EPON接入模式下的多业务方案

摘要

通过分析运营商IP城域网的多业务需求，结合城域网的网络结构，区分家庭网关和企业网关等不同的终端类型，阐述了在EPON接入模式下的多业务接入、区分和服务质量保障方案。

1  引言

根据中国互联网络信息中心(CNNIC)发布的《第21次中国互联网络发展状况统计报告》，截止到2007年底，中国网民总人数达到2.1亿人，而使用率最高的网络应用依次是：网络音乐(86.6%)、即时通信(81.4%)和网络影视(76.9%)。

可以预见，随着IPTV、全球眼等业务的发展以及web2.0应用的日益繁荣，人们对带宽的需求将越来越高，像高清IPTV这样的应用，每个用户的带宽将达到20～50Mbit/s，而在10年内更将达到70Mbit/s。如此高的带宽需求，传统的铜缆接入技术将难以胜任，而光纤接入则可以在20km范围内轻松达到稳定的千兆接入。所以光节点逐渐下移，接入层逐渐向FTTH演进成为宽带发展的必然趋势。

本文将通过分析城域网的多业务需求，结合运营商城域网网络结构，区分家庭网关和企业网关等不同的终端类型,阐述在EPON接入模式下的多业务接入、区分和服务质量保障方案。
2  城域网的多业务需求

随着IP技术的不断进步和城域网业务的迅猛发展，运营商的IP城域网将逐渐演变为数据、语音、视频业务的综合承载网络，要求城域网能够满足互联网接入、企业互连、IPTV、3G/NGN等业务的综合化承载和差异化服务需求。

IP城域网各项业务的带宽和QoS质量需求可以汇总参见表1。

表1  IP城域网各项业务的带宽和QoS质量需求汇总

3  EPON接入模式下的城域网多业务体系架构

IP城域网主要由城域骨干网和宽带接入网组成，图1给出了EPON接入模式下的城域网多业务体系架构。

图1  EPON接入模式下的城域网多业务体系架构示意图

城域骨干网是业务接入控制点（包括BRAS和业务路由器）及其以上的城域网核心路由器组成的三层路由网络，划分为核心层和业务接入控制层。核心层由核心路由器组成，负责对业务接入控制点设备进行汇接并提供IP城域网到骨干网的出口，具备业务识别、标识和策略路由功能。

业务接入控制层又称业务网关，由宽带接入服务器（BRAS）与业务路由器（SR）两种业务接入控制设备组成，主要负责业务接入控制。BRAS主要实现拨号和专线接入互联网网关功能；SR主要实现大客户专线接入互联网、MPLS PE和组播网关功能。业务接入控制层是二层网络与三层网络的转换点，以下为二层网络，以上为三层网络。

宽带接入网是业务接入控制点以下、用户CPE以上的二层接入网络，层次上划分为汇聚层和接入层。汇聚层网络主要由以太汇聚交换机设备组成。接入层可以采用xDSL、LAN等多种技术，这里主要考虑采用EPON接入技术的模型。EPON接入层包含EPON设备（OLT，ODN，ONU）、接入线路以及定制化的用户端设备（家庭网关，企业网关）等。

4  EPON模式下的多业务接入方案

在EPON接入模式下，可以实现宽带上网、企业互联、语音、IPTV、全球眼、视讯等多种业务的接入，根据接入终端类型不同，可以划分为2类，即家庭网关接入和企业网关接入（采用IP VPN或者专线的方式接入）。其中，家庭网关接入包括：PC终端：宽带上网、语音（SIP软终端）、全球眼等；机顶盒：IPTV；SIP硬终端：语音业务。企业网关接入包括：宽带上网业务、语音（SIP软终端）、全球眼；语音业务：SIP硬终端；视讯业务：视频会议。

（1）业务终结模型

在城域网的业务接入控制层，采用多边缘模型实现对不同类型业务的终结。业务终结模型按照业务的不同特性和不同需求统一进行设计，并分别终结到BRAS和SR设备。具体的原则是：

●家庭网关接入的PC终端类业务终结到BRAS，采用PPPoE接入方式；
●机顶盒接入的IPTV业务，在业务发展的初期，可以终结在BRAS上，采用PPPoE接入方式；在业务大规模部署阶段，终结在SR上，采用IPoE接入方式；
●SIP硬终端接入的语音业务，终结在SR上，采用IPoE接入方式。
●企业网关接入的所有业务，均终结在SR上，并根据不同的流量类型分别进行服务质量保障。

（2）家庭网关的PVC及VLAN规划

家庭网关可以通过ADSL口接入到ONU集成的DSLAM上，也可以通过LAN口直接接入到ONU。

对于接入到ONU集成DSLAM的家庭网关，划分4个PVC，分别用于上网、语音、视频、网管，在DSLAM上实现PVC到用户VLAN的映射，并在汇聚交换机实现QinQ封装，根据业务终结模型，分别终结到BRAS和SR。

对于直接接入到ONU的家庭网关，划分4个VLAN，分别用于上网、语音、视频、网管，并在汇聚交换机实现QinQ封装，根据业务终结模型，分别终结到BRAS和SR。

（3）企业网关的VLAN规划

企业网关通过LAN口接入到ONU，并通过汇聚交换机实现QinQ封装，最后终结在SR上。

5  EPON模式下的多业务保障方案

5.1  业务区分和等级规划

根据业务不同特性和需求，进行业务区分和业务等级的划分。

（1）IPTV类视频业务为非对称性流量模型，需要重点保障下行流量的QoS。
（2）语音类（SIP硬终端接入）和视讯类业务为对称性或准对称性流量模型，需要对双向流量进行QoS保障。
（3）上网业务为IP城域网的基本业务，不需要进行QoS保障。

主要采用DiffServ模型，通过流量分类、标记、限速、队列调度和拥塞控制等技术实现QoS保障。在城域网中使用8个业务等级和5个优先级队列，可以对QoS业务等级规划如表2所示。

表2  对QoS业务等级规划

5.2  带宽分配和预留

在接入层的ONU设备上，实现对用户带宽限速，为语音业务VLAN（PVC）分配200k带宽；为IPTV业务VLAN（PVC）分配4M带宽（可根据需求扩展），上网业务使用剩余带宽；企业专线或IP VPN根据客户的租约分配带宽。

在城域网骨干网、接入网汇聚层为相关业务预留带宽，初期可以为语音（网管）业务预留链路带宽的10%，为IPTV业务预留30%。

5.3  分类标记和队列调度

（1）家庭网关上行流量

●场景一：家庭网关接入ONU（集成DSLAM）

家庭网关将上网和IPTV的PVC配置为UBR；将语音和网管PVC设置为CBR，网关上行口优先保障语音。

ONU集成的DSLAM实现PVC－VLAN映射，汇聚交换机实现QinQ，ONU和汇聚交换机均不做标记和调度，轻载保证QoS。

BRAS和SR在语音接入子接口标记IP Precedence值为4，并转换为MPLS EXP标记，上行口根据EXP标记进行队列调度，优先保障语音。核心和汇聚路由器信任EXP标记并根据EXP标记进行队列调度，优先保障语音。

●场景二：家庭网关接入ONU

家庭网关按照端口对上网、语音、视讯等接入业务划分VLAN，在ONU上对各个业务VLAN基于802.1p进行QoS标记，并分别进行限速。

汇聚交换机实现QinQ，并继承ONU的QoS标记，根据标记的等级进行队列调度和拥塞控制。

BRAS和SR及其以上的城域骨干网设备均信任来自下游的QoS标记，并根据标记进行队列调度和拥塞控制。

（2）家庭网关下行流量

城域网语音流量通过BAC设备与软交换网络互通。在连接软交换BAC设备的SR设备端口上，将入端口流量标记IP Precedence值为4，城域网路由器、汇聚交换机、ONU均信任该标记，并进行队列调度和拥塞控制。

在连接IPTV组播源和点播POP点的SR端口上，将入流量标记IP Precedence值为5，城域网路由器、汇聚交换机、ONU均信任该标记，并进行队列调度和拥塞控制。

（3）企业网关双向流量

对于采用企业网关接入的客户，实现双向的QoS保障。

在企业网关上，按照端口对上网、语音、视讯等接入业务划分VLAN，并基于802.1p进行QoS标记。

在汇聚交换机实现QinQ，并根据与客户签订的合同进行限速。汇聚交换机及其以上的城域网设备均信任来自下游的QoS标记，并根据标记进行队列调度和拥塞控制。

这样可以实现企业网关接入客户的企业内部语音和视讯流量的双向QoS保障。

6  结束语

随着固网运营商大举实施"光进铜退"计划，以EPON为代表的FTTH和FTTB产品在城域网的部署范围将逐步扩大，而通过本文提出的解决方案，可以较好的实现EPON模式下的多业务接入和保障。