资源管理TR147技术白皮书.docx

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资源管理TR147技术白皮书

资源管理（TR-147）技术白皮书

1范围4

2术语、定义和缩略语4

2.1缩略语4

3技术背景5

3.1管理层面的互操作方式6

3.2设备层面的互操作方式7

4技术分析8

4.1L2CM概念8

4.2L2CM框架8

4.3参考架构9

4.4通讯机制11

5应用场景12

5.1接入端口发现（AccessPortDiscovery）12

5.1.1场景描述12

5.1.2交互过程13

5.1.3交互流程14

5.2接入端口配置（AccessPortConfiguration）15

5.2.1场景描述15

5.2.2交互过程16

5.2.3交互流程17

5.3二层OAM（Layer2OAM）17

5.3.1场景描述17

5.3.2交互过程19

5.3.3交互流程20

5.4组播控制（MulticastControl）20

5.4.1场景描述20

5.4.2交互过程22

5.4.3交互流程23

6技术需求23

6.1基本组网需求24

6.2并发处理机制24

6.3故障恢复能力24

6.4链路同步能力25

6.5消息参数需求25

6.6AN详细需求26

6.6.1通用架构26

6.6.2二层控制信道属性27

6.6.3能力协商失败27

6.6.4连接状态报告/同步28

6.6.5标识28

6.6.6消息处理28

6.6.7参数控制28

7技术实现29

7.1ANCP协议介绍29

7.2ANCP对应的应用场景30

7.2.1基于ANCP的接入拓扑发现30

7.2.2基于ANCP的接入线路配置30

7.2.3基于ANCP的二层OAM31

7.2.4基于ANCP的事务组播32

7.3ANCP连接建立33

7.4ANCP连接保持33

7.5ANCP能力协商34

8网络部署34

8.1COPS方式下发到BNG34

8.2Radius方式下发到BNG34

9总结35

1范围

在全业务运营阶段，提升用户体验有两种方式：

1）增加带宽；2）充分利用资源。

本文重点描述后一种方式，通过更充分更合理的利用网络资源来提升用户体验，实现差异化服务。

资源管理最重要的标准是TR147。

TR047标准主要基于多业务并存的网络，定义了边缘设备BNG和接入设备AN之间的二层控制机制L2CM，通过设备间的相关操作来达到对网络资源进行动态调整和控制的目的。

本文将重点描述L2CM资源控制机制。

在TR147标准中，重点描述了四种典型的应用场景和交互过程，并相应提出了对网元设备的功能实现需求，根据实际应用可对这些应用场景进行扩展：

1）接入端口发现：

上报接入设备AN或线路的状态，为层次化QOS做准备，在边缘设备BNG上对各级线路统一做QoS处理。

2）接入端口配置：

配置端口业务参数，包括物理层参数（如DSL带宽）和网络层参数（如802.1p优先级）。

3）二层OAM：

在指定的接入线路上触发点到点的OAM机制，进行线路环回测试。

4）组播控制：

通过在边缘设备BNG和接入设备AN间传递信息来进行组播控制，配置组播接入控制列表。

BNG从AAA或策略服务器获取相关配置和策略信息。

BNG与AAA之间通信通常采用Radius协议，BNG与策略服务器之间通信通常采用COPS协议，与接入设备无关，本文不做重点描述。

2缩略语

本文件应用了以下缩略语：

缩略语

原文

中文含义

BNG

BroadbandNetworkGateway

宽带网络网关，主要指BRAS等边缘设备

AN

AccessNode

接入节点，主要指DSLAM或PON等接入网元设备

RG

ResidentialGateway

家庭网关，主要指终端设备

L2CP

Layer2ControlProtocol

二层控制协议

L2CM

Layer2ControlMechanism

二层控制机制

ANCP

AccessNodeControlProtocol

接入点控制协议

NAS

NetworkAccessServer

网络接入服务器，等同于BNG

RACS

ResourceandAdmissionControlSub-System

资源准入控制子系统

DACS

DataAccessControlService

数据访问控制服务

3技术背景

宽带接入网的三个发展阶段如下：

运营商已经逐渐从过去的用户覆盖阶段，转向带宽运营和业务运营。

在带宽运营和业务运营阶段，如何提升资源准入和控制能力，实现差异化业务运营，是运营商迫切关注的问题。

一句话，带宽再宽，敞开了用肯定也不行，因此要求接入设备具备动态的资源准入和控制能力，根据用户或业务需求来动态调整带宽和QoS，实现差异化业务运营。

在带宽运营阶段，需要支持动态调整带宽，并动态计费；在业务运营阶段，不同的用户在不同的时间对于不同的业务有不同的带宽和QoS要求，根据用户或业务需求动态发放和回收相关网络资源，做到用户、业务、网络可控可管。

这些都要求接入设备需要具备多业务差异化承载能力和策略控制能力，动态调整带宽和QoS，以合理充分利用网络资源。

有两种操作方式来达到这个目的：

一种是通过管理层面的互操作来完成，动态修改网络参数需要协调多个部门多个管理系统，随着供应商的不断变化，设备形态的不断发展，需要不断的对接和维护，极其麻烦和痛苦；另一种是通过设备间的二层互操作来统一协调配置网络资源，更加简单高效，便于业务的统一集中控制，尤其是层次化QoS这方面的需求更加突出，本文重点描述第二种方式。

3.1管理层面的互操作方式

图1管理层面的互操作方式

业务系统需要与多个厂家多个管理系统进行对接，设备类型繁多，尤其是接入设备类型不断更新变化，需要不断的对接和维护，极其麻烦和痛苦。

当需要动态调整网络参数时，当业务需要多个层次的设备间协调操作时，会产生大量的交互信息，不利于业务的统一集中控制。

如果BRAS系统需要了解当前在线用户的链路状态及相应的速率信息，需要绕到业务系统，效率太低了。

为了保证业务的一致性和完整性，还需要有跨越多层设备的事务或回滚机制。

这种模式仅适用于业务开通，当需要动态调整网络资源时，就显得力不从心了。

3.2设备层面的互操作方式

图2设备层面的互操作方式

通过设备间直接实时交互信息，来实现动态的资源准入和控制，通信效率相对比较高，对相对频繁的操作也能够接受。

不需要同多个网管系统进行对接，不会对现存网管系统产生任何的影响。

简单地说，可以很方便的做到如下几点：

●动态调整用户带宽：

有10个1M用户在线就分配10M下行带宽，有100个1M用户在线就分配100M下行带宽;

●动态调整网络资源：

如有些用户对速率敏感就优先处理，还有大量用户带宽不敏感就延迟处理，当然不用的要求会带来不同的计费；

●动态申请网络资源，根据当前网络资源和用户等级情况，来允许或拒绝用户使用某项业务。

所有设备遵循统一的二层控制机制L2CM，L2CM运行在边缘设备BNG和接入设备AN间，来执行一些QOS相关、业务相关和用户相关的操作。

L2CM通过设备内部的交互、在设备内部完成相关操作。

L2CM不仅能够为运营商带来动态带宽和QoS控制的功能特性，还能够动态修改组播权限，动态进行线路检查等，受到运营商的青睐。

无论从市场还是技术角度，L2CM都将成为未来接入层重要的资源控制机制。

尤其在网络中部署增值业务时，需要动态调整网络参数，以更充分更合理利用网络资源，这意味着边缘设备BNG和接入设备AN间需要更加紧密的协调，这时这种方案的优势就体现出来了，如通过层次化QoS应用来用户提供端到端的QoS保证。

通过这种动态控制，运营商在保证用户体验的前提下，优化网络流量模型，达到降低CAPEX到目的。

目前大量厂家、运营商都对TR147比较感兴趣，非常认可L2CM的资源控制机制。

参与TR147协议制定的运营商包括：

TelecomItalia、DT、FT、AT&T、ChinaTelecom等，设备供应商包括：

Siemens、ECI、Alcatel-Lucent、Ericsson、HW等，BRAS供应商包括：

Cisco、Juniper、Redback、HW等。

可以预见，未来TR147将成为各地运营商招标的技术必要条件。

4技术分析

TR147协议中最重要的内容是二层控制机制L2CM，本章主要描述L2CM的概念、框架和参考架构。

4.1L2CM概念

L2CM是BNG与AN之间的二层控制机制，是一种可扩展的通讯机制，用来协调多个网元，执行带宽、QoS、业务或用户相关的操作。

L2CM既可以作为系统策略管理的一部分，负责其中的带宽、QoS和组播控制等；也可用于针对特定业务的资源准入控制，用来协调多个网元。

L2CM基于多业务参考构架（参见“4.3参考架构”），是一种设备间的交互机制，相关操作在设备内部完成。

既然涉及到交互，就需要有个可靠的双向通道来传输信息，并有动态的双方能力协商机制。

4.2L2CM框架

L2CM框架如下图所示：

图3L2CM框架

L2CM包含三个功能模块：

1）控制器模块（controller）：

这个模块用来给具有控制器功能的网元发送请求信息，或者触发具有报告/执行功能的网元上的一定动作。

控制器模块驻留在BNG上。

2）报告模块（reporting）：

报告模块用来向控制器功能传递状态信息，例如线路初始化完成后，AN上报当前的线路速率。

报告功能驻留在AN上。

3）执行模块（enforcement）：

执行模块被控制器模块来触发一个远端接入设备上的动作，比如在AN上执行端口环回测试。

执行功能驻留在AN上。

BNG是业务的控制者，二层设备的配置操作都由BNG下发。

BNG从AAA或策略服务器获取相关配置和策略信息。

BNG与AAA之间通信通常采用Radius协议，BNG与策略服务器之间通信通常采用COPS协议，与接入设备无关，本文不做重点描述。

4.3参考架构

多业务参考构架如下图所示：

图4基于TR-059和TR-101的多业务网络参考构架

以组播场景为例说明：

在TR059和TR101中，组播复制点位于BNG上，这样造成在BNG和AN间的带宽浪费。

解决这个问题，BNG、汇聚交换机、AN必须都参与组播复制，这种场景下，L2CM可以用来在BNG和AN间交互信息，协调各自的工作，是他们看上去像是一个设备。

BNG可以通过L2CM将组播控制信息发给AN，AN可以在本地进行判断是否允许某个节目复制到某个端口。

由于业务提供商可能有多个BNG设备，因此一个AN可以和多个BNG进行连接。

这样一个AN就被拆分成多个虚拟AN，每个虚拟AN与各自的BNG连接，有独立的上报和执行功能。

AN上的每个接入端口只属于一个虚拟AN。

图5多业务接入场景示意图

4.4通讯机制

在一致性方面：

当引入L2CM的时候，需要对现有的管理机制影响最小，需要考虑多个操作并发处理的情况。

当使用L2CM在AN上执行一个配置操作的时候，可能网管也同时在执行配置操作，因此需要有并发控制机制来避免冲突和不一致。

在安全性方面：

L2CM需要提供一种机制来防止交互信息被偷听、篡改，以防被攻击。

在可靠性方面：

在AN和BNG之间的网络需要不同级别的冗余，来构造一个可靠网络环境。

L2CM共有如下两种通讯机制，描述如下：

1）普通模式：

图6直连通讯模式

每个AN都和BNG之间建立单独的连接，即