EPON接入模式下的多業(yè)務(wù)方案

摘要

通過(guò)分析運(yùn)營(yíng)商IP城域網(wǎng)的多業(yè)務(wù)需求，結(jié)合城域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，區(qū)分家庭網(wǎng)關(guān)和企業(yè)網(wǎng)關(guān)等不同的終端類型，闡述了在EPON接入模式下的多業(yè)務(wù)接入、區(qū)分和服務(wù)質(zhì)量保障方案。

1  引言

根據(jù)中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)信息中心(CNNIC)發(fā)布的《第21次中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展?fàn)顩r統(tǒng)計(jì)報(bào)告》，截止到2007年底，中國(guó)網(wǎng)民總?cè)藬?shù)達(dá)到2.1億人，而使用率最高的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用依次是：網(wǎng)絡(luò)音樂(lè)(86.6%)、即時(shí)通信(81.4%)和網(wǎng)絡(luò)影視(76.9%)。

可以預(yù)見，隨著IPTV、全球眼等業(yè)務(wù)的發(fā)展以及web2.0應(yīng)用的日益繁榮，人們對(duì)帶寬的需求將越來(lái)越高，像高清IPTV這樣的應(yīng)用，每個(gè)用戶的帶寬將達(dá)到20～50Mbit/s，而在10年內(nèi)更將達(dá)到70Mbit/s。如此高的帶寬需求，傳統(tǒng)的銅纜接入技術(shù)將難以勝任，而光纖接入則可以在20km范圍內(nèi)輕松達(dá)到穩(wěn)定的千兆接入。所以光節(jié)點(diǎn)逐漸下移，接入層逐漸向FTTH演進(jìn)成為寬帶發(fā)展的必然趨勢(shì)。

本文將通過(guò)分析城域網(wǎng)的多業(yè)務(wù)需求，結(jié)合運(yùn)營(yíng)商城域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，區(qū)分家庭網(wǎng)關(guān)和企業(yè)網(wǎng)關(guān)等不同的終端類型,闡述在EPON接入模式下的多業(yè)務(wù)接入、區(qū)分和服務(wù)質(zhì)量保障方案。
2  城域網(wǎng)的多業(yè)務(wù)需求

隨著IP技術(shù)的不斷進(jìn)步和城域網(wǎng)業(yè)務(wù)的迅猛發(fā)展，運(yùn)營(yíng)商的IP城域網(wǎng)將逐漸演變?yōu)閿?shù)據(jù)、語(yǔ)音、視頻業(yè)務(wù)的綜合承載網(wǎng)絡(luò)，要求城域網(wǎng)能夠滿足互聯(lián)網(wǎng)接入、企業(yè)互連、IPTV、3G/NGN等業(yè)務(wù)的綜合化承載和差異化服務(wù)需求。

IP城域網(wǎng)各項(xiàng)業(yè)務(wù)的帶寬和QoS質(zhì)量需求可以匯總參見表1。

表1  IP城域網(wǎng)各項(xiàng)業(yè)務(wù)的帶寬和QoS質(zhì)量需求匯總

3  EPON接入模式下的城域網(wǎng)多業(yè)務(wù)體系架構(gòu)

IP城域網(wǎng)主要由城域骨干網(wǎng)和寬帶接入網(wǎng)組成，圖1給出了EPON接入模式下的城域網(wǎng)多業(yè)務(wù)體系架構(gòu)。

圖1  EPON接入模式下的城域網(wǎng)多業(yè)務(wù)體系架構(gòu)示意圖

城域骨干網(wǎng)是業(yè)務(wù)接入控制點(diǎn)（包括BRAS和業(yè)務(wù)路由器）及其以上的城域網(wǎng)核心路由器組成的三層路由網(wǎng)絡(luò)，劃分為核心層和業(yè)務(wù)接入控制層。核心層由核心路由器組成，負(fù)責(zé)對(duì)業(yè)務(wù)接入控制點(diǎn)設(shè)備進(jìn)行匯接并提供IP城域網(wǎng)到骨干網(wǎng)的出口，具備業(yè)務(wù)識(shí)別、標(biāo)識(shí)和策略路由功能。

業(yè)務(wù)接入控制層又稱業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)，由寬帶接入服務(wù)器（BRAS）與業(yè)務(wù)路由器（SR）兩種業(yè)務(wù)接入控制設(shè)備組成，主要負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)接入控制。BRAS主要實(shí)現(xiàn)撥號(hào)和專線接入互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)功能；SR主要實(shí)現(xiàn)大客戶專線接入互聯(lián)網(wǎng)、MPLS PE和組播網(wǎng)關(guān)功能。業(yè)務(wù)接入控制層是二層網(wǎng)絡(luò)與三層網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)換點(diǎn)，以下為二層網(wǎng)絡(luò)，以上為三層網(wǎng)絡(luò)。

寬帶接入網(wǎng)是業(yè)務(wù)接入控制點(diǎn)以下、用戶CPE以上的二層接入網(wǎng)絡(luò)，層次上劃分為匯聚層和接入層。匯聚層網(wǎng)絡(luò)主要由以太匯聚交換機(jī)設(shè)備組成。接入層可以采用xDSL、LAN等多種技術(shù)，這里主要考慮采用EPON接入技術(shù)的模型。EPON接入層包含EPON設(shè)備（OLT，ODN，ONU）、接入線路以及定制化的用戶端設(shè)備（家庭網(wǎng)關(guān)，企業(yè)網(wǎng)關(guān)）等。

4  EPON模式下的多業(yè)務(wù)接入方案

在EPON接入模式下，可以實(shí)現(xiàn)寬帶上網(wǎng)、企業(yè)互聯(lián)、語(yǔ)音、IPTV、全球眼、視訊等多種業(yè)務(wù)的接入，根據(jù)接入終端類型不同，可以劃分為2類，即家庭網(wǎng)關(guān)接入和企業(yè)網(wǎng)關(guān)接入（采用IP VPN或者專線的方式接入）。其中，家庭網(wǎng)關(guān)接入包括：PC終端：寬帶上網(wǎng)、語(yǔ)音（SIP軟終端）、全球眼等；機(jī)頂盒：IPTV；SIP硬終端：語(yǔ)音業(yè)務(wù)。企業(yè)網(wǎng)關(guān)接入包括：寬帶上網(wǎng)業(yè)務(wù)、語(yǔ)音（SIP軟終端）、全球眼；語(yǔ)音業(yè)務(wù)：SIP硬終端；視訊業(yè)務(wù)：視頻會(huì)議。

（1）業(yè)務(wù)終結(jié)模型

在城域網(wǎng)的業(yè)務(wù)接入控制層，采用多邊緣模型實(shí)現(xiàn)對(duì)不同類型業(yè)務(wù)的終結(jié)。業(yè)務(wù)終結(jié)模型按照業(yè)務(wù)的不同特性和不同需求統(tǒng)一進(jìn)行設(shè)計(jì)，并分別終結(jié)到BRAS和SR設(shè)備。具體的原則是：

●家庭網(wǎng)關(guān)接入的PC終端類業(yè)務(wù)終結(jié)到BRAS，采用PPPoE接入方式；
●機(jī)頂盒接入的IPTV業(yè)務(wù)，在業(yè)務(wù)發(fā)展的初期，可以終結(jié)在BRAS上，采用PPPoE接入方式；在業(yè)務(wù)大規(guī)模部署階段，終結(jié)在SR上，采用IPoE接入方式；
●SIP硬終端接入的語(yǔ)音業(yè)務(wù)，終結(jié)在SR上，采用IPoE接入方式。
●企業(yè)網(wǎng)關(guān)接入的所有業(yè)務(wù)，均終結(jié)在SR上，并根據(jù)不同的流量類型分別進(jìn)行服務(wù)質(zhì)量保障。

（2）家庭網(wǎng)關(guān)的PVC及VLAN規(guī)劃

家庭網(wǎng)關(guān)可以通過(guò)ADSL口接入到ONU集成的DSLAM上，也可以通過(guò)LAN口直接接入到ONU。

對(duì)于接入到ONU集成DSLAM的家庭網(wǎng)關(guān)，劃分4個(gè)PVC，分別用于上網(wǎng)、語(yǔ)音、視頻、網(wǎng)管，在DSLAM上實(shí)現(xiàn)PVC到用戶VLAN的映射，并在匯聚交換機(jī)實(shí)現(xiàn)QinQ封裝，根據(jù)業(yè)務(wù)終結(jié)模型，分別終結(jié)到BRAS和SR。

對(duì)于直接接入到ONU的家庭網(wǎng)關(guān)，劃分4個(gè)VLAN，分別用于上網(wǎng)、語(yǔ)音、視頻、網(wǎng)管，并在匯聚交換機(jī)實(shí)現(xiàn)QinQ封裝，根據(jù)業(yè)務(wù)終結(jié)模型，分別終結(jié)到BRAS和SR。

（3）企業(yè)網(wǎng)關(guān)的VLAN規(guī)劃

企業(yè)網(wǎng)關(guān)通過(guò)LAN口接入到ONU，并通過(guò)匯聚交換機(jī)實(shí)現(xiàn)QinQ封裝，最后終結(jié)在SR上。

5  EPON模式下的多業(yè)務(wù)保障方案

5.1  業(yè)務(wù)區(qū)分和等級(jí)規(guī)劃

根據(jù)業(yè)務(wù)不同特性和需求，進(jìn)行業(yè)務(wù)區(qū)分和業(yè)務(wù)等級(jí)的劃分。

（1）IPTV類視頻業(yè)務(wù)為非對(duì)稱性流量模型，需要重點(diǎn)保障下行流量的QoS。
（2）語(yǔ)音類（SIP硬終端接入）和視訊類業(yè)務(wù)為對(duì)稱性或準(zhǔn)對(duì)稱性流量模型，需要對(duì)雙向流量進(jìn)行QoS保障。
（3）上網(wǎng)業(yè)務(wù)為IP城域網(wǎng)的基本業(yè)務(wù)，不需要進(jìn)行QoS保障。

主要采用DiffServ模型，通過(guò)流量分類、標(biāo)記、限速、隊(duì)列調(diào)度和擁塞控制等技術(shù)實(shí)現(xiàn)QoS保障。在城域網(wǎng)中使用8個(gè)業(yè)務(wù)等級(jí)和5個(gè)優(yōu)先級(jí)隊(duì)列，可以對(duì)QoS業(yè)務(wù)等級(jí)規(guī)劃如表2所示。

表2  對(duì)QoS業(yè)務(wù)等級(jí)規(guī)劃

5.2  帶寬分配和預(yù)留

在接入層的ONU設(shè)備上，實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶帶寬限速，為語(yǔ)音業(yè)務(wù)VLAN（PVC）分配200k帶寬；為IPTV業(yè)務(wù)VLAN（PVC）分配4M帶寬（可根據(jù)需求擴(kuò)展），上網(wǎng)業(yè)務(wù)使用剩余帶寬；企業(yè)專線或IP VPN根據(jù)客戶的租約分配帶寬。

在城域網(wǎng)骨干網(wǎng)、接入網(wǎng)匯聚層為相關(guān)業(yè)務(wù)預(yù)留帶寬，初期可以為語(yǔ)音（網(wǎng)管）業(yè)務(wù)預(yù)留鏈路帶寬的10%，為IPTV業(yè)務(wù)預(yù)留30%。

5.3  分類標(biāo)記和隊(duì)列調(diào)度

（1）家庭網(wǎng)關(guān)上行流量

●場(chǎng)景一：家庭網(wǎng)關(guān)接入ONU（集成DSLAM）

家庭網(wǎng)關(guān)將上網(wǎng)和IPTV的PVC配置為UBR；將語(yǔ)音和網(wǎng)管PVC設(shè)置為CBR，網(wǎng)關(guān)上行口優(yōu)先保障語(yǔ)音。

ONU集成的DSLAM實(shí)現(xiàn)PVC－VLAN映射，匯聚交換機(jī)實(shí)現(xiàn)QinQ，ONU和匯聚交換機(jī)均不做標(biāo)記和調(diào)度，輕載保證QoS。

BRAS和SR在語(yǔ)音接入子接口標(biāo)記IP Precedence值為4，并轉(zhuǎn)換為MPLS EXP標(biāo)記，上行口根據(jù)EXP標(biāo)記進(jìn)行隊(duì)列調(diào)度，優(yōu)先保障語(yǔ)音。核心和匯聚路由器信任EXP標(biāo)記并根據(jù)EXP標(biāo)記進(jìn)行隊(duì)列調(diào)度，優(yōu)先保障語(yǔ)音。

●場(chǎng)景二：家庭網(wǎng)關(guān)接入ONU

家庭網(wǎng)關(guān)按照端口對(duì)上網(wǎng)、語(yǔ)音、視訊等接入業(yè)務(wù)劃分VLAN，在ONU上對(duì)各個(gè)業(yè)務(wù)VLAN基于802.1p進(jìn)行QoS標(biāo)記，并分別進(jìn)行限速。

匯聚交換機(jī)實(shí)現(xiàn)QinQ，并繼承ONU的QoS標(biāo)記，根據(jù)標(biāo)記的等級(jí)進(jìn)行隊(duì)列調(diào)度和擁塞控制。

BRAS和SR及其以上的城域骨干網(wǎng)設(shè)備均信任來(lái)自下游的QoS標(biāo)記，并根據(jù)標(biāo)記進(jìn)行隊(duì)列調(diào)度和擁塞控制。

（2）家庭網(wǎng)關(guān)下行流量

城域網(wǎng)語(yǔ)音流量通過(guò)BAC設(shè)備與軟交換網(wǎng)絡(luò)互通。在連接軟交換BAC設(shè)備的SR設(shè)備端口上，將入端口流量標(biāo)記IP Precedence值為4，城域網(wǎng)路由器、匯聚交換機(jī)、ONU均信任該標(biāo)記，并進(jìn)行隊(duì)列調(diào)度和擁塞控制。

在連接IPTV組播源和點(diǎn)播POP點(diǎn)的SR端口上，將入流量標(biāo)記IP Precedence值為5，城域網(wǎng)路由器、匯聚交換機(jī)、ONU均信任該標(biāo)記，并進(jìn)行隊(duì)列調(diào)度和擁塞控制。

（3）企業(yè)網(wǎng)關(guān)雙向流量

對(duì)于采用企業(yè)網(wǎng)關(guān)接入的客戶，實(shí)現(xiàn)雙向的QoS保障。

在企業(yè)網(wǎng)關(guān)上，按照端口對(duì)上網(wǎng)、語(yǔ)音、視訊等接入業(yè)務(wù)劃分VLAN，并基于802.1p進(jìn)行QoS標(biāo)記。

在匯聚交換機(jī)實(shí)現(xiàn)QinQ，并根據(jù)與客戶簽訂的合同進(jìn)行限速。匯聚交換機(jī)及其以上的城域網(wǎng)設(shè)備均信任來(lái)自下游的QoS標(biāo)記，并根據(jù)標(biāo)記進(jìn)行隊(duì)列調(diào)度和擁塞控制。

這樣可以實(shí)現(xiàn)企業(yè)網(wǎng)關(guān)接入客戶的企業(yè)內(nèi)部語(yǔ)音和視訊流量的雙向QoS保障。

6  結(jié)束語(yǔ)

隨著固網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商大舉實(shí)施“光進(jìn)銅退”計(jì)劃，以EPON為代表的FTTH和FTTB產(chǎn)品在城域網(wǎng)的部署范圍將逐步擴(kuò)大，而通過(guò)本文提出的解決方案，可以較好的實(shí)現(xiàn)EPON模式下的多業(yè)務(wù)接入和保障。