电信运营商宽带接入汇聚网络规划.docx

论文编号年信息通信网络技术委员会年会征文

2009

电信运营商宽带接入汇聚网络规划

步场

（中国0合网络通信冇限公司北京市分公司•北京

100045）

« 宽带斐入业务和宽带增值业务的发展对电信运行両现有的霓帶接人河络提岀『新的妥求。通过对运口檎 覓帶接入

网络的现伏和宽带业务的发展进行分析研究.提出了在电信运营的宽带接人网络中恵设以为关權技术 的三层寛帯接

入汇网络的方第.并对寛带接入汇聚网络进行了具体的規划。

JK

关・恻*接入刈規划宽帯接入汇聚网

VPLS

VPL5

THE PLANNING OF TELECOM OPERATORS BROADBAND

ACCESS AGGREGATION NETWORK

BU Yang

(China United Network Telecoaununications Corporalion Beijing Branch Company. Beijing 100045)

ABSTRACT The development of broadband access rvices and broadhand value -added rvices has challenged the telecom

：

operators* existing broadband access network Ba on the analysis of operators* broadband access network status and the development

・

of broadband rvices, a suggestion that operators should construct a Layer 3 broadband access aggregation network which take« VPLS as

the key technology in broadband access network has been propewed, and a specific planning of broadband access aggregation network han

been made.

KEY WORDS acceu network, plannings VPLS, broadband acceM aggregation network

：

1 •背景

当前，接入网已经成为全网宽带化的最后瓶颈.接入网的宽带化已成为»AM发展的主要越势。 随着

通信技术的发展，中国的电信运营商正在不断进行着宽带接入网络的大力建设，宽带接入网络 中IP内

核DSLAM设备已经大规模使用.ADSI2+、EPON等技术也已经开始在部分地区使用。在这 样的背景下，

运营商也在进行着相应的宽带接入网络建设来满足日益发胀的宽带业务需求。对于宽 带接入网络.主导

电信运营商会首先要求这个网络能够承载现有的宽带业务■其中既冇传统的公众 和企业互联网业务.也

有新兴的IPTV、VOIP可视电话等业务。其次根据对未来网络发展的分析, 还有可能需要同时承载NGN

语音业务。以上业务需要通过宽带接入网络进行业务流的业务判断、控 制转发以及业务保障，这就要求

宽带接入网络的建设既要考虑网络安全性能的同时.还要更多胞关 注宽带接入网络如何将多种业务承载

在一张接入网络上•宽带接入汇聚网络的旣念由此被提岀。

2.现状

2.1电信运营商业务现状

中国的电信运肯商于2000年左右开始进行ADSL宽带接入网建设工程■近十年以来，随着各种 宽

带业务的迅猛发展，各地的主导运营商基本建成了以ADSL接入为主.LAN和EPON等业务作为 补充的

宽带接入网络。同时.宽带接入业务本身也在不断发展.目前已经在原有上、下行带宽都是 512kbit/s的基

础上开展了下行IM、2M、4Mbit/»以及更高速率的宽带接入业务。

与宽带接入速率的提升相对应.宽带增值业务.如1PTV、VO1P可视电话等新业务的发展也非 常迅

速。除传统PSTN固定电话网络以外，有的运营商已经推出承载在宽带城域网上的VOIP可视电 话业务。

此业务以宽帯城域网为按入和承载网络.以NGN软交换为控制平面，使用该业务的两个用 户之间可以进

行点对点视频通话。另外.冇的运营商也已经或计划推出1PTV试验业务，为用户提 供组播和VOD点播

的视频业务，为用户提供包括爲清频道在内的上百个直播频道，另外还将为用户 提供VOD点播功能，

用户可以自行点播其希望浏览的视频节目。

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宽带接入业务和宽带增值业务已经成为电倍运营商收入的主要增长点。因此，为满足IPTV、 VOIP

等新业务的发展需求，运营商将会大规模开展网络升速，结合家庭网关设备的部署.规模化发 展更高接

入速率的宽带接入业务。

22电信运营商宽带网络现状

电信运营商宽带城域网主要由IP核心网和宽带接入网两大祁分组成。

一般在运膏商的IP核心网内，除了相对独立的NGNTP承载网自成系统外，均使用宽带接入服 务

器(BRAS)设备以及业务路由器(SR)实现业务控制，其中.SR设备是运营商为了满足大客户 专线以及

IPTV等新型宽带增值业务的承载需要而在全网进行部署的。

宽带接入网络分为接入汇聚网络和接入层。目冊，运营商宽带接入网络中接入层部分形式以 xDSL

方式为主体、LAN和EPON接入方式为补充，使用DSLAM、以太网交换机以及OLT设备作为 接入用

户的局端设备。由于技术的进一步发展，随着新型BRAS设备的引入，BRAS设备的处理能 力进一步增

强■为了充分利用现冇BRAS设备的能力.扩展BRAS设备的端口，降低设备造价，在 BRAS下面增加

了二层或三层交换机作为接入汇聚设备.构成了宽带接入网中的接入汇聚网络的初 始架构。宽带接入汇

聚网络将用于实现电信运营商多业务综合接入承载，实现业务流量的区分并根 据业务属性转发至BRAS

和5R设备。

3 •宽带接入汇聚网络的建设需求

目前，电信运营商的接入汇聚网络呈现岀以光纤直驱、二层或三层汇聚交换机等多种方式并存 的局

面。随着宽带增值业务的开展.目前的接入汇聚网络逐渐暴禽岀一些与业务发展无法适应的问 题.主要包

括目前的接入汇聚网络不能很好的完成业务汇聚.业务区分、链路保护等功能。虽然接 入汇聚网络的形

式较多，但均存在一定的问题。

首先光纤直驱形式，对于采用单GE/FE上联的DSLAM设备上行链路缺少保护，对光缆资源消 耗

大。

其次对于二层/三层交换机的接入汇聚方式.交换机设备仅扩展了 BRAS设备端口，节约了投 资，

但目前便庄的接入汇聚交换机的性能和功能均不能很好满足不同业务分流的需要.不能实现多 业务综合

承载的需求。同时.现有二层/三层交换机设备上联方式的形式多样，网络设备上联结构的 不统一•不利

于网络的管理与维护。

另外，随着电信运营商高带宽升速工程的推进，以及宽带增值业务的发展需求，在现有接入汇 聚网

络现状下，宽带接入网络中DSLAM/EPON等接人设备需要上联至SR设备，存在上联困难、对 光纤资

源的占用非常巨大的问题.成为了电侑运营商业务发展的瓶颈。

运营商现有宽带接入网在业务感知与分流、QoS保证.网络安全.接入带宽保证等方面还存在 一定

不足。同时，随着宽带接入业务和宽带增值业务的发展.对电信运营克的宽带接入网络的建设 提出了新

的要求。电信运营商宽带接入汇聚网络的建设目标应为满足运营商xDSI/EPON接入需求. 满足具备新的

宽带接入业务发展需求，同时为其它宽带增值业务以及VIP专线等业务提供接入和业 务承载。一句话，

宽带接入汇聚网应具备多业务综合接入.业务识别与分发寻功能。

电信运营商的宽带接入汇聚网应可提供多业务接入能力，可承载数据、视频、语音、专线等类 业务，

同时应可实现多业务流量的识别与分发。

4 •宽带接入汇聚网络的技术应用

宽带城域网中，IP核心网的业务控制节点(BRAS和SR设备)，都是基于IP的三层网络。而目 前接

入网中.无论是以太网端口上联的IP内核DSLAM (准确讲应该称为以太网内核DSLAM)还是 EPON.

LAN交换机设备已经基本统一在以太网的标准上。因此.在宽带城域网整体部署中.对于 IP网与接入网

的衔接设备一一宽带接入汇聚设备釆用何种技术，三层网络与二层网络相互如何承 载，三层网络应部署

到整个宽带城域网的什么层面、什么位遨，这些问题一直存在着争议。

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宽带城域用中三种主要的模式为：传统以太网增强方式、VPLS方式.三层到边缘方式。

1） 传统以太网增强方式

业务控制节点BRAS、SR）集中部署，所有业务通过二层以太网汇寰到业务节点接入三层网 络.

（

网络保护適过生成树协议STP/RSTP收敛实现。

这种方式的优点是部署简单，价格便宜。

以太接入网主要以星型和环型组网为主，星型组网由于没有保护路径，可靠性差，以太环网技 术是

一种通用的组网技术.主要以生成树协议（STP）技术为基础，能够很好的解决备份路径和保护 倒换的问

题，但其主要问题依然存在.体现在可靠性差、可管理性和可维护性差、安全性差、QoS 机制缺乏、基于

STP的环网技术没有考虑时延和时延抖动的规避措施。通过以太网增强.包括以太 网环路保护协议/链路

聚合等技术，可以提升接入汇聚网络的可靠性。但是以太网增强方式在组建大 型网络时依然存在扩展性

问题。

2） VPLS方式

MPLS VPU技术是是将运营商网络模拟成一个大的二层桥来连接多个节点■各个节点都好像连 接

在一个独立的交换机上一样，各个节点间通过三层的MPLS VC连接起来，具有与CE设备仅通过 二层

进行连接，实现起来非常方便简单，能够透传任何三层协议（不仅限于IP）数据包等待点。在 此方式下，

业务控制节点（BRAS. SR）集中部署，所有业务通过VPLS传送网汇聚到业务控制节点 接入三层网络，

采用MPLS LDP作为VPLS业务承载隧道.利用MPLSTE为VPLS业务在传输时提 供更好的服务质址

保证和故障恢复施力。这种方式的优点是网络可靠性高，但对网络设备要求较高。

3） 三层到边缘方式

业务控制节点分布式部署，MPG推进到城域以太网络边缘，业务的部署尽址靠近用户.网络 保护通

过IGP/LDP快速收敛以及TE FRR等技术实现.这种方式可以IP网和接入汇聚网采用统一的 IP/MPLS

技术实现.并且通过可管理的三层转发（各种路由协议以及可靠性机制）防止了二层网络 不可控制的缺

点，并且网络技术都为标准技术，互通性/扩展性好.而且管理简单.部署方便。但 是.将三层业务控制点

大最分布部署，从运营商的投资成本上考虑是不够现实的。

4） 结论

根据以上分析，考虑到电信运营商宽带城域网的发展，可以采用VPLS方式作为宽带接入汇聚 网络

的部署方案。

5 •寛带接入汇豪网业务承載方案

5.1业务承栽

在电信运菅商的宽带接入汇聚网上开放VPLS功能将重点采用单对多的模式，应用在DSLAM、

EPON以及LAN交换机上联数据的分发方面。即将一架DSLAM或EPON设备的上联端口与BRAS 下

联端口、SR下联端口流予放入同一个VPLS内，再根据用户业务类墩对用户不同业务进行VLAN ID标

识，使用户业务数据流量可以在一个VPLS内根据VLAN ID标识被调度到不同的业务控制设备 （BRAS

或SR）上，实现宽带业务分发。

针对目前运营商宽带网络承载的多种业务，按照其在网络中的地位和待点可以分为三类.这些 业务

在宽带接人汇聚网络上承载的方案如下。

拿终结于BRAS的业务：这些业务主要是PPPOE拨号宽带上网业务以及可视电话.这些业务以 二

层方式通过汇聚网络透传.最后终结于BRAS。在三层到边缘组网中，使用VPLS、VLL. Qi叫 （stacking

VLAN）等技术，对PPPOE业务通过VPLS隧道透传到BRAS三层终结。另外，DSLAM和 EPON等

网络设备的网育数据可以通过VLL隧道透传到BRAS三层中介。

拿终结于SR的业务，这些业务主要filPTV点播业务.大客户专线接人业务・由于网关在SR. 因此.

需要通过接入汇聚网络实现业务的透传到SR终结。

♦终结于接人汇聚网络节点的业务：这些业务主要是部分大客户专线接入业务和IPTV组播业 务。

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由于接入汇聚网络运行三层，因此可以将组播等业务通过三层引入到接近用户的位置，提高组 播的可靠

性，降低对带宽的占用。

52 VLAN規划

为了实现不同业务的安全隔离和保证QoS,建议对于个人用户接人采用每个用户每种业务使用 一个

VLAN ID (PUPSPV)的规划方式，即同一宽带用户的三种业务(数据■语音、视频)可以通 过不同的三个

用户VLAN ID (CVLAN)来区分。VLAN规划的原则如下：

•能够区分业务类型和用户，为了后续的扩展，建议采用stacking VLAN方式；

拿内层VLAN以接入层(xDSITEPON)设备为单位规划.标识用户信息与用户业务信息.实现

PUPSPV

；

拿外层VLAN要以单台宽带接入汇聚设备为单位规划.标识业务信息。毎个宽带接入汇聚层设 备中

或未来每个接入汇聚环中的外层VLAN不允许重复；

拿规划组播、网管VLAN等待殊应用的VLAN.并采用单层VLAN或QinQ VLAN方式；

♦ V1P专线接人用户可采用单层VLAN方式；

，保留部分VLAN资源，用于未来网络业务的发展。

5.3 QoS » 划

由于电信运营商的宽带接入汇聚网络上同时承载了高速上网.IPTV (广播、组播)、VoIP、大 客户专

线等多种业务■而对不同业务类型的SLA保证是不同的，所以因此有必要对该网络部署QoS。 QoS部

署主要有如下两个关键：

•分层QoS保障，网络的不同层次分别基于802lp. EXP和DSCP进行QoS保障。

・

♦ 802.1p. EXP和DSCP之间的映射。

电信运营商整体的QoS规划，各种业务在DiffServ下对应各F1的QoS标识。

各种宽带业务所对应的QoS标识如表4-1所示。

衷5-1各业务与QoS标1R映射关累

业务类型 业务说明

8011p EXP

预留 目前未有业务对应

网络控制 所有网络控制和管理流量

7 7

6 6

5 5

4 4

3 MPLS/VPN、公网地址大客户金牌业务 金牌业务 3

2 2

1、0 1. 0

VOIP语音流最 实时业务

流媒体、1PTV (点播、组播)等视频业务

普通大客户业务，城域网VIP业务 银牌业务

普通宽带用户流虽，考虑P2P流址，预留一个级别

标识

mv

尽力而为

6 •宽带接入汇楽网络设备要求

在确定电信运营商宽带接人汇聚网络所使用的技术和组网方式后，依据网络设计方案及各类业 务需

求，可以归纳出宽带接入汇聚设备应符合的各项技术指标要求，具体如下：

1)设备基本性能要求

设备必须支持VLAN堆賽(QinQ)o

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・

设备必须支持Selective QinQ (S-QinQ).并必须实现同时支持QinQ和单层VLAN,应能根据不 同的

内层VLAN标签标记不同的外层VLAN标签或者不进行标记。

设备必须支持基于内层VLAN标签的数据流转发。

必须支持内外层VLAN标签的灵活转换等。

设备应支持IEEE802.3ad链路聚合，应支持10GE、GE、FE端口的链路聚合。

2) 设备路由及VPN功能要求

设备宜支存目朋主要的路由协议，包括IPv4静态路由、策略路由PBR、RIP、OSPF、IS-IS、 BGP/MP-

BGP路由协议。

设备应支持MP—协议，应支持标准LDP协议、MPLS基于源、目的的负载均衡以及LDP的认 证，

应支持 MPLS L2/L3 VPN. MPLS TE. EoMPLS. VPHVPLS。

⑸・

设备应支持MPLS L2/L3 VPN业务的部署。

3) 设备组播功能要求

设备应具备完髀的组播流转发机制，必須支持线速转发单播和组播的混合流:&。

设备必须支持跨VLAN组播。

7.宽带接入汇聚网建设規划

电信运营商宽带接入汇聚设备构成网络的方式推荐采用宽带接入汇聚设备通过10GE链路组成 环

网，其中一台宽带接入汇聚设备连接BRAS和SR.作为中心节点，分别通过多条GE捆绑链路上 行到IP

核心网BRAS,另有多条GE捆绑链路上行到IP核心网SR环网上其它节点的宽带接入汇 聚设备通过

；

DSLAM、LAN、EPON等多种接入方式接入个人客户和大客户的各种业务。

运营商在宽带接入网络建设的初期，可以考虑在业务需求较大的节点设登宽帶接人汇聚设备. 每台

新堆的宽帝接人汇聚网设备单独上联至BRAS及SR设备，以多GE捆绑方式实现对BRAS/SR 设备的上

联，网络结构简单、对设备性能的耍求较低、且易于接入汇聚网络后期的扩展.同时投资 较小。

考虑到电宿运营商部分接入节点位置分散、地域覆盖广.接入距离远、光缆资源占用大等特点， 可

以根据网络业务发展的情况，同时结合宽带接入汇聚网设备的能力，后期中逐步进行宽带接入汇 聚网络

拓扑的衍生：即在网络建设初期业务端局集中部署的基础上，逐渐向用户接入段纵深部署. 可以采用对

光维资源需求较小的环型拓扑结构，设备间以10GE链路互联.网络容虽能満足较长时 间内大业务量发

展的需求，同时根据业务发展的要求进行业务流就均衡、链路保护机制等策略的部 署。

电信运营商在建设宽带接入汇聚网络后，将逐步由冃前的多种接入汇聚方式向统一的接人汇聚 方式

进行过渡.由宽带接入汇聚网络承载多种业务，完成组播分发、宽带流駅汇聚、业务的分流、 链路保护等

功能，并进一步提供不同类型业务的QoS保证。运营商对用户业务的感知能力进一步向 用户端推进，构

建起可扩展.高可靠性、多重业务播放、网络业务将细化运营、可管可控的宽带接 入汇聚网络。

8 •展望

随着通侑技术的发展，电信运营商将在不远的未来推出更多的宽带增備业务，宽带城域网将有 可能

承载包括3G. IMS在内的更多更新型的业务，现有部分宽带业务将可能在实现方式方面进行调 整.运膏

商宽带城域网中业务控制点BRAS和SR设备的具体定位和功用将会进一步明确，随之而 来的将会遇包

括宽带接入汇聚设备在内的整个宽带接入网络的调整，未来宽带接入汇聚网络将如何 演进和发展还冇待

时日才能真正明确。

參考文款

[1]200598

韦乐平《面向未来业务实施全面转型-书乐平谈网络转或五大方向》《人民邮电》年月日六版

作者介绍

步晞勇.辽宁省盘饥市，工程硕士.中国联合网络通信有限公司北京市分公司，工程师.年毕 业于南京邮电

(1978-),2001

大学.年获得北京邮电大学工程硕七学位.年至今一直从事宽带接入网络的维护和优化、« 带业务的开发和宽带网

20092002

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络技术的研究工作。

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