Cisco IOS サービス品質(QoS)ソリューション コ ンフィギュレーション ガイド
IP-ATM 間サービス クラス(CoS)の概要
IP-ATM 間サービス クラス(CoS)の概要
発行日;2012/02/01 | 英語版ドキュメント(2011/04/27 版) | ドキュメントご利用ガイド | ダウンロード ; この章pdf , ドキュメント全体pdf (PDF - 8MB) | フィードバック

目次

IP-ATM 間サービス クラス(CoS)の概要

IP-ATM 間 CoS の概要

単一の ATM VC のサポート

VC バンドル サポートおよびバンドル管理

VC 単位の LLQ、WFQ、および CBWFQ のサポート

IP-ATM 間 CoS を使用する理由

利点

IP-ATM 間 CoS の機能

輻輳回避

バンピングおよび ATM VC バンドル

制約事項

IP-ATM 間サービス クラス(CoS)の概要

この章では、IP-ATM 間サービス クラス(CoS)の大まかな概要について説明します。IP-ATM 間 CoS は、IP と ATM の間に Quality Of Service(QoS)特性をマップする機能セットです。

IP-ATM 間 CoS の設定方法については、『 Configuring IP to ATM Class of Service 』モジュールを参照してください。

IP-ATM 間 CoS の概要

IP-ATM 間 CoS 機能は、Cisco 7200 および Cisco 7500 シリーズ ルータの拡張 ATM ポート アダプタ(PA-A3)を使用して、IP と ATM の間の QoS 特性を大まかにマッピングするためのソリューションを実装します (多くの場合、大まかなに分類された QoS のカテゴリを CoS と呼びます)。こうして生まれた機能によって、ネットワーク サービス プロバイダー環境でさまざまなサービスをサポートできます。

IP-ATM 間 CoS は、ATM ネットワーク インフラストラクチャで新たな投資をしなくても、クラスベースのサービスに対して実際に使用できるソリューションを提供できるように設計されています。これによってネットワークは、ルーティングされた部分だけでなく、WAN 全体でさまざまなサービス クラス( ディファレンシャル サービス クラス とも呼ばれる)を提供できます。ネットワークの使用率が高い時間帯や輻輳している場合には、ミッション クリティカルなアプリケーションを例外として指定することができます。また、非クリティカルなトラフィックのネットワーク使用量を制限できます。これによって、より重要なトラフィックやユーザー タイプの QoS を向上させることができます。

IP-ATM 間 CoS 機能は、次のハードウェアを装備した Cisco 2600、Cisco 3600、Cisco 7200、および Cisco 7500 シリーズ ルータでサポートされています。

Cisco 2600 および Cisco 3600 シリーズ:ATM OC-3、T1 IMA、または E1 IMA ポート アダプタ

Cisco 7200 シリーズ:

NPE-200 以降(Virtual Circuit(VC; 仮想回線)単位の Class-Based Weighted Fair Queueing(CBWFQ; クラスベース WFQ)を使用する場合は NPE-300 を推奨)

次のいずれかの拡張 ATM ポート アダプタ(PA-A3):T3、E3、DS3、OC-3

Cisco 7500 シリーズ:

VIP2-50

次のいずれかの拡張 ATM ポート アダプタ(PA-A3):T3、E3、DS3、OC-3

IP-ATM 間 CoS は、次の機能の設定をサポートしています。

単一の ATM VC

VC バンドル

VC 単位の Low Latency Queueing(LLQ; 低遅延キューイング)、WFQ、および CBWFQ

単一の ATM VC のサポート

IP-ATM 間 CoS が単一の ATM VC をサポートすることによって、ネットワーク管理者は、Committed Access Rate(CAR; 専用アクセス レート)や Policy-Based Routing(PBR; ポリシーベース ルーティング)などの既存の機能を使用したり、IP バージョン 4(IPv4)のパケット ヘッダーの IP Precedence フィールドを変更することで、さまざまな IP トラフィックの分類やマーク付けを実行できます。その後に、Weighted Random Early Detection(WRED; 重み付けランダム早期検出)または Distributed WRED(DWRED; 分散重み付けランダム早期検出)を VC 単位で設定できます。これは、ルータに入ってくる IP トラフィックが特定の VC の帯域幅を確保するために競合するため、IP トラフィックがさまざまなドロップの対象となるようにする(つまり、優先度を設定できるようにする)ためです。

拡張 ATM ポート アダプタ(PA-A3)は、ATM サービス カテゴリおよび採用されているトラフィック パラメータに従って、各 VC のトラフィックをシェーピングする機能を提供しています。IP-ATM 間 CoS 機能を使用する場合、ATM ネットワークのエッジにあるルータで実行されている WRED によって、IP レイヤで全体的に輻輳を管理します。

に、単一の ATM VC をサポートする IP-ATM 間 CoS を示します。

図 1 単一の ATM 回線クラス

 

VC バンドル サポートおよびバンドル管理

ATM VC バンドル管理を使用すると、複数の VC が ATM 接続されたルータのペア間でさまざまな QoS 特性を持つように設定できます。図 2 に示すように、これらの VC は 1 つのバンドルにグループ化され、バンドル メンバと呼ばれます。

図 2 ATM VC バンドル

 

ATM VC バンドル管理を使用すると、ATM VC バンドルを定義して、そのバンドルに VC を追加できます。バンドルの各 VC には独自の ATM トラフィック クラスと ATM トラフィック パラメータがあります。アトリビュートと特性は個々の VC バンドル メンバに適用できます。または、これらをバンドル レベルでまとめて適用することもでできます。

VC バンドルを使用して、さまざまな VC バンドル メンバに対して IP precedence レベルを柔軟に分散させることによって、ディファレンシエーテッド サービスを作成できます。単一の Precedence レベルまたはレベルの範囲をバンドルの個々の VC にマップできます。これにより、バンドルの個々の VC がさまざまな Precedence レベルによってマーク付けされたパケットを伝送できます。WRED(または DWRED)を使用して、バンドル内の同じ VC を使用するが異なる IP precedence を持つトラフィック間のサービスを、さらに区別することができます。

バンドル内で宛先にパケットを転送する場合に使用する VC を決定する場合、ATM VC バンドル管理ソフトウェアは、パケットと VC の間の precedence レベルを照合します(図 3 を参照)。IP トラフィックはバンドルのネクスト ホップ アドレスに送信されます。これは、バンドル内のすべての VC は同じ宛先を共有していますが、パケットの伝送に使用される VC は、ヘッダーの Type of Service(ToS; サービス タイプ)のバイトの IP Precedence ビットに設定されたそのパケット用の値により異なるためです。ATM VC バンドル管理ソフトウェアは、パケットの IP precedence と VC に割り当てられた IP Precedence の値または値の範囲を照合し、適切な VC でそのパケットを送信します。さらに、ATM VC バンドル管理機能によって、パケットを照合した VC がダウンした場合にトラフィックをリダイレクトする方法を設定できます。図 3 に、パケットの伝送に使用する Permanent Virtual Circuit(PVC; 相手先固定接続)バンドル メンバを ATM VC バンドル管理ソフトウェアが決定する方法と、同じ VC のトラフィックを区別するために WRED(または DWRED)を使用する方法を示します。

図 3 パケット転送に使用する ATM VC バンドル PVC の選択

 

複数の並行する ATM VC をサポートすることで、IP レイヤでの強力なサービスの差別化を作成できます。たとえば、より柔軟な ATM Available Bit Rate(ABR; 可変ビット レート)PVC に対してはリアルタイム トラフィック以外のトラフィックを転送する一方で、ATM VC のリアルタイム CoS(Voice over IP トラフィックなど)に属する IP トラフィックには厳しい制約(Constant Bit Rate(CBR; 固定ビット レート)や Variable Bit Rate real-time(VBR-rt; 可変ビット レート リアルタイムなど)を提供することをお勧めします。このような設定を使用すると、ネットワークのキャパシティを十分に活用できます。また、Unspecified Bit Rate(UBR; 未指定ビット レート)の PVC に対して、ベストエフォート型の IP トラフィックを転送するように選択できます。UBR は事実上ベストエフォート型サービスの ATM バージョンです。

VC 単位の LLQ、WFQ、および CBWFQ のサポート

IP-ATM 間 CoS 機能を使用すると、サービス ポリシーによって定義されたクラスおよび一致基準に従って、その VC で送信されたすべてのトラフィックを分類できるように、VC にポリシー マップを適用し、その VC のサービス ポリシーを指定できます。つまり、IP-ATM 間 CoS は標準の LLQ、WFQ、および CBWFQ に定義された機能を取り込み、それをアプリケーションで使用できるようにして、個々の VC レベルで使用します。

LLQ、WFQ、および CBWFQ の概念的な情報については、『 Congestion Management Overview 』モジュールを参照してください。

IP-ATM 間 CoS を使用すると、単一のスタンドアロンの VC、またはバンドルに所属する個々の VC を設定できます。また、バンドルに所属するすべての VC をまとめて設定することもできます。ただし、VC 単位の LLQ、WFQ、および CBWFQ では、個々の VC のみを設定できます。つまり、スタンドアロンの VC またはバンドルに所属する VC を設定できますが、VC 単位の LLQ、WFQ、および CBWFQ を使用して VC のバンドルをまとめて設定することはできません。

VC 単位の LLQ、WFQ、および CBWFQ を使用すると、バンドル内の個々の VC の使用法を区別することができます。たとえば、あるサービス ポリシーを VC バンドルに所属する 1 つの VC に適用し、別のサービス ポリシーを同じバンドルに所属する別の VC に適用できます。また、同じポリシー マップを、スタンドアロンであるかバンドル メンバであるかに関係なく複数の VC に適用できますが、各 VC が持つことができるのは 1 つのサービス ポリシーのみです。サービス ポリシーを連結するには、3 つ目のポリシー マップを作成し、その中に連結したポリシー マップから使用するすべてのクラスを含める必要があります。

次に、CBWFQ を使用できるように VC を設定する方法の概要を示します。

トラフィック クラスを定義して分類ポリシー(クラス マップ)を指定する。このプロセスによって、何種類のパケットを区別するかが決まります。

各トラフィック クラスのポリシーを指定するクラスを含むポリシー マップを設定する。

IP-ATM 間 CoS を使用する VC にポリシー マップをアタッチし、その VC にサービス ポリシーを指定する。

VC 単位でフローベースの WFQ を適用するには、事前定義された class-default と呼ばれる CBWFQ のデフォルト クラスに WFQ を設定します。ただし、帯域幅がデフォルト クラスに属すると見なすことはできません。フローベースの均等化キューイングを指定できるようにデフォルト クラスを設定する方法については、『 Configuring IP to ATM Class of Service 』モジュールで説明しています。

IP-ATM 間 CoS を使用する理由

ルータ ネットワーク内で、インターネット サービス クラスを識別してソートすることができます。ただし、トラフィックが広域の ATM ファブリックを経由するため、関連する ATM クラスの定義が同じではなく、ルータ ネットワークと比べて ATM スイッチング ファブリックではトラフィック タイプが異なって扱われる場合があります。そのため、ミッションクリティカルなアプリケーションやデータがネットワークの輻輳中にドロップする可能性があります。

IP-ATM 間 CoS 機能は、Cisco 7500 および Cisco 7200 シリーズ ルータで Cisco 拡張 ATM ポート アダプタ(PA-A3)を使用して、IP CoS および ATM QoS をマップする機能を提供し、以前は IP ネットワークのみで利用可能であった機能を拡張し、ATM ネットワーク全体でディファレンシエーテッド サービスを保持します。

利点

次に IP-ATM 間 CoS を使用する利点を示します。

IP および従来の ATM ネットワークに対して効率的なディファレンシャル クラスを確保する。たとえば VC バンドル管理機能は、同じ発信元から同じ宛先まで、さまざまな QoS の特性を持つ複数の VC が共存できるようにすることで、差別化された QoS を提供します。

既存の ATM インフラストラクチャを使用する。

IP と ATM の間に CoS と呼ばれる QoS 特性を大まかにマッピングするためのソリューションを実装します。

Cisco 7500 シリーズ ルータおよび Versatile Interface Processor(VIP)で、分散処理の利点を享受できる高パフォーマンスの設計を採用する。

Cisco 拡張 ATM ポート アダプタ(PA-A3)を使用する。これにより、トラフィック シェーピングがサポートされ、豊富な ATM サービス カテゴリがサポートされます。ポート アダプタ(PA)は Cisco 7500+VIP および Cisco 7200 シリーズ ルータでサポートされます。

PA での VC 単位のキューイング、VC 単位のバック プレッシャ、および VC 単位の WRED VIP キューイングを提供する。これらは、Border Gateway Protocol(BGP; ボーダー ゲートウェイ プロトコル)や Intermediate System-to-Intermediate System(IS-IS)などのシステム パケットがドロップされないことを保証することで、ネットワークに安定性をもたらします。

PVC に障害が発生したときに、VC バンドルの柔軟な管理を提供する。

VC レベルで CBWFQ 機能を提供する。

IP-ATM 間 CoS の機能

IP-ATM 間 CoS には次の機能があります。

VC 単位のキューイング インフラストラクチャ。この機能によってキューを VC 単位で管理できます。パケットは、PA からのバック プレッシャに基づいてキューに投入されたり、キューから削除されます。VC 単位でキューを使用すると、1 つまたは複数の混雑した VC が、混雑していない他の VC のトラフィック フローに影響しないようにすることができます。

VC 単位の WRED(または DWRED)。この機能は、各 VC 単位のキューに対して単独で WRED アルゴリズムを適用します。必要に応じて各 VC に輻輳管理を設定できるように、WRED パラメータを VC 単位で設定できます。

VC 単位の WRED(または DWRED)の統計情報。この機能は、IP precedence に基づいて、フロー単位および VC 単位の統計情報を保持します。

VC 単位の LLQ、WFQ、および CBWFQ。この機能を使用すると、通常はインターフェイスまたはサブインターフェイス レベルのみで適用可能な CBWFQ 機能を、IP-ATM 間 CoS 用に設定された個々の VC に適用できます。この機能を使用して、CBWFQ またはフローベースの WFQ を VC 単位で適用できます。

VC 単位のトラフィック ポリシング。この機能を使用すると、VC 単位でトラフィック ポリシー内のトラフィックをポリシングできます。

輻輳回避

拡張 ATM ポート アダプタ(PA-A3)で作成された各 VC では、PA はその VC 用のキューを作成するためにバッファ プールの一部のバッファを VC に割り当てます。

VC 単位のキューを使用すると、発信側の ATM VC とそのキューに転送される IP パケットの間に直接の関係が確実に存在することになります。このメカニズムにより、発信側の各 ATM VC にパケット キューが作成されます。このようにして、ATM VC が混雑した場合は、その VC に関連付けられたパケット キューのみが埋まり始めます。キューが満杯になった場合でも、他のキューには影響しません。このようなメカニズムによって、発信側の 1 つの VC のみが混雑したり、十分にプロビジョニングされていない場合でも、個々の VC がルータのすべてのリソースを消費できないようになっています。

特定の VC のためにさらに多くのパケットをバッファリングする場合のキューはレイヤ 3 プロセッサ システムに作成され、PA の VC 単位のキューと 1 対 1 でマップされます。PA の VC 単位のキューが混雑すると、キューはレイヤ 3 プロセッサにバック プレッシャを通知します。レイヤ 3 プロセッサは、対応するレイヤ 3 のキューにその VC のパケットを引き続きバッファできます。さらに、レイヤ 3 のキューはレイヤ 3 プロセッサからアクセス可能であるため、ユーザはそのキューのアルゴリズムをスケジューリングするソフトウェアを柔軟に実行できます。

ATM ファブリックでデータを転送する場合、ネットワークのリソースが不足しているか輻輳しているために、パケット レベルでのデータの廃棄が決定されることが重要です。他の方法でこれを行うと、ATM ファブリックに不完全なデータ パケットを送信することになります。そして、ATM スイッチド ファブリック(早期パケット廃棄が設定されている場合)またはパケットが再編成されて不完全であると判明するリモート エンドのいずれかによって、パケットが廃棄されます。

輻輳管理操作を効率的に開始するには、IP-ATM 間 CoS で VC 単位の WRED(または DWRED)を使用します。VC 単位の WRED(または DWRED)は、TCP セッションをスロー スタート モードで選択的に配置し、輻輳時のスループットを高い割合で収集できるようにします。 に、VC1 が混雑しているためにプライオリティの低いパケットが VC1 でドロップされている様子を示します。この例では VC2 は混雑しておらず、プライオリティに関係なくすべてのパケットが送信されます。

図 4 IP-ATM 間 CoS および VC 単位の WRED を使用したトラフィックの輻輳

 

VC 単位の各キューで WRED アルゴリズムを単独で実行することによって、IP Precedence の値が異なるトラフィックに対して差別化された QoS を提供できます。

バンピングおよび ATM VC バンドル

ATM VC バンドルは、回路グループの整合性を管理しながら、宛先ルータへの単一のルーティング リンクとして動作するように設計されています。各回路の整合性は、個別のモニタリングによって維持されます。回路に障害が発生すると、その回路をバンピングするかバンドルをディセーブルにすることで、適切なアクションを実行します。

VC の整合性は、ATM の Operation, Administration, and Maintenance(OAM; 保守運用管理)ポーリング メカニズムによって維持されます。これらのメカニズムによって、VC が利用できないのか、ひどく混雑しているのかを判断します。個々の回路が使用できなくなった場合、そのデバイスは一連のプリセットされたルールを確認し、次に実行するアクションの方向性を決定します。これらのルールは、Internet service provider(ISP; インターネット サービス プロバイダー)によって設定パラメータを使用して定義されます。

図 5 に、障害が発生した VC バンドル メンバを概念化します。このメンバの障害は設定済みのバンピング ルールに影響を与えています。

図 5 バンピング ルールを制定する VC バンドル メンバの回路の障害

 

障害が発生した場合、ルータは次のいずれかの方法で応答します。1 つ目の方法では、障害が発生した VC にバインドされたトラフィックを別の VC に動的に割り当てます。これを 回路のバンピング と呼びます。バンピングされたトラフィックは、既存のインサービスの VC で共有されます。通常、トラフィックは上位のクラスから下位のクラスにバンピングされますが、その必要はありません。たとえば、プレミアム クラスまたはファースト クラスでデータ回路が使用できなくなった場合、すべてのプレミアム ユーザは 2 番目のクラスまたは一般回路を共有します。その後で、この共有回路内のプレミアム トラフィックにプリファレンスが指定されます。

2 つ目の方法では、バンドルのすべての回路がダウンしていることを宣言します。実際には、デバイスはルーティングされたバンドルが非アクティブであることを宣言し、ルーティング レイヤに別のものを検索するように依頼します。

バンピングするかどうか、またはバンドルが非アクティブであると宣言するかどうかは、ネットワーク設定を管理する場合にネットワーク プロバイダーが事前に定義しています。

制約事項

IP-ATM 間 CoS には、次のような制約事項が適用されます。

IP-ATM 間 CoS は PVC のみをサポートする

PVC 接続の場合、マルチポイントおよびポイントツーポイント サブインターフェイスをサポートします。

PVC のカブセル化の場合、ATM Adaptation Layer(AAL; ATM アダプテーション レイヤ)5(AAL5)、Subnetwork Access Protocol(SNAP; サブネットワーク アクセス プロトコル)、および Multiplex Device(mux)インターフェイスのみをサポートします。

IP-ATM 間 CoS では、バンドルのポイントツーマルチポイント VC を使用できません。すべての VC は、同じ発信元と宛先(ターゲット)のアドレスを共有します。

IP-ATM 間 CoS は ATM Interface Processor(AIP)および ATM ポート アダプタ(PA-A1)と連携して動作しません。