新型城域网八大新技术助力网络优化

IP城域网是一个城市地域范围内的IP网络，作为互联网的一部分，为用户提供基于IP的各种业务。国内城域网从上世纪90年代末开始出现，起初形式非常简单，往往是作为IP骨干网的一些延伸POP节点，后逐步形成具有接入、汇接、核心等层次和单独AS域的完整IP网络。

　　从目前网络技术的发展趋势看，通信网络向IP的融合是不可逆转的大趋势，IP将成为各种通信应用统一的网络平台。英国老牌运营商BT正在打造其新一代统一网络平台(21世纪网络)，中国电信也在建设其新一代的IP骨干网CN2，意图作为下一代多业务承载平台，统一承载NGN、3G、IPTV、企业互联及互联网等各种业务。城域网作为IP网络最贴近用户和业务的部分，其多业务承载能力，对于通信网络的IP融合至关重要。以多业务承载能力的提升为目标的城域网改造优化，将是未来几年国内外电信运营商关注的重点。

　　相对于骨干网，城域网规模庞大、技术复杂，其优化改造工作涉及大量的投资，本文将对城域网优化改造中的一些技术热点问题进行探讨和分析。

网络结构

　　城域网网络结构多遵循接入、汇接、核心三个层次的网络模型进行设计和建设。该模型为园区网网络结构模型，本质上是以太技术为基础的，开放、松散的多点接入模型。在城域网建设之初，由于网络结构简单，业务控制能力要求不高，城域网本身就可以看作一个放大了的园区网，该结构模型有其合理之处。然而随着业务和网络发展，尤其是宽带业务的跨越性发展，ADSL+宽带接入服务器(BRAS)和PPPoE拨号接入的业务模式，极大的颠覆了三层网络结构模型。BRAS设备的功能定位，体现了电信级IP网络对用户和业务的集中开通、控制、管理的需求，是松散的IP网络向可管理、可控制、可维护的电信级IP网络演进的关键环节，因此，也需要一个新的网络结构模型，对城域网内各种功能模块进行重新划分和定位。

　　目前国际上各标准化组织或行业论坛对于城域网网络结构模型的定义基本一致，将城域网从功能上划分为比较清晰的4个层次，由上到下分别是：

　　核心层

　　IETF术语为P，DSL论坛术语为regional network，指由路由器组成的本地核心网络，其功能定位于数据包的快速IP或MPLS转发。
　　业务控制层

　　IETF术语为N-PE，DSL论坛术语为Broadband network gateway，专指业务网关设备(如BRAS和业务路由器)组成的网络层面，相对于核心层，业务控制层处于IP路由网络的边缘，是IP网络和接入网络的边界，其主要功能是终结用户的接入，并实现集中的业务提供、控制和管理(如实现PPPoE终结和认证、专线接入网关、MPLSPE、IGMP终结业务提供功能，以及业务分类、标记、速率限制和流量整形等业务控制功能)。

　　汇聚层

　　IETF和DSL术语都是Aggregation。汇聚层位于业务控制层之下，实现用户物理或逻辑接入通道到业务网关的二层汇聚。如ATM网络将ADSL用户接入PVC汇聚到BRAS，从整个网络结构来看，实现的就是汇聚层功能。目前，由于以太技术在用户网络和接入技术中的主导地位越来越明显，以太汇聚也成为汇聚层的主导性功能，汇聚层的各种设备和技术，本质上都是为了实现用户接入VLAN到业务网关的汇聚功能。

　　接入层

　　IETF术语为U-PE，DSL论坛术语为Access node。接入层由提供用户物理接入的接入点设备组成，对于xDSL接入方式，为DSLAM；对于LAN接入方式，为接入交换机。接入层实现的功能包括用户的链路层和物理层接入，并作简单的二层接入控制，接入层不需也无法实现复杂的IP接入控制功能。
　　上述网络结构模型，功能层次简洁清晰，其关键点在于引入了专门的业务控制层，实现集中的业务提供、控制和管理。同时，业务控制层为二层网络和三层网络提供了清晰的界面，有利于网络设备功能的专一化和简单化，为实现城域网多业务承载能力，奠定了结构性基础。

接入技术
　　目前国内占主导的接入技术为xDSL技术，其中又以ADSL为主。ADSL技术自诞生起，选择ATM作为其链路层技术，实现DSLAM到用户CPE和BRAS之间的链路层传送。由于ATM设备造价高、技术发展缓慢、网络容量小，最主要因素是ATM与用户CPE设备和城域网设备所采用的大量以太技术的错位，使得ATM在DSLAM上的采用技术越来越不适应网络和业务的发展。目前，DSL论坛已经开始大力推动DSLAM及其汇聚技术的以太化转变，可以预见的是，以太内核和以太上行的DSLAM设备将成为主流。而采用以太作为上下用户和网络层链路层协议的VDSL技术的逐步成熟，更加体现了中近期以太技术在接入网内的主导地位。

　　另外，更高接入速率xDSL技术的成熟和发展，如ADSL2+和VDSL等技术，也为铜线接入这一传统电信运营商占据巨大优势的接入方式，注入了新的生命力。

用户定位和识别技术

　　基于以太技术的接入和汇聚方式，为用户定位和识别带来了挑战。用户定位和识别是指业务网关及后台系统对用户物理定位信息的可获知能力，具体到一个ADSL用户，则为BRAS能够获取用户所接入的ADSL用户线的端口号，用于认证计费和授权中的用户识别，防止盗号等事件的发生。传统的基于ATM技术的ADSL接入，用户线端口信息会绑定到单独的ATM PVC传递到BRAS，实现用户识别和定位。在以太环境中，由于VLAN数量的限制，难以实现每个用户到一个单独的VLAN的绑定，而是采用多用户共用一个VLAN接入BRAS，BRAS因此无法由VLAN信息获取特定用户线端口信息。

　　针对此问题，目前业界存在VLAN堆叠、VBAS、PPPoE tag和DHCP option 82几种解决方案。

　　VLAN堆叠通过引入层次化VLAN空间结构，扩展VLAN字段，从而保证每个用户采用单独VLAN接入BRAS，采用类似ATM VP/VC机制，实现用户标识的唯一性。同时为每个用户建立到BRAS的单独虚通道，实现虚通道层面上的用户区分和隔离。VLAN堆叠作为IETF标准，设备支持程度高，与控制层面无关，尤其是在实现用户定位和识别的同时，完成了用户隔离，是较为理想的选择。但在应用部署上，还面临VLAN规划的复杂性等挑战。

　　其余几种方式，都是采用修改控制层面协议和技术的方式，即在用户认证过程中，通过增加DSLAM和BRAS之间的控制信息交换，将DSLAM上的用户线端口信息传递给BRAS。这些方式有些依赖于特定的设备和认证协议，有些作为专利技术，设备支持程度有限，而且无法同时实现用户隔离，从长远来看，不是最佳选择。

　　以多业务承载能力的实现为目标的城域网优化改造，是一个长期、渐进的过程，上面讨论的一些问题只是冰山一角，其它诸如QoS部署、组播业务开展、企业互联VPN实现等，作为城域网多业务承载的关键，有待于进一步的研究、探讨和实践。

汇聚层技术
　　汇聚层主要实现基于以太的汇聚，其可选的技术包括以下几种：纯粹以太技术，Ether over SDH(即MSTP)和Etherover MPLS(即VPLS)。纯粹以太技术采用以太交换机树状拓朴组网，设备价格低廉，网络逻辑拓朴和物理拓朴偶合度高，可扩展性良好，在OAM、QoS、网络保护等方面的改进，使其成为近期内汇聚层技术的最佳选择。MSTP目前存在设备价格较高，扩展性不尽人意的弱点，但其优秀的网络保护能力和采用时分机制进行QoS保证的能力，作为在QoS和网络可用性方面有较高要求的客户和业务的汇聚方式，有其明显的优势。

　　VPLS采用IP技术作为其底层传输手段，可以在树状拓朴下实现基于IP路由的灵活的路径选择和网络保护，并能够解决VLAN空间扩展的问题，然而技术成熟度、标准化程度和设备价格上的弱点，使得VPLS在近期内难以作为主要的汇聚层技术实现大规模应用。
作者：徐建锋   来源：光纤在线