隨著復(fù)雜性的增加以及對包處理和吞吐量需求的提高,市場更加迫切需要高性價比的分布式DSLAM架構(gòu)來滿足最后一公里業(yè)務(wù)處理的需求米原。隨著新標(biāo)準(zhǔn)的不斷演進和新設(shè)備容量的增加,這些需求正在逐步得到滿足。

接入網(wǎng)絡(luò)中的下一代DSLAM架構(gòu)要求業(yè)務(wù)處理設(shè)備滿足各種性能要求。而且必須建立成本平衡點,以便充分發(fā)揮按增長需求支付的分布式設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的優(yōu)勢注竿。

過去的DSLAM設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)側(cè)和用戶側(cè)都采用ATM標(biāo)準(zhǔn),最近都在向以太網(wǎng)或基于IP的采用千兆以太網(wǎng)連接的網(wǎng)絡(luò)鏈接發(fā)展。

下一代架構(gòu)

ATM是能夠保證從用戶一直到ISP的服務(wù)質(zhì)量(QoS)的一種技術(shù)魂贬。在下一代架構(gòu)中,DSLAM將終結(jié)DSL用戶的ATM電路,并且必須轉(zhuǎn)換成能夠?qū)⒂脩魳I(yè)務(wù)可靠安全地發(fā)送給業(yè)務(wù)提供商的數(shù)據(jù)包技術(shù)巩割。全球的電信業(yè)務(wù)提供商正在定義和推進這種新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化。這些架構(gòu)必須全面支持增值業(yè)務(wù),這使得電信服務(wù)提供商能夠與像有線電視公司這樣的寬帶業(yè)務(wù)提供商進行競爭,因為電信業(yè)務(wù)提供商正在致力于使自己變成語音付燥、數(shù)據(jù)和視頻服務(wù)的三重業(yè)務(wù)提供商宣谈。

對網(wǎng)絡(luò)新架構(gòu)的基本要求是能夠完全支持IP業(yè)務(wù),充分發(fā)揮IP本身所具有的業(yè)務(wù)種類豐富的優(yōu)勢,并利用低成本的以太網(wǎng)傳輸和交換技術(shù)。下一代基于包技術(shù)而非ATM技術(shù)的DSLAM就是基于這些要求的產(chǎn)物段卵。

典型的基于數(shù)據(jù)包的DSLAM架構(gòu)是基于以太網(wǎng)“二層”的DSLAM蜈率。在這些DSLAM中,用戶業(yè)務(wù)回傳到采用以太網(wǎng)VLAN與以太網(wǎng)組播相結(jié)合的城域?qū)拵нh程接入服務(wù)器(BRAS),即所謂的寬帶網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)(BBNG)。這允許回傳網(wǎng)絡(luò)可以基于比ATM廉價的以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)荤榄。在某些情況下,可以在DSLAM中加入IP協(xié)議“三層”的功能,這些功能包括從用于小型遠程DSLAM的BRAS卸載功能(如本地會話終接/匯聚),到用于大型和中心DSLAM的BRAS功能魔辉。

在其它一些情況下,可能會使用多協(xié)議層業(yè)務(wù)(MLS)來在區(qū)域性寬帶網(wǎng)絡(luò)中傳送業(yè)務(wù)流。因此下一代DSLAM必須提供能夠以簡單借倘、高性價比的方式適應(yīng)任何上述情況的架構(gòu)阀霸。

傳統(tǒng)的DSLAM架構(gòu)

圖1:傳統(tǒng)的DSLAM架構(gòu)

對于最初時期(1999~2001)所部署的典型DSL網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),從用戶到BRAS之間采用ATM PVC,在BRAS這里,PPP會話要么被終接,要么使用L2TP技術(shù)通過隧道連接到ISP。BRAS主要用作會話管理(AAA功能和IP業(yè)務(wù)),并作為到網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)提供商(NSP)的接口枣象。

在這種架構(gòu)中,DSLAM用作為簡單的二層ATM復(fù)用器或集中器屠剥。對于基于ATM的DSLAM應(yīng)用,僅支持ATM的設(shè)備和架構(gòu)被證明是成功的解決方案。然而,DSLAM市場上很快出現(xiàn)了以太網(wǎng)和IP DSLAM文紧。這些類型的DSLAM要求使用ATM技術(shù)處理DSL環(huán)路上的業(yè)務(wù),并要求使用數(shù)據(jù)包技術(shù)處理回傳網(wǎng)絡(luò)連接叔三。

DSLAM架構(gòu)的演進

DSL接入網(wǎng)絡(luò)從ATM向以太網(wǎng)演進背后的動力來自兩方面:首先,目前的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)只支持盡力而為的業(yè)務(wù),今后必須過渡到性能遠遠優(yōu)于目前架構(gòu)的、支持豐富的混合增強業(yè)務(wù)的多業(yè)務(wù)架構(gòu),這些業(yè)務(wù)包括先進業(yè)務(wù)處理技術(shù)支持的三重業(yè)務(wù)和服務(wù)質(zhì)量(QoS)機制俭谨。

其次,基于ATM的接入網(wǎng)絡(luò)雖然能夠支持這些業(yè)務(wù),但擴展性差,成本太高,無法提供用戶可接受的解決方案硝拧。正是基本這些因素,供應(yīng)商們選擇了基于以太網(wǎng)和IP的架構(gòu)來彌補這些缺陷。

基于以太網(wǎng)的架構(gòu)也是分階段演進的(見圖2)葛假。

圖2:DSLAM架構(gòu)的演進過程

第一步是傳統(tǒng)的寬帶架構(gòu),在最后一公里采用ATM over DSL技術(shù)提供各種DSL(ADSL障陶、SDSL和VDSL)的組合。從DSLAM開始向上的第二公里(以下簡稱為第二公里),則采用各種ATM技術(shù)傳送到ATM交換機,然后進入BRAS。

第二步利用了千兆以太網(wǎng)技術(shù)抱究。這是一項在20世紀(jì)90年代中期建立傳統(tǒng)寬帶架構(gòu)時還沒有出現(xiàn)的技術(shù)恢氯。采用千兆以太網(wǎng)技術(shù)不僅可以減少DSLAM設(shè)備本身的接口成本,也能減少以太網(wǎng)交換機中和進入BRAS的業(yè)務(wù)的匯聚成本。

圖3:城域?qū)拵ЬW(wǎng)架構(gòu)

圖4:分布式DSLAM架構(gòu)

最后一步是發(fā)展成EFM(最后一公里中的以太網(wǎng))標(biāo)準(zhǔn)鼓寺。這出現(xiàn)在光纖深入到接入網(wǎng)絡(luò)的時候勋拟。或者是接到支持EFM銅線的節(jié)點(VDSL上的以太網(wǎng)),或是完全光纖解決方案(單模光纖上的EFM)妈候。

基于以太網(wǎng)的DSLAM架構(gòu)

下一代基于數(shù)據(jù)包的DSLAM架構(gòu)概念形成的一種方法,就是理解用戶業(yè)務(wù)流進網(wǎng)絡(luò)時的基本工作原理敢靡。首先,由ATM AAL5 SAR處理用戶業(yè)務(wù)數(shù)據(jù),并將這些基于ATM的DSL業(yè)務(wù)流轉(zhuǎn)換成以太網(wǎng)幀。然后以太網(wǎng)業(yè)務(wù)流被交換到向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送數(shù)據(jù)的匯聚卡苦银。隨后的一系列操作都是在以太網(wǎng)幀上完成的啸胧。

用于DSL回傳的以太網(wǎng)支持設(shè)備的最重要的特征是,它構(gòu)成公用以太網(wǎng)演進宏偉藍圖的一部分。這建立在城域以太網(wǎng)中的先進技術(shù)上,從最初的10G以太網(wǎng)聯(lián)盟(10GEA),到目前的城域以太網(wǎng)論壇的工作,以及最后一公里上以太網(wǎng)(EFM)技術(shù)的發(fā)展幔虏。以下是公用以太網(wǎng)架構(gòu)的一些特點:

1. 靈活性好鲫础；

2. 可升級性好；

3. 可提供較低的設(shè)備成本奥徒；

4. 滿足第二公里網(wǎng)絡(luò)中帶寬的短期需求嫉卵；

5. 向運營商提供一個技術(shù)平臺,它可以隨著今后帶寬需求的增加移植到最后一公里(用戶和第一個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間)中,無論是銅線接入還是光纖接入；

6. 成本降低刷粒。一個有利于DSLAM上行業(yè)務(wù)流的重要論據(jù)建立在以下的事實上,即由于省去了昂貴的大容量ATM交換機,從而使支出成本(CAPEX)成本大大降低秉疚。在寬帶業(yè)務(wù)迅速增加從而需要大量的ATM PVC時,這一點是至關(guān)重要的；

7. 可以省掉指配上千條ATM PVC的高額運營支出(OPEX)宵穆；

8. IP/ATM/Sonet/SDH各層所需的管理工具和管理人員必須分別管理椅勿。

ATM與以太網(wǎng)的比較

在許多情況下,網(wǎng)絡(luò)中存在空閑ATM和Sonet/SDH容量,運營商都樂意利用它們,而不是投資建設(shè)新的回傳裝置。不過為了更好地提供新業(yè)務(wù),也有一些運營商堅持認為,減少集線或DSLAM中的資源競用對他們來說是非常重要的糯侍。對于以太網(wǎng)來說這也是非常重要的一點(見表1)扯际。

表1:傳統(tǒng)的ATM架構(gòu)與以太網(wǎng)架構(gòu)的特點比較

另一個被關(guān)注的問題是,運營商已經(jīng)對與其所不愿意放棄的業(yè)務(wù)和網(wǎng)絡(luò)指配有關(guān)的ATM回傳裝置有了實質(zhì)性的投資。持相反觀點的是那些依賴以太網(wǎng)能提供的低成本來進行迅速部署并尋求巨大利益增長的運營商洞逼。

同樣,使用ATM回傳裝置的運營商們不需要學(xué)習(xí)過程注芯。他們非常了解ATM機制,熟悉ATM設(shè)備,這種設(shè)備他們已經(jīng)部署了許多年了。然而一些運營商認為,以太網(wǎng)的優(yōu)點是如此巨大,以致于以太網(wǎng)的采納最終將是不可避免的,并且越早采納越有利党饮。

第四點與業(yè)務(wù)有關(guān)肝陪。以ATM為中心的解決方案支持者經(jīng)常說,作為起源的語音業(yè)務(wù)是他們市場計劃的重要組成部分,他們傾向于提供ATM上的語音服務(wù)。而對以太網(wǎng)解決方案更感興趣的運營商則把VoIP當(dāng)作是重要武器,他們認識到這意味著形成高性價比的解決方案時所需的大量帶寬刑顺。

最終新技術(shù)的發(fā)展將取決于不同運營商的觀點和他們的長期網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃目標(biāo)氯窍。這些影響導(dǎo)致了兩種不同的技術(shù)。因此,對于以ATM為回傳方案實現(xiàn)的遷移將以光纖革命為目標(biāo),利用ATM無源光網(wǎng)絡(luò)(PON)和ATM VDSL作為終接蹲堂。而以太網(wǎng)回傳方案通常只是最后一公里以太網(wǎng)的起點,伴隨光纖在網(wǎng)絡(luò)中的深入普及,EFM將成為這場向光纖遷移的目標(biāo)狼讨。

基于以太網(wǎng)的分布式DSLAM架構(gòu)

隨著以太網(wǎng)DSLAM的演進,微型DSLAM的部署將日益普遍贝淤。微型DSLAM方案允許在遠端布置小型高性價比的設(shè)備,并提供較大的業(yè)務(wù)覆蓋。如果采用傳統(tǒng)的大型DSLAM,價格將非常昂貴政供。微型DSLAM非常適合用于分布式架構(gòu)播聪。

下一代分布式DSLAM架構(gòu)將使用微型DSLAM。這些微型DSLAM提供各種不同的接口布隔。通過簡單地配置帶ADSL-2离陶、VDSL或快速以太網(wǎng)收發(fā)器這樣的用戶接口的微型DSLAM能支持各種用戶端接口。另外,微型DSLAM應(yīng)支持各種上行接口,其中最重要的是雙千兆以太網(wǎng)上行鏈路,因為這是最常用的配置衅檀。

這些DSLAM應(yīng)能平滑升級,可以從簡單的低密度微型DSLAM一直升級到支持上千用戶線的大型中心局DSLAM枕磁。從通用的線卡開始,可以通過往卡上簡單地增加適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)配置和上行鏈路選件來構(gòu)成一個微型DSLAM。

通過微型DSLAM的上行接口將它們菊接在一起,微型DSLAM可實現(xiàn)堆疊杖烘。在采用以太網(wǎng)上行鏈路時,它們還可以通過獨立的外部以太網(wǎng)交換機實現(xiàn)匯聚。相同的基本架構(gòu)(也許確切地說是板卡)可以與千兆以太網(wǎng)交換設(shè)備一起放進機架內(nèi),從而構(gòu)成大型的DSLAM奄刊。

分布式DSLAM的優(yōu)點

分布式架構(gòu)的優(yōu)點幫助它們目前變得流行起來于抬。它允許一塊單卡,即可以用于大型DSLAM子架(作為插拔式線卡),也可以用于微型DSLAM小型結(jié)構(gòu)(作為獨立的遠端DSLAM)。微型DSLAM裝置采用非常方便的“按增長支付”方法,可以通過多個盒子的“堆疊”來增加用戶數(shù)量饱粟。

本地業(yè)務(wù)處理可以在微型DSLAM中完成,這樣做有許多好處元邻。它允許通過千兆以太網(wǎng)鏈路來遠程連接線卡,并對上行鏈路卡來說邏輯上等效于本地線路卡。如果沒有本地業(yè)務(wù)處理功能,線卡上的流量控制將變得很復(fù)雜(因為必須集中管理)掖阶。

同時線卡還能實現(xiàn)空間和邏輯組播,節(jié)省設(shè)備帶寬,并簡化上行鏈路卡組播咒付。上行鏈路卡要求組播只基于每個單卡而不是基于每個連接。

當(dāng)用戶由同一塊線卡提供服務(wù)時,微型DSLAM還能實現(xiàn)對等業(yè)務(wù)的本地交換,從而節(jié)省了回傳帶寬,甚至可以潛在地節(jié)省底板資源炮疲。因為降低了上行鏈路卡的要求,因此可以實現(xiàn)升級性能好枷斩、基于“按增長支付”機架的解決方案。

DSLAM機架的入門價在機架只有部分被使用時會低很多虎叔。例如,如果在有16個卡的集中式機架中只配置兩塊“啞”線卡,那么冗余成本味测、更高價格的上行鏈路/陣列卡(uplink/fabric card)將占初始系統(tǒng)成本的主要部分。相反,配置兩塊具有低成本的上行鏈路卡的“聰慧”線卡將顯著減輕這種成本結(jié)構(gòu),使初始機架配置成本比較低,以后再隨著線卡的增加以更線性地方式增加成本铺坞。

與具有固定功能微型DSLAM業(yè)務(wù)處理器的集中型架構(gòu)相比,在微型DSLAM中帶有智能業(yè)務(wù)處理單元的架構(gòu)能夠更好地適應(yīng)市場發(fā)展要求起宽。微型DSLAM上的智能業(yè)務(wù)處理器允許通過簡單的軟件升級來實現(xiàn)新功能的增加,同時能夠避免代價高昂的現(xiàn)場硬件升級。

隨著對DSLAM的數(shù)據(jù)包處理和吞吐量要求的增加,總的市場趨勢將朝著分布式架構(gòu)發(fā)展〖谜ィ現(xiàn)在這種分布式架構(gòu)已經(jīng)變得經(jīng)濟可行,這是因為采用了專門針對這種應(yīng)用開發(fā)的低成本接入網(wǎng)絡(luò)處理器坯沪。

由于這些因素,將形成向基于以太網(wǎng)背板方向發(fā)展的趨勢,而不是更昂貴的基于交換架構(gòu)的背板。由于要求背板具有更高的吞吐量,故基于傳統(tǒng)總線的背板將不再適用擒滑。

微型DSLAM處理需求

理想的微型DSLAM必須擁有能夠滿足下一代DSLAM要求的一系列功能腐晾。

1. 靈活性

對于能夠構(gòu)成任意級別的DSLAM的可升級架構(gòu)而言,端口接口類型和端口數(shù)量的配置靈活性是至關(guān)重要的。這種端口靈活性可以確保兼容任意的DSL收發(fā)器接口類型橘忱。另外,它還允許在一系列不同的產(chǎn)品中使用相同的基線卡架構(gòu)赴魁。

2. 吞吐量

吞吐能力不僅應(yīng)該滿足目前應(yīng)用的需要,而且還應(yīng)在不需要對主要軟件進行重寫或重新配給的條件下,能滿足今后更高速度的應(yīng)用的需求卸奉。

3. 處理功能支持

可以在不影響吞吐量的條件下支持更大范圍的處理功能。例如:滿足現(xiàn)有和今后應(yīng)用需求的能力,包括從只提供高速互聯(lián)網(wǎng)訪問到其業(yè)務(wù)調(diào)度颖御、修整和更改的復(fù)雜度更高的全功能三重業(yè)務(wù)榄棵。新的需求應(yīng)該只通過軟件的升級就能實現(xiàn)。

4. 經(jīng)濟性

在提供上面提到的功能時,必須有一個合理的成本平衡點,它使得業(yè)務(wù)的部署經(jīng)濟可行潘拱。微型DSLAM必須是一個低成本的系統(tǒng)解決方案,該方案能采用片上控制面處理器,使用低成本外部存儲器,提供允許簡單路由的數(shù)據(jù)包,并能采用低成本的PCB設(shè)計疹鳄。

上述各項是一些常規(guī)要求。根據(jù)以上這些要求,很明顯要求微型DSLAM具有大量關(guān)鍵的處理功能唠芋。除了一些基本功能外,還要求提供的其它功能有:

1. 具有深度包檢查的數(shù)據(jù)包分類功能摹钳；

2. 靈活的數(shù)據(jù)包修改和CRC產(chǎn)生功能；

3. 基于流量的業(yè)務(wù)處理功能拧淘；

4. 成熟的策略和統(tǒng)計功能疲席；

5. 緩沖管理、擁塞控制和業(yè)務(wù)調(diào)度功能族焰。

針對DSLAM線卡需要支持的各種已經(jīng)確定了的處理功能,而考慮到這些功能也將隨著網(wǎng)絡(luò)的成熟而演進,因此,可編程處理器是能夠確保未來適用架構(gòu)的唯一有效途徑台古。進一步說,實現(xiàn)這樣架構(gòu)的關(guān)鍵是軟件框架,該框架應(yīng)能允許在為應(yīng)用增添新功能的同時,進行迅速的應(yīng)用開發(fā),并且所有這些功能只需少量代碼即可實現(xiàn)。

下一代接入網(wǎng)絡(luò)

DSLAM用作IP路由器--本質(zhì)上是一個整合了IP路由器的DSLAM蚊凫。用戶的PVC在這里實現(xiàn)終結(jié)和路由,所有的IP業(yè)務(wù)被匯聚到單條二層上行鏈路上,不過每個用戶的身份將仍需要在BRAS中根據(jù)源IP地址(依賴于BRAS)來確定盲赚。此時PPPoE不能用在路由器到BRAS之間。它可以工作在沒有BRAS和只有一個ISP的小型網(wǎng)絡(luò)中,或者用于不想提供IP業(yè)務(wù)的運營商肛英。

DSLAM用作具有VLAN映射功能的橋--此時的DSLAM橋采用以太網(wǎng)成幀技術(shù),并為每個用戶追加不同的802.1q VLAN標(biāo)識膘椿。由于以太網(wǎng)交換機通常是透明地建立隧道連接而不去了解每個802.1q標(biāo)識,因此交換機中不需要采取任何措施,而且每個用戶也不會由位于二層上的BRAS進行分離。因為二層的這種透明性,這種方案能夠很好地應(yīng)用PPPoE和其它二層協(xié)議林索。通過采用1q標(biāo)簽作為標(biāo)識符,可以為商業(yè)用戶提供簡單形式的QoS笙隙。

DSLAM用于直接橋接--這非常簡單,因為它是一個純以太網(wǎng)模型,不需要在二層維持邏輯用戶的分離,因此第二層可以透明地橋接通過網(wǎng)絡(luò)。PPPoE和其它二層協(xié)議都可以很好地使用坎缭。這種架構(gòu)能夠與PPPoE配合得非常好,用戶身份可以由PPPoE會話ID來維持逃沿。

DSLAM用作L2TP LAC--在這種模型中,DSLAM將終結(jié)L2TP隧道中的PPPoE隧道會話。因此所有ISP的會話都使用相同的隧道幻锁。顯然,為了保證彈性,運營商可以創(chuàng)建后備隧道凯亮。集中式BRAS群從DSLAM開始終結(jié)隧道,而DSLAM和BRAS之間的整個網(wǎng)絡(luò)都基于IP協(xié)議。

作者:Sachin Kumar Jain

高級軟件工程師

HPC-DSL業(yè)務(wù)部

意法半導(dǎo)體公司

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