IP DSLAM的发展

□信息产业部电信传输研究所 敖立

  数字用户线接入复用器(DSLAM)是xDSL的局端设备。xDSL业务在固网市场的迅速普及促进了DSLAM技术的发展,其中IP DSLAM技术呈现出后来居上的发展态势。



一、IP DSLAM产生的背景



  传统的DSLAM是一个完全的ATM架构的设备,也就是基于ATM方式的DSLAM。它提供ATM接口(如155Mbit/s的ATM接口或N*2Mbit/s IMA ATM接口),上联城域核心网,具有ATM VP/VC交叉连接,提供ATM流量汇聚、通过ATM的QoS技术来实现业务的服务质量及流量控制。目前,网上实际安装的DSLAM绝大多数都是这种方式的DSLAM。但是,由于在很多地区运营商已不再对其已有的城域ATM核心网进行扩容,转而建设IP宽带城域核心网,因此随着城域ATM可用资源的日益减少,基于ATM方式的DSLAM已越来越难以满足实际组网的需要,而IP DSLAM将成为DSLAM未来发展的方向。



二、IP DSLAM的定义和功能



  目前,对于IP DSLAM的定义众说纷纭,广义的说法是将所有具有IP上联端口的DSLAM都统称为IP DSLAM。当然,更准确地说,IP DSLAM应该称为Packet DSLAM,这是因为目前许多提供IP上联接口的DSLAM只完成Ethernet层功能,并不对IP层协议进行处理,而那些能够完成IP层处理,实现IP数据包路由的DSLAM才是真正意义上的IP DSLAM。


  IP DSLAM从实现的功能角度划分,可分为两种形态:一种形态的DSLAM仅对Ethernet层(Layer2)进行处理;另一种形态的DSLAM不仅对Ethernet层进行处理,而且还对IP层进行处理并将宽带接入服务器BAS功能集成进来。


  第一种形态的DSLAM具体完成以下功能。


1.支持二层Ethernet数据包的本地转发使能/禁止控制;


2.支持基于端口的二层Ethernet数据包的过滤,有些设备还支持基于MAC地址(包括源MAC地址、目的MAC地址)的数据包过滤;


3.支持不同ADSL端口的二层隔离;


4.支持IEEE 802.1Q协议,支持按照端口划分VLAN,有些设备还支持按照MAC地址划分VLAN;


5.抑制广播风暴,可对广播包、多播包进行流量抑制;


6.端口配置、端口状态查询和设置,基于端口的数据流收发统计;


7.当DSLAM提供多个FE/GE上联口时,支持IEEE802.3ad链路聚集功能;


8.支持流量控制功能;


9.支持IGMP Snooping组播功能。


  另外,还有一些设备还实现了IEEE802.1p优先级控制、IEEE802.1d 生成树功能以及802.1x端口接入控制功能。


  第二种形态的DSLAM除支持Ethernet层功能之外,还具备以下功能。


1.IP数据包的转发,支持静态路由、RIPv2、OSPF协议;


2.支持IP组播,并支持IP组播IGMPv2、DVMRP、PIM协议;


3.支持用户接入速率控制;


4.支持IP优先级控制及排队策略(WRR、DRR、WFQ、WF2Q等),有些设备还支持拥塞控制功能;


5.支持动态和静态分配用户IP地址;


6.宽带接入服务器功能。目前,主流的宽带接入服务器都支持PPPoE/PPPoA用户接入控制,也有一些设备同时支持PPPoE/PPPoA和802.1x认证。由于集成了BAS功能,相应的还具有以下功能。


7.支持ADSL专线用户IP地址防盗用;


8.支持ADSL用户接入帐号和端口捆绑;


9.支持限制ADSL同一PVC下获取IP地址数目;


10.支持本地和Radius两种用户认证方式;


11.必须支持自动检测用户的异常下线,并释放相应的网络资源,停止记费。


12.提供认证成功后的用户按时长和流量的计费信息。



三、IP DSLAM的分类



  IP DSLAM从系统设计的角度可分为两种类型,一种是采用ATM信元总线/矩阵交换内核,并具有IP上行接口的IP DSLAM,另一种是在xDSL线路接口卡完成ATM和IP的转换,同时采用大容量的IP交换内核的IP DSLAM。


  对于第一种方式的IP DSLAM,存在以下一些问题。


1.DSLAM在进行ATM与IP转换时需要消耗大量资源,而集中在上行接口板统一处理无疑使上行接口成了瓶颈,在数据流量较大时很容易导致设备上行端口拥塞;


2.由于沿用了ATM内核,其级联是通过ATM内部总线采用专用线缆直接级连。在实现级连时由于数据流量更大,上行瓶颈现象更为严重。这使得网络扩容非常困难;


3.ATM的机制本身不支持点到多点的传输模式,如果要实现点到多点的传输,只能通过CPU在每条PVC逐个拷贝,开销大且效率低下。所以采用ATM内核的 DSLAM很难支持组播业务;


  为了解决上述问题,国内一些厂家陆续推出了采用IP内核的IP DSLAM。采用全新的技术架构,具有IP内核的DSLAM具有以下一些特点。


1.全分布式ATM与IP转换,可大大提高设备整体处理能力,分散设备故障风险,提高设备的性能和稳定性;


2.全分布式ATM转换,可将ATM PVC直接与VLAN ID相对应,满足专线用户安全性要求,并支持基于VLAN的VPN应用;


3.全分布式ATM转换,可充分利用成熟、廉价的三层交换架构,提供非常高的背板交换能力,支持ADSL线速转发,消除设备交换瓶颈;


4.IP内核设计,可利用大容量交换背板提供高带宽端口支持能力,可支持多个GE/FE接口,消除设备上行带宽瓶颈;


5.由于采用IP内核设计,不必受ATM总线扩容的约束,利用高密度、高带宽端口,可实现灵活的级联扩容,并支持比传统方式大7倍以上的单点用户容量;


6.当用户迁移时无需对ATM PVC做全程配置,用户端与网络无需作任何改动,既可为用户继续提供服务,大大缩短了业务变更时间,减少业务提供的工作量;


7.利用IP内核提供的组播支持能力,可在DSLAM和上行设备上开通组播业务和视频点播业务,提升了网络的业务提供能力,并为更多的增值应用奠定了优越的网络基础;


8.支持全分布式PPPoE认证,无需集中式BRAS设备即可提供用户的认证、计费和管理能力并与原有运营模式完全兼容,可避免集中式BRAS引入的性能、稳定性和业务支持能力瓶颈,提高了整网的稳定性和带宽提供能力;


9.采用全分布式认证,继承了PPPoE认证对用户管理的能力,而且由于用户认证时可将每用户的物理位置信息(该DSLAM的IP地址,该用户在DSLAM上的物理端口号)携带给RADIUS,实现IP地址反查非常容易;


10.采用全分布式PPPoE认证,可利用帐号+端口的绑定能力,提供运营商要求的网络安全性和防止资费流失;


11.采用PPPoE认证,可根据用户开户时的要求在RADIUS上生成数据,动态分配带宽,无需每设备配置,也无须复杂的PVC配置,节省运营成本,并提供带宽包月,时长+带宽+优惠政策等的复杂计费策略,丰富了ADSL业务的产品线。



四、结论



  应该说,在现有城域核心网从ATM向IP转变的趋势下,ATM DSLAM将不可避免地被IP DSLAM所取代。而采用IP内核架构的IP DSLAM,由于其鲜明的特点并具有天然的BAS集成能力,在未来的DSLAM市场中将占据重要的一席之地。


  当然,采用全分布式的BAS组网也会给网络的组织、运营维护也会带来一定的问题,因此,笔者的观点是,对于一个电信级可运营、可管理的城域网,在整网存在大量宽带用户的情况下,BAS的网络组织将是一个集中式和分布式的综合。对于宽带用户密集且数量较大的地区,采用具有BAS功能的IP DSLAM将成为一种趋势。




摘自《通信世界》
   

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