智能小区带宽管理解决方案

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
XX
骨干 路由器
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。