ADSL网络中开展多播技术的探讨

2019-11-04 22:55:51

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供稿：网友

　　摘要宽带接入热潮正在兴起，各大电信运营商广泛铺设ADSL接入网络。在ADSL网络中能否开展多播这种增值业务一直是令人关注的课题。本文从宽带接入网的结构和认证方式入手，分析开展多播业务的可行性，并对多播在ADSL网的未来应用前景作了展望。
　　
　　　　要害词 ADSL网络多播 DSLAM BRAS PPPoE DHCP+Web
　　
　　
　　1 引言
　　
　　
　　　　在宽带接入网领域，LAN接入和ADSL接入相互结合为各种用户提供宽带接入业务。从实际发展情况看，由于ADSL技术日益成熟，具有使用已经铺设的电话线作为接入线路的天然优势，已经成为一种主要的，最具前景及竞争力的宽带接入手段。以广东电信为例，在2001年，全省22个本地网已对ADSL网络进行了20几万线的大规模扩容，但不到一年，再次大规模扩容，达到50多万线，翻了一倍，估计2003年还要翻倍。
　　
　　
　　　　随着人们对带宽需求的急剧增加和各种新应用的不断开展，不再满足于简单的高速上网了，多媒体视频应用逐渐成为新的业务需求。多媒体视频应用往往需要流媒体来传输，假如采用点对点方式，那么有多少个目的地就得传输多少份流媒体，所需的网络带宽与目的地的数目成正比，但假如采用多播方式，那么流媒体在源端只需传输一份，多播组内的所有客户端应用均可以接收到，减少不必要的重叠发送，大大降低了网络带宽的占用。
　　
　　
　　　　基于ADSL网络的迅猛发展，在ADSL网络中能不能开展多播业务，如何开展多播业务一直是电信运营商极为关心的研究课题。
　　
　　
　　　　本文主要针对在现有的ADSL网络上，根据多播技术的特点，探讨ADSL网络上多播技术开展的可行性，并分析了典型的认证接入协议对多播的支持能力，最后提出在ADSL网络上开展多播业务的技术意见。
　　
　　
　　2 组网可行性研究
　　
　　
　　　　在网络结构方面，ADSL网接入设备DSLAM（DSL接入复用器）有ATM上行和以太网上行两种方式。ATM上行的DSLAM是早期的技术产品，以太网上行DSLAM是后期新兴的设备。在组网方面，考虑到两种设备技术的互补性，一般以ATM上行的DSLAM为主的，在没有ATM网络或ATM网络不可达的地方，采用以太网上行的DSLAM连接到城域网。
　　
　　
　　　　随着ATM资源逐渐短缺和ip城域网的发展，以及采用以太网上行的DSLAM日趋完善，估计将来主要以以太网上行的DSLAM为主，它可以直接接入到采用以太网技术的IP城域网上，为用户提供ADSL宽带接入。
　　
　　
　　　　下面，我们首先对传统ATM上行的DSLAM和以太网上行的DSLAM两种技术原理进行分析，再进一步探讨对多播业务开展的可行性。
　　
　　
　　2.1 传统的ATM上行DSLAM接入
　　
　　
　　　　传统的ATM上行方式的ADSL网络是通过ATM交换网络及BRAS（宽带接入服务器）接入到IP骨干网为用户提供业务的。
　　
　　
　　　　由于现有网上的ADSL设备和ATM网络设备都不支持多播功能，它们是靠PVC来建立连接的。因此，假如通过现有的ADSL网络向用户提供广播式视频业务，只能通过单播来进行，每个单播流对应一个视频用户，这对ATM网的带宽要求很大。我们可以假设IP骨干网和BRAS是支持多播功能的，其中有3个ADSL用户申请的是同样的视频业务，这样，从视频业务源至BRAS之间只需要一个视频流的带宽，而从BAS至ADSL设备之间必须同时发送3个相同的单播流给用户，这对ATM的网络带宽造成了很大的压力。对于目前的情况，一个DSLAM节点的容量大概有200个用户，假如每个用户提供1.5Mbit/s的视频带宽，则所需带宽达300Mbit/s，这显然是不现实的。
　　
　　
　　　　因此，我们认为，在目前传统的ADSL网络上提供多播视频业务是不可行的。
　　
　　
　　2.2 以太网上行的DSLAM接入
　　
　　
　　　　随着IP城域网的发展，为了配合与城域网的无缝连接，一些设备厂家纷纷推出了以太网上行的DSLAM设备，即DSLAM的上联口直接出以太网口，而不是传统的ATM接口。由于以太网上行的DSLAM设备没有统一的技术标准，因此，各个厂家在实现方式上也不同。从目前发展情况来看，以太网上行的DSLAM技术主要有以下两种实现方式：一种是仅仅通过以太网接口模块实现2层桥接；另外一种DSLAM彻底改变原来ATM总线核心，以2/3层交换为核心。
　　
　　
　　　　对于2层桥接方式的以太网上行DSLAM，由于其总线仍然采用ATM方式，多播信息必须在每一条VC上进行同时复制，占用了很大的总线带宽，而且给以太网板的处理能力造成很大的压力，因此不适宜开展多播。
　　
　　
　　　　以2/3层交换为核心的以太网上行DSLAM一般通过以太网交换机及宽带接入服务器与IP骨干网相连。
　　
　　
　　　　这里假定DSLAM设备具有IGMP Snooping功能。在开展多播式视频业务时，对于相同的视频流，从DSLAM设备的以太网出口至视频源之间只需占用一个视频流的带宽。由于DSLAM采用的是以太网背板总线，因此，ADSL用户至以太网出口之间，不必针对每一条VC同时进行视频流的复制，以太网出口只需复制一份视频流到具有多播业务的ADSL用户板上，而没有多播业务的ADSL用户板，以太网出口不需要进行复制。然后，再通过ADSL用户板在有视频应用的每一条VC上同时复制到用户。与2层桥接方式的以太网上行DSLAM相比，它减少了总线带宽的浪费，而且减轻了以太网出口的压力，这种以太网上行的DSLAM比较轻易实现多播业务。
　　
　　
　　3 认证方式可行性研究
　　
　　
　　　　在宽带接入中，按用户与网络设备之间的通信方式，目前使用较多的接入认证方式有以下两种：PPPoE和DHCP+Web 认证。
　　
　　
　　3.1 PPPoE认证接入方式
　　
　　
　　　　PPPoE分两个阶段：Discovery阶段和PPP会话阶段。Discovery阶段的目的是要由BRAS产生一个session ID给主机。它主要包括四个步骤：
　　
　　
　　　　1. Host（主机）通过发广播包，等待BRAS的响应；
　　
　　
　　　　2. 收到响应的BRAS可能不止一个，所有可以提供服务的BRAS在收到广播包后都会给Host一个响应；
　　
　　
　　　　3. Host收到响应后，依据一定的原则（一般由具体实现决定）选择一个BRAS，向其发请求包；
　　
　　
　　　　4. 被选中的BRAS收到Host的请求包后，产生一个唯一的Session ID并返回给Host。
　　
　　
　　　　有了Session ID后，即进入了PPP会话阶段。PPP会话阶段主要包括RADIUS认证、授权和计费三个步骤。建立起PPP连接后，即可传送PPP数据（PPP先封装IP，再由Ethernet封装PPP）。
　　
　　
　　　　PPPoE的实质是在以太网上跑PPP协议，在用户端和宽带接入服务器之间建立了PPP的点对点通道，也就是说，假如在用户主机和BRAS之间启用多播业务，则多播数据必须以BRAS作为接收端复制点，这样会使大量的多播数据穿越ATM网和DSLAM设备，这与ATM上行DSLAM设备接入情况相同，违反了多播的初衷。
　　
　　
　　　　因此，PPPoE接入方式限制了多播协议的存在，影响多播视频业务的开展。
　　
　　
　　3.2 DHCP+Web认证接入方式
　　
　　
　　　　DHCP+Web认证需要与DHCP服务器和Web 服务器配合使用，Host首先通过DHCP得到一个IP地址，这个IP地址的目的是与Web服务器通信，也可以使用户只访问一些内部服务器，然后，BRAS将用户强制连接到Web服务器上，并在浏览器中弹出认证页面。在该页面中，用户输入帐号和密码，BRAS收到用户的信息，对用户的合法性进行检查，到RADIUS服务器对用户进行认证。认证通过后，用户可以获得新的合法的IP地址，使得用户可以访问外部因特网或特定的网络服务。
　　
　　
　　　　从DHCP+Web认证方式的流程可以看出，用户主机和BRAS之间并没用任何类似PPP的第3层通道，也不存在对多播协议的限制。假如用户主机到BRAS之间的交换机或DSLAM能支持IGMP Snooping，多播很轻易开展。
　　
　　
　　4 总结
　　
　　
　　　　基于以上的分析，要在ADSL接入网中很好地开展多播业务，既要考虑组网设备对多播的支持力度，也要结合接入认证方式的技术特点。从目前发展来看，要较好地支持多播，应该采用以2/3层交换为核心的以太网上行DSLAM，与此同时，要采用DHCP+Web的用户认证接入方式。
　　
　　
　　　　其实ADSL设计的初衷就是可以支持VOD 业务，只是业务没有良好地开展起来，随着因特网的发展，高速接入渐成为ADSL接入的主流应用。VOD是单播的视频业务，没必要用多播来支持，这也是ADSL网组建当初没有充分考虑多播业务的原因。
　　
　　
　　　　随着ADSL业务的不断推广，多播应用业务已经纳入电信运营商的视野，问题能否很好地解决直接关系到宽带业务的开展。电信运营商可以针对具体情况改进其ADSL的组网方式，同时启用新的验证和计费方式，只有这样才能顺利开展多播，增加业务收入，提高自身的竞争力，为适应将来更加激烈的市场竞争环境打下基础。
　　
　　
　　　　薛沛林，中国电信集团广州研发中心数据网络部，工程师。1998年毕业于暨南大学通信工程系，获硕士学位。目前主要从事城域网和163骨干网的技术支持工作。
　　
　　
　　
　　----《中国数据通信》

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