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(diǎn),以便充分發(fā)揮按增長(zhǎng)需求支付的分布式設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的優(yōu)勢(shì)。

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)。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)。全球的電信業(yè)務(wù)提供商正在定義和推進(jìn)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(jìn)行競(jìng)爭(zhēng),因?yàn)殡娦艠I(yè)務(wù)提供商正在致力于使自己變成語音、數(shù)據(jù)和視頻服務(wù)的三重業(yè)務(wù)提供商。

對(duì)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(shì),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。

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。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(yuǎn)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(jià)的以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。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(yuǎn)程DSLAM的BRAS卸載功能(如本地會(huì)話終接/匯聚),到用于大型和中心DSLAM的BRAS功能。

在其它一些情況下,可能會(huì)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(jiǎn)單、高性價(jià)比的方式適應(yīng)任何上述情況的架構(gòu)。

傳統(tǒng)的DSLAM架構(gòu)

圖1:傳統(tǒng)的DSLAM架構(gòu)

對(duì)于最初時(shí)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(huì)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(huì)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。

在這種架構(gòu)中,DSLAM用作為簡(jiǎn)單的二層ATM復(fù)用器或集中器。對(duì)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(chǎng)上很快出現(xiàn)了以太網(wǎng)和IP DSLAM。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。

DSLAM架構(gòu)的演進(jìn)

DSL接入網(wǎng)絡(luò)從ATM向以太網(wǎng)演進(jìn)背后的動(dòng)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(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于目前架構(gòu)的、支持豐富的混合增強(qiáng)業(yè)務(wù)的多業(yè)務(wù)架構(gòu),這些業(yè)務(wù)包括先進(jìn)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(jī)制。

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(kuò)展性差,成本太高,無法提供用戶可接受的解決方案。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(bǔ)這些缺陷。

基于以太網(wǎng)的架構(gòu)也是分階段演進(jìn)的(見圖2)。

圖2:DSLAM架構(gòu)的演進(jìn)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、SDSL和VDSL)的組合。從DSLAM開始向上的第二公里(以下簡(jiǎn)稱為第二公里),則采用各種ATM技術(shù)傳送到ATM交換機(jī),然后進(jìn)入BRAS。

第二步利用了千兆以太網(wǎng)技術(shù)。這是一項(xiàng)在20世紀(jì)90年代中期建立傳統(tǒng)寬帶架構(gòu)時(shí)還沒有出現(xiàn)的技術(shù)。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(jī)中和進(jìn)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)。這出現(xiàn)在光纖深入到接入網(wǎng)絡(luò)的時(shí)候。或者是接到支持EFM銅線的節(jié)點(diǎn)(VDSL上的以太網(wǎng)),或是完全光纖解決方案(單模光纖上的EFM)。

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(jìn)網(wǎng)絡(luò)時(shí)的基本工作原理。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。隨后的一系列操作都是在以太網(wǎng)幀上完成的。

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(jìn)宏偉藍(lán)圖的一部分。這建立在城域以太網(wǎng)中的先進(jìn)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。以下是公用以太網(wǎng)架構(gòu)的一些特點(diǎn):

1. 靈活性好；

2. 可升級(jí)性好；

3. 可提供較低的設(shè)備成本；

4. 滿足第二公里網(wǎng)絡(luò)中帶寬的短期需求；

5. 向運(yùn)營(yíng)商提供一個(gè)技術(shù)平臺(tái),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(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間)中,無論是銅線接入還是光纖接入；

6. 成本降低。一個(gè)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(shí)上,即由于省去了昂貴的大容量ATM交換機(jī),從而使支出成本(CAPEX)成本大大降低。在寬帶業(yè)務(wù)迅速增加從而需要大量的ATM PVC時(shí),這一點(diǎn)是至關(guān)重要的；

7. 可以省掉指配上千條ATM PVC的高額運(yùn)營(yíng)支出(OPEX)；

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。

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(yùn)營(yíng)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(yùn)營(yíng)商堅(jiān)持認(rèn)為,減少集線或DSLAM中的資源競(jìng)用對(duì)他們來說是非常重要的。對(duì)于以太網(wǎng)來說這也是非常重要的一點(diǎn)(見表1)。

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

另一個(gè)被關(guān)注的問題是,運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)對(duì)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(shí)質(zhì)性的投資。持相反觀點(diǎn)的是那些依賴以太網(wǎng)能提供的低成本來進(jìn)行迅速部署并尋求巨大利益增長(zhǎng)的運(yùn)營(yíng)商。

同樣,使用ATM回傳裝置的運(yùn)營(yíng)商們不需要學(xué)習(xí)過程。他們非常了解ATM機(jī)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(yùn)營(yíng)商認(rèn)為,以太網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)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。

第四點(diǎn)與業(yè)務(wù)有關(guān)。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(chǎng)計(jì)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(duì)以太網(wǎng)解決方案更感興趣的運(yùn)營(yíng)商則把VoIP當(dāng)作是重要武器,他們認(rèn)識(shí)到這意味著形成高性價(jià)比的解決方案時(shí)所需的大量帶寬。

最終新技術(shù)的發(fā)展將取決于不同運(yùn)營(yíng)商的觀點(diǎn)和他們的長(zhǎng)期網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃目標(biāo)。這些影響導(dǎo)致了兩種不同的技術(shù)。因此,對(duì)于以ATM為回傳方案實(shí)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。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(diǎn),伴隨光纖在網(wǎng)絡(luò)中的深入普及,EFM將成為這場(chǎng)向光纖遷移的目標(biāo)。

基于以太網(wǎng)的分布式DSLAM架構(gòu)

隨著以太網(wǎng)DSLAM的演進(jìn),微型DSLAM的部署將日益普遍。微型DSLAM方案允許在遠(yuǎn)端布置小型高性價(jià)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(jià)格將非常昂貴。微型DSLAM非常適合用于分布式架構(gòu)。

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。通過簡(jiǎn)單地配置帶ADSL-2、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?yàn)檫@是最常用的配置。

這些DSLAM應(yīng)能平滑升級(jí),可以從簡(jiǎn)單的低密度微型DSLAM一直升級(jí)到支持上千用戶線的大型中心局DSLAM。從通用的線卡開始,可以通過往卡上簡(jiǎn)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(gè)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(shí)現(xiàn)堆疊。在采用以太網(wǎng)上行鏈路時(shí),它們還可以通過獨(dú)立的外部以太網(wǎng)交換機(jī)實(shí)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(jìn)機(jī)架內(nèi),從而構(gòu)成大型的DSLAM。

分布式DSLAM的優(yōu)點(diǎn)

分布式架構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)幫助它們目前變得流行起來。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(dú)立的遠(yuǎn)端DSLAM)。微型DSLAM裝置采用非常方便的“按增長(zhǎng)支付”方法,可以通過多個(gè)盒子的“堆疊”來增加用戶數(shù)量。

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。它允許通過千兆以太網(wǎng)鏈路來遠(yuǎn)程連接線卡,并對(duì)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?yàn)楸仨毤泄芾?。

同時(shí)線卡還能實(shí)現(xiàn)空間和邏輯組播,節(jié)省設(shè)備帶寬,并簡(jiǎn)化上行鏈路卡組播。上行鏈路卡要求組播只基于每個(gè)單卡而不是基于每個(gè)連接。

當(dāng)用戶由同一塊線卡提供服務(wù)時(shí),微型DSLAM還能實(shí)現(xiàn)對(duì)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。因?yàn)榻档土松闲墟溌房ǖ囊?因此可以實(shí)現(xiàn)升級(jí)性能好、基于“按增長(zhǎng)支付”機(jī)架的解決方案。

DSLAM機(jī)架的入門價(jià)在機(jī)架只有部分被使用時(shí)會(huì)低很多。例如,如果在有16個(gè)卡的集中式機(jī)架中只配置兩塊“啞”線卡,那么冗余成本、更高價(jià)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(jī)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。

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(chǎng)發(fā)展要求。微型DSLAM上的智能業(yè)務(wù)處理器允許通過簡(jiǎn)單的軟件升級(jí)來實(shí)現(xiàn)新功能的增加,同時(shí)能夠避免代價(jià)高昂的現(xiàn)場(chǎng)硬件升級(jí)。

隨著對(duì)DSLAM的數(shù)據(jù)包處理和吞吐量要求的增加,總的市場(chǎng)趨勢(shì)將朝著分布式架構(gòu)發(fā)展。現(xiàn)在這種分布式架構(gòu)已經(jīng)變得經(jīng)濟(jì)可行,這是因?yàn)椴捎昧藢ｉT針對(duì)這種應(yīng)用開發(fā)的低成本接入網(wǎng)絡(luò)處理器。

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(shì),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。

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。

1. 靈活性

對(duì)于能夠構(gòu)成任意級(jí)別的DSLAM的可升級(jí)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。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)。

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(duì)主要軟件進(jìn)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。

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、修整和更改的復(fù)雜度更高的全功能三重業(yè)務(wù)。新的需求應(yīng)該只通過軟件的升級(jí)就能實(shí)現(xiàn)。

4. 經(jīng)濟(jì)性

在提供上面提到的功能時(shí),必須有一個(gè)合理的成本平衡點(diǎn),它使得業(yè)務(wù)的部署經(jīng)濟(jì)可行。微型DSLAM必須是一個(gè)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(chǔ)器,提供允許簡(jiǎn)單路由的數(shù)據(jù)包,并能采用低成本的PCB設(shè)計(jì)。

上述各項(xiàng)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。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；

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；

4. 成熟的策略和統(tǒng)計(jì)功能；

5. 緩沖管理、擁塞控制和業(yè)務(wù)調(diào)度功能。

針對(duì)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(jìn),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。進(jìn)一步說,實(shí)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(shí),進(jìn)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(shí)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(gè)整合了IP路由器的DSLAM。用戶的PVC在這里實(shí)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(gè)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。此時(shí)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(gè)ISP的小型網(wǎng)絡(luò)中,或者用于不想提供IP業(yè)務(wù)的運(yùn)營(yíng)商。

DSLAM用作具有VLAN映射功能的橋--此時(shí)的DSLAM橋采用以太網(wǎng)成幀技術(shù),并為每個(gè)用戶追加不同的 VLAN標(biāo)識(shí)。由于以太網(wǎng)交換機(jī)通常是透明地建立隧道連接而不去了解每個(gè)標(biāo)識(shí),因此交換機(jī)中不需要采取任何措施,而且每個(gè)用戶也不會(huì)由位于二層上的BRAS進(jìn)行分離。因?yàn)槎拥倪@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。通過采用1q標(biāo)簽作為標(biāo)識(shí)符,可以為商業(yè)用戶提供簡(jiǎn)單形式的QoS。

DSLAM用于直接橋接--這非常簡(jiǎn)單,因?yàn)樗且粋€(gè)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。這種架構(gòu)能夠與PPPoE配合得非常好,用戶身份可以由PPPoE會(huì)話ID來維持。

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(huì)話。因此所有ISP的會(huì)話都使用相同的隧道。顯然,為了保證彈性,運(yùn)營(yíng)商可以創(chuàng)建后備隧道。集中式BRAS群從DSLAM開始終結(jié)隧道,而DSLAM和BRAS之間的整個(gè)網(wǎng)絡(luò)都基于IP協(xié)議。

作者:Sachin Kumar Jain

高級(jí)軟件工程師

HPC-DSL業(yè)務(wù)部

意法半導(dǎo)體公司