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中國電信寬帶接入技術和接入網(wǎng)的發(fā)展演進

2006-06-21 00:00:00   作者：   來源：   評論：0 　點擊：


　　一、寬帶接入技術將呈現(xiàn)多技術融合發(fā)展的局面
　　寬帶接入技術總體上將朝著高帶寬方向發(fā)展。與此同時，用戶需求的多樣化決定了寬帶接入將長期呈現(xiàn)多種接入技術的融合與協(xié)調發(fā)展的局面。
　　1.未來幾年內ADSL2+/VDSL2技術仍是主流的寬帶接入技術
　　ADSL2+技術經(jīng)過幾年的發(fā)展，已發(fā)展成熟并逐步取代傳統(tǒng)ADSL技術，成為目前主流的寬帶接入技術。ADSL2+在2km范圍內可提供10M以上的下行帶寬，目前可以滿足多數(shù)寬帶業(yè)務的需要。
　　伴隨ADSL2+技術日趨成熟的同時，支持高速接入的DMT VDSL技術有了新的進展，VDSL2標準于2006年2月得到進一步完善，在芯片商、設備商和運營商的共同推動下，目前該技術已取得一定進展，預計年中會推出測試版本，但從ADSL2+設備的發(fā)展歷程來看其規(guī)模商用樂觀估計要到2007年。VDSL2將調制方式定為DMT，支持高達100M的雙向對稱速率，并能與ADSL、ADSL2+和DMT調制的VDSL1兼容，將是DSL技術的發(fā)展方向。
　　需要指出的是，在長距情況下(大于1.5km)，由于高頻衰減十分嚴重，VDSL2傳輸性能與ADSL2+相當，但由于VDSL2芯片需要處理比ADSL2+芯片高得多的頻譜，其成本高于ADSL2+，在長距應用環(huán)境下VDSL2技術沒有優(yōu)勢。總之，ADSL2+將用于長距接入，VDSL2主要用于短距高速接入，兩種技術將互為補充，在未來幾年內仍是主流的寬帶接入技術。
　　2.GEPON/GPON光纖接入技術將獲得一定發(fā)展
　　光纖接入適應網(wǎng)絡融合和業(yè)務轉型的大趨勢，是寬帶固定接入的發(fā)展方向，而GEPON和GPON無源技術又將是光纖接入的主要方式。GEPON技術相對較簡單，技術和設備都較成熟，但目前對TDM業(yè)務的支持能力還有限；GPON技術的多業(yè)務承載、OAM和保護等能力都強于GEPON，值得期待，但目前技術和設備都不成熟，設備成本也高。GEPON和GPON的抉擇將很大程度上取決于設備價格、業(yè)務需求等多方因素。
　　目前各運營商正組織有關GEPON、GPON的測試和業(yè)務試驗。經(jīng)過試驗和試商用后GEPON/GPON光纖接入技術將以FTTN和FTTP方式取得一定發(fā)展， FTTN＋VDSL2/ ADSL2+將是PON發(fā)展的一種重要形式。但從技術成熟度、綜合成本、業(yè)務需求、光纜布放和維護等方面考慮，從DSL技術完全過渡到光纖接入還需要相當長一段時間。
　　3.WLAN/WiMAX將作為重要補充手段滿足網(wǎng)絡和業(yè)務融合需要
　　WiMAX和WLAN作為重要補充手段，將配合有限接入技術實現(xiàn)多元化寬帶無縫接入網(wǎng)絡。主要體現(xiàn)在： WLAN/WiMAX用于熱點覆蓋； WLAN作為家庭聯(lián)網(wǎng)的主要方式，提供靈活接入； WiMAX提供游牧式移動接入服務；利用WiMAX的廣覆蓋性解決光纖難以覆蓋的郊區(qū)、農(nóng)村接入問題。
　　二、寬帶接入設備朝高帶寬、綜合化方向發(fā)展
　　按照多業(yè)務融合發(fā)展的要求，寬帶接入設備將基于GE架構，在同一設備上支持ADSL2+、VDSL2、GEPON/GPON、WiMAX/WLAN等多種接入技術，支持H.248/SIP等功能。這種代表未來發(fā)展方向的綜合寬帶接入設備對于運營商而言，將極大地方便運營商的業(yè)務開展和網(wǎng)絡建設與演進，與此同時，設備商也可以通過一套設備去應對運營商的各種業(yè)務需求，從某種程度上降低研發(fā)成本、規(guī)避投資風險。
　　為了滿足用戶的高帶寬、多樣化業(yè)務需求，發(fā)展演進的寬帶接入網(wǎng)網(wǎng)絡結構更加清晰簡化。本部分將從寬帶業(yè)務發(fā)展需求、寬帶接入網(wǎng)與電信城域網(wǎng)的關系和寬帶接入網(wǎng)目標網(wǎng)絡結構三方面對寬帶接入網(wǎng)網(wǎng)絡結構加以詳細論述。
　　1.寬帶業(yè)務發(fā)展需求
　　業(yè)務轉型和寬帶業(yè)務的不斷發(fā)展對電信網(wǎng)絡提出了許多新需求，要求網(wǎng)絡能適應業(yè)務的持續(xù)快速發(fā)展，提供幾M至幾十M的網(wǎng)絡帶寬；能適應用戶對業(yè)務的綜合化需求同時承載VoIP語音、視頻、組播、專線、數(shù)據(jù)等業(yè)務；能夠區(qū)分、感知用戶和業(yè)務，并提供不同QoS等級；能實現(xiàn)對用戶和業(yè)務的集中提供和控制。
　　2.寬帶接入網(wǎng)與城域網(wǎng)
　　寬帶接入網(wǎng)是城域網(wǎng)的重要組成部分，主要負責用戶接入和用戶數(shù)據(jù)的二層匯聚。
　　(1)城域網(wǎng)發(fā)展目標
　　城域網(wǎng)發(fā)展演進的總體目標是以業(yè)務為導向，充分滿足業(yè)務轉型需求和業(yè)務發(fā)展需要，具有很強的適應性和可擴展性。具體體現(xiàn)在以下幾個方面，在網(wǎng)絡層次方面，網(wǎng)絡層次更加清晰化，分為物理和邏輯層次清晰的三層路由骨干城域網(wǎng)絡和二層寬帶接入網(wǎng)絡；在網(wǎng)絡結構方面，網(wǎng)絡結構扁平化，形成大容量、少節(jié)點、廣覆蓋、級聯(lián)級數(shù)少的網(wǎng)絡結構；在服務質量保證方面，具有服務區(qū)分和感知能力，為不同用戶和業(yè)務提供相應的QoS保證；在用戶和業(yè)務控制方面，城域網(wǎng)將形成清晰的業(yè)務控制層，實現(xiàn)用戶和業(yè)務的集中控制和管理；在設備方面，設備將能適應城域網(wǎng)業(yè)務和網(wǎng)絡發(fā)展，滿足相應的功能、性能、管理維護諸方面的要求。
　　(2)寬帶接入網(wǎng)在城域網(wǎng)中的位置
　　為了充分滿足新業(yè)務發(fā)展需要，發(fā)展演進后的城域網(wǎng)將由骨干城域網(wǎng)和寬帶接入網(wǎng)兩部分組成。其中，骨干城域網(wǎng)是三層路由網(wǎng)絡，由業(yè)務控制設備和路由器組成，網(wǎng)絡層次上分為業(yè)務控制和核心兩層。業(yè)務控制層由BRAS(寬帶接入服務器)和SR(業(yè)務路由器)構成，完成用戶業(yè)務的集中提供和控制；業(yè)務控制層以下、用戶終端以上的純二層網(wǎng)絡為寬帶接入網(wǎng)，由匯聚設備和用戶接入設備組成。
　　3.寬帶接入網(wǎng)目標網(wǎng)絡結構
　　發(fā)展演進的寬帶接入網(wǎng)目標網(wǎng)絡結構更加清晰、合理，分為二層匯聚網(wǎng)絡和用戶接入網(wǎng)絡兩個層次。用戶接入網(wǎng)絡主要包括LAN接入網(wǎng)、xDSL接入網(wǎng)、PON、SDH/MSTP/裸光纖等專線接入網(wǎng)。其中，LAN接入網(wǎng)由園區(qū)交換機、樓道交換機組成，xDSL接入網(wǎng)由ATM上行和以太上行兩類DSLAM設備組成。
　　二層匯聚網(wǎng)絡主要包括匯聚用戶接入網(wǎng)業(yè)務的ATM交換網(wǎng)、以太交換網(wǎng)、MSTP網(wǎng)絡等。其中，ATM交換網(wǎng)主要用于實現(xiàn)ATM上行DSLAM設備的匯聚，由于ATM上行DSLAM設備應用的減少，ATM交換網(wǎng)的規(guī)模將逐漸縮小。以太交換網(wǎng)主要用于以太上行DSLAM設備、LAN接入網(wǎng)園區(qū)交換機、PON接入設備和部分大客戶業(yè)務的接入和匯聚。以太網(wǎng)交換網(wǎng)可由多級匯接交換機組成，當用戶接入網(wǎng)業(yè)務流量大或上聯(lián)端口為GE，以太交換網(wǎng)交換機級數(shù)將簡化成一級，以保證高的網(wǎng)絡帶寬和業(yè)務性能。MSTP網(wǎng)絡主要用于大客戶業(yè)務接入和匯聚，及少量缺乏光纖資源、帶寬需求較低區(qū)域DSLAM設備、LAN接入網(wǎng)園區(qū)交換機的業(yè)務透傳或匯聚。
　　為確保用戶享有足夠的帶寬，保證各種業(yè)務的服務質量，寬帶接入網(wǎng)網(wǎng)絡結構層次將逐漸簡化，從業(yè)務接入控制點到用戶終端之間的設備層次，不包括業(yè)務接入控制點和用戶終端在內，理想情況下不超過三級。隨著高帶寬、多類增值業(yè)務的發(fā)展，寬帶接入網(wǎng)的網(wǎng)絡層次還將進一步簡化。
　　三、寬帶接入網(wǎng)絡業(yè)務支撐能力
　　1.業(yè)務類型與接入方式
　　通過骨干城域網(wǎng)中業(yè)務接入控制點不同功能模塊和寬帶接入網(wǎng)不同接入方式的組合，接入網(wǎng)可提供多種業(yè)務類型。其中，BRAS結合DSL接入、以太網(wǎng)接入、PON接入、MSTP/SDH/裸光纖多種接入方式，主要提供撥號接入互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務、專線接入互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務、撥號接入L2/L3 MPLS VPN業(yè)務、專線接入L2/L3 MPLS VPN業(yè)務和組播類業(yè)務；SR結合多種接入方式，主要提供組播和專線業(yè)務，包括組播業(yè)務、專線接入互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務、專線接入L2/L3 MPLS VPN業(yè)務等。
　　對于諸如IPTV組播業(yè)務的提供，通常將SR作為組播業(yè)務控制點實現(xiàn)IPTV組播業(yè)務的集中提供和控制。當BRAS支持DHCP Server、PIM、IGMP等功能且滿足組播業(yè)務開展所要求的性能時，BRAS也可用于實現(xiàn)組播業(yè)務的控制。
　　2.多業(yè)務差異化服務能力
　　寬帶接入網(wǎng)將主要通過高帶寬輕載，并采用802.1P的QoS技術，提供多業(yè)務支持能力，并針對不同業(yè)務類型提供差異化服務功能。
　　(1)多業(yè)務承載
　　寬帶接入網(wǎng)對多業(yè)務的承載，目前主要有多邏輯通道和單邏輯通道兩種解決方案，多邏輯通道方案需要為每種業(yè)務分配不同的邏輯通道；單邏輯通道方案是多種業(yè)務共有一個邏輯通道。
　　單邏輯通道與多邏輯通道實現(xiàn)
　　對于多邏輯通道方案，接入終端支持多個物理端口，每個物理端口對應不同的邏輯通道(PVC或VLAN)；接入終端實現(xiàn)針對不同邏輯通道的端口綁定和QoS功能；接入設備針對不同邏輯通道進行QoS標記，在接入層和匯聚層提供基于802.1p的QoS保證，要求接入設備單端口支持多個邏輯通道(多PVC或多VLAN)，并能基于不同邏輯通道進行帶寬和優(yōu)先級控制，匯聚層設備提供基于802.1p的QoS功能。
　　在單邏輯通道方案中，接入終端支持多個物理端口，每個物理端口對應不同的應用，不同應用承載于同一邏輯通道；接入終端需要具有業(yè)務感知和區(qū)分的能力，并針對不同業(yè)務類型進行QoS標記；接入層和匯聚層提供基于802.1p的QoS保證，接入設備單端口只需支持一個邏輯通道，要求接入設備能支持基于不同業(yè)務進行帶寬和優(yōu)先級控制，匯聚層設備提供基于802.1p的QoS功能。
　　為了同時支持VoIP、IPTV和互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務，兩種方案都要求寬帶接入網(wǎng)必須至少支持三個優(yōu)先級，其中VoIP優(yōu)先級最高、IPTV次之、互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務最低。
　　方案比較與選擇
　　多邏輯通道實現(xiàn)簡單，目前技術也較成熟，不足之處在于業(yè)務擴展能力差，對于新出現(xiàn)的業(yè)務必須事先為其分配好邏輯通道，或者在業(yè)務出現(xiàn)時重新規(guī)劃邏輯通道。多邏輯通道適合于業(yè)務發(fā)展初期階段。
　　單邏輯通道實現(xiàn)較為復雜，對設備功能要求高，要求從家庭網(wǎng)關設備開始就需要具有業(yè)務感知能力，并能提供不同的QoS等級服務，目前技術還不成熟，但其擴展性好，業(yè)務開展靈活，是業(yè)務承載的理想解決方案。
　　(2)用戶接入網(wǎng)多業(yè)務差異化服務能力
　　xDSL接入設備主要從兩方面確保差異化服務功能，一方面在DSLAM設備上限制DSL鏈路帶寬來控制用戶的上下行流量；另一方面，在上行方向，根據(jù)不同業(yè)務的VLAN ID，區(qū)別用戶業(yè)務等級，打上相應的CoS標記，其中，VoIP業(yè)務優(yōu)先級最高，IPTV業(yè)務優(yōu)先級次之，互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務最低，并在設備出口實現(xiàn)相應的優(yōu)先級調度。
　　LAN接入交換機主要是通過園區(qū)交換機提供差異化服務功能，樓道交換機由于價格因素，一般不具有差異化服務能力，主要通過高帶寬輕載實現(xiàn)與園區(qū)交換機之間的業(yè)務質量保證。園區(qū)交換機在上行方向對VoIP、IPTV等高等級業(yè)務打上相應的CoS標記，并配置嚴格優(yōu)先級隊列保證其優(yōu)先轉發(fā)，對互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務采取盡力而為轉發(fā)。
　　(3)二層匯聚網(wǎng)絡多業(yè)務差異化服務能力
　　以太交換網(wǎng)，識別園區(qū)交換機和DSLAM為數(shù)據(jù)包加上的CoS標記，將高等級業(yè)務映射進嚴格優(yōu)先級隊列，對低等級業(yè)務盡力而為轉發(fā)。
　　MSTP傳輸匯聚網(wǎng)，在上行方向根據(jù)VLAN ID 區(qū)別用戶業(yè)務等級，可通過兩種方案提供差異化服務功能，其一：VoIP、IPTV等高等級業(yè)務和其它低等級業(yè)務在同一VC通道中傳輸，通過設置保證帶寬(CIR設置)來保證VoIP、IPTV等業(yè)務的帶寬需求，其它低等級業(yè)務共享競爭帶寬；其二：為VoIP、IPTV等高優(yōu)先級業(yè)務分配獨立VC通道來滿足QoS要求。采用保證帶寬方式的方案一有利于提高網(wǎng)絡資源利用率，在高等級業(yè)務不需要全部保證帶寬時，剩余帶寬可以被低等級業(yè)務使用，但此方案未能從物理上嚴格區(qū)分服務等級；分配獨立VC通道的方案二可從物理上保證高等級業(yè)務的帶寬，但高等級業(yè)務占有的VC通道即使未被占滿，剩余的帶寬也不能被低等級業(yè)務使用，存在網(wǎng)絡資源浪費問題，因而需要對高等級業(yè)務所需帶寬進行較為精確的估算。應結合用戶業(yè)務需求和網(wǎng)絡能力對兩種方案進行靈活選擇。
　　(4)IPTV組播業(yè)務支撐能力
　　城域網(wǎng)要承載IPTV業(yè)務，關鍵在于對組播功能的支持，能保證業(yè)務所需的網(wǎng)絡帶寬和相應的QoS等級。為了減輕業(yè)務控制點和寬帶接入網(wǎng)絡的壓力，作為城域網(wǎng)重要組成部分的寬帶接入網(wǎng)，必須具備組播業(yè)務支持能力，具有實現(xiàn)面向用戶的組播復制功能，要求以太匯聚交換機、MSTP和用戶接入設備支持IGMP Snooping功能。
　　為了實現(xiàn)用戶的統(tǒng)一控制和集中管理，組播用戶的接入認證和IGMP報文的終結由業(yè)務接入控制點實現(xiàn)，同時由于IPTV業(yè)務應用中，用戶對頻道切換時間比較敏感(小于1秒)，用戶組播業(yè)務復制設備DSLAM和樓道交換機，作為面向用戶組播數(shù)據(jù)復制點，須支持IGMP 快速離開機制 (IGMP FAST LEAVE)和基于端口的組播組訪問控制功能，以實現(xiàn)節(jié)目預覽和頻道快速切換等功能。
　　2.用戶標識和端口溯源性
　　實現(xiàn)用戶惟一標識和端口的可溯源性是寬帶業(yè)務順利開展的前提。對于ATM交換網(wǎng)匯聚的ATM上行DSLAM設備，可通過ATM PVC惟一標識用戶，根據(jù)用戶IP地址反查用戶端口信息，實現(xiàn)用戶端口的惟一標識和可溯源性。對于以太交換網(wǎng)匯聚的以太上行DSLAM設備和遠區(qū)交換機，需要借助VLAN ID進行用戶標識和定位，但VLAN ID受4K數(shù)量的限制，實際使用中難以做到為每個用戶分配一個獨立的VLAN ID。目前主要有兩類方案解決以太上行接入設備的用戶標識和端口溯源問題，一是借助設備物理端口；二是擴展VLAN ID，突破4K數(shù)量的限制。
　　(1)利用物理端口實現(xiàn)用戶標識和端口溯源
　　當BRAS單端口接入用戶超過4k個時，就不能依靠VLAN ID實現(xiàn)用戶標識和定位。此時，可以借助設備物理端口來實現(xiàn)用戶的惟一標識和定位。對于DSLAM設備在通過物理端口實現(xiàn)用戶惟一標識和定位方面已較成熟，而LAN接入交換機由于目前不是主流接入方式，廠商和運營商很少考慮其用戶惟一標識和定位問題，目前主要還是通過為用戶分配不同的VLAN ID來解決。
　　關于DSLAM通過物理端口實現(xiàn)用戶惟一標識和定位主要有VBAS、PPPoE+和DHCP Option82三種方案：
　　VBAS方案定義了一種協(xié)議，即VBAS協(xié)議，規(guī)定BRAS設備和IP-DSLAM設備之間交換寬帶用戶接入端口信息的方法，其核心思想是在認證工作流程中，增加一個BRAS與IP-DSLAM之間交互用戶物理端口信息的過程。VBAS適用于各種認證方式。該方案的優(yōu)點在于較易實現(xiàn)，只需對IP-DSLAM、BRAS和Radius Server進行軟件升級，可以保護現(xiàn)網(wǎng)投資。
　　PPPoE+是DSL論壇針對PPPoE認證方式，推薦的用于解決DSLAM 用戶惟一標識的方案，其核心思想是對PPPoE協(xié)議進行擴展，將PPPoE協(xié)議中被忽略的“TAG Type”屬性用于標識用戶的物理端口信息。PPPoE＋解決方案同VBAS方案的基本思路一致，容易實現(xiàn)，只需對DSLAM、BRAS和Radius Server 進行軟件升級即可，可以很好地保護現(xiàn)網(wǎng)投資。
　　DHCP Option82也是DSL論壇針對DHCP+WEB認證方式，推薦的用于解決DSLAM 設備用戶惟一標識的方案，其核心思想是在DHCP 連接建立階段，DSLAM設備將用戶物理端口信息插入DHCP Discovery消息中，傳給BRAS設備。DHCP Option82解決方案容易實現(xiàn)，只需對DSLAM、BRAS和Radius Server 進行軟件升級即可，可以很好地保護現(xiàn)網(wǎng)投資。
　　(2)擴展VLAN ID的VLAN Stacking技術
　　VLAN Stacking通過對VLAN進行擴展，支持4096×4096個 VLAN ID，可實現(xiàn)每個用戶一個VLAN，并根據(jù)不同的VLAN進行業(yè)務控制和調度。其實現(xiàn)原理是，面向用戶接入的DSLAM設備、用戶接入交換機和MSTP設備將用戶打上內層VLAN標簽，劃分到不同的VLAN；在與BRAS或SR相連的以太匯聚交換機上啟用VLAN Stacking功能，將不同的DSLAM設備、用戶接入交換機、MSTP設備打上外層VLAN標簽；在業(yè)務接入控制層，由支持VLAN Stacking功能的業(yè)務控制點設備打開內外層VLAN標簽，實現(xiàn)用戶標識和定位。
　　(3)方案比較與選擇
　　利用物理端口方實現(xiàn)用戶標識和定位，容易解決VLAN ID不足時的用戶標識和定位問題，但由于不能做到每個用戶一個VLAN ID，技術本身不能實現(xiàn)用戶隔離，在實施QoS方面也存在局限性。QinQ技術本質上是通過為每個用戶分配一個惟一的VLAN ID來標識和定位用戶，可以將其內外層標簽對比成ATM的VC和VP，是解決用戶惟一標識和定位的理想方案。但由于現(xiàn)網(wǎng)接入設備的VLAN支持能力有限，且匯聚交換機和業(yè)務控制點設備對QinQ技術的支持較弱， VBAS 、PPPoE+、DHCP Option82等物理端口技術作為過渡方案將在一定時期內用于用戶標識和定位。
　　四、結束語
　　為了滿足未來各種新業(yè)務發(fā)展需要，作為城域網(wǎng)重要組成部分的寬帶接入網(wǎng)將朝著物理邏輯層次更清晰簡化，具有多業(yè)務承載、差異化服務能力，能提供高網(wǎng)絡帶寬，具有用戶端口惟一標識和可溯源性能力的方向發(fā)展。

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