ADSL網絡中開展多播技術的探討

2019-11-04 22:55:51

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供稿：網友

　　摘要寬帶接入熱潮正在興起，各大電信運營商廣泛鋪設ADSL接入網絡。在ADSL網絡中能否開展多播這種增值業務一直是令人關注的課題。本文從寬帶接入網的結構和認證方式入手，分析開展多播業務的可行性，并對多播在ADSL網的未來應用前景作了展望。
　　
　　　　要害詞 ADSL網絡多播 DSLAM BRAS PPPoE DHCP+Web
　　
　　
　　1 引言
　　
　　
　　　　在寬帶接入網領域，LAN接入和ADSL接入相互結合為各種用戶提供寬帶接入業務。從實際發展情況看，由于ADSL技術日益成熟，具有使用已經鋪設的電話線作為接入線路的天然優勢，已經成為一種主要的，最具前景及競爭力的寬帶接入手段。以廣東電信為例，在2001年，全省22個本地網已對ADSL網絡進行了20幾萬線的大規模擴容，但不到一年，再次大規模擴容，達到50多萬線，翻了一倍，估計2003年還要翻倍。
　　
　　
　　　　隨著人們對帶寬需求的急劇增加和各種新應用的不斷開展，不再滿足于簡單的高速上網了，多媒體視頻應用逐漸成為新的業務需求。多媒體視頻應用往往需要流媒體來傳輸，假如采用點對點方式，那么有多少個目的地就得傳輸多少份流媒體，所需的網絡帶寬與目的地的數目成正比，但假如采用多播方式，那么流媒體在源端只需傳輸一份，多播組內的所有客戶端應用均可以接收到，減少不必要的重疊發送，大大降低了網絡帶寬的占用。
　　
　　
　　　　基于ADSL網絡的迅猛發展，在ADSL網絡中能不能開展多播業務，如何開展多播業務一直是電信運營商極為關心的研究課題。
　　
　　
　　　　本文主要針對在現有的ADSL網絡上，根據多播技術的特點，探討ADSL網絡上多播技術開展的可行性，并分析了典型的認證接入協議對多播的支持能力，最后提出在ADSL網絡上開展多播業務的技術意見。
　　
　　
　　2 組網可行性研究
　　
　　
　　　　在網絡結構方面，ADSL網接入設備DSLAM（DSL接入復用器）有ATM上行和以太網上行兩種方式。ATM上行的DSLAM是早期的技術產品，以太網上行DSLAM是后期新興的設備。在組網方面，考慮到兩種設備技術的互補性，一般以ATM上行的DSLAM為主的，在沒有ATM網絡或ATM網絡不可達的地方，采用以太網上行的DSLAM連接到城域網。
　　
　　
　　　　隨著ATM資源逐漸短缺和ip城域網的發展，以及采用以太網上行的DSLAM日趨完善，估計將來主要以以太網上行的DSLAM為主，它可以直接接入到采用以太網技術的IP城域網上，為用戶提供ADSL寬帶接入。
　　
　　
　　　　下面，我們首先對傳統ATM上行的DSLAM和以太網上行的DSLAM兩種技術原理進行分析，再進一步探討對多播業務開展的可行性。
　　
　　
　　2.1 傳統的ATM上行DSLAM接入
　　
　　
　　　　傳統的ATM上行方式的ADSL網絡是通過ATM交換網絡及BRAS（寬帶接入服務器）接入到IP骨干網為用戶提供業務的。
　　
　　
　　　　由于現有網上的ADSL設備和ATM網絡設備都不支持多播功能，它們是靠PVC來建立連接的。因此，假如通過現有的ADSL網絡向用戶提供廣播式視頻業務，只能通過單播來進行，每個單播流對應一個視頻用戶，這對ATM網的帶寬要求很大。我們可以假設IP骨干網和BRAS是支持多播功能的，其中有3個ADSL用戶申請的是同樣的視頻業務，這樣，從視頻業務源至BRAS之間只需要一個視頻流的帶寬，而從BAS至ADSL設備之間必須同時發送3個相同的單播流給用戶，這對ATM的網絡帶寬造成了很大的壓力。對于目前的情況，一個DSLAM節點的容量大概有200個用戶，假如每個用戶提供1.5Mbit/s的視頻帶寬，則所需帶寬達300Mbit/s，這顯然是不現實的。
　　
　　
　　　　因此，我們認為，在目前傳統的ADSL網絡上提供多播視頻業務是不可行的。
　　
　　
　　2.2 以太網上行的DSLAM接入
　　
　　
　　　　隨著IP城域網的發展，為了配合與城域網的無縫連接，一些設備廠家紛紛推出了以太網上行的DSLAM設備，即DSLAM的上聯口直接出以太網口，而不是傳統的ATM接口。由于以太網上行的DSLAM設備沒有統一的技術標準，因此，各個廠家在實現方式上也不同。從目前發展情況來看，以太網上行的DSLAM技術主要有以下兩種實現方式：一種是僅僅通過以太網接口模塊實現2層橋接；另外一種DSLAM徹底改變原來ATM總線核心，以2/3層交換為核心。
　　
　　
　　　　對于2層橋接方式的以太網上行DSLAM，由于其總線仍然采用ATM方式，多播信息必須在每一條VC上進行同時復制，占用了很大的總線帶寬，而且給以太網板的處理能力造成很大的壓力，因此不適宜開展多播。
　　
　　
　　　　以2/3層交換為核心的以太網上行DSLAM一般通過以太網交換機及寬帶接入服務器與IP骨干網相連。
　　
　　
　　　　這里假定DSLAM設備具有IGMP Snooping功能。在開展多播式視頻業務時，對于相同的視頻流，從DSLAM設備的以太網出口至視頻源之間只需占用一個視頻流的帶寬。由于DSLAM采用的是以太網背板總線，因此，ADSL用戶至以太網出口之間，不必針對每一條VC同時進行視頻流的復制，以太網出口只需復制一份視頻流到具有多播業務的ADSL用戶板上，而沒有多播業務的ADSL用戶板，以太網出口不需要進行復制。然后，再通過ADSL用戶板在有視頻應用的每一條VC上同時復制到用戶。與2層橋接方式的以太網上行DSLAM相比，它減少了總線帶寬的浪費，而且減輕了以太網出口的壓力，這種以太網上行的DSLAM比較輕易實現多播業務。
　　
　　
　　3 認證方式可行性研究
　　
　　
　　　　在寬帶接入中，按用戶與網絡設備之間的通信方式，目前使用較多的接入認證方式有以下兩種：PPPoE和DHCP+Web 認證。
　　
　　
　　3.1 PPPoE認證接入方式
　　
　　
　　　　PPPoE分兩個階段：Discovery階段和PPP會話階段。Discovery階段的目的是要由BRAS產生一個session ID給主機。它主要包括四個步驟：
　　
　　
　　　　1. Host（主機）通過發廣播包，等待BRAS的響應；
　　
　　
　　　　2. 收到響應的BRAS可能不止一個，所有可以提供服務的BRAS在收到廣播包后都會給Host一個響應；
　　
　　
　　　　3. Host收到響應后，依據一定的原則（一般由具體實現決定）選擇一個BRAS，向其發請求包；
　　
　　
　　　　4. 被選中的BRAS收到Host的請求包后，產生一個唯一的Session ID并返回給Host。
　　
　　
　　　　有了Session ID后，即進入了PPP會話階段。PPP會話階段主要包括RADIUS認證、授權和計費三個步驟。建立起PPP連接后，即可傳送PPP數據（PPP先封裝IP，再由Ethernet封裝PPP）。
　　
　　
　　　　PPPoE的實質是在以太網上跑PPP協議，在用戶端和寬帶接入服務器之間建立了PPP的點對點通道，也就是說，假如在用戶主機和BRAS之間啟用多播業務，則多播數據必須以BRAS作為接收端復制點，這樣會使大量的多播數據穿越ATM網和DSLAM設備，這與ATM上行DSLAM設備接入情況相同，違反了多播的初衷。
　　
　　
　　　　因此，PPPoE接入方式限制了多播協議的存在，影響多播視頻業務的開展。
　　
　　
　　3.2 DHCP+Web認證接入方式
　　
　　
　　　　DHCP+Web認證需要與DHCP服務器和Web 服務器配合使用，Host首先通過DHCP得到一個IP地址，這個IP地址的目的是與Web服務器通信，也可以使用戶只訪問一些內部服務器，然后，BRAS將用戶強制連接到Web服務器上，并在瀏覽器中彈出認證頁面。在該頁面中，用戶輸入帳號和密碼，BRAS收到用戶的信息，對用戶的合法性進行檢查，到RADIUS服務器對用戶進行認證。認證通過后，用戶可以獲得新的合法的IP地址，使得用戶可以訪問外部因特網或特定的網絡服務。
　　
　　
　　　　從DHCP+Web認證方式的流程可以看出，用戶主機和BRAS之間并沒用任何類似PPP的第3層通道，也不存在對多播協議的限制。假如用戶主機到BRAS之間的交換機或DSLAM能支持IGMP Snooping，多播很輕易開展。
　　
　　
　　4 總結
　　
　　
　　　　基于以上的分析，要在ADSL接入網中很好地開展多播業務，既要考慮組網設備對多播的支持力度，也要結合接入認證方式的技術特點。從目前發展來看，要較好地支持多播，應該采用以2/3層交換為核心的以太網上行DSLAM，與此同時，要采用DHCP+Web的用戶認證接入方式。
　　
　　
　　　　其實ADSL設計的初衷就是可以支持VOD 業務，只是業務沒有良好地開展起來，隨著因特網的發展，高速接入漸成為ADSL接入的主流應用。VOD是單播的視頻業務，沒必要用多播來支持，這也是ADSL網組建當初沒有充分考慮多播業務的原因。
　　
　　
　　　　隨著ADSL業務的不斷推廣，多播應用業務已經納入電信運營商的視野，問題能否很好地解決直接關系到寬帶業務的開展。電信運營商可以針對具體情況改進其ADSL的組網方式，同時啟用新的驗證和計費方式，只有這樣才能順利開展多播，增加業務收入，提高自身的競爭力，為適應將來更加激烈的市場競爭環境打下基礎。
　　
　　
　　　　薛沛林，中國電信集團廣州研發中心數據網絡部，工程師。1998年畢業于暨南大學通信工程系，獲碩士學位。目前主要從事城域網和163骨干網的技術支持工作。
　　
　　
　　
　　----《中國數據通信》

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