯达克上市,2000 年销售总额达人民币等值三亿余元。2. TCP 整形技术TCP 整形技术是 Packeteer 公司发明并在美国登记了专利的技术。这种技术通过对 TCP 窗口大小和 TCP 确认封包时延的精确控制,达到了对 TCP 突发特性的调控。这个技术对网络中每对对话的信息源进行流量监听、跟踪、计算和干预,对信息源向网络所发送信息量的多少、发送时间和频率进行控制,从根本上解决网络的阻塞问题。如下图所示: 经过 TCP 整形技术处理后的信流变得很平滑,不再严重突发以影响其他信流,传输效率大大提高,使广域网资源得到充份利用。由于 TCP 整形技术不采用队列技术,大大地减少了信息包的丢失,降低了信流重发率。利用 TCP 整形技术,网络中所有机器的发送量都受到统一控制,从路由器流过的流量如果被控制到与广域网瓶颈带宽相一致,路由器上再不会有大量的队列,这就减轻了路由器的负担使信息包通过路由器的所需时间大大减少。3. 产品与功能Packeteer 公司在世上独一无二的 TCP 整形技术的实施是通过公司的 Packetshaper 产品系列达到的。Packetshaper 里所提供的四项手段帮助使用者简单快捷地达到有效地管理带宽的目的:a). 信流分类Packetshaper 能够自动地发现和识别几百种类型的信流,而且经常识别出没被管理员发现的潜入网络的应用程序。在 OSI 网络模型中,PacketShaper 可以识别从第二层到第七层的信流特征,从而区分不同协议和应用程序。除了自动分类,Packetshaper 还让用户手动地根据以下信流特征作人工分类:MAC 地址(用于非 IP 协议)、单一 IP 地址、多个 IP 地址、IP 子网、域名、TCP 应用端口、IP Precedence 比特、DiffServ、URL、档类、所用协议或应用等特征。b). 信流状态分析分类功能识别了网络上的各类信流,分析功能则显示这些信流的运行状态,它帮助找出问题所在和相应管理策略的线索。PacketShaper 跟综平均和高峰信息流量,识别最大的用户和应用程序,测量应用程序响应时间,并且评估网络效率。这样,管理人员就对目前网络资源使用状态有了充分的了解,为下一步实施带宽管理准备了充实的数据依据。c). 实施管理PacketShaper 提供两套灵活的带宽管理工具以帮助用户实施高效的带宽管理策略。带宽分区(Partition): 为某一类的信流带宽使用总量设定上限和下限,确保某类流量有足够带宽而不受其他类别的影响,或者以上限带宽总用量限制某类流量不能超过某一限额。带宽策略(Policy): 为某一类的信流中的每一个会话(Session)的带宽使用量设定上限和下限,确保这类信流的每一会话有足够带宽以保障质量或最低响应时延。PacketShaper 运用了 TCP 速率整形技术,明晰地管理带宽资源和平整突发性 IP 流量。与基于路由器的解决方案相比,PacketShaper 积极地对信息传输进行双向整形,结果,PacketShaper 使每个应用程序都实现了稳定、迅捷、便于控制的性能。d).报告Packetshaper 对各巳经分类的流类进行统计数据收集并提供在线图表报告,各种收集数据有三十多种。图表报告计有带宽使用量、网络效率、带宽使用分布、应用响应时延分析、大用量用户分析等。这些大量的数据和图表帮助用户对网络资源分配和使用的过去、现在和将来趋势都有很好的了解。达到有效管理带宽的目的。4. 方案和增值服务有了以上对 Packetshaper 产品实施管理带宽手段的描述,以下我们将对 XX 智能小区宽带接入服务的带宽管理机制提出基于 Packeteer 产品 Packetshaper 的建议解决方案:a). 网络拓朴图 X 骨 干 路 由 器 Packetshaper b).建议使用 Packetshaper 型号:根据路由器与骨干网链路带宽大小建议使用带宽管理上限为 2Mbps 的 PS1500或上限为 10Mbps 的 PS2500。两型号具体技术参数请参阅附带资料。c). 分类、带宽分区和带宽策略建议建议在每一小区的 Packetshaper 上以人手将该区的所有 IP 地址划定,估算出该区任意时段实在线用户数与总用户数比率,再算出每户实在线用户应分得带宽量,然后用 Packetshaper的“基于用户数动态带宽分区”功能,自动对每户在线用户带宽使用量进行分配和限制,以实施分配公平的原则。与此同时,限制某些用户和应用免费占用大量带宽。另外,在 Packetshaper 的分类树上,还可以用一组特定的 IP 地址群作定义,定出某一组用户为特别等级用户,给他们分配额外的带宽并对他们征收额外服务费用。达到提供分等级的服务目的。作出合适的基于 IP 的分类以后,下一步可以进一步将“分类中自动寻找”(Traffic Discovery within Class)功能打开,把每组分类流量中最大用量的应用寻找出来,并使用“速率策略”(Rate Policy)中的 TCP 整形技术对突发流量进行整形以获得网络最高使用效率。此外,对有特殊带宽需求的应用,可以在分类树上特别将这些应用定义出来并分配足够带宽以收取特别服务费用。5. 其它竞争技术如前所述,Packeteer 公司的 TCP 整形技术是由 Packeteer 公司发明并登记了专利。市场上其它带宽管理产品或多或少都只是基于队列技术的。与 TCP 整形技术相比, 队列技术具有下列缺点:a). 在队列形成时,信息包被大量丢弃,引起 TCP 重发;b). 缺乏对各种协议和应用的自动分类,只能粗糙地依 IP 地址和 TCP 端口进行分类;c). 只能粗略地对每类信流总流量进行带宽分配而不能为每一对话(session)进行分配带宽。这对基于 IP 的语音和视像服务来说都是不可接受的;d). 队列技术的天然属性决定了它只能对“外向流”(Outbound Traffic),即从局域网流向广域网的信流才起作用,而对“内向流”则根本不起任何作用;d).更重要的是,队列技术都是被动地在阻塞发生了以后才产生作用,而 TCP 整形技术则在阻塞未发生之前就主动地采取措施以避免阻塞的发生。以队列技术为基础的产品有 Cisco,Lucent(Xedia),Allot 等。6. Packeteer 成功案例和国内用户
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