IP DSLAM设备及其发展

2019-11-03 09:06:27

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供稿：网友

西安电子科技大学李政

　　xDSL技术（包括ADSL、VDSL等）是目前宽带上网主要解决方案之一，可以充分利用现有市内电话网络，用户端只需增加一个xDSL MODEM和SPLITTER（分离器），就能在不影响电话业务的基础上，享受较高速的网络接入服务。作为xDSL方案的重要组成部分的ip DSLAM设备，也越来越受到人们的关注。

　　IP DSLAM的发展

　　IP DSLAM是以太网技术和 DSLAM 技术进行融合产生的新产品。

　　DSLAM（Digital Subscriber Line access Multiplexer），全称是数字用户线路接入复用器，作为接入层的设备，DSLAM负责聚合数字用户线路的数据，接入到骨干网络。

　　在DSL技术出现之初，DSL服务主要依赖于ATM技术，作为DSL服务主要局端设备的DSLAM也只是一种基于ATM技术的简单设备。它接收从DSL MODEM发来的用户数据，解调成信元，传输到ATM骨干网上。

　　随着IP技术的兴起和不断发展，宽带城域网的建设核心已经转移到基于IP的宽带分组交换网络上来。基于ATM的DSLAM设备虽然仍可用于宽带接入，但从技术上讲，存在有明显的弱点。尤其是基于ATM的传统DSL服务接入到ATM网后，还需要经过服务汇聚网关终结虚拟电路接入IP网，因而很容易在网关处形成服务瓶颈，提高网络成本。

　　而IP DSLAM在设备内部终结虚拟电路，解决了大量虚拟电路穿越核心网的问题，从原来的集中式服务变为分布式，消除了网络瓶颈，可以更高效的连入主干网络。新型的IP DSLAM设备正朝着更高效、智能的方向演化。

　　IP DSLAM的结构特点

　　IP DSLAM由以下一些主要部分构成。包括：一个或多个业务板；大容量的交换背板；主控制板；上行板等。较小型的设备可能将业务板、上行板、主控板都集成到交换背板上，为少量用户的地区提供接入业务。

IP DSLAM 根据内部终结虚拟电路的位置不同可分为两类：一类背板是ATM交换，虚电路终结在上行板接口实现，提供IP包的输出；一类采用了纯IP内核，在业务板处就终结虚电路，内部交换的就是以太网包。前一种技术比较成熟，但仍未脱离ATM架构，有诸多不易解决的问题，属于一种过渡性产品。后一种基本上是基于以太网架构，在以太网应用大量增多的今天，有着更灵活、高效的应用。本文主要介绍后一种IP DSLAM设备。

　　通过交换背板，各个业务板都和主控制板相连接，内部建立高速的交换通路，方便IP包的转发。主控制板又通过上行板建立上行通道，用于IP DSLAM与骨干网络的报文传输。

　　交换背板：交换背板是IP DSLAM设备各项业务的传输总线。它的结构和容量影响着IP DSLAM的性能。它必须提供大容量、高速的传输能力。如需提供多种接入方式，背板还需要设计以增加对不同类型业务板的支持。

　　业务板：连接用户DSL线路和主控板。实现用户的宽带接入业务。业务板上的硬件设备包括有端口、调制/解调芯片、RAM、网路处理芯片、逻辑电路等。每个宽带接入用户都同一个端口相连。端口处有分离器和调制/解调芯片。分离器将线路上信号中的话音信号部分分离出去，使数据信号进入；调制/解调芯片负责信号与报文的转换。RAM中存放着业务板使用的MAC、VLAN、PORT等转发表项。网络处理芯片/逻辑电路主要用于地址学习、报文、端口设置、统计数据上报等。当有报文到达时，提取报文的MAC地址和VLAN tag，查找MAC、VLAN表，找到相应的转发端口，将报文转发出去。对于不同的宽带接入方式（主要有VDSL、ADSL等），对应的会有多种业务板，如果对于基于ATM技术的DSL业务板（如ADSL），由于DSL线路传送的是ATM信元，需要进行PVC终结，做ATM信元与以太网包之间的转换，这时业务板上通常会采用可编程逻辑器件PLD/FPGA，以加快处理速度。

　　上行板：上行板提供报文上行的接口。负责IP DSLAM与骨干网相连。硬件包括网络处理芯片和上、下行接口。根据不同的网络类型，上行板的接口可以是千兆单/多模接口、单/多模光纤接口，也可以是ATM接口、POS接口。应用Trunk技术，这些端口还可以捆绑在一起工作，提供更高的链路带宽，同时工作在流量负荷分担状态。网络处理芯片负责地址学习、端口管理和报文的转发。

　　主控板：主控制板是IP DSLAM的控制核心。主控板上硬件设备有一个或多个网络处理芯片、主控板CPU等。业务板和上行板都同主控板的网络处理芯片相连，这样上、下行的IP报文就都经主控制板，便于系统的统一管理。主控制板的CPU运行系统管理和控制程序，维护全局的MAC、VLAN、路由、PORT等表项，处理系统收到的arp、组播、路由、认证报文和配置命令。

　　IP DSLAM优缺点

　　与传统设备相比，采用纯以太网内核技术的IP DSLAM具有以下优势：

　　1）纯以太网技术，易于支持组播业务

　　由于传统的DSLAM设备是基于ATM架构，主要是面向连接的方式和点到点传输，对于基于IP技术的组播、流媒体等运营服务支持起来难度较大。尽管基于ATM的组播研究提出了诸如组播服务器、组播网等实现方案，但实现起来代价太高。而采用纯以太网内核技术的IP DSLAM，在业务板上完全终结ATM特性，并采用大容量的以太网交换背板，能很好的支持组播业务的开展。

　　2）消除了上行链路的瓶颈

　　传统的DSLAM由于采用ATM架构，需要在IP上行口处理大量的协议转换和PVC终结，当数据流量较大时，非常容易造成上行链路拥塞，形成系统的转发瓶颈。而采用纯以太网内核技术的IP DSLAM，由于PVC在业务板上终结，用户IP报文在上行接口可以全线速的转发。上行接口还可以应用Trunk技术，提供更高的链路带宽。

　　3）支持多种业务板，便于灵活开展接入业务

　　基于ATM的DSLAM设备不支持VDSL，而采用先进的以太网内核结构的IP DSLAM设备，由于内部交换的是IP报文，加之采用有效的结构设计，将业务与控制分离，使ADSL和VDSL业务板完全共享同一套背板和交换控制网络，提供了VDSL和ADSL混插功能。

　　但是，IP DSLAM也存在一些不足之处：

　　1）由于ATM PVC 的终结将在线路板上进行处理，为处理协议转换，报文重组，业务板的线路和逻辑相对将会比较复杂。

　　2）基于ATM 的DSLAM设备，能够提供给用户比较完善的QoS保证和带宽、流量控制，而以太网构架的IP DSLAM在这方面还需进一步的完善和提高。

　　3）基于ATM 的DSLAM设备，技术成熟，有丰富的应用经验。而基于以太网的IP DSLAM，应用经验较少。

　　在宽带建设迅猛发展的今天，一方面宽带IP城域网建设规模不断增大，基于IP的应用服务不断增多；另一方面以VDSL、ADSL为主的宽带接入方式以其无需重新布线、应用灵活等特点，正成为今后几年内宽带接入运营商的首选。目前IP DSLAM市场上有思科的Cisco 6000IP DSL、港湾网络的Hammer10000 IP DSLAM、UT斯达康公司AN2000B-800、华为的MA5100 ADSL接入设备、诺基亚的DSLAM D50e等多种设备。随着目前越来越多的厂商开发基于以太网内核的DSLAM设备，以太网内核结构IP DSLAM成为了DSLAM发展的必然趋势。

----《通信世界》