IP DSLAM設(shè)備及其發(fā)展

西安電子科技大學(xué) 李政

　　xDSL技術(shù)（包括ADSL、VDSL等）是目前寬帶上網(wǎng)主要解決方案之一，可以充分利用現(xiàn)有市內(nèi)電話網(wǎng)絡(luò)，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(yè)務(wù)的基礎(chǔ)上，享受較高速的網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)。作為xDSL方案的重要組成部分的IP DSLAM設(shè)備，也越來越受到人們的關(guān)注。

　　IP DSLAM的發(fā)展

　　IP DSLAM是以太網(wǎng)技術(shù)和 DSLAM 技術(shù)進(jìn)行融合產(chǎn)生的新產(chǎn)品。

　　DSLAM（Digital Subscriber Line Access Multiplexer），全稱是數(shù)字用戶線路接入復(fù)用器，作為接入層的設(shè)備，DSLAM負(fù)責(zé)聚合數(shù)字用戶線路的數(shù)據(jù)，接入到骨干網(wǎng)絡(luò)。

　　在DSL技術(shù)出現(xiàn)之初，DSL服務(wù)主要依賴于ATM技術(shù)，作為DSL服務(wù)主要局端設(shè)備的DSLAM也只是一種基于ATM技術(shù)的簡單設(shè)備。它接收從DSL MODEM發(fā)來的用戶數(shù)據(jù)，解調(diào)成信元，傳輸?shù)紸TM骨干網(wǎng)上。

　　隨著IP技術(shù)的興起和不斷發(fā)展，寬帶城域網(wǎng)的建設(shè)核心已經(jīng)轉(zhuǎn)移到基于IP的寬帶分組交換網(wǎng)絡(luò)上來。基于ATM的DSLAM設(shè)備雖然仍可用于寬帶接入，但從技術(shù)上講，存在有明顯的弱點。尤其是基于ATM的傳統(tǒng)DSL服務(wù)接入到ATM網(wǎng)后，還需要經(jīng)過服務(wù)匯聚網(wǎng)關(guān)終結(jié)虛擬電路接入IP網(wǎng)，因而很容易在網(wǎng)關(guān)處形成服務(wù)瓶頸，提高網(wǎng)絡(luò)成本。

　　而IP DSLAM在設(shè)備內(nèi)部終結(jié)虛擬電路，解決了大量虛擬電路穿越核心網(wǎng)的問題，從原來的集中式服務(wù)變?yōu)榉植际�，消除了網(wǎng)絡(luò)瓶頸，可以更高效的連入主干網(wǎng)絡(luò)。新型的IP DSLAM設(shè)備正朝著更高效、智能的方向演化。

　　IP DSLAM的結(jié)構(gòu)特點

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

IP DSLAM 根據(jù)內(nèi)部終結(jié)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(jié)在上行板接口實現(xiàn)，提供IP包的輸出；一類采用了純IP內(nèi)核，在業(yè)務(wù)板處就終結(jié)虛電路，內(nèi)部交換的就是以太網(wǎng)包。前一種技術(shù)比較成熟，但仍未脫離ATM架構(gòu)，有諸多不易解決的問題，屬于一種過渡性產(chǎn)品。后一種基本上是基于以太網(wǎng)架構(gòu)，在以太網(wǎng)應(yīng)用大量增多的今天，有著更靈活、高效的應(yīng)用。本文主要介紹后一種IP DSLAM設(shè)備。

　　通過交換背板，各個業(yè)務(wù)板都和主控制板相連接，內(nèi)部建立高速的交換通路，方便IP包的轉(zhuǎn)發(fā)。主控制板又通過上行板建立上行通道，用于IP DSLAM與骨干網(wǎng)絡(luò)的報文傳輸。

　　交換背板：交換背板是IP DSLAM設(shè)備各項業(yè)務(wù)的傳輸總線。它的結(jié)構(gòu)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(shè)計以增加對不同類型業(yè)務(wù)板的支持。

　　業(yè)務(wù)板：連接用戶DSL線路和主控板。實現(xiàn)用戶的寬帶接入業(yè)務(wù)。業(yè)務(wù)板上的硬件設(shè)備包括有端口、調(diào)制/解調(diào)芯片、RAM、網(wǎng)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(diào)制/解調(diào)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(shù)據(jù)信號進(jìn)入；調(diào)制/解調(diào)芯片負(fù)責(zé)信號與報文的轉(zhuǎn)換。RAM中存放著業(yè)務(wù)板使用的MAC、VLAN、PORT等轉(zhuǎn)發(fā)表項。網(wǎng)絡(luò)處理芯片/邏輯電路主要用于地址學(xué)習(xí)、報文、端口設(shè)置、統(tǒng)計數(shù)據(jù)上報等。當(dāng)有報文到達(dá)時，提取報文的MAC地址和VLAN tag，查找MAC、VLAN表，找到相應(yīng)的轉(zhuǎn)發(fā)端口，將報文轉(zhuǎn)發(fā)出去。對于不同的寬帶接入方式（主要有VDSL、ADSL等），對應(yīng)的會有多種業(yè)務(wù)板，如果對于基于ATM技術(shù)的DSL業(yè)務(wù)板（如ADSL），由于DSL線路傳送的是ATM信元，需要進(jìn)行PVC終結(jié)，做ATM信元與以太網(wǎng)包之間的轉(zhuǎn)換，這時業(yè)務(wù)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(fù)責(zé)IP DSLAM與骨干網(wǎng)相連。硬件包括網(wǎng)絡(luò)處理芯片和上、下行接口。根據(jù)不同的網(wǎng)絡(luò)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(yīng)用Trunk技術(shù)，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(fù)荷分擔(dān)狀態(tài)。網(wǎng)絡(luò)處理芯片負(fù)責(zé)地址學(xué)習(xí)、端口管理和報文的轉(zhuǎn)發(fā)。

　　主控板：主控制板是IP DSLAM的控制核心。主控板上硬件設(shè)備有一個或多個網(wǎng)絡(luò)處理芯片、主控板CPU等。業(yè)務(wù)板和上行板都同主控板的網(wǎng)絡(luò)處理芯片相連，這樣上、下行的IP報文就都經(jīng)主控制板，便于系統(tǒng)的統(tǒng)一管理。主控制板的CPU運行系統(tǒng)管理和控制程序，維護(hù)全局的MAC、VLAN、路由、PORT等表項，處理系統(tǒng)收到的arp、組播、路由、認(rèn)證報文和配置命令。

　　IP DSLAM優(yōu)缺點

　　與傳統(tǒng)設(shè)備相比，采用純以太網(wǎng)內(nèi)核技術(shù)的IP DSLAM具有以下優(yōu)勢：

　　1）純以太網(wǎng)技術(shù)，易于支持組播業(yè)務(wù)

　　由于傳統(tǒng)的DSLAM設(shè)備是基于ATM架構(gòu)，主要是面向連接的方式和點到點傳輸，對于基于IP技術(shù)的組播、流媒體等運營服務(wù)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(wù)器、組播網(wǎng)等實現(xiàn)方案，但實現(xiàn)起來代價太高。而采用純以太網(wǎng)內(nèi)核技術(shù)的IP DSLAM，在業(yè)務(wù)板上完全終結(jié)ATM特性，并采用大容量的以太網(wǎng)交換背板，能很好的支持組播業(yè)務(wù)的開展。

　　2） 消除了上行鏈路的瓶頸

　　傳統(tǒng)的DSLAM由于采用ATM架構(gòu)，需要在IP上行口處理大量的協(xié)議轉(zhuǎn)換和PVC終結(jié)，當(dāng)數(shù)據(jù)流量較大時，非常容易造成上行鏈路擁塞，形成系統(tǒng)的轉(zhuǎn)發(fā)瓶頸。而采用純以太網(wǎng)內(nèi)核技術(shù)的IP DSLAM，由于PVC在業(yè)務(wù)板上終結(jié)，用戶IP報文在上行接口可以全線速的轉(zhuǎn)發(fā)。上行接口還可以應(yīng)用Trunk技術(shù)，提供更高的鏈路帶寬。

　　3） 支持多種業(yè)務(wù)板，便于靈活開展接入業(yè)務(wù)

　　基于ATM的DSLAM設(shè)備不支持VDSL，而采用先進(jìn)的以太網(wǎng)內(nèi)核結(jié)構(gòu)的IP DSLAM設(shè)備，由于內(nèi)部交換的是IP報文，加之采用有效的結(jié)構(gòu)設(shè)計，將業(yè)務(wù)與控制分離，使ADSL和VDSL業(yè)務(wù)板完全共享同一套背板和交換控制網(wǎng)絡(luò)，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(jié)將在線路板上進(jìn)行處理，為處理協(xié)議轉(zhuǎn)換，報文重組，業(yè)務(wù)板的線路和邏輯相對將會比較復(fù)雜。

　　2）基于ATM 的DSLAM設(shè)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(wǎng)構(gòu)架的IP DSLAM在這方面還需進(jìn)一步的完善和提高。

　　3）基于ATM 的DSLAM設(shè)備，技術(shù)成熟，有豐富的應(yīng)用經(jīng)驗。而基于以太網(wǎng)的IP DSLAM，應(yīng)用經(jīng)驗較少。

　　在寬帶建設(shè)迅猛發(fā)展的今天，一方面寬帶IP城域網(wǎng)建設(shè)規(guī)模不斷增大，基于IP的應(yīng)用服務(wù)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(yīng)用靈活等特點，正成為今后幾年內(nèi)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(wǎng)絡(luò)的Hammer10000 IP DSLAM、UT斯達(dá)康公司AN2000B-800、華為的MA5100 ADSL接入設(shè)備、諾基亞的DSLAM D50e等多種設(shè)備。隨著目前越來越多的廠商開發(fā)基于以太網(wǎng)內(nèi)核的DSLAM設(shè)備，以太網(wǎng)內(nèi)核結(jié)構(gòu)IP DSLAM成為了DSLAM發(fā)展的必然趨勢。

----《通信世界》