ADSL在宽带接入网中的应用

2019-11-04 22:55:34

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供稿：网友

　　ip发展的潮流已不可逆转，整个数据领域正向着IP领域方向大跨步前进。尤其是在接入方面更是如此，IP技术已经牢牢控制着绝大部分前台及桌面的应用。因此，在ADSL的实际接入应用方面，就必须向IP接入方向靠拢，走IP接入的发展之路。以下就目前业界普遍采用的几种ADSL接入应用形式进行讨论分析。
　　
　　RFC1483－Bridged——桥接接入方式
　　
　　最初，RFC1483标准的制定是为了实现网络层上多种协议的数据包在ATM网络上的封装传送。它已被广泛使用于ATM技术中，现已成为在ATM网络上处理上层多种协议数据包的封装标准。ADSL接入依托于ATM骨干网络，在接入侧上继续了许多ATM技术的特点和优点，所以ATM网络上承载数据包的各种标准就很自然地被ADSL接入技术所采用，使得ADSL的RFC1483桥接接入方式目前已成为ADSL宽带接入的最基本形式。在协议模型上，RFC1483－Bridged接入在数据链路层对网络层的数据包进行LLC/SNAP的封装，以此来指明上层所应用的协议类型，因此可以适用于网络层上的多协议传送。它仿真了以太网的桥接功能，在形式上RFC1483－Bridged的接入方式相当于将用户侧的终端设备直接挂接在网络侧的网桥设备上。在ADSL Modem中完成对以太网帧的封装处理后，通过用户侧和网络侧的PVC永久虚电路完成数据包的透明传输。采用这种接入方式，在用户侧可以利用普通以太网卡接入，在网络侧必须提供支持RFC1483－Bridged封装的ATM网桥设备。
　　　 ADSL在宽带接入网中的应用（图一）

　　我们知道，处于数据链路层的桥接器在工作原理上仍然采用广播学习的方式，通过收集、记录各用户网卡的MAC地址信息进行通信。因此，RFC1483－Bridged的接入可以实现远端整个以太网的共同接入，且组网经济简便。用户侧最大用户接入数的限制取决于ADSL Modem内部桥接记录存储器的实际容量。当然用户实际接入数还要考虑到IP子网的划分范围，这远远可以满足应用的实际需要。但是，应该看到，采用RFC1483－Bridged可以实现多用户的接入，但无法实现动态的IP地址分配，IP地址资源利用率很低。同时，类似于实际的局域网，RFC1483桥接接入不可避免地会引入大量的广播信息，引起整个网络效率的下降，各用户所获得的实际带宽抖动很大，很难完成对服务质量保证有严格要求的业务。下面给出RFC1483接入的结构图：
　　
　　RFC1577——经典IP接入方式
　　
　　类似于RFC1483标准，RFC1577也是在ATM网络上承载IP协议的标准规范。在协议中，它明确了该标准仅仅针对于网络层的IP协议，用IP路由转发实现相互之间的通信，因此也被称之为IP over ATM。IP包在数据链路层的封装处理上，RFC1577仍然利用RFC1483 LLC/SNAP的数据封装方式对IP包进行封装处理，也被人们称之为RFC1483－Router接入方式。要实现RFC1577的ADSL宽带接入，用户侧的终端通常是价格比较昂贵的ATM25网卡，同时该网卡供给商还必须提供让该网卡支持RFC1577协议的驱动程序。这在很大程度上限制了RFC1577在ADSL接入方面的推广使用。RFC1577接入方式是由终端上的ATM25网卡完成对上层IP包的整个封装处理过程，最终形成ATM信元流传送至ADSL Modem。因此，在这种接入方式中ADSL Modem仅仅作为ATM传输的一个端点。同时由于ADSL Modem内部没有ATM交叉连接的功能，如不使用附加的ATM设备将无法实现终端多用户的同时接入。但是，可以利用终端ATM25网卡的ATM特性来实现一些以太网卡无法实现的功能，比如：利用ATM25网卡以上行RFC1577接入请求，下行纯ATM信元流的形式来实现宽带视频点播应用，使VOD视频点播质量得到大大的提高。下面给出RFC1577接入的结构图：
　　　 ADSL在宽带接入网中的应用（图二）

　　RFC2364——PPP over ATM接入方式
　　
　　以上讨论了RFC1483和RFC1577这两种利用ATM早期标准完成静态IP接入的技术。对于一些有固定IP需求的专线用户，采用以上两种接入方式当然能够很好的实现。但是对于众多的普通接入用户而言，仍然利用静态IP方式实现宽带接入对于宽带接入运营商而言是很难接受的，尤其是在目前公网IP地址紧缺的情况下。因此，人们很自然地想利用窄带拨号动态分配IP地址的PPP接入技术应用到宽带的ADSL接入中来。因此IETF制定了利用PPP技术完成宽带拨号接入的标准规范——RFC2364，也称为PPP over ATM。同时，在接入技术的发展推动下，网络侧的高性能宽带接入服务器利用RFC2364宽带接入技术能够很好地实现诸如业务选择、VPN利用等一系列附带的非凡功能，为宽带接入的发展提供了更广阔的前景。
　　
　　采用PPPoA的接入技术，由PC终端直接发起PPP呼叫，用户侧ATM25网卡在收到上层的PPP包后，根据RFC2364封装标准对PPP包进行AAL5层封装处理形成ATM信元流。ATM信元透过ADSL Modem传送到网络侧的宽带接入服务器上，完成授权、认证、分配IP地址和计费等一系列PPP接入过程。从实现上看，ADSL Modem也是仅仅作为ATM信元传送的一个端点。同时，要实现PPPoA的接入，用户侧仍然要求使用ATM25网卡，这就要求网卡供给商也必须提供相应的专用PPPoA驱动程序。类似RFC1577接入方式，在实现多用户同时接入方面，PPPoA的接入方式也因ATM25网卡的自身局限性而无法实现。因此，PPPoA虽然成功地解决了诸如动态IP地址分配和计费方面的一系列宽带接入问题，但是由于用户终端仍需要额外的网络设备和相应的驱动程序，事实上PPPoA这种宽带接入形式并没有得到大规模的推广应用。下面给出RFC2364接入的结构图：
　　　 ADSL在宽带接入网中的应用（图三）

　　PPTP－PPP——点对点隧道技术转PPPoA接入方式
　　
　　最初PPTP（点对点的隧道协议）技术的出现是为了出于网络安全和VPN选择方面的考虑，是对PPP技术的一种扩展。为了充分利用现有的以太网络资源，结合PPPoA接入技术的优势，一些ADSL厂商将PPTP的技术引入到宽带接入应用中。它在ADSL用户侧利用PPTP技术（后IETF将PPTP与L2F合并制定了L2TP标准规范）通过内部的以太网络在ADSL Modem与用户PC之间建立IP隧道传送用户终端发出的PPP请求。在ADSL Modem中终结IP隧道，提取PC终端发出的PPP包并相应地利用RFC2364标准进行封装处理，传送至远端宽带接入服务器完成基于PPP技术的授权、认证、计费和动态的IP地址分配等一系列过程。可见，PPTP－PPP的接入在网络侧的实现与PPPoA是完全一致的。通过用户侧的IP隧道技术不仅可以有效地利用了现有的局域网络资源实现多用户的同时接入，而且在ADSL Modem中通过一些非凡的设置还可以完成简单的VPN选择功能。在驱动程序方面，用户PC终端可以利用现有WIN98/NT操作系统自带的虚拟专用网络适配器实现PPTP接入，无需再另行购买，具有很强的实用性。
　　
　　通过以上对PPTP－PPP接入技术的描述和下图对PPTP－PPP接入结构和协议模型的介绍，这种接入方式的协议栈过于复杂，从而影响接入的实际性能。从功能上看，ADSL Modem内部不仅要终结PPTP的IP隧道，而且要向网络侧发起PPP的连接。我们知道，作为ADSL终端设备的ADSL Modem在包处理能力上究竟有限，这将大大降低用户接入的实际速率，几乎无法实现VOD视频点播这类有高带宽、高质量要求的业务。
　　
　　其次，PPTP－PPP的接入技术在支持用户数方面也限制，比如：阿尔卡特ADSL Modem最多支持14个PPTP－PPP的数据流。最后，从实际的组网角度上看，要完成每一终端用户的PPP接入都必须在ADSL Modem和ATM网络中创建传送该PPP包的相应PVC，网络实现过于复杂。但总的来说，PPTP－PPP的接入技术是结合了以太网和PPPoA技术的产物，进一步推动了宽带接入实用化的进程。在实现Internet的用户接入和普通企业网络的简单互通方面，PPTP－PPP仍不失为一种理想的选择。
　　　 ADSL在宽带接入网中的应用（图四）

　　RFC2516——PPPoE接入方式
　　
　　PPTP－PPP的接入利用现有的以太网络实现了动态方式的宽带接入，但它的局限性主要是受到ADSL Modem自身性能上的限制。人们自然而然地想到利用PPP技术直接实现更高速、更可靠、更便捷的ADSL宽带接入，将现有的宽带接入服务器和本地以太网络相结合。在这一应用要求的强烈推动下，IETF于1998年制定了PPPoE的技术规范。它总结了以往PPP宽带接入方式的特点和要求，兼顾了对用户终端的硬件要求，同时克服了在PPTP－PPP传输性能上的不足，提高了ADSL宽带接入的总体性能。因此，PPPoE技术规范的完成得到了广泛的支持，目前成为宽带接入运营商首选的宽带接入方式。
　　
　　在实际应用上，PPPoE利用以太网络的工作机理，将ADSL Modem的10BASE－T接口与内部以太网络互联，在ADSL Modem中采用RFC1483的桥接封装方式对终端发出的PPP包进行LLC/SNAP封装后，通过连结两端的PVC在ADSL Modem与网络侧的宽带接入服务器之间建立连接，实现PPP的动态接入。PPPoE接入利用在网络侧和ADSL Modem之间的一条PVC就可以完成以太网络上多用户的共同接入，实用方便，实际组网方式也很简单，大大降低了网络的复杂程度。上面给出PPPoE接入的结构图。
　　　 ADSL在宽带接入网中的应用（图五）

　　综上所述，在不附加其他网络接入设备的情况下，表1对以上各种ADSL接入技术进行了综合比较分析。
　　
　　ADSL宽带接入的发展新趋势
　　
　　从ADSL目前的发展上看，ADSL宽带接入已经不仅仅作为一种纯粹的接入技术出现，各ADSL厂商根据实际应用的需求，在ADSL Modem的多样性、高效性和灵活性上下功夫，进一步扩展了ADSL的应用前景。
　　
　　小型路由器功能的引入
　　
　　ADSL厂商针对企业网用户开发并推出了带简单路由器功能的ADSL Modem。它采用NAT技术实现内外网络的单向互通，并可以提供IP网络的其他相关功能，如DHCP服务器、转发DNS请求等。在实际组网中，局域网用户仅需将自身的IP网关指向设置在ADSL Modem以太网接口上的IP地址，完全不影响本地原有内部局域网络的通信；在网络侧，利用RFC1577或PPPoA的接

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