IP-DSLAM的应用组网策略

随着ADSL|0">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IPDSLAM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。综上所述的种种实现方式，IPDSLAM设备又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。



　　一、IPDSLAM的典型组网和技术应用策略



　　由于目前公众ADSL接入业务普遍采用了PPPoE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IPDSLAM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IPDSLAM设备构成的宽带接入网（如图2所示）中仍采用宽带接入服务器BNAS来终结和汇聚PPPoE拨号的用户流量；由于IPDSLAM设备采用了以太网上行接口，在DSLAM至BNAS之间则需采用二层以太网交换机来实现用户流量的汇聚。


　　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128kbps，线路集线比K取为10，以太网接口的平均带宽效率r取为0.9，ATM接口的的平均带宽效率r取为0.8，则对于BNAS上100Mbps以太网接口，可实现的汇集用户数约为7k；对于BNAS上ATM/STM-1接口，可实现的汇集用户数约为9.5k；对应于BNAS上1Gbps以太网接口，可实现的汇集用户数约为70k。按照上述估算，可以得出结论：目前用于ADSL宽带接入的IPDSLAM，其上行以太网接口应以百兆接口为主；而且在大多数应用情况下，用于汇聚用户流量的以太网交换机在接入网络结构中成为必需。




　　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512kbps，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接口的的平均带宽效率r取为0.8，则对于BNAS上100Mbps以太网接口，可实现的汇集用户数约为0.7k；对于BNAS上ATM/STM-1接口，可实现的汇集用户数约为0.95k；对应于BNAS上1Gbps以太网接口，可实现的汇集用户数约为7k。



　　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4k，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ADSL用户的识别和管理则存在一个策略问题：对于互联网（带宽独享的）专线用户，IPDSLAM以太网上行接口为每个（专线）用户分配一个VLANID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VLANID的数量，从而使VLAN ID在接入层的规划成为现实；同时不同DSLAM还可通过共享一个相同ID的VLAN来实现DSLAM设备的管理。


　　而采用三层IPDSLAM则可以使宽带接入网络的结构进一步简化，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mxn倍，其中m表示单台BNAS对应的以太网交换机数量，n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。



　　二、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IPDSLAM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IPDSLAM上。观察和比较图1和图2可知，IPDSALM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。



　　由于图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，该类设备的单端口造价约为￥20k。在IPDSALM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￥3k，而二层以太网交换机的百兆电端口平均造价则相对更低。因此，采用IPDSLAM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上行接口的变化而导致网络建设成本的降低程度则有待进一步分析。



　　注：ATM交换机单端口设备造价取为￥20,000，ATM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。




　　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1k；而且考虑到ADSL设备的中心局（或接入网端局）的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。而且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，相应的设备回收期将延长10个月。



　　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，IPDSLAM则开始呈现出建设成本回收的优势。



　　而且随着xDSL接入技术的发展，采用ATM传送模式的网络侧和用户端设备逐渐增多，使得利用目前DSLAM设备普遍覆盖的特点来构造新型的综合业务接入平台（如图4所示）成为现实。采用SHDSL专线传输和ATM带宽预留传送技术，企业的数据设备可以通过统一的标准化技术接入公众数字数据网DDN，从而使DDN可以仅保持发展其骨干ATM网络；而采用ATM话音网关和综合接入设备IAD的互连，则可以使xDSL用户的话音设备接入公众话音PSTN网络，从而可以发挥DSLAM作为综合接入平台的优势。综上所述，在数据业务需求种类繁多的市区城镇，目前保持和发展基于ATM传送模式的xDSL接入网络仍存在客观的理由。



　　三、结论



　　由于ADSL发展的历史原因，目前公众数据网中采用的IPDSLAM主要以实现ATM信元至以太网帧的二层转换设备为主，该设备与以太网交换机和BNAS共同构成ADSL宽带接入网络。从BNAS上各类接口的规划汇集用户数的分析可知：目前IPDSLAM的上行接口应以百兆以太网接口为主。同时，为了满足宽带接入网络可运营和可管理的技术要求，引入VLAN技术的应用策略，既可实现IPDSLAM上专线和拨号用户的识别和管理，又可方便地实现IP DSLAM的网元设备管理。而从ADSL接入网络的规划建设成本分析可知: 在ADSL接入网络的深入普及过程中，单个DSLAM设备的规划用户数较小时，IP DSLAM呈现出建设成本的回收优势。而另一方面，在市区城镇或大型端局所在地，由于业务需求量较大和种类的多样化，单个DSLAM设备（含设备之间的级联）的规划用户数较大，DSLAM设备IP化的网络建设成本优势并不明显；而利用目前DSLAM设备普遍覆盖的特点，采用ATM传送模式，来构造新型的综合Internet、DDN、PSTN网接入业务的xDSL网络则成为现实和可能。