IP-DSLAM的组网应用策略
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© 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
IP 技 术
广东通信技术
2003 年
25 线 ADSL 设备的造价相当 。考虑到 DSLAM 设备技术 发展使单卡或单框的端口密度越来越高和 DSLAM 设 备的级联功能 , 使得连接在 ATM 交换机上单端口的用 户线路数已经可以超过 1000 ,而且考虑到 ADSL 设备的 中心局 (或接入网端局) 应用模式等种种因素 ; 取单个 DSLAM 设备 (含 DSLAM 设备之间的级联) 的初次规划 用户数为 250 ,则 ATM 交换机在 ADSL 接入网络设备的 总造价中不足 1/ 10 。依照目前的资费标准进行估算 ,取 单用户每月的运营收益为 100 , ATM 交换机的建设成 本取为设备造价的 1. 25 倍 , 则 ADSL 接入网络中 ATM 交换机的建设成本 (如表 2 所示) 将在不足 1 个月内即 可实现回收 。但是 , 若单个 DSLAM 设备的初次规划用 户数下降到 25 , 则 ATM 交换机在 ADSL 接入网络设备 的总造价中接近 1/ 2 , 而相应的设备回收期将延长 10 个月 。
以得出结论 : 目前用于 ADSL 宽带接入的 IP - DSLAM , 其上行以太网接口应以百兆接口为主 , 并且在接入网 络结构中需采用以太网交换机来实现用户 (流量) 的汇 聚。
当宽带流媒体视频业务和基于 IP 的可视通讯业务 在未来成为宽带业务的主流后 , 每个拨号用户的承诺 预留带宽 b 取为 512 kbit/ s ,线路集线比 K取为 4 ,以太 网接口的平均带宽效率 r 取为 0. 9 ,ATM 接口的平均带 宽效率 r 取为 0. 8 , 则对于 BNAS 上 100 Mbit/ s 以太网 接口 , 可实现的汇集用户数 (如表 1 所示) 为 703 ; 对于 BNAS 上 ATM / STM - 1 接口 , 可实现的汇集用户数为
© 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
第 9期
叶宇煦等 : IP - DSLAM 的组网应用策略
IP 技 术
图 3 三层 IP - DSLAM 设备构成的宽带接入网络结构
线) 用户分配一个 VLAN ID 来实现用户的识别和管理 控制 ; 而对于 BNAS 上相同以太网接口接入的拨号用 户 , 则共享一个相同 ID 的 VLAN , 并通过用户帐号来实 现用户识别和管理控制 , 这样可大大压缩 VLAN ID 的 数量 , 从而使 VLAN ID 在 (基于 BNAS 以太网端口的) 接入层规划成为现实 ; 同时不同 DSLAM 还可通过共享 一个相同 ID 的 VLAN 来实现对 DSLAM 设备的管理 。
2 IP - DSLAM 的典型组网和技术应用 策略
叶宇煦
黄勇军 章家宏
高级工程师 , 中国电信集团广州研发中心 (广东省电信 有限公司科学技术研究院) 。 高级工程师 ,广东省电信有限公司 。 工程师 ,安徽省电信公司铜陵分公司 。
由于目前公众 ADSL 接入业务普遍采用了 PPPo E 的用户认证机制 , 因此考虑到与现有宽带接入服务器 的配合 , 要求 IP - DSLAM 实现 ATM 信元至以太网帧 的二层转换 ,同时提供以太网上行接口 。与由传统 ATM 上行的 DSLAM 设备构成的宽带接入网络的拓扑结构 (如图 1 所示) 类似 , 二层 IP - DSLAM 设备构成的宽带 接入网 (如图 2 所示) 中仍需采用宽带接入服务器 BNAS 来终结和汇聚 PPPo E 拨号的用户流量 。
若以每线 ADSL 局端和用户端设备的综合平均造 价为 800 进行估算 , ATM 交换机的单端口造价与
表 2 采用 A TM 上行 DSLAM 设备的 ADSL 接入网络规划建设成本分析
注 :A TM 交换机单端口设备造价取为 20 000 ,A TM 交换机的建设成本取为设备造价的 1. 25 倍 ,每线 ADSL 局端和用户端设备的综合平均造价为 800 , 单用户每月的运营收益为 100 。 23
对于二层 DSLAM 设备构成的宽带接入网络的组 网规划 ,往往可以采用带宽预留分配法来进行 : 对于拨 号用户 , 若每个用户的承诺预留带宽为 b , 由于业务带 宽统计需求造成的线路集线比为 K, 对应 BNAS 与交 换机之间接口的带宽为 B , 考虑其接口带宽效率为 r , 则该 BNAS 上该类接口可汇集的用户数 N 可表示为 :
IP 技 术
广东通信技术
2003 年
图 1 采用 A TM 上行接口的 DSLAM 设备构成的宽带接入网络结构 表 1 BNAS 上各类接口的规划汇集用户数
注 :以太网接口的平均带宽效率 r 取为 0. 9 ,A TM 接口的平均带宽效率 r 取为 0. 8
图 2 采用 Ethernet 上行接口的 DSLAM 设备构成的宽带接入网络结构
由于在图 1 中所示的 ATM 交换机无需具备信令功 能 , 因此其不能成为真正意义上的交换机 ; 它的主要作 用则是作为 ATM 复用器来实现 PVC 的交叉复用功能 , 目前该类设备的单端口造价约为 20 000 。而在 IP DSALM 构成的宽带接入网络结构中 , 用于远距离传输 的一对百兆以太网光电转换器的造价约为 3 000 , 二 层以太网交换机的百兆电端口平均造价相对更低 。因 此采用 IP - DSLAM 可以减少宽带接入网络的成本 ; 但 是 由 于 ADSL 接 入 网 络 的 成 本 主 要 集 中 在 大 量 的 DSLAM 端口和 CPE 设备上 , 因 DSLAM 上行接口的
3 ADSL 接入网络的规划建设成本分析
由于目前公众数据网中采用的 IP - DSLAM 以二层 (即链路层) 设备为主 , 因此本文的讨论将主要集中在 二层 IP - DSLAM 上 。观察和比较图 1 和图 2 可知 , IP DSALM 和 ATM - DSLAM 构成的宽带接入网络的结构 基本相同 。而从网络建设上来看 ,两种接入网络的成本 差异主要集中在以太网交换机和 ATM 交换机的差异 上。
以太网接口 , 可实现的汇集用户数为 7. 03 ×103 ; 对于
BNAS 上 ATM / STM - 1 接口 , 可实现的汇集用户数为
9. 72 ×103 ; 对应于 BNAS 上 1 Gbit/ s 以太网接口 ,可实
现的汇集用户数为 70. 3 ×103。因此按照上述估算 , 可
21
© 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
2003 年 9 月第 23 卷第 9 期 Vol . 23 No . 9 Setemper 2003
广东通信技术
GUAN GDON G COMMUNICATION TECHNOLO GY
IP 技 术
IP - DSLAM的组网应用策略
Internetworking Strategies of IP - DSLAM
叶宇煦
黄勇军
章家宏
(广东省电信有限公司科学技术研究院) (广东省电信有限公司) (安徽省电信公司)
摘 要 探讨了 IP - DSLAM 设备的分类 ; 给出了几种 IP - DSLAM 的典型组网方案 ,进行了相应的技术应用策略
分析 , 包括 BNAS 上各类接口的规划汇集用户数估算 , IP - DSLAM 的 VLAN 技术应用策略和 ADSL 接入网络的规划建设 成本分析 。
通过 DSLAM 的规划建设成本分析 , 可以形成如下 结论 : 在单个 DSLAM 设备 (含 DSLAM 设备之间的级 联) 的规划用户数较大 (如大于 250) 的地区 , 如大型端 局所在地或市区城镇 , DSLAM 设备 IP 化并未呈现出明 显的建设成本优势 ; 而在单个 DSLAM 设备的规划用户 数较小 (如小于 250) 的地区 ,如小型接入网机房局所或 郊县农村地区 , IP - DSLAM 则开始呈现出建设成本回
N = rB K/ b
( 1)
考虑到目前主流的宽带业务仍为 Internet 接入业
务 , 若每个拨号用户的承诺预留带宽 b 取为 128 kbit/ s ,
以太网接口的平均带宽效率 r 取为 0. 9 , ATM 接口的平
均带宽效率 r 取为 0. 8 ,线路集线比 K取为 4 时 ,根据
(1) 式进行估算可知 , 对于 BNAS 上 100 Mbit/ s 以太网
22
972 ; 对应于 BNAS 上 1 Gbit/ s 以太网接口 ,可实现的汇 集用户数为 7. 03 ×103。
根据宽带用户接入网络可运营和可管理的技术要 求 , 拨号和专线用户均应由统一的业务管理系统 SMS (即 AAA 认证服务器和后台业务管理系统) 来提供用户 管理 。由于 VLAN 技术中单端口 ID 的分配小于 4 ×103 , 按照上述 BNAS 单端口汇集用户数的估算 ,为每个用户 分配一个特定的 ID 来实现用户的识别和管理成为不 现实 。因此采用以太网 VLAN 技术来进行 ADSL 用户的 识别和管理存在一个策略问题 : 对于互联网 (带宽独享 的) 专线用户 , IP - DSLAM 以太网上行接口为每个 (专
而采用三层 IP - DSLAM 则可以使宽带接入网络的 结构 (如图 3 所示) 进一步简化 , 由于 DSLAM 设备将 BNAS 的功能集成于一身 , DSLAM 在用户侧可以直接 实现用户的认证 、识别和管理 , 而在网络侧则可以直接 上连 IP 城域网设备 , 并提供 IP 管理通道 。但是由于 DSLAM 成为用户认证设备 , 城域网中采用 Radius 协议 的认证设备 (与图 2 相比) 相应增加了 m × n 倍 ,其中 m 在图 2 中表示单台 BNAS 对应的以太网交换机数量 , n 在图 2 中表示单台以太网交换机对应的 DSLAM 的数 量 , Radius 客户机呈现分布化的趋势 , 而用户业务管理 系统的数据处理能力要求则并没有因网络结构的变化 而有所增加 。
接口 , 可实现的汇集用户数 (如表 1 所示) 为 2. 81 ×
103 ; 对于 BNAS 上 ATM / STM - 1 接口 ,可实现的汇集
用户数为 3. 89 ×103 ; 对应于 BNAS 上 1 Gbit/ s 以太网
接口 , 可实现的汇集用户数为 28. 1 ×103。而当线路集
线比 K大胆地取为 10 时 , 则对于 BNAS 上 100 Mbit/ s
关键词 宽带接入网 ADSL DSLAM 组网策略 网络结构
1 前言
随着 ADSL 宽带接入技术的普及和发展 , 同时为 了适应 IP 城域骨干网宽带接入的需要 , ADSL 局端设 备 DSLAM 开始提供以太网上行接口 ,这类设备统称为 “IP - DSALM”。由于 ADSL 线路普遍采用了 ATM 传送 模式 ,业已成熟并广泛应用的传统 DSALM 设备普遍采 用了 ATM 交换机制并提供 ATM 上行接口 。而 IP DSLAM 设备根据所采用的交换机制则可分为两类 : 一 类为采用 ATM 交换机制 , 同时提供以太网上行接口 , 其主流的实现方式为仅提供 ATM 至以太网的链路层 转换 , 但也有些设备在其上行以太网接口板卡上甚至 实现了网络层的认证和路由的功能 ; 而另一类则考虑 到当前绝大多数实用的 VDSL 线路采用了以太网传送 模式 , 而且面向公众宽带数据接入市场 , 存在着将 ADSL 与 VDSL 设备集成的需要 , DSLAM 设备采用了 以太网交换机制 , 从而使 ADSL 线路中 ATM 信元至以 太网帧的转换在线路板卡上实现 ; 由于这类设备采用 了以太网交换机制 , 因此也较容易实现网络层的认证 和路由的功能 。另外 , IP - DSLAM 设备还可根据其协 议层次功能的实现分为二层 (即链路层) IP - DSLAM 和三层 (即网络层) IP - DSLAM。
IP 技 术
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2003 年
25 线 ADSL 设备的造价相当 。考虑到 DSLAM 设备技术 发展使单卡或单框的端口密度越来越高和 DSLAM 设 备的级联功能 , 使得连接在 ATM 交换机上单端口的用 户线路数已经可以超过 1000 ,而且考虑到 ADSL 设备的 中心局 (或接入网端局) 应用模式等种种因素 ; 取单个 DSLAM 设备 (含 DSLAM 设备之间的级联) 的初次规划 用户数为 250 ,则 ATM 交换机在 ADSL 接入网络设备的 总造价中不足 1/ 10 。依照目前的资费标准进行估算 ,取 单用户每月的运营收益为 100 , ATM 交换机的建设成 本取为设备造价的 1. 25 倍 , 则 ADSL 接入网络中 ATM 交换机的建设成本 (如表 2 所示) 将在不足 1 个月内即 可实现回收 。但是 , 若单个 DSLAM 设备的初次规划用 户数下降到 25 , 则 ATM 交换机在 ADSL 接入网络设备 的总造价中接近 1/ 2 , 而相应的设备回收期将延长 10 个月 。
以得出结论 : 目前用于 ADSL 宽带接入的 IP - DSLAM , 其上行以太网接口应以百兆接口为主 , 并且在接入网 络结构中需采用以太网交换机来实现用户 (流量) 的汇 聚。
当宽带流媒体视频业务和基于 IP 的可视通讯业务 在未来成为宽带业务的主流后 , 每个拨号用户的承诺 预留带宽 b 取为 512 kbit/ s ,线路集线比 K取为 4 ,以太 网接口的平均带宽效率 r 取为 0. 9 ,ATM 接口的平均带 宽效率 r 取为 0. 8 , 则对于 BNAS 上 100 Mbit/ s 以太网 接口 , 可实现的汇集用户数 (如表 1 所示) 为 703 ; 对于 BNAS 上 ATM / STM - 1 接口 , 可实现的汇集用户数为
© 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
第 9期
叶宇煦等 : IP - DSLAM 的组网应用策略
IP 技 术
图 3 三层 IP - DSLAM 设备构成的宽带接入网络结构
线) 用户分配一个 VLAN ID 来实现用户的识别和管理 控制 ; 而对于 BNAS 上相同以太网接口接入的拨号用 户 , 则共享一个相同 ID 的 VLAN , 并通过用户帐号来实 现用户识别和管理控制 , 这样可大大压缩 VLAN ID 的 数量 , 从而使 VLAN ID 在 (基于 BNAS 以太网端口的) 接入层规划成为现实 ; 同时不同 DSLAM 还可通过共享 一个相同 ID 的 VLAN 来实现对 DSLAM 设备的管理 。
2 IP - DSLAM 的典型组网和技术应用 策略
叶宇煦
黄勇军 章家宏
高级工程师 , 中国电信集团广州研发中心 (广东省电信 有限公司科学技术研究院) 。 高级工程师 ,广东省电信有限公司 。 工程师 ,安徽省电信公司铜陵分公司 。
由于目前公众 ADSL 接入业务普遍采用了 PPPo E 的用户认证机制 , 因此考虑到与现有宽带接入服务器 的配合 , 要求 IP - DSLAM 实现 ATM 信元至以太网帧 的二层转换 ,同时提供以太网上行接口 。与由传统 ATM 上行的 DSLAM 设备构成的宽带接入网络的拓扑结构 (如图 1 所示) 类似 , 二层 IP - DSLAM 设备构成的宽带 接入网 (如图 2 所示) 中仍需采用宽带接入服务器 BNAS 来终结和汇聚 PPPo E 拨号的用户流量 。
若以每线 ADSL 局端和用户端设备的综合平均造 价为 800 进行估算 , ATM 交换机的单端口造价与
表 2 采用 A TM 上行 DSLAM 设备的 ADSL 接入网络规划建设成本分析
注 :A TM 交换机单端口设备造价取为 20 000 ,A TM 交换机的建设成本取为设备造价的 1. 25 倍 ,每线 ADSL 局端和用户端设备的综合平均造价为 800 , 单用户每月的运营收益为 100 。 23
对于二层 DSLAM 设备构成的宽带接入网络的组 网规划 ,往往可以采用带宽预留分配法来进行 : 对于拨 号用户 , 若每个用户的承诺预留带宽为 b , 由于业务带 宽统计需求造成的线路集线比为 K, 对应 BNAS 与交 换机之间接口的带宽为 B , 考虑其接口带宽效率为 r , 则该 BNAS 上该类接口可汇集的用户数 N 可表示为 :
IP 技 术
广东通信技术
2003 年
图 1 采用 A TM 上行接口的 DSLAM 设备构成的宽带接入网络结构 表 1 BNAS 上各类接口的规划汇集用户数
注 :以太网接口的平均带宽效率 r 取为 0. 9 ,A TM 接口的平均带宽效率 r 取为 0. 8
图 2 采用 Ethernet 上行接口的 DSLAM 设备构成的宽带接入网络结构
由于在图 1 中所示的 ATM 交换机无需具备信令功 能 , 因此其不能成为真正意义上的交换机 ; 它的主要作 用则是作为 ATM 复用器来实现 PVC 的交叉复用功能 , 目前该类设备的单端口造价约为 20 000 。而在 IP DSALM 构成的宽带接入网络结构中 , 用于远距离传输 的一对百兆以太网光电转换器的造价约为 3 000 , 二 层以太网交换机的百兆电端口平均造价相对更低 。因 此采用 IP - DSLAM 可以减少宽带接入网络的成本 ; 但 是 由 于 ADSL 接 入 网 络 的 成 本 主 要 集 中 在 大 量 的 DSLAM 端口和 CPE 设备上 , 因 DSLAM 上行接口的
3 ADSL 接入网络的规划建设成本分析
由于目前公众数据网中采用的 IP - DSLAM 以二层 (即链路层) 设备为主 , 因此本文的讨论将主要集中在 二层 IP - DSLAM 上 。观察和比较图 1 和图 2 可知 , IP DSALM 和 ATM - DSLAM 构成的宽带接入网络的结构 基本相同 。而从网络建设上来看 ,两种接入网络的成本 差异主要集中在以太网交换机和 ATM 交换机的差异 上。
以太网接口 , 可实现的汇集用户数为 7. 03 ×103 ; 对于
BNAS 上 ATM / STM - 1 接口 , 可实现的汇集用户数为
9. 72 ×103 ; 对应于 BNAS 上 1 Gbit/ s 以太网接口 ,可实
现的汇集用户数为 70. 3 ×103。因此按照上述估算 , 可
21
© 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
2003 年 9 月第 23 卷第 9 期 Vol . 23 No . 9 Setemper 2003
广东通信技术
GUAN GDON G COMMUNICATION TECHNOLO GY
IP 技 术
IP - DSLAM的组网应用策略
Internetworking Strategies of IP - DSLAM
叶宇煦
黄勇军
章家宏
(广东省电信有限公司科学技术研究院) (广东省电信有限公司) (安徽省电信公司)
摘 要 探讨了 IP - DSLAM 设备的分类 ; 给出了几种 IP - DSLAM 的典型组网方案 ,进行了相应的技术应用策略
分析 , 包括 BNAS 上各类接口的规划汇集用户数估算 , IP - DSLAM 的 VLAN 技术应用策略和 ADSL 接入网络的规划建设 成本分析 。
通过 DSLAM 的规划建设成本分析 , 可以形成如下 结论 : 在单个 DSLAM 设备 (含 DSLAM 设备之间的级 联) 的规划用户数较大 (如大于 250) 的地区 , 如大型端 局所在地或市区城镇 , DSLAM 设备 IP 化并未呈现出明 显的建设成本优势 ; 而在单个 DSLAM 设备的规划用户 数较小 (如小于 250) 的地区 ,如小型接入网机房局所或 郊县农村地区 , IP - DSLAM 则开始呈现出建设成本回
N = rB K/ b
( 1)
考虑到目前主流的宽带业务仍为 Internet 接入业
务 , 若每个拨号用户的承诺预留带宽 b 取为 128 kbit/ s ,
以太网接口的平均带宽效率 r 取为 0. 9 , ATM 接口的平
均带宽效率 r 取为 0. 8 ,线路集线比 K取为 4 时 ,根据
(1) 式进行估算可知 , 对于 BNAS 上 100 Mbit/ s 以太网
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972 ; 对应于 BNAS 上 1 Gbit/ s 以太网接口 ,可实现的汇 集用户数为 7. 03 ×103。
根据宽带用户接入网络可运营和可管理的技术要 求 , 拨号和专线用户均应由统一的业务管理系统 SMS (即 AAA 认证服务器和后台业务管理系统) 来提供用户 管理 。由于 VLAN 技术中单端口 ID 的分配小于 4 ×103 , 按照上述 BNAS 单端口汇集用户数的估算 ,为每个用户 分配一个特定的 ID 来实现用户的识别和管理成为不 现实 。因此采用以太网 VLAN 技术来进行 ADSL 用户的 识别和管理存在一个策略问题 : 对于互联网 (带宽独享 的) 专线用户 , IP - DSLAM 以太网上行接口为每个 (专
而采用三层 IP - DSLAM 则可以使宽带接入网络的 结构 (如图 3 所示) 进一步简化 , 由于 DSLAM 设备将 BNAS 的功能集成于一身 , DSLAM 在用户侧可以直接 实现用户的认证 、识别和管理 , 而在网络侧则可以直接 上连 IP 城域网设备 , 并提供 IP 管理通道 。但是由于 DSLAM 成为用户认证设备 , 城域网中采用 Radius 协议 的认证设备 (与图 2 相比) 相应增加了 m × n 倍 ,其中 m 在图 2 中表示单台 BNAS 对应的以太网交换机数量 , n 在图 2 中表示单台以太网交换机对应的 DSLAM 的数 量 , Radius 客户机呈现分布化的趋势 , 而用户业务管理 系统的数据处理能力要求则并没有因网络结构的变化 而有所增加 。
接口 , 可实现的汇集用户数 (如表 1 所示) 为 2. 81 ×
103 ; 对于 BNAS 上 ATM / STM - 1 接口 ,可实现的汇集
用户数为 3. 89 ×103 ; 对应于 BNAS 上 1 Gbit/ s 以太网
接口 , 可实现的汇集用户数为 28. 1 ×103。而当线路集
线比 K大胆地取为 10 时 , 则对于 BNAS 上 100 Mbit/ s
关键词 宽带接入网 ADSL DSLAM 组网策略 网络结构
1 前言
随着 ADSL 宽带接入技术的普及和发展 , 同时为 了适应 IP 城域骨干网宽带接入的需要 , ADSL 局端设 备 DSLAM 开始提供以太网上行接口 ,这类设备统称为 “IP - DSALM”。由于 ADSL 线路普遍采用了 ATM 传送 模式 ,业已成熟并广泛应用的传统 DSALM 设备普遍采 用了 ATM 交换机制并提供 ATM 上行接口 。而 IP DSLAM 设备根据所采用的交换机制则可分为两类 : 一 类为采用 ATM 交换机制 , 同时提供以太网上行接口 , 其主流的实现方式为仅提供 ATM 至以太网的链路层 转换 , 但也有些设备在其上行以太网接口板卡上甚至 实现了网络层的认证和路由的功能 ; 而另一类则考虑 到当前绝大多数实用的 VDSL 线路采用了以太网传送 模式 , 而且面向公众宽带数据接入市场 , 存在着将 ADSL 与 VDSL 设备集成的需要 , DSLAM 设备采用了 以太网交换机制 , 从而使 ADSL 线路中 ATM 信元至以 太网帧的转换在线路板卡上实现 ; 由于这类设备采用 了以太网交换机制 , 因此也较容易实现网络层的认证 和路由的功能 。另外 , IP - DSLAM 设备还可根据其协 议层次功能的实现分为二层 (即链路层) IP - DSLAM 和三层 (即网络层) IP - DSLAM。