新型城域網(wǎng)八大新技術(shù)助力網(wǎng)絡(luò )優(yōu)化

 
IP城域網(wǎng)是一個(gè)城市地域范圍內的IP網(wǎng)絡(luò )，作為互聯(lián)網(wǎng)的一部分，為用戶(hù)提供基于IP的各種業(yè)務(wù)。國內城域網(wǎng)從上世紀90年代末開(kāi)始出現，起初形式非常簡(jiǎn)單，往往是作為IP骨干網(wǎng)的一些延伸POP節點(diǎn)，后逐步形成具有接入、匯接、核心等層次和單獨AS域的完整IP網(wǎng)絡(luò )。 

從目前網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的發(fā)展趨勢看，通信網(wǎng)絡(luò )向IP的融合是不可逆轉的大趨勢，IP將成為各種通信應用統一的網(wǎng)絡(luò )平臺。英國老牌運營(yíng)商BT正在打造其新一代統一網(wǎng)絡(luò )平臺(21世紀網(wǎng)絡(luò ))，中國電信也在建設其新一代的IP骨干網(wǎng)CN2，意圖作為下一代多業(yè)務(wù)承載平臺，統一承載NGN、3G、IPTV、企業(yè)互聯(lián)及互聯(lián)網(wǎng)等各種業(yè)務(wù)。城域網(wǎng)作為IP網(wǎng)絡(luò )最貼近用戶(hù)和業(yè)務(wù)的部分，其多業(yè)務(wù)承載能力，對于通信網(wǎng)絡(luò )的IP融合至關(guān)重要。以多業(yè)務(wù)承載能力的提升為目標的城域網(wǎng)改造優(yōu)化，將是未來(lái)幾年國內外電信運營(yíng)商關(guān)注的重點(diǎn)。 

相對于骨干網(wǎng)，城域網(wǎng)規模龐大、技術(shù)復雜，其優(yōu)化改造工作涉及大量的投資，本文將對城域網(wǎng)優(yōu)化改造中的一些技術(shù)熱點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)行探討和分析。 

網(wǎng)絡(luò )結構 

城域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )結構多遵循接入、匯接、核心三個(gè)層次的網(wǎng)絡(luò )模型進(jìn)行設計和建設。該模型為園區網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )結構模型，本質(zhì)上是以太技術(shù)為基礎的，開(kāi)放、松散的多點(diǎn)接入模型。在城域網(wǎng)建設之初，由于網(wǎng)絡(luò )結構簡(jiǎn)單，業(yè)務(wù)控制能力要求不高，城域網(wǎng)本身就可以看作一個(gè)放大了的園區網(wǎng)，該結構模型有其合理之處。然而隨著(zhù)業(yè)務(wù)和網(wǎng)絡(luò )發(fā)展，尤其是寬帶業(yè)務(wù)的跨越性發(fā)展，ADSL+寬帶接入服務(wù)器(BRAS)和PPPoE撥號接入的業(yè)務(wù)模式，極大的顛覆了三層網(wǎng)絡(luò )結構模型。BRAS設備的功能定位，體現了電信級IP網(wǎng)絡(luò )對用戶(hù)和業(yè)務(wù)的集中開(kāi)通、控制、管理的需求，是松散的IP網(wǎng)絡(luò )向可管理、可控制、可維護的電信級IP網(wǎng)絡(luò )演進(jìn)的關(guān)鍵環(huán)節，因此，也需要一個(gè)新的網(wǎng)絡(luò )結構模型，對城域網(wǎng)內各種功能模塊進(jìn)行重新劃分和定位。 

目前國際上各標準化組織或行業(yè)論壇對于城域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )結構模型的定義基本一致，將城域網(wǎng)從功能上劃分為比較清晰的4個(gè)層次，由上到下分別是： 

核心層 

IETF術(shù)語(yǔ)為P，DSL論壇術(shù)語(yǔ)為regional network，指由路由器組成的本地核心網(wǎng)絡(luò )，其功能定位于數據包的快速I(mǎi)P或MPLS轉發(fā)。 

業(yè)務(wù)控制層 

IETF術(shù)語(yǔ)為N-PE，DSL論壇術(shù)語(yǔ)為Broadband network gateway，專(zhuān)指業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)設備(如BRAS和業(yè)務(wù)路由器)組成的網(wǎng)絡(luò )層面，相對于核心層，業(yè)務(wù)控制層處于IP路由網(wǎng)絡(luò )的邊緣，是IP網(wǎng)絡(luò )和接入網(wǎng)絡(luò )的邊界，其主要功能是終結用戶(hù)的接入，并實(shí)現集中的業(yè)務(wù)提供、控制和管理(如實(shí)現PPPoE終結和認證、專(zhuān)線(xiàn)接入網(wǎng)關(guān)、MPLSPE、IGMP終結業(yè)務(wù)提供功能，以及業(yè)務(wù)分類(lèi)、標記、速率限制和流量整形等業(yè)務(wù)控制功能)。 

匯聚層 

IETF和DSL術(shù)語(yǔ)都是Aggregation。匯聚層位于業(yè)務(wù)控制層之下，實(shí)現用戶(hù)物理或邏輯接入通道到業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)的二層匯聚。如ATM網(wǎng)絡(luò )將ADSL用戶(hù)接入PVC匯聚到BRAS，從整個(gè)網(wǎng)絡(luò )結構來(lái)看，實(shí)現的就是匯聚層功能。目前，由于以太技術(shù)在用戶(hù)網(wǎng)絡(luò )和接入技術(shù)中的主導地位越來(lái)越明顯，以太匯聚也成為匯聚層的主導性功能，匯聚層的各種設備和技術(shù)，本質(zhì)上都是為了實(shí)現用戶(hù)接入VLAN到業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)的匯聚功能。 

接入層 

IETF術(shù)語(yǔ)為U-PE，DSL論壇術(shù)語(yǔ)為Access node。接入層由提供用戶(hù)物理接入的接入點(diǎn)設備組成，對于xDSL接入方式，為DSLAM；對于LAN接入方式，為接入交換機。接入層實(shí)現的功能包括用戶(hù)的鏈路層和物理層接入，并作簡(jiǎn)單的二層接入控制，接入層不需也無(wú)法實(shí)現復雜的IP接入控制功能。 

上述網(wǎng)絡(luò )結構模型，功能層次簡(jiǎn)潔清晰，其關(guān)鍵點(diǎn)在于引入了專(zhuān)門(mén)的業(yè)務(wù)控制層，實(shí)現集中的業(yè)務(wù)提供、控制和管理。同時(shí)，業(yè)務(wù)控制層為二層網(wǎng)絡(luò )和三層網(wǎng)絡(luò )提供了清晰的界面，有利于網(wǎng)絡(luò )設備功能的專(zhuān)一化和簡(jiǎn)單化，為實(shí)現城域網(wǎng)多業(yè)務(wù)承載能力，奠定了結構性基礎。 

接入技術(shù) 目前國內占主導的接入技術(shù)為xDSL技術(shù)，其中又以ADSL為主。ADSL技術(shù)自誕生起，選擇ATM作為其鏈路層技術(shù)，實(shí)現DSLAM到用戶(hù)CPE和BRAS之間的鏈路層傳送。由于A(yíng)TM設備造價(jià)高、技術(shù)發(fā)展緩慢、網(wǎng)絡(luò )容量小，最主要因素是ATM與用戶(hù)CPE設備和城域網(wǎng)設備所采用的大量以太技術(shù)的錯位，使得ATM在DSLAM上的采用技術(shù)越來(lái)越不適應網(wǎng)絡(luò )和業(yè)務(wù)的發(fā)展。目前，DSL論壇已經(jīng)開(kāi)始大力推動(dòng)DSLAM及其匯聚技術(shù)的以太化轉變，可以預見(jiàn)的是，以太內核和以太上行的DSLAM設備將成為主流。而采用以太作為上下用戶(hù)和網(wǎng)絡(luò )層鏈路層協(xié)議的VDSL技術(shù)的逐步成熟，更加體現了中近期以太技術(shù)在接入網(wǎng)內的主導地位。 

另外，更高接入速率xDSL技術(shù)的成熟和發(fā)展，如ADSL2+和VDSL等技術(shù)，也為銅線(xiàn)接入這一傳統電信運營(yíng)商占據巨大優(yōu)勢的接入方式，注入了新的生命力。 

用戶(hù)定位和識別技術(shù) 

基于以太技術(shù)的接入和匯聚方式，為用戶(hù)定位和識別帶來(lái)了挑戰。用戶(hù)定位和識別是指業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)及后臺系統對用戶(hù)物理定位信息的可獲知能力，具體到一個(gè)ADSL用戶(hù)，則為BRAS能夠獲取用戶(hù)所接入的ADSL用戶(hù)線(xiàn)的端口號，用于認證計費和授權中的用戶(hù)識別，防止盜號等事件的發(fā)生。傳統的基于A(yíng)TM技術(shù)的ADSL接入，用戶(hù)線(xiàn)端口信息會(huì )綁定到單獨的ATM PVC傳遞到BRAS，實(shí)現用戶(hù)識別和定位。在以太環(huán)境中，由于VLAN數量的限制，難以實(shí)現每個(gè)用戶(hù)到一個(gè)單獨的VLAN的綁定，而是采用多用戶(hù)共用一個(gè)VLAN接入BRAS，BRAS因此無(wú)法由VLAN信息獲取特定用戶(hù)線(xiàn)端口信息。 

針對此問(wèn)題，目前業(yè)界存在VLAN堆疊、VBAS、PPPoE tag和DHCP option 82幾種解決方案。 

VLAN堆疊通過(guò)引入層次化VLAN空間結構，擴展VLAN字段，從而保證每個(gè)用戶(hù)采用單獨VLAN接入BRAS，采用類(lèi)似ATM VP/VC機制，實(shí)現用戶(hù)標識的唯一性。同時(shí)為每個(gè)用戶(hù)建立到BRAS的單獨虛通道，實(shí)現虛通道層面上的用戶(hù)區分和隔離。VLAN堆疊作為IETF標準，設備支持程度高，與控制層面無(wú)關(guān)，尤其是在實(shí)現用戶(hù)定位和識別的同時(shí)，完成了用戶(hù)隔離，是較為理想的選擇。但在應用部署上，還面臨VLAN規劃的復雜性等挑戰。 

其余幾種方式，都是采用修改控制層面協(xié)議和技術(shù)的方式，即在用戶(hù)認證過(guò)程中，通過(guò)增加DSLAM和BRAS之間的控制信息交換，將DSLAM上的用戶(hù)線(xiàn)端口信息傳遞給BRAS。這些方式有些依賴(lài)于特定的設備和認證協(xié)議，有些作為專(zhuān)利技術(shù)，設備支持程度有限，而且無(wú)法同時(shí)實(shí)現用戶(hù)隔離，從長(cháng)遠來(lái)看，不是最佳選擇。 

以多業(yè)務(wù)承載能力的實(shí)現為目標的城域網(wǎng)優(yōu)化改造，是一個(gè)長(cháng)期、漸進(jìn)的過(guò)程，上面討論的一些問(wèn)題只是冰山一角，其它諸如QoS部署、組播業(yè)務(wù)開(kāi)展、企業(yè)互聯(lián)VPN實(shí)現等，作為城域網(wǎng)多業(yè)務(wù)承載的關(guān)鍵，有待于進(jìn)一步的研究、探討和實(shí)踐。 

匯聚層技術(shù) 匯聚層主要實(shí)現基于以太的匯聚，其可選的技術(shù)包括以下幾種：純粹以太技術(shù)，Ether over SDH(即MSTP)和Etherover MPLS(即VPLS)。純粹以太技術(shù)采用以太交換機樹(shù)狀拓樸組網(wǎng)，設備價(jià)格低廉，網(wǎng)絡(luò )邏輯拓樸和物理拓樸偶合度高，可擴展性良好，在OAM、QoS、網(wǎng)絡(luò )保護等方面的改進(jìn)，使其成為近期內匯聚層技術(shù)的最佳選擇。MSTP目前存在設備價(jià)格較高，擴展性不盡人意的弱點(diǎn)，但其優(yōu)秀的網(wǎng)絡(luò )保護能力和采用時(shí)分機制進(jìn)行QoS保證的能力，作為在QoS和網(wǎng)絡(luò )可用性方面有較高要求的客戶(hù)和業(yè)務(wù)的匯聚方式，有其明顯的優(yōu)勢。 

VPLS采用IP技術(shù)作為其底層傳輸手段，可以在樹(shù)狀拓樸下實(shí)現基于IP路由的靈活的路徑選擇和網(wǎng)絡(luò )保護，并能夠解決VLAN空間擴展的問(wèn)題，然而技術(shù)成熟度、標準化程度和設備價(jià)格上的弱點(diǎn)，使得VPLS在近期內難以作為主要的匯聚層技術(shù)實(shí)現大規模應用。