ADSL網(wǎng)絡(luò)中開展多播技術(shù)的探討

薛沛林
（中國電信集團廣州研發(fā)中心 數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)部 廣州510620）

　　摘 要 寬帶接入熱潮正在興起，各大電信運營商廣泛鋪設(shè)ADSL接入網(wǎng)絡(luò)。在ADSL網(wǎng)絡(luò)中能否開展多播這種增值業(yè)務(wù)一直是令人關(guān)注的課題。本文從寬帶接入網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和認證方式入手，分析開展多播業(yè)務(wù)的可行性，并對多播在ADSL網(wǎng)的未來應(yīng)用前景作了展望。


　　關(guān)鍵詞 ADSL網(wǎng)絡(luò) 多播 DSLAM BRAS PPPoE DHCP+Web



1 引言


　　在寬帶接入網(wǎng)領(lǐng)域，LAN接入和ADSL接入相互結(jié)合為各種用戶提供寬帶接入業(yè)務(wù)。從實際發(fā)展情況看，由于ADSL技術(shù)日益成熟，具有使用已經(jīng)鋪設(shè)的電話線作為接入線路的天然優(yōu)勢，已經(jīng)成為一種主要的，最具前景及競爭力的寬帶接入手段。以廣東電信為例，在2001年，全省22個本地網(wǎng)已對ADSL網(wǎng)絡(luò)進行了20幾萬線的大規(guī)模擴容，但不到一年，再次大規(guī)模擴容，達到50多萬線，翻了一倍，估計2003年還要翻倍。


　　隨著人們對帶寬需求的急劇增加和各種新應(yīng)用的不斷開展，不再滿足于簡單的高速上網(wǎng)了，多媒體視頻應(yīng)用逐漸成為新的業(yè)務(wù)需求。多媒體視頻應(yīng)用往往需要流媒體來傳輸，如果采用點對點方式，那么有多少個目的地就得傳輸多少份流媒體，所需的網(wǎng)絡(luò)帶寬與目的地的數(shù)目成正比，但如果采用多播方式，那么流媒體在源端只需傳輸一份，多播組內(nèi)的所有客戶端應(yīng)用均可以接收到，減少不必要的重疊發(fā)送，大大降低了網(wǎng)絡(luò)帶寬的占用。


　　基于ADSL網(wǎng)絡(luò)的迅猛發(fā)展，在ADSL網(wǎng)絡(luò)中能不能開展多播業(yè)務(wù)，如何開展多播業(yè)務(wù)一直是電信運營商極為關(guān)心的研究課題。


　　本文主要針對在現(xiàn)有的ADSL網(wǎng)絡(luò)上，根據(jù)多播技術(shù)的特點，探討ADSL網(wǎng)絡(luò)上多播技術(shù)開展的可行性，并分析了典型的認證接入?yún)f(xié)議對多播的支持能力，最后提出在ADSL網(wǎng)絡(luò)上開展多播業(yè)務(wù)的技術(shù)意見。


2 組網(wǎng)可行性研究


　　在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)方面，ADSL網(wǎng)接入設(shè)備DSLAM（DSL接入復(fù)用器）有ATM上行和以太網(wǎng)上行兩種方式。ATM上行的DSLAM是早期的技術(shù)產(chǎn)品，以太網(wǎng)上行DSLAM是后期新興的設(shè)備。在組網(wǎng)方面，考慮到兩種設(shè)備技術(shù)的互補性，一般以ATM上行的DSLAM為主的，在沒有ATM網(wǎng)絡(luò)或ATM網(wǎng)絡(luò)不可達的地方，采用以太網(wǎng)上行的DSLAM連接到城域網(wǎng)。


　　隨著ATM資源逐漸短缺和IP城域網(wǎng)的發(fā)展，以及采用以太網(wǎng)上行的DSLAM日趨完善，估計將來主要以以太網(wǎng)上行的DSLAM為主，它可以直接接入到采用以太網(wǎng)技術(shù)的IP城域網(wǎng)上，為用戶提供ADSL寬帶接入。


　　下面，我們首先對傳統(tǒng)ATM上行的DSLAM和以太網(wǎng)上行的DSLAM兩種技術(shù)原理進行分析，再進一步探討對多播業(yè)務(wù)開展的可行性。


2.1 傳統(tǒng)的ATM上行DSLAM接入


　　傳統(tǒng)的ATM上行方式的ADSL網(wǎng)絡(luò)是通過ATM交換網(wǎng)絡(luò)及BRAS（寬帶接入服務(wù)器）接入到IP骨干網(wǎng)為用戶提供業(yè)務(wù)的。


　　由于現(xiàn)有網(wǎng)上的ADSL設(shè)備和ATM網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都不支持多播功能，它們是靠PVC來建立連接的。因此，如果通過現(xiàn)有的ADSL網(wǎng)絡(luò)向用戶提供廣播式視頻業(yè)務(wù)，只能通過單播來進行，每個單播流對應(yīng)一個視頻用戶，這對ATM網(wǎng)的帶寬要求很大。我們可以假設(shè)IP骨干網(wǎng)和BRAS是支持多播功能的，其中有3個ADSL用戶申請的是同樣的視頻業(yè)務(wù)，這樣，從視頻業(yè)務(wù)源至BRAS之間只需要一個視頻流的帶寬，而從BAS至ADSL設(shè)備之間必須同時發(fā)送3個相同的單播流給用戶，這對ATM的網(wǎng)絡(luò)帶寬造成了很大的壓力。對于目前的情況，一個DSLAM節(jié)點的容量大概有200個用戶，如果每個用戶提供1.5Mbit/s的視頻帶寬，則所需帶寬達300Mbit/s，這顯然是不現(xiàn)實的。


　　因此，我們認為，在目前傳統(tǒng)的ADSL網(wǎng)絡(luò)上提供多播視頻業(yè)務(wù)是不可行的。


2.2 以太網(wǎng)上行的DSLAM接入


　　隨著IP城域網(wǎng)的發(fā)展，為了配合與城域網(wǎng)的無縫連接，一些設(shè)備廠家紛紛推出了以太網(wǎng)上行的DSLAM設(shè)備，即DSLAM的上聯(lián)口直接出以太網(wǎng)口，而不是傳統(tǒng)的ATM接口。由于以太網(wǎng)上行的DSLAM設(shè)備沒有統(tǒng)一的技術(shù)標準，因此，各個廠家在實現(xiàn)方式上也不同。從目前發(fā)展情況來看，以太網(wǎng)上行的DSLAM技術(shù)主要有以下兩種實現(xiàn)方式：一種是僅僅通過以太網(wǎng)接口模塊實現(xiàn)2層橋接；另外一種DSLAM徹底改變原來ATM總線核心，以2/3層交換為核心。


　　對于2層橋接方式的以太網(wǎng)上行DSLAM，由于其總線仍然采用ATM方式，多播信息必須在每一條VC上進行同時復(fù)制，占用了很大的總線帶寬，而且給以太網(wǎng)板的處理能力造成很大的壓力，因此不適宜開展多播。


　　以2/3層交換為核心的以太網(wǎng)上行DSLAM一般通過以太網(wǎng)交換機及寬帶接入服務(wù)器與IP骨干網(wǎng)相連。


　　這里假定DSLAM設(shè)備具有IGMP Snooping功能。在開展多播式視頻業(yè)務(wù)時，對于相同的視頻流，從DSLAM設(shè)備的以太網(wǎng)出口至視頻源之間只需占用一個視頻流的帶寬。由于DSLAM采用的是以太網(wǎng)背板總線，因此，ADSL用戶至以太網(wǎng)出口之間，不必針對每一條VC同時進行視頻流的復(fù)制，以太網(wǎng)出口只需復(fù)制一份視頻流到具有多播業(yè)務(wù)的ADSL用戶板上，而沒有多播業(yè)務(wù)的ADSL用戶板，以太網(wǎng)出口不需要進行復(fù)制。然后，再通過ADSL用戶板在有視頻應(yīng)用的每一條VC上同時復(fù)制到用戶。與2層橋接方式的以太網(wǎng)上行DSLAM相比，它減少了總線帶寬的浪費，而且減輕了以太網(wǎng)出口的壓力，這種以太網(wǎng)上行的DSLAM比較容易實現(xiàn)多播業(yè)務(wù)。


3 認證方式可行性研究


　　在寬帶接入中，按用戶與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的通信方式，目前使用較多的接入認證方式有以下兩種：PPPoE和DHCP+Web 認證。


3.1 PPPoE認證接入方式


　　PPPoE分兩個階段：Discovery階段和PPP會話階段。Discovery階段的目的是要由BRAS產(chǎn)生一個Session ID給主機。它主要包括四個步驟：


　　1. Host（主機）通過發(fā)廣播包，等待BRAS的響應(yīng)；


　　2. 收到響應(yīng)的BRAS可能不止一個，所有可以提供服務(wù)的BRAS在收到廣播包后都會給Host一個響應(yīng)；


　　3. Host收到響應(yīng)后，依據(jù)一定的原則（一般由具體實現(xiàn)決定）選擇一個BRAS，向其發(fā)請求包；


　　4. 被選中的BRAS收到Host的請求包后，產(chǎn)生一個唯一的Session ID并返回給Host。


　　有了Session ID后，即進入了PPP會話階段。PPP會話階段主要包括RADIUS認證、授權(quán)和計費三個步驟。建立起PPP連接后，即可傳送PPP數(shù)據(jù)（PPP先封裝IP，再由Ethernet封裝PPP）。


　　PPPoE的實質(zhì)是在以太網(wǎng)上跑PPP協(xié)議，在用戶端和寬帶接入服務(wù)器之間建立了PPP的點對點通道，也就是說，如果在用戶主機和BRAS之間啟用多播業(yè)務(wù)，則多播數(shù)據(jù)必須以BRAS作為接收端復(fù)制點，這樣會使大量的多播數(shù)據(jù)穿越ATM網(wǎng)和DSLAM設(shè)備，這與ATM上行DSLAM設(shè)備接入情況相同，違背了多播的初衷。


　　因此，PPPoE接入方式限制了多播協(xié)議的存在，影響多播視頻業(yè)務(wù)的開展。


3.2 DHCP+Web認證接入方式


　　DHCP+Web認證需要與DHCP服務(wù)器和Web 服務(wù)器配合使用，Host首先通過DHCP得到一個IP地址，這個IP地址的目的是與Web服務(wù)器通信，也可以使用戶只訪問一些內(nèi)部服務(wù)器，然后，BRAS將用戶強制連接到Web服務(wù)器上，并在瀏覽器中彈出認證頁面。在該頁面中，用戶輸入帳號和密碼，BRAS收到用戶的信息，對用戶的合法性進行檢查，到RADIUS服務(wù)器對用戶進行認證。認證通過后，用戶可以獲得新的合法的IP地址，使得用戶可以訪問外部因特網(wǎng)或特定的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。


　　從DHCP+Web認證方式的流程可以看出，用戶主機和BRAS之間并沒用任何類似PPP的第3層通道，也不存在對多播協(xié)議的限制。如果用戶主機到BRAS之間的交換機或DSLAM能支持IGMP Snooping，多播很容易開展。


4 總結(jié)


　　基于以上的分析，要在ADSL接入網(wǎng)中很好地開展多播業(yè)務(wù)，既要考慮組網(wǎng)設(shè)備對多播的支持力度，也要結(jié)合接入認證方式的技術(shù)特點。從目前發(fā)展來看，要較好地支持多播，應(yīng)該采用以2/3層交換為核心的以太網(wǎng)上行DSLAM，與此同時，要采用DHCP+Web的用戶認證接入方式。


　　其實ADSL設(shè)計的初衷就是可以支持VOD 業(yè)務(wù)，只是業(yè)務(wù)沒有良好地開展起來，隨著因特網(wǎng)的發(fā)展，高速接入漸成為ADSL接入的主流應(yīng)用。VOD是單播的視頻業(yè)務(wù)，沒必要用多播來支持，這也是ADSL網(wǎng)組建當初沒有充分考慮多播業(yè)務(wù)的原因。


　　隨著ADSL業(yè)務(wù)的不斷推廣，多播應(yīng)用業(yè)務(wù)已經(jīng)納入電信運營商的視野，問題能否很好地解決直接關(guān)系到寬帶業(yè)務(wù)的開展。電信運營商可以針對具體情況改進其ADSL的組網(wǎng)方式，同時啟用新的驗證和計費方式，只有這樣才能順利開展多播，增加業(yè)務(wù)收入，提高自身的競爭力，為適應(yīng)將來更加激烈的市場競爭環(huán)境打下基礎(chǔ)。




　　薛沛林，中國電信集團廣州研發(fā)中心數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)部，工程師。1998年畢業(yè)于暨南大學(xué)通信工程系，獲碩士學(xué)位。目前主要從事城域網(wǎng)和163骨干網(wǎng)的技術(shù)支持工作。



----《中國數(shù)據(jù)通信》