IP DSLAM設備及其發展

2019-11-03 09:06:27

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供稿：網友

西安電子科技大學李政

　　xDSL技術（包括ADSL、VDSL等）是目前寬帶上網主要解決方案之一，可以充分利用現有市內電話網絡，用戶端只需增加一個xDSL MODEM和SPLITTER（分離器），就能在不影響電話業務的基礎上，享受較高速的網絡接入服務。作為xDSL方案的重要組成部分的ip DSLAM設備，也越來越受到人們的關注。

　　IP DSLAM的發展

　　IP DSLAM是以太網技術和 DSLAM 技術進行融合產生的新產品。

　　DSLAM（Digital Subscriber Line access Multiplexer），全稱是數字用戶線路接入復用器，作為接入層的設備，DSLAM負責聚合數字用戶線路的數據，接入到骨干網絡。

　　在DSL技術出現之初，DSL服務主要依賴于ATM技術，作為DSL服務主要局端設備的DSLAM也只是一種基于ATM技術的簡單設備。它接收從DSL MODEM發來的用戶數據，解調成信元，傳輸到ATM骨干網上。

　　隨著IP技術的興起和不斷發展，寬帶城域網的建設核心已經轉移到基于IP的寬帶分組交換網絡上來。基于ATM的DSLAM設備雖然仍可用于寬帶接入，但從技術上講，存在有明顯的弱點。尤其是基于ATM的傳統DSL服務接入到ATM網后，還需要經過服務匯聚網關終結虛擬電路接入IP網，因而很容易在網關處形成服務瓶頸，提高網絡成本。

　　而IP DSLAM在設備內部終結虛擬電路，解決了大量虛擬電路穿越核心網的問題，從原來的集中式服務變為分布式，消除了網絡瓶頸，可以更高效的連入主干網絡。新型的IP DSLAM設備正朝著更高效、智能的方向演化。

　　IP DSLAM的結構特點

　　IP DSLAM由以下一些主要部分構成。包括：一個或多個業務板；大容量的交換背板；主控制板；上行板等。較小型的設備可能將業務板、上行板、主控板都集成到交換背板上，為少量用戶的地區提供接入業務。

IP DSLAM 根據內部終結虛擬電路的位置不同可分為兩類：一類背板是ATM交換，虛電路終結在上行板接口實現，提供IP包的輸出；一類采用了純IP內核，在業務板處就終結虛電路，內部交換的就是以太網包。前一種技術比較成熟，但仍未脫離ATM架構，有諸多不易解決的問題，屬于一種過渡性產品。后一種基本上是基于以太網架構，在以太網應用大量增多的今天，有著更靈活、高效的應用。本文主要介紹后一種IP DSLAM設備。

　　通過交換背板，各個業務板都和主控制板相連接，內部建立高速的交換通路，方便IP包的轉發。主控制板又通過上行板建立上行通道，用于IP DSLAM與骨干網絡的報文傳輸。

　　交換背板：交換背板是IP DSLAM設備各項業務的傳輸總線。它的結構和容量影響著IP DSLAM的性能。它必須提供大容量、高速的傳輸能力。如需提供多種接入方式，背板還需要設計以增加對不同類型業務板的支持。

　　業務板：連接用戶DSL線路和主控板。實現用戶的寬帶接入業務。業務板上的硬件設備包括有端口、調制/解調芯片、RAM、網路處理芯片、邏輯電路等。每個寬帶接入用戶都同一個端口相連。端口處有分離器和調制/解調芯片。分離器將線路上信號中的話音信號部分分離出去，使數據信號進入；調制/解調芯片負責信號與報文的轉換。RAM中存放著業務板使用的MAC、VLAN、PORT等轉發表項。網絡處理芯片/邏輯電路主要用于地址學習、報文、端口設置、統計數據上報等。當有報文到達時，提取報文的MAC地址和VLAN tag，查找MAC、VLAN表，找到相應的轉發端口，將報文轉發出去。對于不同的寬帶接入方式（主要有VDSL、ADSL等），對應的會有多種業務板，如果對于基于ATM技術的DSL業務板（如ADSL），由于DSL線路傳送的是ATM信元，需要進行PVC終結，做ATM信元與以太網包之間的轉換，這時業務板上通常會采用可編程邏輯器件PLD/FPGA，以加快處理速度。

　　上行板：上行板提供報文上行的接口。負責IP DSLAM與骨干網相連。硬件包括網絡處理芯片和上、下行接口。根據不同的網絡類型，上行板的接口可以是千兆單/多模接口、單/多模光纖接口，也可以是ATM接口、POS接口。應用Trunk技術，這些端口還可以捆綁在一起工作，提供更高的鏈路帶寬，同時工作在流量負荷分擔狀態。網絡處理芯片負責地址學習、端口管理和報文的轉發。

　　主控板：主控制板是IP DSLAM的控制核心。主控板上硬件設備有一個或多個網絡處理芯片、主控板CPU等。業務板和上行板都同主控板的網絡處理芯片相連，這樣上、下行的IP報文就都經主控制板，便于系統的統一管理。主控制板的CPU運行系統管理和控制程序，維護全局的MAC、VLAN、路由、PORT等表項，處理系統收到的arp、組播、路由、認證報文和配置命令。

　　IP DSLAM優缺點

　　與傳統設備相比，采用純以太網內核技術的IP DSLAM具有以下優勢：

　　1）純以太網技術，易于支持組播業務

　　由于傳統的DSLAM設備是基于ATM架構，主要是面向連接的方式和點到點傳輸，對于基于IP技術的組播、流媒體等運營服務支持起來難度較大。盡管基于ATM的組播研究提出了諸如組播服務器、組播網等實現方案，但實現起來代價太高。而采用純以太網內核技術的IP DSLAM，在業務板上完全終結ATM特性，并采用大容量的以太網交換背板，能很好的支持組播業務的開展。

　　2）消除了上行鏈路的瓶頸

　　傳統的DSLAM由于采用ATM架構，需要在IP上行口處理大量的協議轉換和PVC終結，當數據流量較大時，非常容易造成上行鏈路擁塞，形成系統的轉發瓶頸。而采用純以太網內核技術的IP DSLAM，由于PVC在業務板上終結，用戶IP報文在上行接口可以全線速的轉發。上行接口還可以應用Trunk技術，提供更高的鏈路帶寬。

　　3）支持多種業務板，便于靈活開展接入業務

　　基于ATM的DSLAM設備不支持VDSL，而采用先進的以太網內核結構的IP DSLAM設備，由于內部交換的是IP報文，加之采用有效的結構設計，將業務與控制分離，使ADSL和VDSL業務板完全共享同一套背板和交換控制網絡，提供了VDSL和ADSL混插功能。

　　但是，IP DSLAM也存在一些不足之處：

　　1）由于ATM PVC 的終結將在線路板上進行處理，為處理協議轉換，報文重組，業務板的線路和邏輯相對將會比較復雜。

　　2）基于ATM 的DSLAM設備，能夠提供給用戶比較完善的QoS保證和帶寬、流量控制，而以太網構架的IP DSLAM在這方面還需進一步的完善和提高。

　　3）基于ATM 的DSLAM設備，技術成熟，有豐富的應用經驗。而基于以太網的IP DSLAM，應用經驗較少。

　　在寬帶建設迅猛發展的今天，一方面寬帶IP城域網建設規模不斷增大，基于IP的應用服務不斷增多；另一方面以VDSL、ADSL為主的寬帶接入方式以其無需重新布線、應用靈活等特點，正成為今后幾年內寬帶接入運營商的首選。目前IP DSLAM市場上有思科的Cisco 6000IP DSL、港灣網絡的Hammer10000 IP DSLAM、UT斯達康公司AN2000B-800、華為的MA5100 ADSL接入設備、諾基亞的DSLAM D50e等多種設備。隨著目前越來越多的廠商開發基于以太網內核的DSLAM設備，以太網內核結構IP DSLAM成為了DSLAM發展的必然趨勢。

----《通信世界》