基于IP方式的ADSL寬帶接入技術(shù)

摘   要
對基于IP方式的ADSL寬帶接入技術(shù)進行了探討，分析了該種方式在開展業(yè)務(wù)的特點，并將其與ATM方式的寬帶接入技術(shù)進行了比較，最后簡要探討了該方式開展業(yè)務(wù)的QoS問題。

關(guān)鍵詞
ADSL PPPoE ATM BNAS QoS

——1 引言

——ADSL系統(tǒng)一般分為兩大部分：局端設(shè)備，如ATU-C、DSLAM、寬帶網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)器（BANS）和用戶端設(shè)備ATU-R。局端設(shè)備ATU-C和DSLAM完成數(shù)據(jù)接口適配、匯聚、傳輸、交換、橋接以及數(shù)據(jù)和話音的分離。用戶端設(shè)備ATU-R完成接口適配、數(shù)據(jù)的調(diào)制解調(diào)、橋接以及數(shù)據(jù)和話音的分離功能。寬帶網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)器（BANS）是面向?qū)拵ЬW(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的新型接入網(wǎng)關(guān)，它位于骨干網(wǎng)的邊緣層，可以完成高速IP/ATM網(wǎng)的數(shù)據(jù)接入。

——2 基于IP方式的ADSL寬帶接入技術(shù)

——ADSL寬帶數(shù)據(jù)接入技術(shù)目前存在兩種方式，即ATM方式和IP方式。ATM方式的接入思想主要是基于ATM應(yīng)用的發(fā)展，即骨干網(wǎng)的IP化使得ATM的應(yīng)用由骨干傳輸層退到網(wǎng)絡(luò)邊緣層，更好地發(fā)揮ATM帶有QoS保證的綜合業(yè)務(wù)接入能力。但由于ATM本地網(wǎng)建設(shè)的相關(guān)投資非常大，回報周期長，同時路由器的廣泛應(yīng)用和Ethernet到桌面已成為全球事實上的標(biāo)準(zhǔn)，因此在ADSL寬帶接入網(wǎng)建設(shè)的初期，從價格、市場需求、建設(shè)周期、對現(xiàn)有設(shè)備兼容性、投資保護等角度出發(fā)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用基于IP方式是一種較好的過渡方案。

——2.1 兩種基于IP方式的ADSL接入方案

——采用基于IP方式ADSL接入方案依據(jù)IP地址的分配方式可分為固定IP方式和動態(tài)IP方式。

——（1）固定IP方式

——此方式給上網(wǎng)用戶（包括以太網(wǎng)用戶）分配固定的IP地址、掩碼及其默認網(wǎng)關(guān)，通過ATU-R提供的以太網(wǎng)口上網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)連接如圖1所示。

——該方式的優(yōu)點是用戶上網(wǎng)用戶（包括以太網(wǎng)用戶）分配固定的IP地址、掩碼及其默認網(wǎng)關(guān)，通過ATU-R提供的以太網(wǎng)口上網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)連接如圖1所示。

——該方式的優(yōu)點是用戶上網(wǎng)方便，效率高，且與Internet一直在線連接，該方式類似于傳統(tǒng)的專線上網(wǎng)。

——此方式的特點是：

——a）運營商向用戶提供的收費方式比較簡單，一般僅限于包月制。

——b）運營商向每個上網(wǎng)用戶固定分配IP地址，但國內(nèi)IP地址的資源有限，這樣就大大限制了用戶的數(shù)量。

——c）運營商無法對上網(wǎng)用戶的業(yè)務(wù)進行有效的管理。

——d）用戶上網(wǎng)權(quán)限的保密性差。

——e）用戶有時需要自己配置IP地址及其掩碼，對于用戶而言存在一定的技術(shù)要求。

——針對固定IP方式的缺點，產(chǎn)生了動態(tài)IP方式的ADSL寬帶接入技術(shù)。

——（2）動態(tài)IP方式

——所謂動態(tài)IP方式是用戶通過虛擬撥號技術(shù)動態(tài)獲得IP地址來開展上網(wǎng)業(yè)務(wù)。該技術(shù)采用的核心協(xié)議是PPPoE（PPP
over Ethernet，參見RFC2516文檔），以太網(wǎng)上的客戶機發(fā)起PPPoE連接，由局方提供且位于骨干網(wǎng)邊緣層的寬帶接入服務(wù)器（BANS）終結(jié)PPPoE連接或?qū)⑵溥M行續(xù)傳。PPP協(xié)議屬于數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，它提供了一種將各種高層協(xié)議封裝打包的方法，提供點對點的連接，但其本身不具備尋址能力。PPPoE是將PPP承載到以太網(wǎng)之上，充分利用以太網(wǎng)技術(shù)的尋址能力，其實質(zhì)是在共享介質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)上提供一條邏輯上的點到點鏈路，提供以太網(wǎng)中的每個上網(wǎng)用戶與寬帶接入服務(wù)器之間的一條邏輯PPP連接。多個以太網(wǎng)上的用戶同時通過PPPoE協(xié)議獲得相應(yīng)數(shù)目的邏輯PPP連接，網(wǎng)絡(luò)連接如圖2所示。

——基于PPPoE的寬帶接入服務(wù)器（BANS）可對這些邏輯PPP連接分別進行管理，通過一個PPP連接建立和釋放的會話過程，可對用戶上網(wǎng)業(yè)務(wù)分別進行時長和流量的統(tǒng)計并提供各種計費方式所需要的信息。與Radius服務(wù)器配合利用PAP、CHAP等協(xié)議進行PPP用戶識別、鑒權(quán)，通過IPCP協(xié)議對用戶進行動態(tài)IP地址分配，從而最大限度地利用有限的IP地址資源。

——目前對以太網(wǎng)接入用戶的計費認證問題考慮得比較少，采用PPPoE協(xié)議可以對以太網(wǎng)用戶提供靈活合理的計費認證方式。另外，基于PPPoE的寬帶接入服務(wù)器（BNAS）還可以通過其他非ADSL的傳輸方式提供LAN接入服務(wù)，并對LAN用戶進行有效的管理。

——位于以太網(wǎng)上客戶機在通過PPPoE協(xié)議上網(wǎng)的同時，還可對本以太網(wǎng)上的其它客戶機進行訪問瀏覽，極大地方便了用戶的使用。當(dāng)然一個值得注意的問題是，由于客戶機采用的是虛擬撥號技術(shù)動態(tài)獲得IP地址，這樣就有可能發(fā)生這樣的情況：客戶機的用戶通過一定次數(shù)的虛擬撥號后有可能會耗盡寬帶接入服務(wù)器上的IP地址資源，導(dǎo)致其他ADSL用戶因沒有IP地址可分配而無法上網(wǎng)，對于這種拒絕服務(wù)攻擊（Denial
of Service attacks），需要位于局方的寬帶接入服務(wù)器（BNAS）實現(xiàn)對這種攻擊的防護。

——動態(tài)IP地址的ADSL寬帶接入技術(shù)具有以下特點：

——a）支持標(biāo)準(zhǔn)的PPP接入方式，對ADSL用戶可采取虛擬撥號方式進行類似接入服務(wù)器中的撥號用戶的AAA服務(wù)，符合用戶上網(wǎng)習(xí)慣。

——b）一個終端設(shè)備ATU-R可簡單地支持多個用戶同時接入，非常適合于具有以太網(wǎng)布線的小區(qū)、小型企業(yè)、校園開展上網(wǎng)業(yè)務(wù)。例如在小型企業(yè)中企業(yè)員工既可共享用戶名和密碼撥號上網(wǎng)，也可使用各自的用戶名和密碼撥號上網(wǎng)。

——c）不需要對現(xiàn)有的ISP結(jié)構(gòu)進行改造，ISP可以同以前的窄帶接入一樣提供業(yè)務(wù)，節(jié)省了人員培訓(xùn)費用。

——d）充分利用現(xiàn)有設(shè)備。基于IP的寬帶接入服務(wù)器可通過PoS接口與位于邊緣層的路由器連接，ISP建設(shè)投資少。

——2.2 與基于ATM方式的ADSL寬帶接入技術(shù)的比較

——與動態(tài)IP方式相比，ADSL的ATM方式的寬帶接入方案有其一定的局限性，尤其是對以太網(wǎng)的接入。這是因為ATM方式不論采用PPPoA協(xié)議，還是采用其他協(xié)議，在對以太網(wǎng)進行接入時，寬帶接入服務(wù)器都無法對以太網(wǎng)上的某個上網(wǎng)主機進行有效的管理（如對上網(wǎng)主機進行認證，計費等），只能將以太網(wǎng)作為一個整體進行管理。在采用ATM方式對單獨的ADSL用戶進行接入時，利用PPPoA協(xié)議則除了可保持PPPoE協(xié)議具有的優(yōu)點外，每一個上網(wǎng)用戶服務(wù)質(zhì)量QoS還可得到保證，適合開展實時性比較強的業(yè)務(wù)，如VOD等。當(dāng)然除了以上的局限，采用ATM方式的ADSL寬帶接入方案也具有以下一些特點。

——a）由于核心網(wǎng)一般采用ATM技術(shù)，在ADSL上采用ATM信元格式傳送，可以直接接入ATM網(wǎng)，接口協(xié)議簡單。

——b）ATM采用固定信元格式，用戶和局端的ADSL調(diào)制解調(diào)器可以采用硬件完成信元處理功能，處理比較容易。

——c）ATM作為承載多種業(yè)和的平臺，可為用戶提供多種業(yè)務(wù)，也包括飛速發(fā)展的IP業(yè)務(wù)。

——2.3 基于IP方式的ADSL寬帶接入技術(shù)服務(wù)質(zhì)量保證

——每一個用戶對Internet業(yè)務(wù)的需求是有個體差異的，有些用戶可能只需要進行一些傳統(tǒng)的非實時性的業(yè)務(wù)，如上網(wǎng)業(yè)務(wù)、電子商務(wù)等，而有些用戶則需要開展實時性較強的業(yè)務(wù)，如VOD等，這時就需要在基于IP方式的ADSL寬帶接入技術(shù)中針對不同的用戶提供不同的業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量保證�；�于ATM方式的ADSL寬帶接入技術(shù)由于采用了ATM技術(shù)而具有服務(wù)質(zhì)量保證是順理成章的，IP協(xié)議的開發(fā)是基于“盡力傳送（Best
Effort）”原理的數(shù)據(jù)包交換協(xié)議，對不同業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)流進行不同的處理一直以來就是IP協(xié)議的弱點�；�于IP方式的寬帶網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)器可以向不同權(quán)限的用戶提供不同層次的接入帶寬，以實現(xiàn)不同的用戶有不同的接入能力；寬帶網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)器可對不同的業(yè)務(wù)進行不同的優(yōu)先級的標(biāo)記，通過對服務(wù)質(zhì)量的區(qū)分，網(wǎng)絡(luò)運營商能夠?qū)Σ煌�的用戶銷售不同的服務(wù)質(zhì)量的業(yè)務(wù)，能夠更好滿足其不同的需求；同時能夠大大提供網(wǎng)絡(luò)的利用率，提高投資回報率。

——3 總結(jié)

——隨著多媒體業(yè)務(wù)在Internet上的日益普及和迅猛發(fā)展，寬帶網(wǎng)絡(luò)已成為未來網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的必然趨勢，而ADSL以其利用現(xiàn)有資源的優(yōu)勢而成為目前寬帶數(shù)據(jù)接入的主流技術(shù)。采用IP協(xié)議是由于基于IP的業(yè)務(wù)已經(jīng)是人們的最大需求，而ADSL（不對稱性）又特別適合提供寬帶Internet接入。兩者的結(jié)合不僅符合目前電信市場需求，同時也與電信技術(shù)發(fā)展方向相一致。